電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介和控制技術(shù)課件

電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介和控制技術(shù)電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介和控制技術(shù)16.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述6.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介

6.3堿性電弧爐煉鋼工藝

6.4電弧爐煉鋼新技術(shù)簡(jiǎn)介6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)

6.6電弧爐典型鋼種的冶煉6.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)

6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述26.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電爐煉鋼的分類按爐襯性質(zhì)堿性電弧爐—脫除P、S低酸性電弧爐—原料P、S低，用于鑄造頂裝料方式爐門裝料（人工）（HGM系列）按裝料方式爐蓋旋開式（HGX系列）爐殼連接式爐身開出式（HGT系列）

落地式（分列式）

共平臺(tái)式（整體式）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電爐煉鋼的分類按爐襯性質(zhì)堿性電弧爐36.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按傾動(dòng)機(jī)構(gòu)

爐殼—扇形齒輪—水平齒座滾輪或大托輪底座側(cè)傾底傾（扇形搖架）水平底座（液壓）弧形底座按傳動(dòng)形式電機(jī)（機(jī)械）液壓傳動(dòng)（＞10t）按冶煉方法氧化法不氧化法（裝入法）返回吹氧法按電源類型交流（AC）直流（DC）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按傾動(dòng)機(jī)構(gòu)爐殼—扇形齒輪—水平46.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按變壓器輸出功率普通功率（RP）高功率（HP）超高功率（UHP）按出鋼方式槽式（側(cè)）出鋼中心出鋼（CBT）偏心底出鋼（EBT）按供熱方式EAF（電能）EOF（燃油、煤、天然氣等）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按變壓器輸出功率普通功率（RP）高56.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按廢鋼預(yù)熱方式一般豎爐（Fuchs）雙爐殼用廢鋼料藍(lán)分批預(yù)熱分批熔煉運(yùn)輸機(jī)上料半連續(xù)廢鋼預(yù)熱分批熔煉第四孔廢氣—爐外—料藍(lán)預(yù)熱豎井在爐頂一側(cè)ComeltConsteel（連續(xù)加料）Fuchs（指條式豎爐）ConArc、ContiArcIHI式雙電極直流運(yùn)輸機(jī)上料連續(xù)廢鋼預(yù)熱連續(xù)熔煉Mid-shaftEAF豎爐（豎井在爐頂中央）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按廢鋼預(yù)熱方式一般豎爐（Fuchs66.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的主要特征及特點(diǎn)以廢鋼鐵或粗鋼為主要固體料，不需要一套龐大的煉鐵和煉焦系統(tǒng)；原料使用范圍廣，在生產(chǎn)調(diào)度上適于短時(shí)間、間歇式生產(chǎn)；利用電能使其熔化（重熔）及升溫，易獲得高溫，調(diào)溫方便而準(zhǔn)確，有利于冶煉各類鋼種；爐內(nèi)氣氛（氧化、還原、中性）、真空度、壓力可調(diào)控；合金收得率高，成分易于調(diào)整且控制范圍窄；品種適應(yīng)性廣、質(zhì)量好，可冶煉含P、S、O低的各種類型的優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼；設(shè)備較簡(jiǎn)單，工藝流程短，占地面積小，基建費(fèi)用低，投產(chǎn)快，易控制污染；消耗電能大，[N]、[H]高；生產(chǎn)率比轉(zhuǎn)爐低，電極、耐材等消耗比其他冶煉方法高。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的主要特征及特點(diǎn)76.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的原理及任務(wù)以廢鋼鐵為固體料，以交流電或直流電為電源，利用爐料與電極間產(chǎn)生電弧的高溫加熱爐料，使其熔化及升溫；在爐內(nèi)進(jìn)行氧化、還原精煉，去除鋼中有害元素、雜質(zhì)及氣體；調(diào)整化學(xué)成分到規(guī)格范圍；使鋼液在出鋼時(shí)的溫度滿足澆鑄要求。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的原理及任務(wù)86.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐冶煉方法簡(jiǎn)介氧化法工藝操作順序：補(bǔ)爐→裝料→熔化期→氧化期→還原期→出鋼（澆鑄成鋼錠或鋼坯）優(yōu)點(diǎn)：氧化期用加礦或吹氧進(jìn)行脫C和脫P(yáng)，使熔池沸騰，可以去除鋼中氣體和雜質(zhì)。還原期可以脫O、脫S及調(diào)整成分和溫度?？傻玫胶琍、氣體和夾雜物都很低的鋼?？捎昧畠r(jià)廢鋼為原料，適合冶煉［P］高、銹多、［C］較高的鋼鐵料，應(yīng)用最廣泛。缺點(diǎn)：若爐料中有合金返回料，則其中合金元素氧化燒損較大。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐冶煉方法簡(jiǎn)介96.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述不氧化法（裝入法）優(yōu)點(diǎn)：能充分回收原料中的合金元素，因而爐料中可配入合金返回鋼，減少鐵合金消耗，降低鋼成本?？s短冶煉時(shí)間，降低電能消耗提高生產(chǎn)率；爐料熔清后，經(jīng)過(guò)還原調(diào)整鋼液成份和溫度后即可出鋼。缺點(diǎn)：不能去P、去氣和去夾雜物，對(duì)爐料要求高，須配入清潔無(wú)銹，含P低的鋼鐵料，并在冶煉中采取各種措施防止吸氣。鋼液化學(xué)成分基本上取決于配料的成分，要求配料成分和稱量力求準(zhǔn)確，低合金鋼和部分高合金鋼可用該法，應(yīng)用較少。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述不氧化法（裝入法）106.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述返回吹氧法優(yōu)點(diǎn)：爐料中配入大量合金返回料，熔清后吹氧進(jìn)行脫碳沸騰。依據(jù)碳與氧的親和力在一定溫度條件下比某些合金元素與氧的親和力大的理論，當(dāng)鋼液升到一定溫度后，向返回鋼液吹氧，強(qiáng)化冶煉過(guò)程，達(dá)到在脫C、沸騰、去氣、去夾雜物的同時(shí)，又回收大量合金元素的目的；既降低了成本又提高了質(zhì)量。主要用于回收合金元素，高速鋼和不銹鋼常采用此法冶煉。缺點(diǎn)：因冶煉中不能去P，要求爐料中含P低。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述返回吹氧法116.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介機(jī)械設(shè)備爐體的金屬構(gòu)件電極夾持器及電極升降裝置爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)爐蓋提升和旋轉(zhuǎn)裝置等爐體爐襯（耐材砌筑）金屬構(gòu)件爐殼爐門、出鋼槽爐蓋圈、電極密封圈加固圈爐身殼爐殼底6.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介機(jī)械設(shè)備爐體的金屬構(gòu)件電極夾持12

電爐機(jī)械設(shè)備示意圖基礎(chǔ)軌梁傾動(dòng)機(jī)構(gòu)傾動(dòng)座操作平臺(tái)爐門爐體爐蓋懸臂式平臺(tái)電極電極夾持器電極臂升降柱電極支柱出鋼槽電爐機(jī)械設(shè)備示意圖基礎(chǔ)軌梁傾動(dòng)機(jī)構(gòu)傾13

電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（正視圖）支承軌道搖架出鋼槽提升爐蓋支承臂升降電極液壓缸升降電極立柱提升爐蓋液壓缸電極支承橫臂電極夾持器滑輪拉桿提升爐蓋鏈條傾爐液壓缸爐體電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（14

電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（俯視圖）1號(hào)電極2號(hào)電極3號(hào)電極轉(zhuǎn)動(dòng)爐蓋機(jī)構(gòu)電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（俯視15粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框爐門爐門窺孔爐門蓋

爐體結(jié)構(gòu)示意圖粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框16傾動(dòng)用液壓缸轉(zhuǎn)爐搖架出鋼槽電弧爐襯電極夾持器熔池爐門電極爐蓋

電弧爐示意圖傾轉(zhuǎn)爐搖架出鋼槽電弧爐襯電極夾持器熔池爐門電極爐蓋17偏心底出鋼電弧爐槽式出鋼電弧爐偏心底出鋼電弧爐槽式出鋼電弧爐186.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介電氣設(shè)備主電路電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路主電路保護(hù)和信號(hào)回路檢測(cè)計(jì)量顯示回路電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)回路電弧爐機(jī)械設(shè)備供電線路（電磁攪拌線路）由高壓電纜至電極的電路高壓電源→隔離開關(guān)→高壓斷路器→電抗器→電爐變壓器→低壓短網(wǎng)→電極調(diào)解電弧電流和電壓的大小，調(diào)整電極和爐料之間的電弧長(zhǎng)度，6.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介電氣設(shè)備主電路電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)19

主電路接線圖電爐控制盤電極自動(dòng)調(diào)節(jié)器測(cè)量?jī)x表用變壓器隔離開關(guān)高壓電源電弧爐變壓器二次側(cè)斷路器變壓器二次側(cè)母線爐用變壓器變壓器一次側(cè)電極升降機(jī)構(gòu)主電路接線圖電爐控制盤電極自動(dòng)調(diào)節(jié)器測(cè)量?jī)x表20電爐機(jī)械三維示意圖電爐機(jī)械三維示意圖21電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介和控制技術(shù)課件2230t超高功率電弧爐75t電弧爐中國(guó)遼寧撫順鋼廠的電弧爐30t超高功率電弧爐75t電弧爐中國(guó)遼寧撫順鋼廠的電弧爐23交流電弧爐系列交流電弧爐系列246.3堿性電弧爐煉鋼工藝傳統(tǒng)氧化法冶煉工藝是電爐煉鋼法的基礎(chǔ)。操作過(guò)程分為：補(bǔ)爐、裝料、熔化、氧化、還原與出鋼六個(gè)階段。主要由熔化、氧化、還原期組成，俗稱老三期。一、補(bǔ)爐1）影響爐襯壽命的“三要素”爐襯的種類、性質(zhì)和質(zhì)量；高溫電弧輻射和熔渣的化學(xué)浸蝕；吹氧操作與渣、鋼等機(jī)械沖刷以及裝料的沖擊。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝傳統(tǒng)氧化法冶煉工藝是電爐煉鋼法的基252）補(bǔ)爐部位爐襯損壞的主要部位如下：爐壁渣線——受到高溫電弧的輻射，渣、鋼的化學(xué)侵蝕與機(jī)械沖刷，以及吹氧操作等損壞嚴(yán)重；渣線熱點(diǎn)區(qū)——尤其當(dāng)熱點(diǎn)區(qū)受到電弧功率大、偏弧等影響侵蝕嚴(yán)重，該點(diǎn)的損壞程度常常成為換爐的依據(jù)；出鋼口附近——因受渣鋼的沖刷也極易減薄；爐門兩側(cè)——常受急冷急熱的作用、流渣的沖刷及操作與工具的碰撞等損壞也比較嚴(yán)重。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝2）補(bǔ)爐部位6.3堿性電弧爐煉鋼工藝26

