第三章电炉炼钢
《钢冶金学》_第3章 炼钢原材料
钢冶金学重庆科技学院：王宏丹气体：氧气、氩气、氮气金属料——铁水铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%~100%；铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的主要热源。
对铁水温度的要求：●铁水温度是铁水含物理热多少的标志，铁水物理热占转炉热量收入的50％左右。
●铁水温度过低，会导致炉内热量不足，影响熔池升温和元素氧化进程，同时不利于化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。
●我国企业一般规定铁水入炉温度应大于1250℃，并且保持稳定。
高炉出铁温度在1350～1450℃。
金属料——铁水金属料——铁水对铁水化学成分的要求：●[Si]：发热元素，是铁水化学热的主要提供者。
通常铁水中的硅含量为0.50%-0.80%为宜。
现在的普遍观点：[Si]是有害的，应尽可能地降低铁水中的Si含量，原因如下：少渣冶炼，减少转炉冶炼过程的造渣量。
铁水预处理脱磷的需要！要脱磷，得先脱硅！金属料——铁水对铁水化学成分的要求：●[Mn]：锰是弱发热元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能有效促进石灰溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀。
同时铁水含Mn高，终点钢中余锰高，从而可减少合金化时所需的锰铁合金，有利于提高钢水纯净度。
金属料——铁水对铁水化学成分的要求：●[P]：来源于矿石，100%还原进入铁水，是应该严格控制的元素，目前采取预处理、转炉脱磷等方式解决低P钢的冶炼问题。
高P 矿石的利用，是当今资源利用的主要研究方向，应予以密切关注！一般要求铁水 [P]≤0.20%。
●[S]：是高炉造渣操作应尽量降低的，脱硫率应高！高炉铁水炉外预处理脱硫是“解放高炉”的方向！我国炼钢技术规程要求入炉铁水的硫含量不超过0.05%。
金属料——铁水对铁水带渣量的要求：●高炉渣中含S 、SiO 2、Al 2O 3量较高；●过多的高炉渣进入转炉内会导致石灰消耗量增多，转炉渣量增大，容易造成喷溅，金属收得率降低，降低炉衬寿命；●兑入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%；●铁水带渣量大时，在铁水兑入转炉之前应进行扒渣。
电炉炼钢原理范文
电炉炼钢原理范文电炉炼钢是一种利用电能作为能源进行钢铁冶炼的方法。
与传统的高炉炼钢相比，电炉具有短时间生产、炉料适应性好以及环境友好等优点。
下面将详细介绍电炉炼钢的原理和工艺流程。
电炉炼钢的基本原理是利用电炉内产生的强大电流通过导电物质熔化和加热炉料，使其达到炼钢所需的温度，并通过冶炼反应进行钢铁冶炼。
电炉主要包括电极、电弧、炉料和电炉壳体等几个组成部分。
电炉的电极位于炉体两侧，通常是由导电材料如石墨或钢制成。
在炼钢过程中，电极引入高强度的电流，通过电弧产生强大的热能，从而将炉料加热至熔化状态。
电弧发生的位置称为电弧炉腔，是炉料熔化和冶炼反应的主要区域。
炼钢炉料主要由废钢、废铁和其他合金物质组成。
在电炉冶炼过程中，炉料在高温下发生熔化并与冶炼剂发生反应，以达到预定的化学成分和物理性能要求。
通常，再生铁或铜渣可用作冶炼剂，用于控制成分和增加炉料的熔化性能。
在炼钢过程中，电炉壳体起到固定和保护炉体的作用。
