电弧炉炼钢
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(4)出钢口与流钢槽
出钢口：在液面上方，正对炉门 流钢槽长度：在保证顺利出钢的前提下，尽量短； 倾角：与水平呈8～12°倾角， 防止钢液自动流出、减少冲刷 。
2.机械结构
(1)电极系统 a.电极密封圈 功能：防止高温炉气大量逸出；
要求：冷却、绝缘 b.电极夹持器
基本功能：夹紧、松开电极；输送电流→电极 材料：铜、钢或合金 c.电极横臂：装设电极卡头和导电铜管 d.电极立柱：倒L形 小炉子——固定立柱 大炉子——活动立柱， e.电极升降机构：机电、液压， 打开炉盖；控制弧长。
烟尘对人有害：CO、SO2、粉尘 。
2.排烟集尘方法和设备
(1) 炉内排烟 通过炉顶排烟孔(第四孔)排烟 a.排烟速率可控；效果较好； b.对冶炼有一定影响； c.热量损失；对炉衬寿命、电极消耗不利
(2)炉外排烟 a.炉顶罩: 通过炉顶罩收集烟尘； 适合小炉子； 系统简单，不影响冶炼； 排烟效果差一点. b.车间天蓬大罩 适于各种尺寸炉子；系统简单，完全不影响冶炼； 不影响电炉操作；对车间内部环境有不利影响。
热能
3、电弧炉炼钢特点
a. 设备投资较少，建设周期短 廉价电力
b. 冶炼钢种的品种多 高合金钢；不锈钢、耐热钢等
c. 钢材质量好 可进行脱O、脱S、合金化
d. 原料来源广 冷装、热装均可。
5.2 电弧炉设备
一、机械设备 1.炉体构造 (1)炉壳：钢板焊接而成,由炉身＋炉底组成，炉身 为圆筒形； a.球冠形 坚固，死角小，用耐火材料少， 制造困难，常用；
钢液重量(t)＝钢铁料＋铁合金＋铁矿石×46％ －熔损(3～5％钢铁料)
矿石被还原进入钢液的铁：约占46％
2. 配料内容
(1) 铁合金
a. 尽量采用价格便宜的高碳铁合金
b. 磷、硫含量要低
碱性电炉ηS约为80％， 高级优质钢[S]<0.02%,则
S
料
＝ 0.02％ 100％－80％
0.1％
(2) 配碳 电弧炉中配碳的原因：
b.截锥形
较坚固，用耐材略少，
制造容易，较常用； c.平底形
易变形，耗用的耐火材料多
最易制造，很少用。
(2) 炉盖圈：用钢板焊成，用来支承炉盖耐火材料
1 2
3 4
1——炉盖 2——炉盖圈 3——水冷加固圈 4——炉壁
要求： a.通水冷却； b.直径大于炉壳直径；
(3)炉门：用钢板焊成 作用：加造渣料、测温、取样、 扒渣、吹氧等； 炉门框：∏形水冷箱
a. 碳氧反应生成CO气泡, 去气去夹杂； b. CO气体可促使炉渣发泡，上涨，包住电弧进行埋弧 操作，减少电弧对炉壁的辐射； c. C-O反应放热，升温； d. CO气泡搅拌钢液：均匀温度、成分；
促进钢渣反应，加速脱磷； 配碳量要求：
炉料熔清后的碳量比氧化末期碳含量高0.3～0.5% 低碳钢: Δ[C]>0.3% 高碳钢：Δ[C]为0.2～0.25% 配碳量％＝钢种平均含碳量－还原期增碳量＋
(2)炉体系统
a.炉体倾动机构 向炉门侧：10°～15° 便于除渣 向出钢侧：40°～45° 出尽钢水 倾动速度：0.5～1.0°/秒 必须保证其重心始终低于其旋转中心； 倾动方式：液压传动、电机传动。 b.其他 炉顶升转机构： 开启炉盖 装料筐
二、排烟集尘设备 1.烟尘来源
第一种烟尘：冶炼过程产生
(1)电压、功率分布 石墨电极端面：阴极区 金属面：阳极区
电弧组成
正柱 + 阴极区 + 阳极区
电压、功率分布 80% 10%
10%
(2)熔池高温区
位置：电极与电弧下的熔池面（电极下圆孔）， 三个高温区占5％；
(3)熔池传热过程 a. 电弧→高温区 b. 电弧、高温区→（辐射）炉衬 c. 炉衬→（辐射）非高温区熔池。
2. 增碳剂——碳粉 碳粉既是增碳剂又是还原剂，可脱除炉渣中氧化铁. a.冶金焦炭：很便宜，常用；但P、S高，灰分高 b.木炭粉、生铁：较贵；使用较少 d.碎电极块： 比重大，P、S低，灰分少；理想的增碳剂
3. 氧化剂：氧化法冶炼的氧源 铁矿石、氧气
4. 造渣材料、脱氧合金化剂。
三、配 料
配料的准确性: (1) 炉料重量(2) 配料成分 1. 装入量计算
(4)电弧功率辐射
正柱电弧：可看作是一个高温点状热源
热辐射：
q
P点 cos 4r 2
KW/m2
阳极区、阴极区：看成面状热源
