冶金概论电弧炉-5

1、第四章 炼钢 4-2 电弧炉炼钢 一、优点一、优点 1.钢水温度容易调整；钢水温度容易调整； 2.能任意把炉内气氛控制在氧化或还原状态；能任意把炉内气氛控制在氧化或还原状态； 3.能够除去钢水中的磷、硫及其他杂质元素；能够除去钢水中的磷、硫及其他杂质元素； 4.热效率高；热效率高； 5.在使用原料方面的限制很少，适用于所有钢种的冶炼并且铁合金在使用原料方面的限制很少，适用于所有钢种的冶炼并且铁合金 可以全部直接加入钢液中，因而回收率高，分布均匀。可以全部直接加入钢液中，因而回收率高，分布均匀。 二.设备 n电弧炉 n炉盖 n倾动机构 n电极升降机构 n电气设备 1.电弧炉电弧炉 1.液压缸，2

2、.倾炉摇架，3.炉门，4.熔池，5炉盖，6.电极， 7电极夹 持器，8炉衬 9.电弧，10.出钢槽 2.倾动机构倾动机构 电弧炉炼钢时，要求炉体能够向出钢口方向倾动电弧炉炼钢时，要求炉体能够向出钢口方向倾动40-45度。度。 向炉门方向倾动向炉门方向倾动1015度。，这些动作由倾动机构来完成。度。，这些动作由倾动机构来完成。 倾动机构分底倾和侧倾二类，我国电炉已多改用液压传动倾动机构分底倾和侧倾二类，我国电炉已多改用液压传动 底倾方式，通过拴塞油缸推动弧粱使炉体倾动。底倾方式，通过拴塞油缸推动弧粱使炉体倾动。 3.电极升降机构电极升降机构 它由电极夹持器、横臂、立柱组成。它由电极夹持器、横臂、

3、立柱组成。 电极夹持器作为电极的支架把电极夹住。同时将电流输送电极夹持器作为电极的支架把电极夹住。同时将电流输送 到电极上。由于电极夹持器夹头长时间在高温下工作，必到电极上。由于电极夹持器夹头长时间在高温下工作，必 须坚固耐用，并有足够的夹紧力。国内多采用气动弹簧式须坚固耐用，并有足够的夹紧力。国内多采用气动弹簧式 夹紧装置，大型电弧炉用不锈钢制成水冷夹持体，并在夹夹紧装置，大型电弧炉用不锈钢制成水冷夹持体，并在夹 持部位接铜靴，其强度和电性能都有明显改善。持部位接铜靴，其强度和电性能都有明显改善。 电极升降机构 a.升降车式升降车式 b.活动支柱式活动支柱式 4.电气设备 指主电路设备和电控

4、系统。指主电路设备和电控系统。 电弧炉车间有两个供电系统：一个是由高压线路经变压器到电弧炉的主电弧炉车间有两个供电系统：一个是由高压线路经变压器到电弧炉的主 电路系统；另一个是由厂变电所到其它用电设备的系统。电路系统；另一个是由厂变电所到其它用电设备的系统。 电极通过短网、炉用变压器、电抗器、断路器和隔离开关和高压电网相电极通过短网、炉用变压器、电抗器、断路器和隔离开关和高压电网相 连。连。 电弧炉的电控设备有高压控制柜，操作台和电极自动调节装置等。电弧炉的电控设备有高压控制柜，操作台和电极自动调节装置等。 在炼钢过程中，对电弧电流有一定要求的，在炼钢时电弧和炉料距离不在炼钢过程中，对电弧电流

5、有一定要求的，在炼钢时电弧和炉料距离不 断变化，造成电流和电压激烈波动，因此要求快速调节电极位置。断变化，造成电流和电压激烈波动，因此要求快速调节电极位置。 1.隔离开关隔离开关 2.电压互感器电压互感器 3.电流表电流表 4.电压表电压表 5.功率表功率表 6.电度表电度表 7.电流互感器电流互感器 8.断路器断路器 9.电抗器电抗器 10.电抗器短路开关电抗器短路开关 11.变压器变压器 12.电动机电动机 13.短网短网 14.电弧炉电弧炉 14 5.电极 电极是将电流引入到炉内 的导体，要求其耐高温、 导电性好、化学稳定性 好、不含危害钢质量的 杂质并具有足够的强度。 过去主要使用碳素