电炉壳体通常由退火钢板、水冷管和耐火材料组成，以保证高温下的安全和稳定运行。
同时，电炉壳体还可以有效地隔绝炉外的温度和噪音，提供良好的工作环境。
电炉炼钢的工艺流程可以分为充电、预热、熔化、炼钢和吐炉等几个主要步骤。
在充电阶段，将预先配制好的炉料添加到电炉中，然后加入冶炼剂和钢水。
随后，通过电极引入高强度电流，在电弧炉腔内形成强烈的电弧，将炉料加热至熔化状态。
在预热阶段，将电炉内的温度逐渐升高，以确保炉料充分熔化并达到冶炼所需的温度。
在熔化阶段，通过加入适量冶炼剂和钢水，实现炼钢反应。
此过程中还可通过吹氧等操作，去除炉料中的杂质和氧化物。
炼钢阶段是电炉炼钢的关键步骤，其中涉及到温度、时间和加料量的控制，以达到冶炼所需的化学成分和物理性能。
在吐炉阶段，通过倾炉和尾炉处理等操作，将冶炼好的钢液倒出，然后进行连铸或其他后续加工工艺。
总体而言，电炉炼钢是一种效率高、环保节能的钢铁冶炼技术。
随着科技的不断进步和技术的不断升级，电炉炼钢技术也在不断发展和改进，使其在钢铁工业中的应用越来越广泛。
电炉炼钢方法和工艺讲解
五、电极夹持器
电极夹持器有两个作用，－是向电极输电，二是将电极固 定，并在需要松放电极时能方便灵活地松开。电极夹持器在高 温下工作，并受到大电流通过时产生的电阻热的作用，故要求 夹持器应能牢固地夹住电极，不能因电极的自重而松动或滑动； 接触表面要光滑，与电极之间不能因接触不良而起弧；要有足 够的机械强度，能耐高温、抗氧化；所用材料电阻要小，导电 性好，更换电极要方便等。
电炉炼钢,主要是指电弧炉炼钢,是国内外生产特殊钢的 主要方法。目前,世界上95％以上的电炉钢是由电弧炉生产 的,还有少量是由感应炉、电渣炉等生产的。根据炉衬材料 化学性质不同,电弧炉炼钢有酸性和碱性之分。采用碱性耐 火村料做炉衬，炼钢时造碱性炉渣，这种炉子称为碱性电弧 炉。酸性电炉冶炼对炉料要求很高，由于炼钢时造酸性炉渣， 因而对钢液基本不具备脱硫及脱磷能力，要求炉料中的磷、 硫含量必须很低，致使酸性电弧炉冶炼不能广泛使用，炼钢 电弧炉通常都采用碱性法冶炼，因此本章只讨论碱性电弧炉 的冶炼工艺 。
电弧炉底部倾动机构略图
七、炉顶装料机构
大多数炼钢电弧炉都采用顶装料方式。根据炉盖与炉身的相 对运动不同,装料方式有3种：炉盖旋转式、炉盖开出式和炉身 开出式。无论采用何种方式,装料时均须先将炉顶和电极提升 起来,然后旋转移开,使炉膛完全暴露出来,再用吊车将炉料从上 部装人炉内,装料完毕再将炉顶回复。
目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼，以下主要介 绍氧化法冶统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。 其操作过程分为：补炉、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个 阶段。因主要由熔化、氧化、还原期组成，俗称老三期。
一、补炉
1、影响炉衬寿命的“三要素” ⑴炉衬的种类、性质和质量； ⑵高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀； ⑶吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。
电炉炼钢知识点总结图
电炉炼钢知识点总结图电炉炼钢是一种利用电能作为热源进行炼钢的工艺，在当今钢铁工业中应用广泛。
相比传统的炼钢方法，电炉炼钢具有能耗低、环保、生产效率高等优点，因此受到了越来越多的关注和应用。
本文将对电炉炼钢的相关知识点进行总结，以便读者更好地了解这一工艺。