槽出鋼電爐爐襯槽出鋼電爐爐襯27

EBT電爐爐襯EBT電爐爐襯28粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框爐門爐門窺孔爐門蓋爐體結(jié)構(gòu)示意圖粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框293）補(bǔ)爐方法補(bǔ)爐方法分為人工投補(bǔ)和機(jī)械噴補(bǔ)，根據(jù)選用材料的混合方式不同，又分為干補(bǔ)和濕補(bǔ)兩種。大型電爐上多采用機(jī)械噴補(bǔ)，機(jī)械噴補(bǔ)設(shè)備有爐門噴補(bǔ)機(jī)、爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)爐機(jī)，機(jī)械噴補(bǔ)補(bǔ)爐速度快、效果好。補(bǔ)爐的原則是：高溫、快補(bǔ)、薄補(bǔ)4）補(bǔ)爐材料機(jī)械噴補(bǔ)材料主要用鎂砂、白云石或兩者的混合物，并摻入磷酸鹽或硅酸鹽等粘結(jié)劑。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝3）補(bǔ)爐方法6.3堿性電弧爐煉鋼工藝6.3堿性電弧爐煉鋼工藝二、裝料廣泛采用爐頂料罐（或叫料籃、料筐）裝料，每爐鋼的爐料分1～3次加入。裝料的好壞影響爐襯壽命、冶煉時(shí)間、電耗、電極消耗以及合金元素的燒損等。要求合理裝料，主要取決于爐料在料罐中的布料合理與否。現(xiàn)場(chǎng)布料（裝料）經(jīng)驗(yàn)：下致密、上疏松、中間高、四周低、爐門口無(wú)大料，穿井快、不搭橋，熔化快、效率高。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝二、裝料31

電爐裝料情況電爐裝料情況6.3堿性電弧爐煉鋼工藝料籃布料情況大廢鋼小料和輕薄料小料和輕薄料小料和輕薄料中型廢鋼

焦炭塊難熔廢鋼中型廢鋼

石灰石灰石灰（為料重的1～2％），塊度＜60mm）

小料小料小料電極下的高溫區(qū)電極6.3堿性電弧爐煉鋼工藝料籃布料情況大廢鋼小料和輕薄料33

料斗布料示意圖料斗布料示意圖346.3堿性電弧爐煉鋼工藝三、熔化期

傳統(tǒng)冶煉工藝的熔化期占整個(gè)冶煉時(shí)間的50%～70%，電耗占70%～80%。因此熔化期的長(zhǎng)短影響生產(chǎn)率和電耗，熔化期的操作影響氧化期、還原期的順利與否。1.熔化期的主要任務(wù)將塊狀的固體爐料快速熔化，并加熱到氧化溫度；提前造渣，早期去磷，減少鋼液吸氣與揮發(fā)。2.熔化期的操作合理供電，及時(shí)吹氧，提前造渣。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝三、熔化期353.爐料熔化過(guò)程及供電基本可分為四個(gè)階段（期），即點(diǎn)弧、穿井、主熔化及熔末升溫。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝3.爐料熔化過(guò)程及供電6.3堿性電弧爐煉鋼工藝36點(diǎn)(起)弧期從送電起弧至電極端部下降到深度為d電極為點(diǎn)弧期。此期電流不穩(wěn)定，電弧在爐頂附近燃燒輻射，二次電壓越高，電弧越長(zhǎng)，對(duì)爐頂輻射越厲害，并且熱量損失也越多。為保護(hù)爐頂，在爐上部布一些輕薄料，以便讓電極快速進(jìn)入料中，減少電弧對(duì)爐頂?shù)妮椛?。供電上采用較低電壓、較低電流。點(diǎn)(起)弧期從送電起弧至電極端部下降到深度為d電極為點(diǎn)弧期。37穿井期點(diǎn)弧結(jié)束至電極端部下降到爐底為穿井期。此期雖然電弧被爐料所遮蔽，但因不斷出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，電弧燃燒也不穩(wěn)定。加料前采取外加石灰墊底，爐中部布置大、重廢鋼以及合理的爐型，達(dá)到保護(hù)爐底的目的。供電上采取較大的二次電壓、較大電流，以增加穿井的直徑與穿井的速度。穿井期點(diǎn)弧結(jié)束至電極端部下降到爐底為穿井期。38主熔化期電極下降至爐底后開始回升時(shí)，主熔化期開始。隨著爐料不斷的熔化，電極漸漸上升，至爐料基本熔化，僅爐坡、渣線附近存在少量爐料，電弧開始暴露時(shí)主熔化期結(jié)束。主熔化期由于電弧埋入爐料中，電弧穩(wěn)定、熱效率高、傳熱條件好，應(yīng)以最大功率供電，即采用最高電壓、最大電流供電。主熔化期時(shí)間占整個(gè)熔化期的70％以上。主熔化期電極下降至爐底后開始回升時(shí)，主熔化期開始。39熔末升溫期電弧開始暴露給爐壁至爐料全部熔化為熔末升溫期。此階段因爐壁暴露，尤其是爐壁熱點(diǎn)區(qū)的暴露受到電弧的強(qiáng)烈輻射。應(yīng)注意保護(hù)爐壁，即提前造好泡沫渣進(jìn)行埋弧操作，否則應(yīng)采取低電壓、大電流供電。熔末升溫期電弧開始暴露給爐壁至爐料全部熔化為熔末升溫期。40

爐料熔化過(guò)程與操作熔化過(guò)程電極位置必要條件辦法點(diǎn)弧期送電→d極保護(hù)爐頂較低電壓較低電流爐頂布輕廢鋼穿井期d極→爐底保護(hù)爐底較大電壓較大電流石灰墊底主熔化期爐底→電弧暴露快速熔化最高電壓最大電流熔末升溫期電弧暴露→全熔保護(hù)爐壁低電壓大電流水冷+泡沫渣爐料熔化過(guò)程與操作熔化過(guò)程電極位置必要條件41

典型的供電曲線典型的供電曲線424.及時(shí)吹氧與元素氧化熔化期吹氧助熔，初期以切割為主，當(dāng)爐料基本熔化形成熔池時(shí)，則以向鋼液中吹氧為主。當(dāng)固體料發(fā)紅（～900℃）開始吹氧最為合適，吹氧過(guò)早浪費(fèi)氧氣，過(guò)遲延長(zhǎng)熔化時(shí)間。一般情況下，熔化期鋼中的Si、Al、Ti、V等幾乎全部氧化，Mn、Ｐ氧化40%～50%，這與渣的堿度和氧化性等有關(guān)；而在吹氧時(shí)Ｃ氧化10%～30%、Fe氧化2%～3%。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝4.及時(shí)吹氧與元素氧化6.3堿性電弧爐煉鋼工藝435.提前造渣用2%～3%石灰墊爐底或利用前爐留下的鋼、渣，實(shí)現(xiàn)提前造渣。這樣在熔池形成的同時(shí)就有爐渣覆蓋，使電弧穩(wěn)定，有利于爐料的熔化與升溫，并可減少熱損失，防止吸氣和金屬的揮發(fā)。由于初期渣具有一定的氧化性和較高的堿度，可脫除一部分磷；當(dāng)磷高時(shí)，可采取自動(dòng)流渣、換新渣操作，脫磷效果更好，為氧化期創(chuàng)造條件。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝5.提前造渣6.3堿性電弧爐煉鋼工藝44縮短熔化期的措施減少熱停工時(shí)間，如提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度，減少裝料次數(shù)與時(shí)間等；強(qiáng)化用氧，如吹氧助熔、氧-燃助熔，實(shí)現(xiàn)廢鋼同步熔化，提高廢鋼熔化速度；提高變壓器輸入功率，加快廢鋼熔化速度；廢鋼預(yù)熱，利用電爐冶煉過(guò)程產(chǎn)生的高溫廢氣進(jìn)行廢鋼預(yù)熱等。

縮短熔化期的措施減少熱停工時(shí)間，如提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度，減456.3堿性電弧爐煉鋼工藝四、氧化期是氧化法冶煉的主要過(guò)程，能夠去除鋼中的磷、氣體和夾雜物。當(dāng)廢鋼料完全熔化，并達(dá)到氧化溫度，磷脫除70％～80%以上進(jìn)入氧化期。為保證冶金反應(yīng)的進(jìn)行，氧化開始溫度高于鋼液熔點(diǎn)50～80℃。氧化期的主要任務(wù)繼續(xù)脫磷到要求——脫磷；脫碳至規(guī)格下限——脫碳；去除氣、去夾雜——二去；提高鋼液溫度——升溫。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝四、氧化期466.3堿性電弧爐煉鋼工藝五、還原期傳統(tǒng)電爐冶煉工藝中，特點(diǎn)是還原期的存在。而現(xiàn)代電爐冶煉工藝的主要差別是將還原期移至爐外進(jìn)行。還原期的主要任務(wù)