热辐射：q
P面
cos1 r 2
c os 2
KW/m2。
(5)熔池直接吸收的电弧功率
1 2
0.2Ph
1 2
0.2Ph
1 2
0.8Ph
Ph—电弧功率 ε—炉渣黑度，取0.5
三、电弧炉热工
1.电极：石墨材料 (1)升华温度高(3800℃)； (2)随温度升高强度提高； (3)导电率高；导热性好，抗热震性好； (4)易加工
2.电弧：气体放电现象； 3.电弧特性：电极极性
阳极：5000～6000℃ 阴极：2400℃。
4.炉中热交换 热源：电极下电弧； 热交换：电弧－炉衬－炉料三者之间进行。
第二种烟尘：加料和出钢过程产生，占总量10％。
(1)烟——气体 a.化学反应 C氧化：CO、CO2，废油燃烧：SO2、SO3， b.水分蒸发 c.空气受电弧分解，被剧烈加热膨胀
N2、O2、H2 电离 N 2、O2－、H NO、H2S、HCl、NH3、C2H2 、 HF、SiF4 。 尘——气体中固体质点 来自： 金属氧化物、渣（细小颗粒） 成分： Fe2O3、FeO、Fe、SiO2、Al2O3、CaO、 MgO、MnO、P、S、C等，
5. 电弧炉炼钢
Electric Arc Furnace Steelmaking Process
5.1 概 述
1.电炉种类 利用电能作热源来进行冶炼.
2.电弧炉种类
电弧炉 感应炉 电渣炉
电极和炉料间放电产生电弧：电能 弧光
普通功率电弧炉：电功率≤300kw/t
高功率电弧炉：300～700kw/t
超高功率电弧炉：＞700kw/t 交流电弧炉、直流电弧炉 。
阴极+阳极20％Ph，弧柱80％Ph
熔池直接吸收电弧功率：0.35 Ph
熔池非高温区：主要是靠炉衬有效辐射来加热， 为0.65 Ph 。
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5.3 碱性电弧炉炼钢法
一、概 论
氧化法冶炼 工序组成：补炉→装料→熔化期→氧化期→还原期
→出钢 功能： 脱磷、脱碳、脱氧、脱硫，去夹杂、去H、N。
二、原 料
1. 钢铁料——废钢 废钢不足时，可配入20～30％的生铁来代替； 生铁还可提高配碳量，
出钢口：在液面上方，正对炉门 流钢槽长度：在保证顺利出钢的前提下，尽量短； 倾角：与水平呈8～12°倾角， 防止钢液自动流出、减少冲刷 。
2.机械结构
(1)电极系统 a.电极密封圈 功能：防止高温炉气大量逸出；
要求：冷却、绝缘 b.电极夹持器
基本功能：夹紧、松开电极；输送电流→电极 材料：铜、钢或合金 c.电极横臂：装设电极卡头和导电铜管 d.电极立柱：倒L形 小炉子——固定立柱 大炉子——活动立柱， e.电极升降机构：机电、液压， 打开炉盖；控制弧长。
烟尘对人有害：CO、SO2、粉尘 。
2.排烟集尘方法和设备
(1) 炉内排烟 通过炉顶排烟孔(第四孔)排烟 a.排烟速率可控；效果较好； b.对冶炼有一定影响； c.热量损失；对炉衬寿命、电极消耗不利
(2)炉外排烟 a.炉顶罩: 通过炉顶罩收集烟尘； 适合小炉子； 系统简单，不影响冶炼； 排烟效果差一点. b.车间天蓬大罩 适于各种尺寸炉子；系统简单，完全不影响冶炼； 不影响电炉操作；对车间内部环境有不利影响。
热能
3、电弧炉炼钢特点
a. 设备投资较少，建设周期短 廉价电力
b. 冶炼钢种的品种多 高合金钢；不锈钢、耐热钢等
c. 钢材质量好 可进行脱O、脱S、合金化
d. 原料来源广 冷装、热装均可。
5.2 电弧炉设备
一、机械设备 1.炉体构造 (1)炉壳：钢板焊接而成,由炉身＋炉底组成，炉身 为圆筒形； a.球冠形 坚固，死角小，用耐火材料少， 制造困难，常用；
钢液重量(t)＝钢铁料＋铁合金＋铁矿石×46％ －熔损(3～5％钢铁料)
矿石被还原进入钢液的铁：约占46％
2. 配料内容
(1) 铁合金
a. 尽量采用价格便宜的高碳铁合金
b. 磷、硫含量要低
碱性电炉ηS约为80％， 高级优质钢[S]<0.02%,则
S
料
＝ 0.02％ 100％－80％
0.1％
(2) 配碳 电弧炉中配碳的原因：
b.截锥形
较坚固，用耐材略少，
制造容易，较常用； c.平底形
易变形，耗用的耐火材料多
最易制造，很少用。
(2) 炉盖圈：用钢板焊成，用来支承炉盖耐火材料