一、电炉炼钢的基本原理电炉炼钢的基本原理是利用电阻加热的方式，将冶炼炉内的原料加热至熔化或半熔化状态，然后通过不同的工艺流程进行炼钢。
电炉主要分为两种类型：一种是电弧炉，另一种是感应炉。
电弧炉是通过电弧放电产生的高温加热原料，而感应炉则是通过感应加热的原理来实现加热。
不同类型的电炉在原理和工艺上有所不同，但基本原理都是利用电能进行加热冶炼。
二、电炉炼钢的工艺流程1. 准备原料：首先需要准备炼钢所需的原料，包括废钢、熔剂、脱氧剂等。
这些原料一般需要进行称重和配比，以确保炉内的化学成分符合要求。
2. 加料熔化：将准备好的原料装入电炉内，通过电能加热使其熔化。
在炼钢过程中，需要根据具体情况加入适量的熔剂和脱氧剂，以调整钢液的成分和性能。
3. 调整温度：在原料完全熔化后，需要根据钢液的工艺要求和加工工艺来调整温度，并保持在一定范围内。
4. 炉渣处理：在炉内的炼钢过程中，会产生一定的炉渣，需要及时处理和清理，以保证炉内钢液的纯净度。
5. 精炼：通过对钢液的搅拌和通入气体等方式，实现对钢液中夹杂物和气体的精炼，以提高钢液的质量。
6. 浇铸：最后，将经过炼钢的钢液浇入模具，并进行冷却凝固，得到成品钢材。
三、电炉炼钢的特点和优势1. 可控性强：电炉炼钢的加热过程可以通过电能控制，温度、时间等参数可以实现精准控制，以满足不同成分和性能要求的钢液。
2. 环保：电炉炼钢相比传统炼钢方法，产生的废气和废渣相对较少，对环境影响较小，符合当今的环保要求。
3. 能耗低：相比高炉等传统炼钢设备，电炉炼钢所需的能耗较低，有利于节能减排。
4. 适应性强：电炉炼钢可根据需要进行小批量生产，适应性较强，可以满足市场快速变化的需求。
电炉炼钢
主熔化期时间占整个熔化期的70％以上。
• 熔末升温期
电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末 升温期。
此阶段因炉壁暴露，尤其是炉壁热点区的暴 露受到电弧的强烈辐射。
应注意保护炉壁，即提前造好泡沫渣进行埋 弧操作，否则应采取低电压、大电流供电。
3)在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电 炉短流程的发展对于促进环保，消化废钢，净化
冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。因此， 发达国家把发展紧凑式电炉短流程作为重点。
近些年，我国电炉流程的发展虽然受到重视， 但发展电炉短流程应慎重一些，可以适当发展， 不可盲目。因为在当前条件下，我国不具备电 能和废钢方面的优势，即不具备成本优势。在 江阴兴澄钢铁有限公司，已建成我国第一条四 位一体的特殊钢短流程生产线，工艺流程 为:100t直流电弧炉冶炼-LF、VD精炼-R=12m 大方坯连铸-热送全连轧，全套全新设备从德国 引进，能够开发生产合金结构钢、弹簧钢、齿 轮钢、易切削钢、轴承钢、高压锅炉管坯钢等 品种，将成为全国优质钢、特殊钢装备水平领 先、能力超百万吨的企业
一、补炉 1）影响炉衬寿命的“三要素”
• 炉衬的种类、性质和质量； • 高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；
• 吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。
2）补炉部位
炉衬各部位的工作条件不同,损坏情况也 不一样。炉衬损坏的主要部位如下：