脫氧、脫硫、合金化、調(diào)溫其中：脫氧是核心，溫度是條件，造渣是保證。電爐煉鋼采用沉淀脫氧法與擴(kuò)散脫氧法交替進(jìn)行的綜合脫氧法，即氧化末、還原前用沉淀脫氧—預(yù)脫氧，還原期用擴(kuò)散脫氧，出鋼前用沉淀脫氧—終脫氧。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝五、還原期47還原操作—脫氧操作

電爐常用綜合脫氧法，其還原操作以脫氧為核心.1）當(dāng)鋼液的T、P、C符合要求，扒渣＞95％；

2）加Fe-Mn、Fe-Si塊等預(yù)脫氧（沉淀脫氧）；

3）加石灰、螢石、火磚塊，造稀薄渣；

4）還原，加C粉、Fe-Si粉等脫氧（擴(kuò)散脫氧），分3～5批，7～10min／批；

5）攪拌，取樣、測(cè)溫；

6）調(diào)整成分——合金化；

7）加Al或Ca-Si塊等終脫氧（沉淀脫氧）；

8）出鋼還原操作—脫氧操作電爐常用綜合脫氧法，其還原操作以脫氧為核486.3堿性電弧爐煉鋼工藝六、出鋼傳統(tǒng)電爐冶煉工藝，鋼液經(jīng)氧化、還原后，當(dāng)化學(xué)成分合格，溫度符合要求，鋼液脫氧良好，爐渣堿度與流動(dòng)性合適時(shí)即可出鋼。因出鋼過(guò)程的渣-鋼接觸可進(jìn)一步脫氧與脫硫，故要求采取“大口、深沖、渣-鋼混合”的出鋼方式。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝六、出鋼496.3堿性電弧爐煉鋼工藝七、鋼液的合金化傳統(tǒng)電爐冶煉工藝的合金化一般是在氧化末、還原初進(jìn)行預(yù)合金化，在還原末、出鋼前或出鋼過(guò)程進(jìn)行合金成分微調(diào)。而現(xiàn)代電爐煉鋼合金化一般是在出鋼過(guò)程中在鋼包內(nèi)完成，出鋼時(shí)鋼包中合金化為預(yù)合金化，精確的合金成分調(diào)整最終是在精煉爐內(nèi)完成的。不易氧化的元素，可在裝料時(shí)、氧化期或還原期加入，如Ni、Co、Mo，W等；較易氧化的元素，一般在還原初期加入，如P、Cr、Mn等；容易氧化的元素一般在還原末期加入，即在鋼液和爐渣脫氧良好的情況下加入，如V、Nb、Si、Ti、Al、B、稀土元素（La、Ce等）。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝七、鋼液的合金化50合金化操作具體原則易氧化的元素后加原則比重大的加強(qiáng)攪拌原則便宜的先加原則貴重的控制下限原則合金化操作具體原則易氧化的元素后加原則516.4電弧爐煉鋼新技術(shù)簡(jiǎn)介超高功率電弧爐爐底出鋼電弧爐廢鋼預(yù)熱技術(shù)6.4電弧爐煉鋼新技術(shù)簡(jiǎn)介超高功率電弧爐52超高功率電弧爐主要技術(shù)特點(diǎn)單位功率水平高；高的變壓器最大功率利用率（η功率≮）和時(shí)間利用率（η時(shí)間≮）；較高的電效率（平均ηe）和熱效率（平均ηt）；較低的短網(wǎng)電阻和電抗，且短網(wǎng)電抗平衡。低功率100-200KV·A/t中等功率200-400KV·A/t高功率400-700KV·A/t超高功率700-1000KV·A/t超高功率電弧爐主要技術(shù)特點(diǎn)低功率100-200K53超高功率電弧爐相關(guān)技術(shù)高變壓器容量（已高達(dá)1100KV·A/t）長(zhǎng)弧泡沫渣操作水冷爐壁（蓋）強(qiáng)化用氧和氧燃燒嘴（總耗氧量＞30Nm3/t）偏心底出鋼廢鋼預(yù)熱電極水冷技術(shù)（水冷復(fù)合電極）吹氧噴煤粉噴補(bǔ)機(jī)械直接導(dǎo)電電極臂計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、三鐵芯變壓器、控制閃爍的功率補(bǔ)償器等超高功率電弧爐相關(guān)技術(shù)54水冷爐壁結(jié)構(gòu)圖水冷爐壁結(jié)構(gòu)圖55短網(wǎng)三角型布線方式短網(wǎng)三角型布線方式56爐門碳-氧槍示意圖爐門碳-氧槍示意圖57爐門碳-氧槍運(yùn)行情況爐門碳-氧槍運(yùn)行情況58爐門自耗式氧槍爐門自耗式氧槍59超高功率電弧爐配套相關(guān)技術(shù)的功能及效果概況超高功率電弧爐配套相關(guān)技術(shù)的功能及效果概況60

爐底出鋼電弧爐偏心底出鋼（EBT，EccentricBottomTapping）是由德國(guó)曼內(nèi)斯曼·德馬克公司和蒂森公司于1978年共同開發(fā)成功的新技術(shù)。EBT方式的特點(diǎn)是出鋼時(shí)電爐的傾動(dòng)角度很小，鋼液從爐底偏心位置的出鋼孔中流出，起到以下作用：①可以擴(kuò)大爐壁水冷范圍；②實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼；③縮短出鋼時(shí)間，減少溫度下降；④由于傾動(dòng)角度變小，水冷電纜就可縮短，有利于提高功率因數(shù)，有利于電爐節(jié)電。爐底出鋼電弧爐偏心底出鋼（EBT，E61EBT電爐設(shè)備布置EBT電爐設(shè)備布置62廢鋼預(yù)熱技術(shù)1）概述2）廢鋼預(yù)熱法的分類3）料罐式廢鋼預(yù)熱法4）雙殼電弧爐預(yù)熱法5）豎窯式電爐預(yù)熱法6）爐料連續(xù)預(yù)熱電爐廢鋼預(yù)熱技術(shù)1）概述63概述

當(dāng)電爐采用超高功率化與強(qiáng)化用氧技術(shù)，使廢氣量大大增加，廢氣溫度高達(dá)1200℃以上，廢氣帶走的熱量占總熱量支出的15%～20%，折合成電能相當(dāng)于80～120kWh/t。為了降低能耗、回收能量，在廢鋼熔煉前，利用電爐產(chǎn)生的高溫廢氣進(jìn)行廢鋼預(yù)熱，節(jié)能效果明顯。到目前為止，世界范圍廢鋼預(yù)熱方法主要有料罐預(yù)熱法、雙殼電爐法、豎窯電爐法以及爐料連續(xù)預(yù)熱法等。概述當(dāng)電爐采用超高功率化與強(qiáng)化用氧技術(shù)，使廢64廢鋼預(yù)熱法的分類

按其結(jié)構(gòu)類型分為：分體式與一體式，即預(yù)熱與熔煉分開或者合在一起；分批預(yù)熱式與連續(xù)預(yù)熱式。按使用的熱源分為：外加熱源預(yù)熱——燃料燒咀預(yù)熱；利用電爐排出的高溫廢氣預(yù)熱。廢鋼預(yù)熱法的分類按其結(jié)構(gòu)類型分為：65料罐式廢鋼預(yù)熱

世界上第一套料罐式廢鋼預(yù)熱裝置是日本于1980年用在50噸電爐上，1981年又將這種廢鋼預(yù)熱裝置用在100噸電爐上。料罐式廢鋼預(yù)熱裝置及其工作原理，見圖。料罐預(yù)熱法的工作原理及預(yù)熱效果電爐產(chǎn)生的高溫廢氣（～1200℃）由第四孔水冷煙道經(jīng)燃燒室后進(jìn)入裝有廢鋼的預(yù)熱室內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。廢氣進(jìn)入預(yù)熱室的溫度一般為700～800℃，排出時(shí)為150～200℃，每罐料預(yù)熱30～40min，可使廢鋼預(yù)熱至200～250℃。每爐鋼的第一籃（約60%）廢鋼可以得到預(yù)熱。料罐預(yù)熱法能回收廢氣帶走熱量的20%～30%，可節(jié)電20～30kWh／t，同時(shí)節(jié)約電極、提高生產(chǎn)率。料罐式廢鋼預(yù)熱世界上第一套料罐式廢鋼預(yù)熱裝置是日66

料籃式廢鋼預(yù)熱裝置示意圖料籃式廢鋼預(yù)熱裝置示意圖67料罐預(yù)熱法的問(wèn)題及改進(jìn)措施

該種廢鋼預(yù)熱存在的主要問(wèn)題：①產(chǎn)生白煙、臭氣新的公害；②高溫廢氣使料籃局部過(guò)燒，降低其使用壽命；③預(yù)熱溫度低，廢鋼裝料過(guò)程溫降大等。迫于這些問(wèn)題采取了再循環(huán)方式、加壓方式、多段預(yù)熱方式、噴霧冷卻方式以及后燃方式等措施對(duì)付白煙與臭氣；采取水冷料罐以及限制預(yù)熱時(shí)間、溫度等措施來(lái)提高料罐的壽命。但廢鋼預(yù)熱溫度不高，綜合效益甚微。促使歐、美和日本積極開發(fā)新的廢鋼預(yù)熱工藝，提高利用電爐產(chǎn)生的高溫廢氣預(yù)熱廢鋼的效率。料罐預(yù)熱法的問(wèn)題及改進(jìn)措施該種廢鋼預(yù)熱存在的主要68雙殼電弧爐預(yù)熱法

雙殼電爐法早在二十世紀(jì)70年代雙殼爐就存在，但它是外加熱源（氧-燃燒咀）預(yù)熱；而新式雙殼爐是利用電爐產(chǎn)生的高溫廢氣進(jìn)行預(yù)熱的。新式雙殼爐具有一套供電系統(tǒng)、兩個(gè)爐體，即“一電雙爐”。一套電極升降裝置交替對(duì)兩個(gè)爐體進(jìn)行供熱熔化廢鋼，雙殼爐運(yùn)行與工作原理圖。雙殼爐的工作原理：當(dāng)熔化爐1#進(jìn)行熔化時(shí)，所產(chǎn)生的高溫廢氣由爐頂排煙孔經(jīng)燃燒室后進(jìn)入預(yù)熱爐2#中進(jìn)行預(yù)熱廢鋼，預(yù)熱（熱交換）后的廢氣由出鋼箱頂部排出、冷卻與除塵。每爐鋼的第一籃（約60%）廢鋼可以得到預(yù)熱。雙殼電弧爐預(yù)熱法雙殼電爐法早在二十世紀(jì)70年代69

