电炉炼钢
炼钢电炉种类
炼钢电炉种类引言炼钢电炉是一种利用电能作为热源，将生铁、废钢等原材料熔化并加以精炼的设备。
它具有高热效率、灵活性高、环境友好等优点，在炼钢工业中得到广泛应用。
本文将介绍几种常见的炼钢电炉种类，并分析其特点和应用范围。
1. 液压倾转式炼钢电炉液压倾转式炼钢电炉是一种通过液压机构控制炉体的倾转和转动，实现料材的混炼和炉渣的排除的炼钢电炉。
该种电炉结构简单，操作方便，能够有效控制温度和炉渣的流动。
它广泛应用于小型钢铁企业，特别适用于炼钢废料、废钢的回收利用。
液压倾转式电炉的工作原理是：首先将废钢材料装入炉体内，通过电能加热将其熔化；然后倾转炉体，使炉渣通过炉口流出；最后将炉体转动，使熔化的钢液均匀混合。
该电炉操作简单，生产效率高，能够满足小型钢铁企业的生产需求。
2. 水冷壳式炼钢电炉水冷壳式炼钢电炉是一种将冷却水进行循环利用，控制炉体温度的炼钢电炉。
它通过将电炉炉体的外壳进行水冷却，保持炉体温度在一定范围内。
水冷壳式电炉具有结构简单、使用安全、热效率高等特点。
该种电炉的制造材料常使用高硅酸铸石、耐火砖等耐火材料，并在炉体内衬设电极，通过电能加热将炉材料熔化。
冷却水通过壁面的管道流动，将炉体散热，使其保持适宜的温度。
水冷壳式电炉适用于小型和中型钢铁企业，可用于炼钢废料、废钢的再生利用。
3. 氧气底吹炼钢电炉氧气底吹炼钢电炉是一种利用高压氧气进行喷吹，提高炉内温度和炉渣脱硫的炼钢电炉。
它通过在炉底喷吹氧气，将炉内温度提高到所需温度，同时促进炉渣中的杂质氧化并排除。
氧气底吹炼钢电炉具有温度控制精确、炉渣质量好等优点。
氧气底吹炼钢电炉一般采用大型高炉的结构，内部设有电极和底吹氧气口。
底吹氧气通过喷口进入炉内，与炉料和炉渣进行充分交互反应。
该种电炉适用于大型钢铁企业，可以实现高温高质量的炼钢。
4. 耐火气体电炉耐火气体电炉是一种利用氮气、氩气等惰性气体进行保护的炼钢电炉。
它通过将炉体内充满惰性气体，将氧气排出，降低钢材中氧含量和杂质含量。
电炉炼钢
炉料熔化过程及供电
装料完毕即可通电熔化。炉料熔化过程图， 基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主 熔化及熔末升温。
点（起）弧期
从送电起弧至电极端部下降到深度为d电极为点 弧期。 此期电流不稳定，电弧在炉顶附近燃烧辐射，二 次电压越高，电弧越长，对炉顶辐射越厉害，并且热 量损失也越多。 为保护炉顶，在炉上部布一些轻薄料，以便让电 极快速进入料中，减少电弧对炉顶的辐射。 供电上采用较低电压、较低电流。
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
2）双渣氧化法
又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧 化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料也无特殊要
求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。
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炼工艺。
冶炼工艺
传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” • 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。
脱磷反应与脱磷条件：
脱磷反应：
2［P］＋5(FeO)＋4(CaO)＝(4CaO· P2O5)＋5 ［Fe］, △ H＜0 分析：反应是在渣-钢界面上进行，是放 热反应。
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。
电炉炼钢原理及工艺
电炉炼钢原理及工艺以电炉炼钢原理及工艺为标题，本文将详细介绍电炉炼钢的原理和工艺流程。