• 炉壁渣线 受到高温电弧的辐射，渣、钢 的化学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损 坏严重；
2019/12/9/07:32:51
现代炼钢电弧炉的构造
炉体 炉体倾动装置 水冷炉盖 电极升降装置
电炉炼钢工作原理
电炉炼钢工作原理
电炉炼钢是利用电能产生高温，通过炉料与电弧的作用来进行钢铁的冶炼工艺。
其工作原理如下：
首先，将钢铁炼制所需的生铁和废钢等炉料装入电炉内部，然后闭合电炉的上盖。
接下来，通过高压电源将电流引入电炉内，通过电极形成一定的电弧，产生高温。
这个电弧就是通过强电流在电极之间产生的。
在电炉内，电弧将电流和炉料之间产生强烈的热效应，使炉料受热并融化。
同时，电炉内所产生的强烈电弧还会产生强烈的搅拌效应，使炉中的炉料均匀混合，并有利于炉渣的脱除。
经过一段时间的炼烧，炉内的炉料逐渐熔化，并形成一定的液态金属池。
此时，可根据需要控制电流、电压及电弧的位置，调整电弧对炉中液态金属的深度和温度，以实现对合金成分和金属温度的精确控制。
在炼烧过程中，随着炉料的熔化，其中的杂质和氧化物等会沉入炉底形成炉渣。
通过倾炉操作，将脱氧剂加入到炉渣中，可以有效去除金属中的气体和不良杂质。
最后，根据所需的钢铁成分，将其他合金元素加入到炉中，以调整钢的成分并改善其性能。
当达到目标成分后，打开电炉的出块装置，将炉内炼制好的钢水倒入模具中进行凝固，后续可通过不同的工艺进行进一步的加工和制造。
电炉炼钢原理
电炉炼钢原理
电炉炼钢是一种利用电能将废钢或铁合金加热至熔化状态，再加入适量的合金元素，通过化学反应得到所需钢种的方法。
相比传统的炼钢方法，电炉炼钢具有能耗低、生产效率高、环保等优点，因此在现代钢铁工业中得到广泛应用。
电炉炼钢的原理是利用电能将废钢或铁合金加热至熔化状态，再通过化学反应得到所需钢种。
电炉炼钢的主要设备是电炉，电炉是一种利用电能将废钢或铁合金加热至熔化状态的设备。
电炉的主要部分包括炉体、电极、电极支架、电极升降机、电源系统、控制系统等。
电炉炼钢的过程可以分为三个阶段：预热阶段、熔化阶段和化学反应阶段。
在预热阶段，电炉内的废钢或铁合金被加热至一定温度，以便于后续的熔化。
在熔化阶段，电炉内的废钢或铁合金被加热至熔化状态，形成钢水。
在化学反应阶段，适量的合金元素被加入钢水中，通过化学反应得到所需钢种。
电炉炼钢的优点主要有以下几点：首先，电炉炼钢的能耗低，因为电炉可以利用废钢或铁合金作为原料，而传统的炼钢方法需要大量的煤炭等能源。
其次，电炉炼钢的生产效率高，因为电炉可以快速加热废钢或铁合金，而传统的炼钢方法需要较长的时间。
最后，电炉炼钢的环保性好，因为电炉不会产生大量的废气、废水等污染物，
而传统的炼钢方法会产生大量的废气、废水等污染物。
电炉炼钢是一种现代化的炼钢方法，具有能耗低、生产效率高、环保等优点。
随着科技的不断进步，电炉炼钢将会在钢铁工业中得到更广泛的应用。
电炉炼钢原理及工艺
电炉炼钢原理及工艺电炉炼钢是利用电力作为热源，将废钢和铁合金原料在电炉中进行熔炼，通过调整炉温、添加合金元素等工艺控制，最终得到符合要求的钢铁产品。
电炉炼钢工艺具有灵活、高效、环保等优点，因此在钢铁生产中得到了广泛应用。
首先，电炉炼钢原理主要包括电炉熔炼原理和合金元素控制原理。
电炉熔炼原理是利用电能将废钢和铁合金原料加热至熔化温度，使其中的杂质和氧化物被还原或氧化，从而得到符合要求的钢液。
合金元素控制原理是通过添加合金元素的方式，调整钢液的成分和性能，以满足不同用途的钢铁产品需求。
其次，电炉炼钢工艺主要包括原料准备、炉料装入、炉温控制、合金元素添加、炉渣处理等环节。