雙殼爐運(yùn)行雙殼爐運(yùn)行70

雙殼爐工作原理圖雙殼爐工作原理圖71雙殼爐的主要優(yōu)點(diǎn)提高變壓器的時(shí)間利用率，由70%提高到80%以上；縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率10%～15%；可回收廢氣帶走熱量的30%以上，節(jié)電40～50kWh/t。新式雙殼爐自1992年日本首先開發(fā)第一座，到目前世界范圍已有近30座投產(chǎn)，其中大部分為直流雙殼爐。為了增加預(yù)熱廢鋼的比例，增加第一次料重量，如由60%增加至70%，日本鋼管公司（NKK）采取增加電爐熔化室高度，并采用氧-燃燒咀預(yù)熱助熔，以進(jìn)一步降低能耗、提高生產(chǎn)率。雙殼電弧爐預(yù)熱法雙殼爐的主要優(yōu)點(diǎn)雙殼電弧爐預(yù)熱法72豎窯式電爐(shaftfurnace)預(yù)熱法進(jìn)入二十世紀(jì)90年代，德國(guó)的Fuchs公司研制出新一代電爐—豎窯式電爐（簡(jiǎn)稱豎爐）。從1992年首座豎爐在英國(guó)的希爾內(nèi)斯鋼廠投產(chǎn)，到目前為止，F(xiàn)uchs公司投產(chǎn)的豎爐已超過(guò)40座。豎爐爐體為橢圓形，在爐體相當(dāng)爐頂?shù)谒目祝ㄖ绷鳡t為第二孔）的位置配置一豎窯煙道，并與熔化室連通。在豎窯煙道的下部與熔化室之間有一水冷活動(dòng)托架（指形閥—也叫手指式豎爐），將豎爐與熔化室隔開，廢鋼分批加入豎窯中，廢鋼經(jīng)預(yù)熱后，打開托架加入爐中，可實(shí)現(xiàn)100%廢鋼預(yù)熱，豎爐運(yùn)行與工作原理圖。豎窯式電爐(shaftfurnace)預(yù)熱法進(jìn)入二十世紀(jì)973

豎爐的結(jié)構(gòu)示意圖豎爐的結(jié)構(gòu)示意圖74

豎爐的工作原理豎爐的工作原理75豎爐的工作原理新開爐的第一籃廢鋼直接加入爐中，余下的由受料斗加入豎窯中。送電熔化時(shí)，爐中產(chǎn)生的高溫廢氣1200～1600℃，直接對(duì)豎窯中廢鋼料進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)爐膛中的廢鋼基本熔化后，豎窯中廢鋼溫度經(jīng)預(yù)熱溫度高達(dá)600～700℃時(shí)，打開托架將預(yù)熱好的廢鋼加入高溫爐膛中。隨后關(guān)閉托架，再由受料斗將廢鋼加入豎窯中進(jìn)行預(yù)熱。周而復(fù)始，使廢鋼料分批、分期地，100%地進(jìn)行預(yù)熱。出鋼時(shí)，爐蓋與豎窯一起提升800mm左右、爐體傾動(dòng)，由偏心底出鋼口出鋼。豎爐的工作原理新開爐的第一籃廢鋼直接加入爐中，余下的由受料斗76豎窯式電爐(shaftfurnace)預(yù)熱法豎爐（手指式豎爐）的主要優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能效果明顯，可回收廢氣帶走熱量的60%～70%，節(jié)電60～80kWh/t；提高生產(chǎn)率15%以上；減少環(huán)境污染；與其它預(yù)熱法相比，還具有占地面積小、投資省等優(yōu)點(diǎn)。豎爐同樣有交流、直流，單殼、雙殼之分。豎窯式電爐(shaftfurnace)預(yù)熱法豎爐（手指式豎77爐料連續(xù)預(yù)熱電爐

就其綜合效果來(lái)說(shuō)該種預(yù)熱法最有發(fā)展前途。手指式豎爐實(shí)現(xiàn)爐料半連續(xù)預(yù)熱，而爐料連續(xù)預(yù)熱電爐，實(shí)現(xiàn)爐料連續(xù)預(yù)熱。該形式電爐二十世紀(jì)80年代由意大利得興（TECHINT）公司開發(fā)，稱為CONSTEELFurnace——譯成“康斯迪電爐”。

1987年最先在美國(guó)的紐柯公司達(dá)林頓鋼廠進(jìn)行試生產(chǎn)，90年代開始流行。獲得成功后在美、日、意及中國(guó)等推廣使用。到目前為止，世界上已投產(chǎn)的康斯迪電爐已超過(guò)20臺(tái)，其中一半在中國(guó)。爐料連續(xù)預(yù)熱電爐就其綜合效果來(lái)說(shuō)該種預(yù)熱法最有發(fā)展78康斯迪電爐工藝布置CONSTEEL電弧爐康斯迪電爐工藝布置CONSTEEL電弧爐79康斯迪電爐的優(yōu)點(diǎn)①降低電耗60～100kWh/t，縮短冶煉周期；②減少電極斷裂，降低電極消耗；③減少氧氣用量，不需要氧-燃燒咀；④渣中的氧化鐵含量少，且氧化鐵灰塵得到有效回收，提高金屬收得率1%～2%；⑤變壓器時(shí)間利用率高，高達(dá)90%以上，可以采用容量較小的變壓器，即較低的功率水平；⑥由于廢鋼爐料在預(yù)熱過(guò)程碳?xì)浠衔锶繜?，冶煉過(guò)程熔池始終保持沸騰，降低了鋼中氣體含量，提高鋼的質(zhì)量；⑦容易與連鑄相配合，實(shí)現(xiàn)多爐連澆；⑧電弧始終處于泡沫渣埋弧狀態(tài)，電弧特別穩(wěn)定，電網(wǎng)干擾大大減少，甚至可以不需要用“SVC”裝置等?？邓沟想姞t的優(yōu)點(diǎn)①降低電耗60～100kWh/t，縮短冶煉80閃爍降低閃爍降低噪音降低諧波降低噪音降低諧波降低

康斯迪電爐有交流、直流，不使用氧-燃燒咀，廢鋼預(yù)熱不用燃料，并且實(shí)現(xiàn)了100%連裝廢鋼。爐料連續(xù)預(yù)熱式電爐是高效、節(jié)能，及環(huán)保型的電爐煉鋼設(shè)備。康斯迪電爐有交流、直流，不使用氧-燃燒咀，廢鋼預(yù)熱836.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)1.直流電弧爐發(fā)展的必然趨勢(shì)在19世紀(jì)70年代，電弧爐萌芽階段是采用直流發(fā)電機(jī)組供電，但在19世紀(jì)末三相交流電弧爐問(wèn)世，以壓倒優(yōu)勢(shì)發(fā)展和運(yùn)行了近百年，水冷爐壁的發(fā)展使超高功率、采用長(zhǎng)弧操作，提高生產(chǎn)力和電效率成為現(xiàn)實(shí)。盡管交流電弧爐采用了如水冷爐蓋、壁，導(dǎo)電橫臂，偏心底出鋼，氧燃燒嘴，造泡沫渣和底吹攪拌技術(shù)等新技術(shù)，但多方改進(jìn)的交流超高功率電弧爐（UHPACEAF）仍有三個(gè)致命弱點(diǎn)：電弧不穩(wěn)定，噪音大，閃爍效應(yīng)使電網(wǎng)受干擾和過(guò)度的爐壁燒損；熱效率不高，電力傳輸損失大；石墨電極消耗大，相當(dāng)于電耗費(fèi)用的30%。直流電弧爐基于自身的特性，能克服上述弊端，70年代大功率可控硅整流裝置日趨完善，直流電弧爐重新獲得發(fā)展。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)1.直流電弧爐發(fā)展的必然846.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2.直流電弧爐設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直流電弧爐設(shè)備由5個(gè)部分組成，即爐體、電源、控制系統(tǒng)、短網(wǎng)、爐底陽(yáng)極。典型的直流電弧爐如圖所示。直流電弧爐電源由整流用變壓器、整流器、電抗器及高頻濾波器四個(gè)部分組成。變壓器可超載工作，其輸出功率可比額定容量提高20%。直流電弧爐控制系統(tǒng)包括以電極為控制的電壓回路和以可控硅為控制的電流控制回路。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2.直流電弧爐設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)85直流電弧爐設(shè)備簡(jiǎn)圖直流電弧爐設(shè)備簡(jiǎn)圖8630t直流電弧爐50t直流電弧爐50t直流電弧爐30t直流電弧爐50t直流電弧爐50t直流電弧爐876.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2.3短網(wǎng)結(jié)構(gòu)單相直流電弧爐只有一相短網(wǎng)。不存在集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)，在銅排、銅管、水冷電纜、電極上電損失較小。石墨電極的顫動(dòng)小，也沒(méi)有集膚效應(yīng)，石墨電極電流密度比交流電弧爐高得多。2.4爐底陽(yáng)極直流電弧爐因底電極與鋼水接觸，同時(shí)又作電路，它比爐床承受更大的熱負(fù)荷，爐底陽(yáng)極是直流電弧爐的關(guān)鍵設(shè)備。目前，使用的爐底陽(yáng)極分為三類：