一、电炉炼钢的原理电炉炼钢是利用电能将废钢或铁矿石熔化并加以冶炼的一种钢铁生产方法。
相比传统的炼钢方法，电炉炼钢具有灵活性高、能耗低、环保等优点，因此在现代钢铁工业中得到广泛应用。
电炉炼钢的基本原理是利用电弧放电的高温高能量特性，将电能转化为热能，使炉内的材料熔化。
电炉内设置有电极，通过电极产生的电弧放电，使炉内的钢块或铁矿石迅速升温至熔化点，完成炼钢过程。
二、电炉炼钢的工艺流程电炉炼钢的工艺流程主要包括原料准备、熔炼、冶炼和出钢等环节。
1. 原料准备：电炉炼钢的原料主要包括废钢和铁矿石。
废钢是指回收利用的废旧钢材，根据需要进行分类和预处理。
铁矿石经过破碎、磁选等工艺处理后，得到适合电炉炼钢的铁矿粉。
2. 熔炼：原料装入电炉后，通过电极引入高温电弧，将原料迅速加热至熔化点。
在熔炼过程中，电弧的高温作用下，原料中的杂质被氧化还原，炉内温度逐渐升高。
3. 冶炼：炉内温度达到要求后，加入适量的脱氧剂和合金元素，调整炉内成分，提高钢的质量。
同时，通过喷吹氧气等方式进行氧化剂的供给，控制冶炼过程中的氧化还原反应，进一步净化钢液。
4. 出钢：冶炼结束后，通过倒炉或倾炉等方式将炼好的钢液从电炉中倾出，进一步加工成所需的钢材。
出钢后，需要进行连铸、轧制等工艺，最终得到成品钢材。
三、电炉炼钢的特点和优势1. 灵活性高：电炉炼钢可灵活调整炉内温度和成分，适应不同的钢种和质量要求，具有较强的适应性和灵活性。
2. 能耗低：电炉炼钢相比传统炼钢方法，能耗更低。
电能可以高效转化为热能，提高能源利用效率，减少能源浪费。
3. 环保：电炉炼钢过程中没有燃料燃烧产生的废气和废渣，减少了对环境的污染。
另外，电炉炼钢可以使用废钢作为原料，有效促进了废钢的回收利用，减少了资源浪费。
4. 生产效率高：电炉炼钢的工艺流程简单，生产周期短，可以实现快速连续生产，提高生产效率。
电炉炼钢流程
电炉炼钢流程电炉炼钢是一种利用电能作为热源，通过电弧加热炉料，将废钢和铁合金等原料炼制成优质钢材的冶炼方法。
电炉炼钢流程通常包括预处理、炉料装入、炉前准备、炉内冶炼和炉后处理等环节。
下面将详细介绍电炉炼钢的流程及各个环节的操作步骤。
1. 预处理。
在进行电炉炼钢之前，首先需要对原料进行预处理。
这包括对废钢进行分类、清理和切割，对铁合金进行筛分和称重等工作。
同时，还需要对电炉进行检查和维护，确保电炉设备处于良好状态。
2. 炉料装入。
在炉料装入环节，操作人员需要按照炉料配比要求，将预处理好的废钢和铁合金装入电炉中。
同时，还需要加入适量的石灰、氧化铁等炼钢助剂，以调整炉料成分和保证冶炼质量。
3. 炉前准备。
在炉前准备阶段，操作人员需要对电炉进行预热，提高炉温至冶炼温度。
同时，还需要对电炉进行真空抽气或气体通风，以确保炉内气氛符合冶炼要求。
4. 炉内冶炼。
炉内冶炼是电炉炼钢的核心环节，操作人员需要根据工艺要求，通过电弧加热炉料，使其迅速熔化。
在冶炼过程中，还需要根据炉料状况进行合理的搅拌和氧化处理，以保证炼钢过程的顺利进行。
5. 炉后处理。
炉后处理是指在炼钢结束后，对冶炼产物进行处理和整理的环节。
这包括对炉渣进行清理和处理，对炼钢温度进行控制，以及对炼钢成品进行取样和检验等工作。
总结。
通过以上流程的介绍，我们可以看到，电炉炼钢是一个复杂的工艺过程，需要操作人员严格按照流程要求进行操作，以确保炼钢质量和生产效率。
同时，还需要对电炉设备进行定期维护和检查，以保证设备的正常运行和安全生产。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解电炉炼钢的流程和操作要点，为相关行业的生产和管理工作提供参考和指导。
电炉炼钢工艺流程
电炉炼钢工艺流程电炉炼钢是利用电力作为能源，通过电极产生的电弧来加热炉料，将炼钢工艺分为两大类：电弧炉炼钢和电阻炉炼钢。
电弧炉炼钢流程：1.准备工作(1)将熔炼炉、电源设备、电极和冷却设备准备齐全。
(2)清理炉膛内部，清除残留物。
(3)准备炉料，包括废钢、合金等。