原料准备是指对废钢和铁合金原料进行分类、清理、切割等处理，以保证炼钢过程中原料的质量和成分。
炉料装入是将处理好的原料装入电炉中，并按一定比例混合，以保证钢液的成分和温度均匀。
炉温控制是通过调节电炉的电能输入和氧气吹炼量，控制炉内温度的升降，以保证炼钢过程的顺利进行。
合金元素添加是在炉内加入合金元素，如铬、锰、钼等，以调整钢液的成分和性能。
炉渣处理是指在炼钢过程中，及时清理和处理炉内产生的渣皮和氧化物，以保证钢液的纯净度和质量。
最后，电炉炼钢工艺的发展趋势主要包括智能化、节能环保、高效化等方向。
随着信息技术的发展，智能化炼钢系统将逐渐成为未来的发展趋势，通过实时监测和控制，提高炼钢过程的自动化程度和生产效率。
节能环保是钢铁行业的重要发展方向，电炉炼钢相比传统炼钢工艺具有较低的能耗和排放，符合现代工业的可持续发展要求。
高效化则是提高炼钢生产效率和产品质量的关键，通过工艺优化和设备更新，提高电炉炼钢的生产能力和产品品质。
总之，电炉炼钢是一种灵活、高效、环保的钢铁生产工艺，其原理和工艺控制对于生产高质量钢铁产品具有重要意义。
未来，随着智能化、节能环保、高效化等方向的不断发展，电炉炼钢工艺将迎来更加广阔的发展空间。
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一、炉壳
炉壳包括圆形炉身、炉壳底和上部加固圈三部分。其作用主要是 承受炉衬、钢、渣的重量和自重,同时还须承受高温和炉衬的膨胀作 用,因此要求其必须具有足够的强度。一般都是用钢板焊接而成,根据 经 验 , 所 用 钢 板 厚 度 大 约 为 炉 壳 直 径 的 1/200, 通 常 厚 度 约 回 12 ～ 30mm,炉身做成圆筒形可减少散热面积及热损失。
五、电极夹持器
电极夹持器有两个作用，－是向电极输电，二是将电极固 定，并在需要松放电极时能方便灵活地松开。电极夹持器在高 温下工作，并受到大电流通过时产生的电阻热的作用，故要求 夹持器应能牢固地夹住电极，不能因电极的自重而松动或滑动； 接触表面要光滑，与电极之间不能因接触不良而起弧；要有足 够的机械强度，能耐高温、抗氧化；所用材料电阻要小，导电 性好，更换电极要方便等。
电弧炉炉体是电炉最主要的装置,用来熔化炉料和进行各种 冶金反应。由金属构件和耐火材料砌成的炉衬两部分组成。炉 体的金属构件又包括炉壳、炉门、出钢槽(现代电炉多数已无出 钢槽而采用偏心炉底出钢)、炉顶圈和电极密封圈等组成。
炼钢电弧炉的基本结构
1-炉盖；2-电极；3-水冷圈；4-炉墙；5-炉坡； 6-炉底；7-炉门；8-出钢口；9-出钢槽
电弧炉底部倾动机构略图
七、炉顶装料机构
大多数炼钢电弧炉都采用顶装料方式。根据炉盖与炉身的相 对运动不同,装料方式有3种：炉盖旋转式、炉盖开出式和炉身 开出式。无论采用何种方式,装料时均须先将炉顶和电极提升起 来,然后旋转移开,使炉膛完全暴露出来,再用吊车将炉料从上部 装人炉内,装料完毕再将炉顶回复。
在工业发达国家,由于废钢量较大,电炉炼钢已从20世纪中的主要 生产特殊钢过渡到生产全钢种,甚至以生产普通碳素钢为主。在最近 一、二十年间,随着二次精炼技术的下断发展和完善,电炉冶炼由原来 的三期演变成仅作为熔化设备,并与二次精炼和连铸技术配套形成自 动化水平高、功率高、能耗低的专业化生产系统,从而增强了电炉生 产工艺的竞争能力。电炉冶炼与炉外精炼及连铸相结合形成的基本炼 钢流程,不但提高了钢的质量,还降低了生产成本。
电炉炼钢,主要是指电弧炉炼钢,是国内外生产特殊钢的 主要方法。目前,世界上95％以上的电炉钢是由电弧炉生产 的,还有少量是由感应炉、电渣炉等生产的。根据炉衬材料化 学性质不同,电弧炉炼钢有酸性和碱性之分。采用碱性耐火村 料做炉衬，炼钢时造碱性炉渣，这种炉子称为碱性电弧炉。