1）導(dǎo)電爐底型（ABB型）瑞士ABB公司設(shè)計(jì)，常用鎂質(zhì)石墨磚（含C20%）。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電面積大，采用強(qiáng)制風(fēng)冷安全可靠；不足是導(dǎo)電率高、導(dǎo)熱率低的耐材較貴，裝卸不便，維修困難。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2.3短網(wǎng)結(jié)構(gòu)88爐底導(dǎo)電板風(fēng)冷式底陽(yáng)極圖1-可動(dòng)電極2-熔渣3-鋼液4-碳磚5-固定具6-冷空氣入口7-出口8-扇形集電板9-絕緣層10-鋼板11-鐵柱爐底導(dǎo)電板風(fēng)冷式底陽(yáng)極圖1-可動(dòng)電極896.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2）金屬觸針型(Un-arc型)

德國(guó)MAN-GHH公司開發(fā)，根據(jù)爐子容量在爐底中心區(qū)安置80-200根直徑為30mm的低碳鋼觸針，觸針連接在爐底集電板上，爐底用鎂砂打結(jié)。優(yōu)缺點(diǎn)：具有導(dǎo)電面積大，易于起弧，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，適用于大容量的直流電弧爐。其缺點(diǎn)是：爐底更換時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)繁重，且引弧初期某一觸針導(dǎo)通時(shí)，大電流流過(guò)可使觸針全部熔化，嚴(yán)重?fù)p壞爐底。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2）金屬觸針型(Un-a906.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)

3）水冷金屬棒型由法國(guó)鋼鐵研究院開發(fā)，爐子底電極是圓形的金屬水冷電極，低碳鋼芯棒穿過(guò)爐底直接與鋼水接觸，鋼芯下部裝有銅質(zhì)水套，可使鋼芯得到充分冷卻。依電流大小，一座爐子可裝1-4根底陽(yáng)極，頂陰極數(shù)與底陽(yáng)極相同。優(yōu)缺點(diǎn)：布置適當(dāng)可有效控制弧偏吹，消除爐內(nèi)熱點(diǎn)和冷點(diǎn)，由于使用過(guò)程底電極上端高出爐襯，有利于冷起動(dòng)時(shí)廢鋼與底電極良好接觸。其缺點(diǎn)是導(dǎo)電面積小。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)3）水冷金屬棒型916.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)3.直流電弧的特性熱分布：底陽(yáng)極區(qū)發(fā)熱占電弧熱量的43%，陰極區(qū)占36%。且72%的熱量集中于爐料和熔池上，而交流只有65%。無(wú)集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)，導(dǎo)電截面電流分布均勻，通過(guò)的電流可增加20-30%。超出部分6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)3.直流電弧的特性超出部分926.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)可采用長(zhǎng)弧作業(yè),電流和電壓均高于交流。在電流電壓相同的條件下，直流電弧爐與交流電弧爐的功率分布，如圖所示。

直流電弧爐的電弧電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力，使電弧下鋼液沿其爐底向外側(cè)爐壁運(yùn)動(dòng)，然后沿鋼液表面返回電弧下。這種電動(dòng)力運(yùn)動(dòng)方式強(qiáng)烈，因此，直流電弧爐鋼液成分、溫度比交流電弧爐鋼液成分更均勻。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)可采用長(zhǎng)弧作業(yè),電流和電壓均936.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)

交流電弧爐的電弧電壓與電弧電流的關(guān)系為:直流電弧爐的電弧電壓與電弧電流的關(guān)系仍是線性關(guān)系:

可以看出，由于直流穩(wěn)弧性好，可使用更高的電弧電壓。在直流電弧供電操作條件下，電弧電流是交流的倍；電弧電壓是交流的倍；電弧阻抗是交流的倍，所以直流電弧爐是長(zhǎng)弧作業(yè)。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)交流電弧爐的電弧電壓與946.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)4.直流電弧爐的優(yōu)點(diǎn)

1）對(duì)電網(wǎng)的沖擊-閃爍小為了使閃爍控制在允許水平，電網(wǎng)必須有足夠大的容量，應(yīng)滿足以下條件：

電網(wǎng)的短路容量應(yīng)大于爐子變壓器額定功率的80倍。對(duì)大容量超高功率電弧爐，電網(wǎng)很難滿足這一要求，必須增設(shè)功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置（相當(dāng)于煉鋼廠總投資的15%）對(duì)于直流電弧爐，當(dāng)爐子出現(xiàn)短路時(shí)，電抗器抑制電流升高并且可控硅整流器降低電流值。直流電弧爐所需的短路容量?jī)H為交流電弧爐的6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)4.直流電弧爐的優(yōu)點(diǎn)電956.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2）石墨電極消耗減少直流電弧爐大多使用一根電極，交流電弧爐用三根電極，總面積相對(duì)小，石墨氧化損失減少。此外，直流電極為頂陰極，利于導(dǎo)電，溫度不高，因此直流電弧爐石墨電極消耗比交流電弧爐降低50-60%。

3）耐火材料消耗減少因直流電弧爐電弧直指爐底陽(yáng)極，向爐壁輻射熱量遠(yuǎn)比交流電弧爐低，保護(hù)爐壁耐火材料。一般直流電弧爐耐火材料比交流電弧爐減少30%。

4）提高生產(chǎn)率，降低電耗直流電弧爐有陽(yáng)極效應(yīng)，熱效率高，與交流電弧爐相比熔化期可縮短10-20%，電耗降低5-10%。

5）減少環(huán)境污染，平均噪音減少10dB6）降低金屬消耗

7）投資回收周期短6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)2）石墨電極消耗減少966.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)5.直流電弧的不足與改進(jìn)

1)功率受電極制造技術(shù)的限制最大的石墨電極直徑為700mm，容許直流電流為100KA，單電極功率達(dá)75MV·A，限制爐容量的擴(kuò)大。因此，開發(fā)制造800-1000mm的石墨電極技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。

2）直流電弧爐未能有效利用直流電化學(xué)反應(yīng)直流電熔煉，渣-金屬界面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的方向取決于極性，反應(yīng)的強(qiáng)度決定于電壓與電流的密度。直流電弧爐考慮到石墨電極的消耗及爐料上的熱分配，爐底為陽(yáng)極，即金屬熔池為陽(yáng)極。對(duì)有價(jià)合金元素（Cr、Mn、Ca、Mg、Fe）損失加大，并吸收渣相中有害元素（N、O、S、P），因此建議精煉后期進(jìn)行一次極性轉(zhuǎn)換，有利于鋼中有害元素的去除，又有利于渣中有益元素氧化物電解進(jìn)入鋼液。6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)5.直流電弧的不足與改進(jìn)97直流熔煉渣-金屬界面電化學(xué)反應(yīng)

陽(yáng)極反應(yīng)陰極反應(yīng)直流熔煉渣-金屬界面電化學(xué)反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng)986.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)3）直流電弧熔煉，鋼-渣界面沒(méi)有交流電的電毛細(xì)振蕩交流電通過(guò)液態(tài)金屬與液態(tài)爐渣分界面時(shí)，金屬-爐渣界面發(fā)生振蕩，通稱“電毛細(xì)效應(yīng)”。如圖：電毛細(xì)振蕩強(qiáng)化鋼渣反應(yīng)，促使?fàn)t渣吸收及溶解鋼中非金屬夾雜物，促使氣體由鋼中向渣相轉(zhuǎn)移。渣作為陽(yáng)極時(shí)，相界面張力增加，界面呈凸起彎月形渣變?yōu)殛帢O時(shí)相界面變成下凹彎月形6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)3）直流電弧熔煉，鋼-996.6電弧爐典型鋼種的冶煉合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉高速工具鋼的冶煉不銹鋼的冶煉軸承鋼的冶煉6.6電弧爐典型鋼種的冶煉合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉100

1）特點(diǎn)、用途及性能要求合金結(jié)構(gòu)鋼是合金鋼中應(yīng)用最廣泛的一類鋼，其品種多且產(chǎn)量高。目前世界上合金結(jié)構(gòu)鋼的產(chǎn)量已達(dá)總產(chǎn)鋼量的15％，約占合金鋼產(chǎn)量一半。合金結(jié)構(gòu)鋼的特點(diǎn)是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素，如Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Ti等。合金結(jié)構(gòu)鋼主要用來(lái)制造各類機(jī)械零件，要求具有良好的綜合機(jī)械性能，即具有較高的強(qiáng)度和足夠的韌性，從而保證零件安全可靠使用。

2）主要質(zhì)量問(wèn)題白點(diǎn)—馬氏體鋼和中碳的Cr-Ni，Cr-Ni-Mo，Cr-Ni-W合金結(jié)構(gòu)鋼的白點(diǎn)敏感性最大。發(fā)紋（裂紋）—30CrMnSi等合金結(jié)構(gòu)鋼常見的缺陷，非金屬夾雜物與氣體是形成發(fā)紋的主因。合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉1）特點(diǎn)、用途及性能要求合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉101縱裂—含Cr或Cr-Ni合金結(jié)構(gòu)鋼，如40Cr、40CrNi等鋼種有較大的鋼錠縱裂傾向。中碳珠光體和馬氏體鋼的縱裂敏感性尤強(qiáng)。低倍夾雜—含Ti、Al的合金結(jié)構(gòu)鋼，如20CrMnTi，

