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1、,第九章 电弧炉炼钢,第一节 概 述,1、炼钢的重要性、目的、要求 1）熔化钢液，达到温度 2）控制成分，碳、硅、锰 3）降低硫、磷，达到要求 4）纯净钢液，清除杂质、气体2、电弧炉炼钢的特点、应用 特点：1）成分控制容易，不用燃料，炉气容易控制 2）热效率高 3）易于实现自动控制 4）成本高 应用：大多数应用。,第二节 三相电弧炉的构造和工作原理,一、构造炉体炉盖装料机构电极升降机构倾炉机构炉盖旋转机构电气装置水冷装置,第二节 三相电弧炉的构造和工作原理,1、炉体,图9-2 碱性电炉炉体剖面图1-炉壳盖板 2-815mm厚石棉板 3-115mm厚侧砌镁砖 4-115mm厚直砌镁砖5-65mm
2、厚平砌粘土砖（绝热层）6-打结镁砂,第二节 三相电弧炉的构造和工作原理,图9-3 电弧炉高铝砖炉盖,2、炉盖,第二节 三相电弧炉的构造和工作原理,3、装料机构,第二节 三相电弧炉的构造和工作原理,4、电极升降机构 图9-1中的5，6，7,第二节 三相电弧炉的构造和工作原理,5、倾炉机构：机械驱动、液压驱动 图9-1中的16、17、18,图 液压倾动机构示意图1-油缸 2-摇架 3-底座 4-导钉,第二节 三相电弧炉的构造和工作原理,6、电气装置7、水冷装置：电极夹持器、炉盖圈 炉门框、炉门,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,氧化法、不氧化法,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,一、炼钢工艺要点 工艺过程
3、：补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢。1、补炉：卤水+镁砂 要点：炉温高、操作快、补层薄,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,2、装料 1）正确选择大中小块料比例 2）装料顺序：石灰、小料、大块料 小料、四周中小料、小料,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,3、熔化期 1）熔化期过程 一阶段：起弧阶段 二阶段：穿井阶段 三阶段：电极回升阶段 四阶段：熔化低温区阶段,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,2）熔化期任务：（1）熔化钢液（2）脱部分磷（3）防止吸气、金属挥发（4）达到所需温度 3）提高 熔化速度的措施（1）吹氧助燃（2）用燃料辅助加热（3）炉外预热废钢,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,4、氧化期
4、1)任务（1）脱磷、脱碳 Fe2P+FeO+CaO-(CaO)4P2O5+Fe（2）除气：氮 氢（3）去除钢液中夹杂物 2)氧化方法（1）矿石氧化法 平稳、易控制，过程长、耗电 多（2）氧气氧化法 过程短、耗电少，不易控制（3）矿石氧气结合氧化法 3）操作原则 1 先磷后碳 2 温度：先低后高 3 造渣：先多后少 4 供料：先矿石后吹氧,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,5、还原期 1)主要任务（1）脱氧、硫（2）最终调整成分满足要求（3）调整钢液温度 正常浇注 2)造渣 白渣：石灰、氟石、碳粉 电石渣：石灰、氟石、碳粉（高温下，石灰，碳合成电石）M+FeO-MO+Fe(脱氧)CaO+FeS-Ca
5、S+FeO(脱硫)6、出钢,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,二、炼钢过程的物理化学分析1、硅锰的氧化 Si+O2SiO2 Si+FeO Fe+SiO2 Mn+O2MnO2 Mn+FeO Fe+MnO2 熔化结束后，大部分硅锰氧化掉了。熔化中期，炉温低，有利于硅锰氧化 2、脱磷 Fe2P+FeO+CaO(CaO)4P2O5+Fe 条件：高碱度、强氧化性、粘度小的炉渣,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,2)炉渣的粘度 脱磷在炉渣-钢液的界面进行，粘度大，不利扩散的进行，不利脱磷。3)渣量 渣量大有利于脱磷，但消耗大量的能源 4)温度 脱磷是放热反应，温度低，有利脱磷进行，温度高，会出现“返磷现象”，所以
6、，氧化终期及时除渣。,1)炉渣的碱度和氧化性,图9-5 炉渣碱度和氧化亚铁含量对磷在渣及钢中分配中分配比的影响,图9-6 温度对脱磷效果的影响,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,3、脱碳 脱碳是手段、不是目的 作用：生成CO造成沸腾，均匀钢液的温度成分。去除气体和夹杂物。高温有利脱碳。,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,4、脱氧 M+FeOMO+Fe M:Si,Mn,Al 各种元素的脱氧能力（1）沉淀脱氧 加入脱氧剂，快 但脱氧产物留在钢液中（2）扩散脱氧 在还原性炉渣中的脱氧 钢液质量好，但，慢 实际：两者结合，最后，铝沉淀脱氧,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,扩散脱氧原理：LFeO=(FeO)渣/F
7、eO液氧的分配系数与温度有关实现扩散脱氧的条件：1）还原性炉气（造还原性渣）2）高的炉温 高温时，碳氧亲和力大3）炉渣粘度 粘度小好,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,5、脱硫扩散脱硫，与扩散脱氧相似分配系数：LFeS=(FeS)渣/FeS液条件：1）高的炉温2）炉渣的还原性大，碱度影响3）足够的量,图9-13 炉渣碱度对脱硫的影响,图9-12 白渣下脱硫过程示意图,第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢,三、合金钢冶炼要点 1、合金元素的适宜加入时间 不氧化元素 随炉加入 镍等 微氧化元素 熔化后期 铜等 氧化元素 还原期加入 2、合金元素的收得率 3、钛合金的处理 大小3080mm、烘烤 4、加入合金的
8、操作要点 密度大、熔点高应不停搅拌，以免沉淀 密度小 先扒渣后加入，并压入钢液,表9-2 合金的加入时间及收得率,第四节 酸性电弧炉氧化法炼钢工艺,1、酸性电弧炉炼钢的优缺点 1）炉衬的寿命长 SiO2热稳定性好，MgO稳定系差 2）冶炼的时间较短 不脱磷、硫 3）钢液中的气体夹杂物少 酸性渣流动性差，严密盖住钢液，侵入气体少。FeO少，弱碱性，脱氧剂加入少，杂质少。4）热效率高 造渣少，节能 5）不能脱硫、磷等，炉料要求高 6）不能冶炼高锰钢。,第四节 酸性电弧炉氧化法炼钢工艺,2、酸性电弧炉氧化法炼钢的工艺要点 1）配料 限制硫磷含量 2）补炉 硅砂+水玻璃 3）熔化期 造渣材料少 4）氧化期 氧化脱碳，造成沸腾，除气、夹杂物 5）还原期 脱氧、调整成分 6）出钢,第五节 直流电弧炉炼钢,一、直流电弧炉炼钢的工作原理大整流器国外 已达75吨国内 15吨两根电极平放，对放补充（图9-14）,第五节 直流电弧炉炼钢,二、直流电弧炉的优点1）电弧稳定性强 交流点-熄100次/秒2）电极消耗少 直流1.4g/kwh，交流6g/kwh3）噪声污染小4）电能消耗低 低35%5）电弧较长 有利减少钢液增碳6）能产生电磁搅拌作用，使化学成分和温度均匀,