2.入炉和加热(1)将炼钢炉事先加热至适宜的温度。
(2)将炉料逐步加入炉膛，保持炉内的充分通风。
(3)收尘器收集扬尘以减少环境污染。
(4)开启电源，形成弧光，利用电弧加热炉料。
3.加料(1)加入废钢和合金等熔炼材料，根据各种元素含量的要求进行配比。
(2)加热炉料直至其完全熔化，并通过炉膛内的电弧来保持恒定的温度。
4.搅拌和保温(1)通过搅拌装置（机械手、气枪等）对炉内炉料进行搅拌，以保证均匀加热。
(2)在最佳温度下保温，以提高合金和炉料的反应速度。
5.放钢和渣(1)根据钢种要求，加入脱氧剂和合金稀释剂。
(2)按照配方要求加入炉渣，帮助除去杂质和渣夹。
6.合金调整和测温(1)根据测温结果，调整冶炼条件，确保达到合适的温度。
(2)根据钢种需要，加入适量的合金元素，保证合金成分符合技术要求。
7.出钢(1)开启出钢口，将炼好的钢液顺利倾出。
(2)根据需要对炼钢炉进行钢包保温、修补等工作。
(3)将倾出的钢液进行调节和再加工，以满足用户要求。
(4)进行钢液的凝固和结晶，得到成品钢。
电阻炉炼钢流程：电阻炉是通过电流通过炉体自身的电阻产生热能，实现炉料加热熔化。
1.准备工作(1)检查电阻炉的各项设备和电源的正常运行。
(2)清理炉内和炉外的杂质和残留物。
(3)准备好炉料，包括废钢、矿石等。
2.入炉和加热(1)将炼钢炉预先加热至适宜的温度。
(2)逐步加入炉料，保持通风和顺畅的炉内气流。
(3)开启电源，使电流通过炉体，产生热能。
3.加料和熔化(1)加入炉料，实现其完全熔化。
(2)通过控制电流和炉内温度，保持炉料的恒定熔化状态。
4.炉内观察和保温(1)观察炉内炉料的状况，保持熔化状态的均匀性。
电炉炼钢原理及工艺
电炉炼钢原理及工艺电炉炼钢是一种利用电能加热熔融金属并进行冶炼的方法。
它主要由电炉本体、电源系统、炉衬和操作系统组成。
其工艺过程分为装料、预热、熔化、合金化、调温、夫妇活、卸渣和出钢等阶段。
电炉炼钢主要有两种类型，即直接电炉炼钢和间接电炉炼钢。
直接电炉炼钢是指直接将铁矿石和废钢等金属经过还原反应转化为钢水的工艺方法，而间接电炉炼钢则是先将铁矿石转化为熔融铁，然后再进行洗炼的方法。
在电炉炼钢的工艺中，首先需要对金属进行装料。
装料包括铁水、废钢、合金和炉渣等金属材料的投入。
装料时，应根据炼钢的配方要求，按一定比例将各种材料投入电炉中。
合金是为了调整钢的成分和性能，以及改善炼钢的过程控制，在不同的配方中，合金的用量也不同。
装料完成后，开始进行预热。
预热是为了提高炉料中的金属温度，以利于后续的熔化和反应过程。
预热可以通过电炉的电能加热，也可以通过燃气等其他能源进行加热。
在预热过程中，应根据炼钢工艺要求，控制好预热的温度和时间，以保证最佳的炼钢效果。
在预热完成后，金属开始熔化。
熔化过程中，电炉通过电流加热炉内的金属材料，使其达到熔点，形成熔融的钢水。
熔化过程中，需要控制好电炉的加热温度和加热时间，以充分熔化金属，并保持炉内的温度均匀。
当金属完全熔化后，开始进行合金化。
合金化是为了调整钢的成分和性能，以改善钢的质量。
在合金化过程中，需要添加适量的合金材料，并控制好合金的加入时间和温度，以保证合金的充分溶解和均匀分布。
合金化完成后，开始进行调温。
调温是为了得到合适的熔融铁水温度和钢水温度，以满足后续冶炼工艺的需求。
调温可以通过调节电炉的加热功率和炉内的温度控制装置来实现。
调温完成后，进行夫妇活。
夫妇活是为了提高钢水的纯净度和均匀性，以去除炉渣和杂质。
夫妇活可以通过在炉内注入草酸、石灰和氮气等化学物质，或者进行吹炼和搅拌来实现。
夫妇活完成后，开始卸渣。
卸渣是指将炉渣从熔融金属中移除的过程。
卸渣可以通过倾炉或者顶炉的方式来进行。
电炉炼钢流程
电炉炼钢流程
电炉炼钢是一种常见的钢铁冶炼方法，它利用电力作为能源，
通过高温加热原料进行炼钢。
下面将详细介绍电炉炼钢的流程。
首先，炉前准备工作是电炉炼钢的第一步。
操作人员需要对电
炉进行检查，确保电炉设备正常运行。