酸性电炉冶炼对炉料要求很高，由于炼钢时造酸性炉渣， 因而对钢液基本不具备脱硫及脱磷能力，要求炉料中的磷、 硫含量必须很低，致使酸性电弧炉冶炼不能广泛使用，炼钢 电弧炉通常都采用碱性法冶炼，因此本章只讨论碱性电弧炉 的冶炼工艺 。
六、炉体倾动机构
电弧炉出钢时要求炉体能够向出钢槽一侧倾动40°～50°,而在扒 渣时向炉门一侧倾动l0°～15°,故需要有倾动装置。
电弧炉倾动机构可分为炉侧倾动机构和炉底倾动机构两种。炉侧倾 动机构倾动着力点在侧面炉壳上,而炉底倾动机构式的着力点在炉底的 炉壳上。
电弧炉侧倾式结构简图 1、5-齿轮；2-齿条；3-螺帽；4-螺杆；6-电动机
典型的炉壳及炉底结构形状如图所示 (a)平底形；(b)截锥形；(c)球形
1-圆筒形炉身；2-炉壳底；3-加强筋
二、炉门
炉门包括炉门盖、炉门框、炉门坎和炉门升降机构等部分。对 炉门的要求是：结构严密，升降简便灵活，牢固耐用，各部分便于装 卸。
三、出钢口和流钢槽
出钢口为圆形或者矩形孔，一般正对炉门。流钢槽由钢板和角 钢焊成，固定在炉壳上，槽内砌有耐火砖，大部分采用预制整块的流 钢槽砖砌成，使用寿命较长，且拆装也方便。在保证出钢顺利的前提 下，流钢槽长度应尽可能短些，以减少出钢时产生的二次氧化。
四、电极密封圈
为使电极在炼钢过程中能自由升降，电极孔直径－般要比电 极直径大40～50mm，炉内的高温气体就不断地从电极孔缝隙 中逸出，而空气则不断地从电极孔缝隙中吸入，这样不但使热损 失增加，不利于维护炉内还原性气氛，而且还使电极受高温炉气 的冲刷而氧化烧损严重，电极直径变细，易于折断。因此，必须 使用电极密封圈，以减少缝隙，防止炉气外逸，同时也可冷却炉 顶，延长炉顶寿命。
第三章 电炉炼钢
22
教学要求： 1、了解电炉炼钢方法(扼要介绍感应炉冶炼,电渣重熔法, 真空感应炉熔炼法,等离子电弧炉重熔等方法),电弧炉炼 钢用原料,电弧炉发展趋势。 2、熟悉典型钢种的电弧炉冶炼工艺。 3、掌握碱性电弧炉冶炼工艺及各期的任务与操作方法。 重点：碱性电弧炉炼钢工艺 难点：碱性电弧炉炼钢过程中不同时期的操作工艺。
碱性电弧炉炼钢的特点： 电弧炉主要是利用电极与炉料间放电产生电弧放出的热量来
炼钢的。 优点：⑴热效率比较高。废气带走的热量相对较少,其热效
率可达65％以上；⑵温度高。电弧区温度高达3000℃以上,可 快速熔化各种炉料,并使钢水加热到大于1600℃；⑶温度容易 调整和控制，可满足冶炼不同种的要求；⑷炉内气氛可以控 制,既可造成氧化性气氛,又可造成还原性气氛,因此,具有很强的 去除钢中有害杂质磷、硫的能力,同时还有很强的脱氧能力,故 钢中非金属夹杂物含量相对较低,合金元素收得率也相对较高, 钢的成分容易控制,适于冶炼各种合金钢及优质钢；⑸可用100 ％的废钢进行熔炼。
但是,电弧炉也还存在一些不足之处,如由于电弧的离解作用,使空气 和水蒸气离解出大量氢和氮,在还原期易被钢水吸收,因此,电炉钢若不 经特殊处理,其氢、氮含量一般比转炉钢高；由于电弧是点热源,炉内 温度分布不均匀,熔池平静时,各部位的钢水温度相差较大,尤其大炉子 更为突出。
§5.1 电弧炉及其主要设备
炉盖开出式装料:首先抬起炉盖并吊在支架上,然后炉盖同吊 架以及支柱一起开向出钢槽一边。
炉身开出式装料:电极升高,炉盖抬起,炉身沿轨道向炉门方向 开出。
电炉炉身开出式装料情况
炉盖旋转式炼钢电弧炉的装料情况
1-电弧炉平台 2-出钢槽 3-炉盖 4-石墨电极 5-装料筐 6-炉体 7-倾斜摇架