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1——炉盖 2——炉盖圈 3——水冷加固圈 4——炉壁
要求： a.通水冷却； b.直径大于炉壳直径；
(3)炉门：用钢板焊成 作用：加造渣料、测温、取样、 扒渣、吹氧等； 炉门框：∏形水冷箱
a. 碳氧反应生成CO气泡, 去气去夹杂； b. CO气体可促使炉渣发泡，上涨，包住电弧进行埋弧 操作，减少电弧对炉壁的辐射； c. C-O反应放热，升温； d. CO气泡搅拌钢液：均匀温度、成分；
促进钢渣反应，加速脱磷； 配碳量要求：
炉料熔清后的碳量比氧化末期碳含量高0.3～0.5% 低碳钢: Δ[C]>0.3% 高碳钢：Δ[C]为0.2～0.25% 配碳量％＝钢种平均含碳量－还原期增碳量＋
(2)炉体系统
a.炉体倾动机构 向炉门侧：10°～15° 便于除渣 向出钢侧：40°～45° 出尽钢水 倾动速度：0.5～1.0°/秒 必须保证其重心始终低于其旋转中心； 倾动方式：液压传动、电机传动。 b.其他 炉顶升转机构： 开启炉盖 装料筐
二、排烟集尘设备 1.烟尘来源
第一种烟尘：冶炼过程产生
(1)电压、功率分布 石墨电极端面：阴极区 金属面：阳极区
电弧组成
正柱 + 阴极区 + 阳极区
电压、功率分布 80% 10%
10%
(2)熔池高温区
位置：电极与电弧下的熔池面（电极下圆孔）， 三个高温区占5％；
(3)熔池传热过程 a. 电弧→高温区 b. 电弧、高温区→（辐射）炉衬 c. 炉衬→（辐射）非高温区熔池。
2. 增碳剂——碳粉 碳粉既是增碳剂又是还原剂，可脱除炉渣中氧化铁. a.冶金焦炭：很便宜，常用；但P、S高，灰分高 b.木炭粉、生铁：较贵；使用较少 d.碎电极块： 比重大，P、S低，灰分少；理想的增碳剂
3. 氧化剂：氧化法冶炼的氧源 铁矿石、氧气
4. 造渣材料、脱氧合金化剂。
三、配 料
配料的准确性: (1) 炉料重量(2) 配料成分 1. 装入量计算
(4)电弧功率辐射
正柱电弧：可看作是一个高温点状热源
热辐射：
q
P点 cos 4r 2
KW/m2
阳极区、阴极区：看成面状热源
热辐射：q
P面
cos1 r 2
c os 2
KW/m2。
(5)熔池直接吸收的电弧功率
1 2
0.2Ph
1 2
0.2Ph
1 2
0.8Ph
Ph—电弧功率 ε—炉渣黑度，取0.5
三、电弧炉热工
1.电极：石墨材料 (1)升华温度高(3800℃)； (2)随温度升高强度提高； (3)导电率高；导热性好，抗热震性好； (4)易加工
2.电弧：气体放电现象； 3.电弧特性：电极极性
阳极：5000～6000℃ 阴极：2400℃。
4.炉中热交换 热源：电极下电弧； 热交换：电弧－炉衬－炉料三者之间进行。
第二种烟尘：加料和出钢过程产生，占总量10％。
(1)烟——气体 a.化学反应 C氧化：CO、CO2，废油燃烧：SO2、SO3， b.水分蒸发 c.空气受电弧分解，被剧烈加热膨胀
N2、O2、H2 电离 N 2、O2－、H NO、H2S、HCl、NH3、C2H2 、 HF、SiF4 。 尘——气体中固体质点 来自： 金属氧化物、渣（细小颗粒） 成分： Fe2O3、FeO、Fe、SiO2、Al2O3、CaO、 MgO、MnO、P、S、C等，
5. 电弧炉炼钢
Electric Arc Furnace Steelmaking Process
5.1 概 述
1.电炉种类 利用电能作热源来进行冶炼.
2.电弧炉种类
电弧炉 感应炉 电渣炉
电极和炉料间放电产生电弧：电能 弧光
普通功率电弧炉：电功率≤300kw/t
高功率电弧炉：300～700kw/t
超高功率电弧炉：＞700kw/t 交流电弧炉、直流电弧炉 。
阴极+阳极20％Ph，弧柱80％Ph
熔池直接吸收电弧功率：0.35 Ph
熔池非高温区：主要是靠炉衬有效辐射来加热， 为0.65 Ph 。
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5.3 碱性电弧炉炼钢法
一、概 论
氧化法冶炼 工序组成：补炉→装料→熔化期→氧化期→还原期
→出钢 功能： 脱磷、脱碳、脱氧、脱硫，去夹杂、去H、N。
二、原 料
1. 钢铁料——废钢 废钢不足时，可配入20～30％的生铁来代替； 生铁还可提高配碳量，