38CrMoAl等鋼種常見。3）合金結(jié)構(gòu)鋼冶煉注意事項(xiàng)冶煉操作時(shí)做到高溫氧化，沸騰良好，嚴(yán)格控制脫碳量（≥％），確保去氣和減少夾雜。原材料必須干燥或烘烤紅熱，廢鋼優(yōu)質(zhì)少銹，注意澆注系統(tǒng)的干燥。采用真空處理或爐外精煉。熱加工后的鋼材進(jìn)行緩冷或退火處理，使氫能擴(kuò)散除去。做好還原期的預(yù)脫氧和脫氧工作，嚴(yán)格控制出鋼溫度。合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉縱裂—含Cr或Cr-Ni合金結(jié)構(gòu)鋼，如40Cr、40CrNi1024）合全結(jié)構(gòu)鋼的冶煉⑴鉻錳鈦結(jié)構(gòu)鋼（以20CrMnTi為例）此鋼種含磷量低又含鈦，其成分與沖擊韌性關(guān)系密切，冶煉工藝的關(guān)鍵是鈦的合金化、控制成分和去氣去夾雜等。為此必須在爐體情況良好的條件下冶煉，采用氧化法冶煉。⑵含硼結(jié)構(gòu)鋼硼能提高鋼的淬透性，冶煉硼鋼的關(guān)鍵是最大限度地降低鋼中氧和氮的含量，防止硼的氧化與氮化（脫氧固氮保硼）。為此應(yīng)采用氧化法冶煉為宜，較好地對(duì)鋼液去氣和脫氧。合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉4）合全結(jié)構(gòu)鋼的冶煉合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉1031）特點(diǎn)、用途及性能要求高速鋼是除了含有0．7％以上的碳外，含有大量W、Mo、Cr、V和Co等元素的高合金工具鋼。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗蟊纫话愕暮辖鸸ぞ咪摼哂懈玫募t硬性和回火穩(wěn)定性。高速工具鋼是機(jī)械工業(yè)中制造切削刀具的重要金屬之一，被廣泛用來(lái)制造生產(chǎn)率高、耐磨性好、在高溫下（一般在600℃左右）仍能保持切削性能的、較高切速的刀具，如車刀、鉆頭、銑刀、拉刀、插齒刀、鉸刀、絲錐、鋸條等。

2）高速鋼的主要性能要求高的常溫硬度高的紅硬性良好的耐磨性和可磨削性足夠的沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度良好的工藝性能高速工具鋼的冶煉1）特點(diǎn)、用途及性能要求高速工具鋼的冶煉1043）高速鋼的主要質(zhì)量問(wèn)題碳化物不均勻性(碳化物偏析程度)大塊角狀碳化物斷口夾雜4)高速鋼的冶煉方法高速鋼不宜采用氧化法冶煉。因?yàn)殇撝写罅康腤、Cr、V等合金料（約占爐料總量三分之一）都必須在還原期加入，這就會(huì)使還原期操作困難，溫度下降，鋼液吸氣；另一方面后期加入大量鎢鐵等由于它們?nèi)埸c(diǎn)高，密度大，極易沉入爐底而不能充分熔化，均勻，容易造成成分出格。高速鋼一般宜采用裝入法或返回吹氧法冶煉，但以返回吹氧法為主。高速工具鋼的冶煉3）高速鋼的主要質(zhì)量問(wèn)題高速工具鋼的冶煉1051）概述隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一般的合金鋼材料已經(jīng)不能滿足需要。而不銹鋼由于在抗腐蝕、高溫抗氧化、抗蠕變等方面具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，從而在合金鋼生產(chǎn)中得到了不斷發(fā)展產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)。不銹鋼是重要的耐腐蝕材料。自1912年研制不銹鋼成功以后，隨著科技的不斷發(fā)展，不銹鋼的生產(chǎn)，使用范圍、品種、質(zhì)量都有了很大的發(fā)展。尤其是原子能、宇航、海洋開發(fā)等尖端科技以及石油、化工等面的迅速發(fā)展，對(duì)不銹鋼的需求量日益增加，不僅要求有更高的耐蝕性，而且還要有高強(qiáng)度、耐高溫高壓、防輻照、耐低溫以及防磁等性能。不銹鋼的冶煉1）概述不銹鋼的冶煉1062）不銹鋼的主要質(zhì)量問(wèn)題發(fā)紋（裂紋）孔洞a相（奧氏體不銹鋼中的殘余鐵素體組織稱為a相）晶間腐蝕（貧鉻現(xiàn)象的形成使晶界失去抗介質(zhì)腐蝕的能力，腐蝕逐漸向晶界內(nèi)部延伸，引起晶間腐蝕。此外，由于貧鉻區(qū)與富鉻區(qū)之間形成了微小的電位差，產(chǎn)生微電池電化學(xué)腐蝕作用，在腐蝕介質(zhì)作用下晶間腐蝕迅速發(fā)展）鋼錠表面質(zhì)量不銹鋼的冶煉2）不銹鋼的主要質(zhì)量問(wèn)題不銹鋼的冶煉1073）不銹鋼的冶煉方法通常的方法有電弧爐冶煉，感應(yīng)爐冶煉、電渣重熔，在轉(zhuǎn)爐中用氬氧混合氣體吹煉的AOD法。從生產(chǎn)、原料、成本及綜合利用方面來(lái)看AOD法是最經(jīng)濟(jì)的。我國(guó)目前仍以電弧爐返回吹氧法為主要生產(chǎn)方法。電弧爐冶煉不銹鋼根據(jù)爐料組成和氧氣供應(yīng)情況，在電弧爐中可用返回吹氧法、氧化法和裝入法冶煉不銹鋼。返回吹氧法最合理。用裝入法，需要添加大量的低碳鐵和純鐵等昂貴的原材料。氧化法可用于超低碳不銹鋼冶煉，但成本高，后期補(bǔ)加料多，溫度與成分都難把握。含鉻量高于13％以上的高鉻不銹鋼返回吹氧法，在一般的煉鋼溫度下（1600℃左右）吹氧，會(huì)造成鉻的大量氧化。因此，在吹氧脫碳的過(guò)程中如何保證鉻的回收，降低鉻損是返回吹氧法冶煉工藝的關(guān)鍵問(wèn)題。不銹鋼的冶煉3）不銹鋼的冶煉方法不銹鋼的冶煉1081）用途及性能要求軸承是現(xiàn)代各種機(jī)械設(shè)備、儀表和交通工具必不可少的重要部件之一，各種機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分都少不了它。滾動(dòng)軸承鋼主要用來(lái)制造滾動(dòng)軸承的滾珠、滾柱、滾筒、滾針及內(nèi)外套圈，少部分用來(lái)制造油泵、油嘴及其他工具、模具等。2）滾動(dòng)軸承鋼的性能要求保證軸承有高的抗疲勞強(qiáng)度，尤其是抗接觸疲勞強(qiáng)度，高的彈性極限，高的耐磨性和一定的沖擊韌性。保證軸承有高的淬硬性和淬透性、良好的尺寸穩(wěn)定性和一定的抗腐蝕性能。

軸承鋼的冶煉1）用途及性能要求軸承鋼的冶煉1093）主要冶金質(zhì)量指標(biāo)軸承鋼的冶金質(zhì)量指標(biāo)主要包括鋼中非金屬夾雜物、碳化物的均勻性、基體強(qiáng)度和殘余奧氏體量等。目前影響軸承壽命進(jìn)一步提高的關(guān)鍵仍然是鋼的純凈度和均勻性。在生產(chǎn)過(guò)程中，既要盡量減少夾雜物的含量，又要盡力控制夾雜物的成分、形態(tài)和分布，避免因夾雜物不均勻而構(gòu)成潛在危險(xiǎn)。4）軸承鋼的冶煉方法滾動(dòng)軸承鋼是屬于“白點(diǎn)”敏感的鋼種，對(duì)夾雜物要求又極為嚴(yán)格，所以采用氧化法冶煉，冶煉任務(wù)是盡可能獲得純潔的鋼材。從工藝上采取措施防止和減輕二次氧化，提高耐火材料的質(zhì)量，規(guī)定合理鎮(zhèn)靜時(shí)間等，都非常必要。軸承鋼的冶煉3）主要冶金質(zhì)量指標(biāo)軸承鋼的冶煉1106.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)1.人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本概念人工智能（ArtificialIntelligence）是計(jì)算機(jī)科學(xué)一個(gè)重要分支，它主要研究用各種自動(dòng)機(jī)或智能機(jī)來(lái)模仿人腦所從事的認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等一系列思維活動(dòng)?！皩＜蚁到y(tǒng)”，主要是指特定領(lǐng)域內(nèi)，具有相當(dāng)于人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，以及解決專門問(wèn)題能力的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NeuralNetworks）也稱為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetworks），專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同樣都是人工智能處理技術(shù)的主要分支。在冶金領(lǐng)域，人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于高爐數(shù)據(jù)模式識(shí)別、連鑄機(jī)漏鋼預(yù)報(bào)、轉(zhuǎn)爐靜態(tài)控制模型、板形控制及電弧爐控制等。6.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)1.人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本概念1116.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的五個(gè)顯著特點(diǎn)：以分布存儲(chǔ)知識(shí)。知識(shí)不是存儲(chǔ)在特定的存儲(chǔ)單元中，而是分布在整個(gè)系統(tǒng)中。以并行方式處理，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算功能是分布在多個(gè)處理單元中，從而提高了信息處理的運(yùn)算速度。有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力。即指可以根據(jù)不完全的、有錯(cuò)誤的信息做出正確而完整的結(jié)論的能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的這一特點(diǎn)就像大腦一樣，部分處理單元損壞，不影響網(wǎng)絡(luò)的整體功能，它可從不完整的數(shù)據(jù)和圖形通過(guò)學(xué)習(xí)做出判斷。可以逼近任何非線性系統(tǒng)。具有良好的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和聯(lián)想智能，可以適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜多變的動(dòng)態(tài)特性。6.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的五個(gè)顯著特點(diǎn)：1126.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)2.電弧爐的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)包括控制電弧爐的通用程序、學(xué)習(xí)分析電弧爐條件和做出決策的軟件神經(jīng)原網(wǎng)絡(luò)，以及幫助網(wǎng)絡(luò)識(shí)別、判斷各種輸入信息的算法?？刂葡到y(tǒng)有三個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式：電弧爐仿真模式（FE-FurnaceEmulator）用于預(yù)報(bào)操作；調(diào)節(jié)器仿真模式（RE-RegulatorEmulator）用于復(fù)制傳統(tǒng)控制器的各種響應(yīng)；神經(jīng)電爐控制模式（NFC-NeuralFurnaceController）用于綜合兩個(gè)仿真模式的輸出，優(yōu)化電爐操作。6.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)2.電弧爐的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)113智能電弧爐控制系統(tǒng)原理圖調(diào)節(jié)器和時(shí)間狀態(tài)值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器實(shí)際電弧爐神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電弧爐期望的電爐狀態(tài)∑∑模式誤差Sn+1S’n+1REGn+1神經(jīng)電弧爐控制器調(diào)節(jié)誤差智能電弧爐控制系統(tǒng)原理圖調(diào)節(jié)器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)期望的∑114人工智能控制1、控制電弧爐參數(shù)