6、电极， 现在已普遍使用石墨电 极。 二、电弧炉炼钢工艺 一、补炉一、补炉 电炉炉料以废钢为主，加料时炉衬受撞击及急冷急热变化很大，熔体浸电炉炉料以废钢为主，加料时炉衬受撞击及急冷急热变化很大，熔体浸 蚀和冲刷、高温电弧作用，使炉衬容易被损坏，尤其是渣线部位更为蚀和冲刷、高温电弧作用，使炉衬容易被损坏，尤其是渣线部位更为 严重，因此出钢后应补炉。严重，因此出钢后应补炉。 补炉材料：镁砂或白云石，粒度为补炉材料：镁砂或白云石，粒度为1-3mm，粘结剂：焦油、沥青、卤水粘结剂：焦油、沥青、卤水 等（等（10） 原则：快速、高温和薄补原则操作。原则：快速、高温和薄补原则操作。 二.装料 配料配料: 是

7、指炉料重量和成分两方而。是指炉料重量和成分两方而。 装料方法：装料方法： 顶装法，炉盖移开后，炉膛温度几分钟内便迅速从顶装法，炉盖移开后，炉膛温度几分钟内便迅速从1773K左右下降到左右下降到 1073K左右。因此，必须快速加料并尽可能一次加完，以避免大量散左右。因此，必须快速加料并尽可能一次加完，以避免大量散 热。热。 装料要求：装料要求： 必须密实，以缩短冶炼时间和降低电耗，为此，要求大、中、小块料要必须密实，以缩短冶炼时间和降低电耗，为此，要求大、中、小块料要 有一定配比。有一定配比。 炉料的分布：炉料的分布： 按经验先在炉底均匀地装一层料重按经验先在炉底均匀地装一层料重13的石灰，以保

8、护炉底和供熔化的石灰，以保护炉底和供熔化 期早期化渣用。石灰上面装金属科，次序为；先加小料的一半，以避期早期化渣用。石灰上面装金属科，次序为；先加小料的一半，以避 免大料冲击炉底。然后在三根电极下和高温区装全部大料和其它难熔免大料冲击炉底。然后在三根电极下和高温区装全部大料和其它难熔 料，靠近炉墙及大料上面装入全部中料，最上面则加其余小料。料，靠近炉墙及大料上面装入全部中料，最上面则加其余小料。 二、熔化期 熔化期时间约占总冶炼时间的熔化期时间约占总冶炼时间的50，电耗约占总耗电，电耗约占总耗电6070，因此电，因此电 弧炉的某些技术经济指标主要取决于熔化期。弧炉的某些技术经济指标主要取决于熔

9、化期。 熔化期的任务：熔化期的任务： 1.首先是保证炉料快速熔化，首先是保证炉料快速熔化， 2.其次是提前造渣，脱磷，以减轻氧化期的任务；其次是提前造渣，脱磷，以减轻氧化期的任务； 3.加热到氧化精炼温度，加热到氧化精炼温度， 4.减少吸气和元素烧损。减少吸气和元素烧损。 熔化过程：熔化过程： 起弧起弧 穿井穿井 电极回升电极回升 熔毕熔毕 三、氧化期 1、任务、任务 1）脱碳，矿石氧化，吹氧氧化，矿氧氧化；）脱碳，矿石氧化，吹氧氧化，矿氧氧化； 2）继续脱磷；）继续脱磷； 3）去除气体和非金属夹杂物。）去除气体和非金属夹杂物。 完全氧化法、部分氧化法、返回法。完全氧化法、部分氧化法、返回法。

10、 四、还原期 1.任务任务 1）脱氧；）脱氧； 2）脱）脱S； 3）调整钢水成分和合金化；调整钢水成分和合金化； 4）调整温度。）调整温度。 2、脱氧方法、脱氧方法 沉淀脱氧，扩散脱氧，综合脱氧。沉淀脱氧，扩散脱氧，综合脱氧。 沉淀脱氧：利用脱氧合金元素与氧之间的反应进行脱氧。沉淀脱氧：利用脱氧合金元素与氧之间的反应进行脱氧。 扩散脱氧：通过对炉渣进行脱氧破坏氧在渣钢间分配平衡，使钢中氧不扩散脱氧：通过对炉渣进行脱氧破坏氧在渣钢间分配平衡，使钢中氧不 断向渣中扩散进行脱氧。断向渣中扩散进行脱氧。 综合脱氧：同时进行沉淀脱氧和扩散脱氧，充分发挥沉淀脱氧和扩散脱综合脱氧：同时进行沉淀脱氧和扩散脱氧