接着，对原料进行准备，包
括铁水、废钢、合金等。
这些原料需要按照一定的配比投入电炉中，以保证炼钢的质量和成分。
接下来是电炉的熔化阶段。
一般来说，电炉炼钢采用的是感应
加热的方式，通过感应线圈产生的电磁感应在短时间内将原料加热
至高温，使其熔化。
在这个过程中，操作人员需要监控炉温和原料
的状况，确保炉内温度均匀，并根据需要添加合金等物质以调整钢
水的成分。
随后是炼钢的保温和脱氧阶段。
在原料完全熔化后，需要对钢
水进行保温，以保持合适的温度和液态状态。
同时，还需要进行脱
氧处理，去除钢水中的氧化物，提高钢水的纯度和质量。
最后是浇铸和成品处理。
当钢水达到要求的成分和温度后，可
以进行浇铸。
操作人员需要将钢水倒入模具中，进行成型。
成型后的钢坯需要进行冷却和固化，然后进行后续的加工处理，最终得到成品钢材。
总的来说，电炉炼钢流程包括炉前准备、熔化、保温和脱氧、浇铸和成品处理几个关键步骤。
在实际操作中，需要严格控制每个环节，确保炼钢过程稳定、高效，最终得到优质的钢材产品。
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9
宏观动力学
• 20世纪70年代后，炼钢反应宏观动力学研究开始活跃：
G.H.Geiger、Szekely等将化工学科的“三传”(热量、质量、
动量传递)用于分析研究冶金过程速率问题； 鞭岩、濑川清等提出了冶金反应工程学名称，引入化学反
应工程学有关反应器设计、单元操作、最优化等方法分析研
究冶金反应问题。 • 20世纪90年代后，冶金反应宏观动力学和反应工程学取得了重 要进展，有关炼钢冶炼和连铸过程流体流动、传热、反应等均 基本可以用数学模型加以描述并计算求解，反应动力学研究在 实际生产过程自动控制中也得到了广泛的采用。
7
热力学
20世纪40年代末至50年代，Schenck、Chipman等发表了大量有
关炼钢反应的平衡常数、标准自由能变化等基础数据； 20世纪60年代～80年代，E.T. Turkdogan、J.F. Elliott、松
下幸雄、不破佑、佐野信雄、水渡英昭等继续对炼钢化学反应
的平衡常数、标准自由能变化、活度、炉渣磷酸盐容量和硫酸 盐容量等进行了大量的研究和测定工作。
produced in a blast furnace(BF) or similar
process or the melting and refining of scrap and other forms of iron in a melting furnace, usually an electric arc furnace(EAF).
ton (220 metric ton) heat about every 45 minutes, the range is approximately 30 to 65 minutes. The major event times for the process are summarized below in Table 9.1.
• The basic operational
steps of the process(BOF) are shown shematically in Fig9.1.
20
Oxygen Steelmaking Processes
• The overall purpose of this process is to
18
Oxygen Steelmaking Processes
• The oxygen steelmaking process rapidly refines
a charge of molten pig iron and ambient scrap into steel of a desired carbon and temperature using high purity oxygen. • Steel is made in discrete batches called heats.