要控制電弧爐，必須運(yùn)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DataAcquisitionSystem）收集電爐所有三相的信息：初級(jí)相間電壓（PrimaryPhase-to-phaseVolts）；初級(jí)相電流（PrimaryPhaseCurrent）；二次相間電壓（SecondaryPhase-to-phaseVolts）；二次相對(duì)爐底電壓（SecondaryPhase-to-hearthVolts）；二次相電流（SecondaryPhaseCurrent）；調(diào)節(jié)器信號(hào)（RegulatorSingnal）。

上述變量的數(shù)學(xué)關(guān)系極復(fù)雜，且非線性。在控制電弧爐時(shí)還必須控制以下三因素：電弧長(zhǎng)度變化，當(dāng)電弧長(zhǎng)度變長(zhǎng)時(shí)，電弧電流下降，功率因素提高。人工智能控制1、控制電弧爐參數(shù)115人工智能控制電特性變化。裝入料熔化初期，電爐呈現(xiàn)出大的電抗。廢鋼熔化進(jìn)入熔池后，電爐的工作電抗接近短路值。三相不可分離。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)假定電爐可以模擬為三個(gè)分離的單相系統(tǒng)。而實(shí)際三根電極之間的關(guān)系并非線性關(guān)系，因此控制必須按三相實(shí)際計(jì)算值進(jìn)行。

2、LAFTM技術(shù)

LAFTM使用3個(gè)神經(jīng)網(wǎng)模擬：爐子模擬調(diào)節(jié)器模擬神經(jīng)控制模擬。由200多個(gè)相互聯(lián)結(jié)的神經(jīng)元組成，全部使用擴(kuò)展的-Bar-自適應(yīng)算法。人工智能控制電特性變化。裝入料熔化初期，電爐呈現(xiàn)出大的電抗。116LAFTM的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型LAFTM的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型117LAFTM的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)LAFTM的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)118電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介和控制技術(shù)電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介和控制技術(shù)1196.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述6.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介

6.3堿性電弧爐煉鋼工藝

6.4電弧爐煉鋼新技術(shù)簡(jiǎn)介6.5直流電弧爐煉鋼工藝及技術(shù)

6.6電弧爐典型鋼種的冶煉6.7電弧爐煉鋼自動(dòng)控制技術(shù)

6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述1206.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電爐煉鋼的分類按爐襯性質(zhì)堿性電弧爐—脫除P、S低酸性電弧爐—原料P、S低，用于鑄造頂裝料方式爐門裝料（人工）（HGM系列）按裝料方式爐蓋旋開式（HGX系列）爐殼連接式爐身開出式（HGT系列）

落地式（分列式）

共平臺(tái)式（整體式）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電爐煉鋼的分類按爐襯性質(zhì)堿性電弧爐1216.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按傾動(dòng)機(jī)構(gòu)

爐殼—扇形齒輪—水平齒座滾輪或大托輪底座側(cè)傾底傾（扇形搖架）水平底座（液壓）弧形底座按傳動(dòng)形式電機(jī)（機(jī)械）液壓傳動(dòng)（＞10t）按冶煉方法氧化法不氧化法（裝入法）返回吹氧法按電源類型交流（AC）直流（DC）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按傾動(dòng)機(jī)構(gòu)爐殼—扇形齒輪—水平1226.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按變壓器輸出功率普通功率（RP）高功率（HP）超高功率（UHP）按出鋼方式槽式（側(cè)）出鋼中心出鋼（CBT）偏心底出鋼（EBT）按供熱方式EAF（電能）EOF（燃油、煤、天然氣等）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按變壓器輸出功率普通功率（RP）高1236.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按廢鋼預(yù)熱方式一般豎爐（Fuchs）雙爐殼用廢鋼料藍(lán)分批預(yù)熱分批熔煉運(yùn)輸機(jī)上料半連續(xù)廢鋼預(yù)熱分批熔煉第四孔廢氣—爐外—料藍(lán)預(yù)熱豎井在爐頂一側(cè)ComeltConsteel（連續(xù)加料）Fuchs（指條式豎爐）ConArc、ContiArcIHI式雙電極直流運(yùn)輸機(jī)上料連續(xù)廢鋼預(yù)熱連續(xù)熔煉Mid-shaftEAF豎爐（豎井在爐頂中央）6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述按廢鋼預(yù)熱方式一般豎爐（Fuchs1246.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的主要特征及特點(diǎn)以廢鋼鐵或粗鋼為主要固體料，不需要一套龐大的煉鐵和煉焦系統(tǒng)；原料使用范圍廣，在生產(chǎn)調(diào)度上適于短時(shí)間、間歇式生產(chǎn)；利用電能使其熔化（重熔）及升溫，易獲得高溫，調(diào)溫方便而準(zhǔn)確，有利于冶煉各類鋼種；爐內(nèi)氣氛（氧化、還原、中性）、真空度、壓力可調(diào)控；合金收得率高，成分易于調(diào)整且控制范圍窄；品種適應(yīng)性廣、質(zhì)量好，可冶煉含P、S、O低的各種類型的優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼；設(shè)備較簡(jiǎn)單，工藝流程短，占地面積小，基建費(fèi)用低，投產(chǎn)快，易控制污染；消耗電能大，[N]、[H]高；生產(chǎn)率比轉(zhuǎn)爐低，電極、耐材等消耗比其他冶煉方法高。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的主要特征及特點(diǎn)1256.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的原理及任務(wù)以廢鋼鐵為固體料，以交流電或直流電為電源，利用爐料與電極間產(chǎn)生電弧的高溫加熱爐料，使其熔化及升溫；在爐內(nèi)進(jìn)行氧化、還原精煉，去除鋼中有害元素、雜質(zhì)及氣體；調(diào)整化學(xué)成分到規(guī)格范圍；使鋼液在出鋼時(shí)的溫度滿足澆鑄要求。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐煉鋼的原理及任務(wù)1266.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐冶煉方法簡(jiǎn)介氧化法工藝操作順序：補(bǔ)爐→裝料→熔化期→氧化期→還原期→出鋼（澆鑄成鋼錠或鋼坯）優(yōu)點(diǎn)：氧化期用加礦或吹氧進(jìn)行脫C和脫P(yáng)，使熔池沸騰，可以去除鋼中氣體和雜質(zhì)。還原期可以脫O、脫S及調(diào)整成分和溫度?？傻玫胶琍、氣體和夾雜物都很低的鋼?？捎昧畠r(jià)廢鋼為原料，適合冶煉［P］高、銹多、［C］較高的鋼鐵料，應(yīng)用最廣泛。缺點(diǎn)：若爐料中有合金返回料，則其中合金元素氧化燒損較大。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述電弧爐冶煉方法簡(jiǎn)介1276.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述不氧化法（裝入法）優(yōu)點(diǎn)：能充分回收原料中的合金元素，因而爐料中可配入合金返回鋼，減少鐵合金消耗，降低鋼成本。縮短冶煉時(shí)間，降低電能消耗提高生產(chǎn)率；爐料熔清后，經(jīng)過(guò)還原調(diào)整鋼液成份和溫度后即可出鋼。缺點(diǎn)：不能去P、去氣和去夾雜物，對(duì)爐料要求高，須配入清潔無(wú)銹，含P低的鋼鐵料，并在冶煉中采取各種措施防止吸氣。鋼液化學(xué)成分基本上取決于配料的成分，要求配料成分和稱量力求準(zhǔn)確，低合金鋼和部分高合金鋼可用該法，應(yīng)用較少。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述不氧化法（裝入法）1286.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述返回吹氧法優(yōu)點(diǎn)：爐料中配入大量合金返回料，熔清后吹氧進(jìn)行脫碳沸騰。依據(jù)碳與氧的親和力在一定溫度條件下比某些合金元素與氧的親和力大的理論，當(dāng)鋼液升到一定溫度后，向返回鋼液吹氧，強(qiáng)化冶煉過(guò)程，達(dá)到在脫C、沸騰、去氣、去夾雜物的同時(shí)，又回收大量合金元素的目的；既降低了成本又提高了質(zhì)量。主要用于回收合金元素，高速鋼和不銹鋼常采用此法冶煉。缺點(diǎn)：因冶煉中不能去P，要求爐料中含P低。6.1電弧爐煉鋼技術(shù)概述返回吹氧法1296.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介機(jī)械設(shè)備爐體的金屬構(gòu)件電極夾持器及電極升降裝置爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)爐蓋提升和旋轉(zhuǎn)裝置等爐體爐襯（耐材砌筑）金屬構(gòu)件爐殼爐門、出鋼槽爐蓋圈、電極密封圈加固圈爐身殼爐殼底6.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介機(jī)械設(shè)備爐體的金屬構(gòu)件電極夾持130

電爐機(jī)械設(shè)備示意圖基礎(chǔ)軌梁傾動(dòng)機(jī)構(gòu)傾動(dòng)座操作平臺(tái)爐門爐體爐蓋懸臂式平臺(tái)電極電極夾持器電極臂升降柱電極支柱出鋼槽電爐機(jī)械設(shè)備示意圖基礎(chǔ)軌梁傾動(dòng)機(jī)構(gòu)傾131

電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（正視圖）支承軌道搖架出鋼槽提升爐蓋支承臂升降電極液壓缸升降電極立柱提升爐蓋液壓缸電極支承橫臂電極夾持器滑輪拉桿提升爐蓋鏈條傾爐液壓缸爐體電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（132

電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（俯視圖）1號(hào)電極2號(hào)電極3號(hào)電極轉(zhuǎn)動(dòng)爐蓋機(jī)構(gòu)電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（俯視133粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框爐門爐門窺孔爐門蓋