11、，充分发挥沉淀脱氧和扩散脱 氧的优点。氧的优点。 5、出钢 当钢液脱氧良好，成分和温度合格，即可进行终脱氧操作。常用的终脱当钢液脱氧良好，成分和温度合格，即可进行终脱氧操作。常用的终脱 氧剂为铝。氧剂为铝。 2种形式：钢渣混出、先出钢后出渣。种形式：钢渣混出、先出钢后出渣。 n合金化合金化 低合金钢：低合金钢： 高合金钢：高合金钢： 收得率规格中限）（铁合金成分 ）（规格中限残余含量钢水量 合金加入量 收得率铁合金成分 ）（规格中限残余含量钢水量 合金加入量 第五章 连铸 5-1 连铸机连铸机 1.立式、立式、 2.弧形连铸机、弧形连铸机、 3.立弯式连铸机立弯式连铸机 1.立式 2.弧形连铸

12、机 3.立弯式连铸机 n1.结晶器 2. 中间包 3.钢包 4.钢包台 5.上下辊净空调整器 6.弯曲部 7.轿直部 n8.拉辊 9.连铸连轧机架 5-2 连铸设备 一、钢包一、钢包 钢包是用以把炼钢炉的钢液钢包是用以把炼钢炉的钢液 输送给连铸机的容器。为输送给连铸机的容器。为 了保证铸坯质量和稳定操了保证铸坯质量和稳定操 作，连续铸钢工艺要求严作，连续铸钢工艺要求严 格控制钢液温度，为此采格控制钢液温度，为此采 用吹气。用吹气。 二、中间包 稳定地保持浇铸速度是连铸操作控制和连铸坯质量控制的必稳定地保持浇铸速度是连铸操作控制和连铸坯质量控制的必 要条件。若直接将钢液从钢包注入结晶器则要满足这

13、个条要条件。若直接将钢液从钢包注入结晶器则要满足这个条 件是非常困难的。因此，在钢包和结晶器之间通常没件是非常困难的。因此，在钢包和结晶器之间通常没有中有中 间包接受来自钢包的钢水然后再以稳定的流速注入结晶器间包接受来自钢包的钢水然后再以稳定的流速注入结晶器 内。内。 作用：作用：1 1、分配器、分配器 2 2、连续浇铸、连续浇铸 3 3、稳定流速、稳定流速 3.结晶器 是使钢液凝固成规是使钢液凝固成规 定形状的铸坯的起点定形状的铸坯的起点(通通 常把在结晶器中的冷却常把在结晶器中的冷却 称为一次冷称为一次冷却却)。钢液通。钢液通 过接触水冷结晶器而受过接触水冷结晶器而受 到急冷，随着热量导走

14、到急冷，随着热量导走 逐渐发生凝固。逐渐发生凝固。 拉速、冷却强度、拉速、冷却强度、 坯壳厚度坯壳厚度 4.二次冷却 定义：对从结晶器中拉出的连铸坯，采用高速水进行喷定义：对从结晶器中拉出的连铸坯，采用高速水进行喷 射急冷。这种冷却称为喷水冷却，亦称二次冷却。射急冷。这种冷却称为喷水冷却，亦称二次冷却。 二次冷却不仅对铸坯表面质量而且对内部质量都有很大二次冷却不仅对铸坯表面质量而且对内部质量都有很大 影响，故必须选定适当的影响，故必须选定适当的喷水量喷水量和和冷却形式冷却形式。另一。另一 方面从工艺角度考虑要求铸坯在到达位于连铸机最方面从工艺角度考虑要求铸坯在到达位于连铸机最 后一对夹辊之前的

15、某一规定位置时应完全凝固，所后一对夹辊之前的某一规定位置时应完全凝固，所 以在提高拉坯速度时，应相应地增加二次冷却以在提高拉坯速度时，应相应地增加二次冷却温度。温度。 5.辊子 夹辊、拉辊、矫直辊 作用： 夹辊夹辊的作用是支承由结晶器拉出的铸坯，同时引导 铸坯沿弧线辊道平稳地向前移动。 拉辊拉辊的作用是将铸坯夹住，利用两者间的摩擦力引 拉铸坯。 矫直辊矫直辊的作用是将弯曲的铸坯矫直，通常它还兼有 拉辊的作用。 6.切断装置 切断装置是一种将连续拉出的长铸坯切断成规定长度铸坯的切断装置是一种将连续拉出的长铸坯切断成规定长度铸坯的 装装置，它由切断装装置，它由切断机构及拉坯同步机构组成。机构及拉坯同步机构组成。 火焰切割火焰