The furnace or converter is a barrel shaped,
open topped, refractory lined vessel that can rotate on a horizontal trunnion axis.
19
Oxygen Steelmaking Processes
10
交叉ห้องสมุดไป่ตู้科
炼钢学科进展还表现在冶金知识与材料、计算机、电磁、
环境等学科知识的交叉、融合和应用，如： 在氧气喷头和喷粉冶金中应用空气动力学中可压缩流体 和气相输送等知识； 在炼钢过程控制中广泛采用了声学、图像识别、专家
系统、神经元网络等方面知识；
在连铸过程采用电磁、金属压力加工等知识； 热力学、凝固等商务计算软件等。
liquid steel made from scrap and liquid hot
metal to approximately 1635℃(2975°F).
21
Oxygen Steelmaking Processes
• A typical configuration is to produce a 250
chemistry and temperature of the steel to be
tapped. Fluxes are minerals added early in the oxygen blow, to control sulfur and phosphorus and
to control erosion of the furnace refractory
20世纪80年代后，与炼钢反应有关的标准自由能变化、钢液中
组元活度相互作用系数、炉渣主要组元的活度、炉渣硫酸盐和 硫酸盐容量等大都有了较可靠的热力学数据；
8
微观动力学
• 炼钢反应动力学的研究开始得较晚，在20世纪50～60
年代，动力学方面的研究主要集中在微观动力学方面，
如化学反应级数、反应速度常数、反应活化能、多相 反应限制性环节等方面的研究；
EAF steelmaking
李岩
1
目录
• 炼钢历史 • 炼钢科学的发展
• 冶金流程图 • Overview of steelmaking processes ——Frenhan • • • • Oxygen Steelmaking Processes 电炉炼钢发展概况 电炉炼钢内容框架 Introduction of EAF
2
古代炼钢法
• 商代中期即公元前十四世纪开始使用陨铁，春秋
晚期即公元六世纪左右出现人工冶炼的铁器。 • 最初炼出的铁是用木炭加热和还原铁矿石得到的 块铁，强化鼓风和加高炉身后又炼出了生铁。 • 生铁在铸锻成器具过程中脱碳成钢是我国古代冶 金技术的特点。
3
西汉后期，生铁冶炼已达到较高水平，能够为炼钢
17
• The major element removed in OSM is carbon which is removed by oxidation to carbon
monoxide(CO).
• Other element such as silicon, phosphorous, sulfur and manganese are transferred to a slag phase. • In the EAF steelmaking process the chemical reactions are similar but generally less extensive.
fosters a speedy reaction and enables the
transfer of energy to the slag and steel bath. • Carbon, when oxidized, leaves the process in gaseous form, principally as carbon monoxide.
lining.
24
Oxygen Steelmaking Processes
• Input process variations such as analytical(hot
metal, scrap, flux and alloy) and measurement (weighing and temperature) errors contribute to
16
• Currently most all of the hot metal produced in the world is refined in an oxygen
steelmaking process(OSM).
• A small amount of hot metal is refined in open hearths, cast into pig for use in an EAF or refined in other processes.
charge materials.
25
Oxygen Steelmaking Processes
The principal elements are iron, silicon,
carbon, manganese and phosphorus, with lesser amounts of the liquid pig iron and the intense stirring provided when the oxygen jet is introduced, contribute to the
and their development——R.J. Fruehan
• For the purpose of steelmaking can be roughly defined as the refining or removal of unwanted elements or other impurities from hot metal
11
学科发展
• 在今后相当一段时间内，炼钢热力学不会再有显著
的发展，在宏观动力学和反应工程学方面还会有一 定的发展，而炼钢学科最重要的发展将会在液态钢 的凝固加工、减少排放和排放物和废弃物再回收利 用以及与信息、材料、环境等学科知识的交叉、融
合和应用方面。
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现代炼钢流程
15
Overview of steelmaking processes
fast oxidation (burning or combustion) of
these elements and a resultant rapid, large energy release.
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Oxygen Steelmaking Processes
• Silicon, manganese, iron and phosphorus form oxides which in combination with the fluxes, create a liquid slag. The vigorous stirring