爐體結(jié)構(gòu)示意圖粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框134傾動(dòng)用液壓缸轉(zhuǎn)爐搖架出鋼槽電弧爐襯電極夾持器熔池爐門電極爐蓋

電弧爐示意圖傾轉(zhuǎn)爐搖架出鋼槽電弧爐襯電極夾持器熔池爐門電極爐蓋135偏心底出鋼電弧爐槽式出鋼電弧爐偏心底出鋼電弧爐槽式出鋼電弧爐1366.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介電氣設(shè)備主電路電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路主電路保護(hù)和信號(hào)回路檢測(cè)計(jì)量顯示回路電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)回路電弧爐機(jī)械設(shè)備供電線路（電磁攪拌線路）由高壓電纜至電極的電路高壓電源→隔離開關(guān)→高壓斷路器→電抗器→電爐變壓器→低壓短網(wǎng)→電極調(diào)解電弧電流和電壓的大小，調(diào)整電極和爐料之間的電弧長(zhǎng)度，6.2電弧爐煉鋼主要設(shè)備簡(jiǎn)介電氣設(shè)備主電路電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)137

主電路接線圖電爐控制盤電極自動(dòng)調(diào)節(jié)器測(cè)量?jī)x表用變壓器隔離開關(guān)高壓電源電弧爐變壓器二次側(cè)斷路器變壓器二次側(cè)母線爐用變壓器變壓器一次側(cè)電極升降機(jī)構(gòu)主電路接線圖電爐控制盤電極自動(dòng)調(diào)節(jié)器測(cè)量?jī)x表138電爐機(jī)械三維示意圖電爐機(jī)械三維示意圖139電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介和控制技術(shù)課件14030t超高功率電弧爐75t電弧爐中國(guó)遼寧撫順鋼廠的電弧爐30t超高功率電弧爐75t電弧爐中國(guó)遼寧撫順鋼廠的電弧爐141交流電弧爐系列交流電弧爐系列1426.3堿性電弧爐煉鋼工藝傳統(tǒng)氧化法冶煉工藝是電爐煉鋼法的基礎(chǔ)。操作過(guò)程分為：補(bǔ)爐、裝料、熔化、氧化、還原與出鋼六個(gè)階段。主要由熔化、氧化、還原期組成，俗稱老三期。一、補(bǔ)爐1）影響爐襯壽命的“三要素”爐襯的種類、性質(zhì)和質(zhì)量；高溫電弧輻射和熔渣的化學(xué)浸蝕；吹氧操作與渣、鋼等機(jī)械沖刷以及裝料的沖擊。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝傳統(tǒng)氧化法冶煉工藝是電爐煉鋼法的基1432）補(bǔ)爐部位爐襯損壞的主要部位如下：爐壁渣線——受到高溫電弧的輻射，渣、鋼的化學(xué)侵蝕與機(jī)械沖刷，以及吹氧操作等損壞嚴(yán)重；渣線熱點(diǎn)區(qū)——尤其當(dāng)熱點(diǎn)區(qū)受到電弧功率大、偏弧等影響侵蝕嚴(yán)重，該點(diǎn)的損壞程度常常成為換爐的依據(jù)；出鋼口附近——因受渣鋼的沖刷也極易減?。粻t門兩側(cè)——常受急冷急熱的作用、流渣的沖刷及操作與工具的碰撞等損壞也比較嚴(yán)重。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝2）補(bǔ)爐部位6.3堿性電弧爐煉鋼工藝144

槽出鋼電爐爐襯槽出鋼電爐爐襯145

EBT電爐爐襯EBT電爐爐襯146粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框爐門爐門窺孔爐門蓋爐體結(jié)構(gòu)示意圖粘土磚層鎂磚層燒結(jié)層出鋼口爐壁爐頂圈電極電極孔爐頂砂封爐門框1473）補(bǔ)爐方法補(bǔ)爐方法分為人工投補(bǔ)和機(jī)械噴補(bǔ)，根據(jù)選用材料的混合方式不同，又分為干補(bǔ)和濕補(bǔ)兩種。大型電爐上多采用機(jī)械噴補(bǔ)，機(jī)械噴補(bǔ)設(shè)備有爐門噴補(bǔ)機(jī)、爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)爐機(jī)，機(jī)械噴補(bǔ)補(bǔ)爐速度快、效果好。補(bǔ)爐的原則是：高溫、快補(bǔ)、薄補(bǔ)4）補(bǔ)爐材料機(jī)械噴補(bǔ)材料主要用鎂砂、白云石或兩者的混合物，并摻入磷酸鹽或硅酸鹽等粘結(jié)劑。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝3）補(bǔ)爐方法6.3堿性電弧爐煉鋼工藝6.3堿性電弧爐煉鋼工藝二、裝料廣泛采用爐頂料罐（或叫料籃、料筐）裝料，每爐鋼的爐料分1～3次加入。裝料的好壞影響爐襯壽命、冶煉時(shí)間、電耗、電極消耗以及合金元素的燒損等。要求合理裝料，主要取決于爐料在料罐中的布料合理與否?，F(xiàn)場(chǎng)布料（裝料）經(jīng)驗(yàn)：下致密、上疏松、中間高、四周低、爐門口無(wú)大料，穿井快、不搭橋，熔化快、效率高。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝二、裝料149

電爐裝料情況電爐裝料情況6.3堿性電弧爐煉鋼工藝料籃布料情況大廢鋼小料和輕薄料小料和輕薄料小料和輕薄料中型廢鋼

焦炭塊難熔廢鋼中型廢鋼

石灰石灰石灰（為料重的1～2％），塊度＜60mm）

小料小料小料電極下的高溫區(qū)電極6.3堿性電弧爐煉鋼工藝料籃布料情況大廢鋼小料和輕薄料151

料斗布料示意圖料斗布料示意圖1526.3堿性電弧爐煉鋼工藝三、熔化期

傳統(tǒng)冶煉工藝的熔化期占整個(gè)冶煉時(shí)間的50%～70%，電耗占70%～80%。因此熔化期的長(zhǎng)短影響生產(chǎn)率和電耗，熔化期的操作影響氧化期、還原期的順利與否。1.熔化期的主要任務(wù)將塊狀的固體爐料快速熔化，并加熱到氧化溫度；提前造渣，早期去磷，減少鋼液吸氣與揮發(fā)。2.熔化期的操作合理供電，及時(shí)吹氧，提前造渣。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝三、熔化期1533.爐料熔化過(guò)程及供電基本可分為四個(gè)階段（期），即點(diǎn)弧、穿井、主熔化及熔末升溫。6.3堿性電弧爐煉鋼工藝3.爐料熔化過(guò)程及供電6.3堿性電弧爐煉鋼工藝154點(diǎn)(起)弧期從送電起弧至電極端部下降到深度為d電極為點(diǎn)弧期。此期電流不穩(wěn)定，電弧在爐頂附近燃燒輻射，二次電壓越高，電弧越長(zhǎng)，對(duì)爐頂輻射越厲害，并且熱量損失也越多。為保護(hù)爐頂，在爐上部布一些輕薄料，以便讓電極快速進(jìn)入料中，減少電弧對(duì)爐頂?shù)妮椛洹９╇娚喜捎幂^低電壓、較低電流。點(diǎn)(起)弧期從送電起弧至電極端部下降到深度為d電極為點(diǎn)弧期。155穿井期點(diǎn)弧結(jié)束至電極端部下降到爐底為穿井期。此期雖然電弧被爐料所遮蔽，但因不斷出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，電弧燃燒也不穩(wěn)定。加料前采取外加石灰墊底，爐中部布置大、重廢鋼以及合理的爐型，達(dá)到保護(hù)爐底的目的。供電上采取較大的二次電壓、較大電流，以增加穿井的直徑與穿井的速度。穿井期點(diǎn)弧結(jié)束至電極端部下降到爐底為穿井期。156主熔化期電極下降至爐底后開始回升時(shí)，主熔化期開始。隨著爐料不斷的熔化，電極漸漸上升，至爐料基本熔化，僅爐坡、渣線附近存在少量爐料，電弧開始暴露時(shí)主熔化期結(jié)束。主熔化期由于電弧埋入爐料中，電弧穩(wěn)定、熱效率高、傳熱條件好，應(yīng)以最大功率供電，即采用最高電壓、最大電流供電。主熔化期時(shí)間占整個(gè)熔化期的70％以上。主熔化期電極下降至爐底后開始回升時(shí)，主熔化期開始。157熔末升溫期電弧開始暴露給爐壁至爐料全部熔化為熔末升溫期。此階段因爐壁暴露，尤其是爐壁熱點(diǎn)區(qū)的暴露受到電弧的強(qiáng)烈輻射。應(yīng)注意保護(hù)爐壁，即提前造好泡沫渣進(jìn)行埋弧操作，否則應(yīng)采取低電壓、大電流供電。熔末升溫期電弧開始暴露給爐壁至爐料全部熔化為熔末升溫期。158

爐料熔化過(guò)程與操作熔化過(guò)程電極位置必要條件辦法點(diǎn)弧期送電→d極保護(hù)爐頂較低電壓較低電流爐頂布輕廢鋼穿井期d極→爐底保護(hù)爐底較大電壓較大電流石灰墊底主熔化期爐底→電弧暴露快速熔化最高電壓最大電流熔末升溫期電弧暴露→全熔保護(hù)爐壁低電壓大電流水冷+泡沫渣爐料熔化過(guò)程與操作熔化過(guò)程電極位置必要條件159

典型的供電曲線典型的供電曲線1604.及時(shí)吹氧與元素氧化熔化期吹氧助熔，初期以切割為主，當(dāng)爐料基本熔化形成熔池時(shí)，則以向鋼液中吹氧為主。當(dāng)固體料發(fā)紅（～900℃）開始吹氧最為合適，吹氧過(guò)早浪費(fèi)氧氣，過(guò)遲延長(zhǎng)熔化時(shí)間。