第六章 电炉炼钢
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6.1 电炉炼钢概述
6.1 电炉炼钢概述 • 通常所说的电炉炼钢是指电弧炉 (EAF ， Electric Arc Furnace)炼钢，特别是碱性电弧炉炼钢(炉衬用碱性镁质 耐火材料)，电弧炉是采用电能作为热源进行炼钢。 • 传统电弧炉炼钢原料以冷废钢为主，配加 10%左右的生 铁。 • 现代电弧炉炼钢除废钢和冷生铁外，使用的原料还有直 接还原铁(DRI，HBI)、铁水、碳化铁等。
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6.2.2 电弧炉电气设备
• 6.2.2 电弧炉电气设备
高压电源与隔离开关； 高压断路器；
电抗器；
变压器； 短网； 电极
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6.2.2 电弧炉电气设备
• 高压电源与隔离开关：高压电源一般为10~110KV；隔离 开关主要用于电炉设备检修时，断开高压电源，有时也用 来进行切换操作。
• 20 世纪 90 年代是直流电弧炉的年代，全世界已经投产和 50t以上直流电弧炉已超过100台。可以说，直流电弧炉的 超高功率化已成为世界电炉发展的趋势。
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6.2 电炉炼钢设备
6.2 电炉炼钢设备
• 电炉炼钢设备主要包括机械设备和电气设备。
• 电弧炉近于球形体，从减少散热表面积出发，以球形为最 好。现代电弧炉炉体中部是圆桶形，炉底为弧形，炉顶为 拱形。 • 作为发热体，电极端部的三电弧位于炉内中心部位。 三 电极分布在等边三角形顶点上。
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6.1 电炉炼钢概述
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6.1 电炉炼钢概述
• 1981 年，国际钢铁协会提议按电弧炉的额定功率分类电 弧炉。
• 对于50吨以上的电弧炉分类：额定功率 100～200kVA/t为 低功率电弧炉、 200～400为中等功率、400～700为高功 率、700～1000为超高功率(UHP：Ultra High Power)电 弧炉。 • 对于UHP技术，近年来有炉子容量趋大、功率水平提高的 趋势，国外个别电弧炉的功率水平已超过 1000kVA/t，将 其称为超超高功率(SUHP)电弧炉。
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6.2 电炉炼钢设备
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6.2.1 电弧炉机械设备
6.2.1 电弧炉机械设备
• 电弧炉的构造为：

炉体 炉体倾动装置 水冷炉盖 电极升降装置
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6.2.1 电弧炉机械设备
（1）电弧炉的炉体 • 由金属构件和耐火材料砌筑成的炉衬两部分组成，金属构 件包括炉壳、炉门、出钢机构、炉盖圈和电极密封圈等。
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6.2.1 电弧炉机械设备
（2）炉体倾动
• 为了便于电弧炉出钢和出渣，炉体应能倾动。是在炉底两 侧设置一对圆弧轨道，通过液压装置趋动炉体倾动。在加 料冶炼时靠机械设备维持炉子在水平位置。
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6.2.1 电弧炉机械设备
• 倾动机构就是用来完成炉子倾动的装置，偏心底出钢电炉 要求向出钢方向能倾动 12°～ 15°以出尽钢水，向炉门 方向倾动10°～15°以利出渣。 （3）水冷炉盖 • 主要用来关闭电炉。水冷炉盖由钢结构框架和管式冷却盘 组成，此结构同时支撑管式抽气弯管，冷却盘由位于外径 的供水管供水。炉盖中心孔设一个锥形套环用来放置带孔 的耐火材料圈，电极穿过此孔做升降运动。 • 炉盖提升通过四点连接件与提升炉盖的悬梁相连，通过电 动卷扬机或液压缸带动连杆机构提升炉盖。
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6.1 电炉炼钢概述
• 交流电弧炉超高功率化后可加速废钢熔化、缩短熔化时间， 改善热效率和总效率。 • 但随着电炉功率愈来愈高，同时也出现了电弧稳定性差、 电源闪烁、炉壁热点等问题，从而使直流电弧炉得到了发 展。 • 直流电弧炉比交流电弧炉的单位电耗、电极单耗和耐火材 料单耗都低，并且直流电弧炉不存在“冷点”问题。
• 高压断路器：它的作用是使高压电路在负载下接通或断开， 并作为保护开关在电气设备发生故障时，自动切断高压电 路。 • 电抗器：串联在变压器高压侧，其作用是增加电路中感抗， 以达到稳定电弧和限制短路电流的目的。
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6.2.2 电弧炉电气设备
• 变压器：电弧炉的主要电气设备，其作用使降低输入电压 （一般为 200 ～ 527V ），产生大的电流（几千到几万安 培），供给电弧炉。
• 喷补本着快补、热补的原则，补炉材料的烧结温度极高， 镁砂约为1600℃，白云石约为1540℃。 • 由于补炉操作一般在停电情况下进行，材料的烧结全靠出 钢后炉内余热，故应抓紧时机，趁炉体还处于高温状态迅 速投补。 • 正常情况下，补炉后炉膛温度应高于 1200℃，在特殊情 况下，也不应低于1000℃。
• 短网：从变压器低压侧的引出线至电极的一段线路，约有 10～20m，截面积大，通过电流大。
• 电极：将变压器输入的电流引入熔炼室的导体
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6.3 碱性电弧炉氧化法冶炼工艺
6.3 碱性电弧炉氧化法冶炼工艺 • 电炉冶炼工艺可分为氧化法、返回氧化法和不氧化法三种 类型。 • 氧化法的特点是在冶炼工程有氧化期，能去碳、脱磷、去 除气体和夹杂，氧化法是最主要的炼钢方法。 • 传统电弧炉氧化法冶炼可分为补炉、装料、熔化期、氧化 期、还原期和出钢等阶段。现代电弧炉取消还原期。26.1 Nhomakorabea电炉炼钢概述
• 按电流特性，电弧炉可分为交流和直流电弧炉。
• 交流电弧炉以三相交流电作电源，利用电流通过三根石墨 电极与金属料之间产生电弧的高温来加热、熔化炉料。
• 直流电弧炉是将高压交流电经变压、整流后转变成稳定的 直流电作电源，采用单根顶电极和炉底底电极。
• 通常用电弧炉的额定容量、公称容量来表示电弧炉的大小。 一般认为，电弧炉的公称容量(炉壳直径)40t(4.6m)以下的 为小电炉，50t(5.2m)以上的为大电炉。
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6.3 碱性电弧炉氧化法冶炼工艺
（1）补炉
• 电弧炉炉衬指炉壁、炉底和炉顶。
• 电弧炉炉衬在熔炼过程中，除受到炉渣的化学侵蚀外，还 受原料及钢水的机械冲刷和电弧辐射的影响，而逐步被熔 损。 • 为了延长炉体寿命，保证熔炼的正常进行，防止意外事故 的发生，出钢后应根据情况进行补炉。
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6.3 碱性电弧炉氧化法冶炼工艺
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6.2.1 电弧炉机械设备
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6.2.1 电弧炉机械设备
（4）电极横臂升降装置 • 电极横臂升降装置由支撑 横臂的立柱、立柱导向装 置（铸钢结构）、电极升 降液压缸以及锁定装置组 成。 • 控制电极升降的液压缸装 在立柱内，缸体固定在立 柱导向装置上。电极升降 是由电极升降调节系统所 控制的比例阀来调节，从 而控制冶炼电流。