冶金概论-电炉炼钢.ppt

第四章 电炉炼钢 电炉炼钢是以废钢为主要原料，以三相交流电作电源，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电弧的高温，来加热、熔化炉料。 电弧炉是用来生产特殊钢和高合金钢的主要方法(现在也用来生产普通钢)。 酸性电弧炉炼钢的缺点在于：1、炼钢过程不能脱磷、脱硫，要求炉料中的磷、硫含量必须很低； 2、酸性电炉冶炼对炉料要求甚严。 致使酸性电弧炉冶炼不能广泛使用，炼钢电弧炉通常都采用碱性法冶炼，因此本章只讨论碱性电弧炉的冶炼工艺 。 但是，电弧炉也还存在一些不足之处，如由于电弧的离解作用，使空气和水蒸气离解出大量氢和氮，在还原期易被钢水吸收，因此，电炉钢若不经特殊处理，1、其氢、氮含量一般比转炉钢高；由于电弧是点热源，2、炉内温度分布不均匀，熔池平静时，各部位的钢水温度相差较大，尤其大炉子更为突出。3、耗电量大 500~700kwh/t。 4、炭质电极可能使钢液增碳，给低碳钢冶炼带来困难。 炉体是电炉的最主要装置，用来熔化炉料和进行各种冶金反应。电弧炉的炉体由金属构件和耐火材料砌成的炉衬两部分组成、炉体的金属构件又包括炉壳、炉门、出钢槽（现代电炉多数已无出钢槽而采用偏心炉底出钢）、炉顶圈和电极密封圈等组成。 炼钢电弧炉的基本结构 电弧炉的设备 一 炉壳 炉壳包括圆形炉身、炉壳底和上部加固圈三部分。其作用主要是承受炉衬、钢、渣的重量和自重，同时还须承受高温和炉衬的膨胀作用，因此要求其必须具有足够的强度。一般都是用钢板焊接而成，所用钢板厚度与炉壳直径大小有关，根据经验大约为炉壳直径的1／200，通常厚度约回12～30mm，炉身做成圆筒形可减少散热面积及热损失。 典型的炉壳及炉底结构形状如图所示 。 二 炉门 炉门包括炉门盖、炉门框、炉门坎和炉门升降机构等部分。对炉门的要求是：结构严密，升降简便灵活，牢固耐用，各部分便于装卸。 三 出钢口和流钢槽 出钢口为圆形或者矩形孔，一般正对炉门。流钢槽由钢板和角钢焊成，固定在炉壳上，槽内砌有耐火砖，大部分采用采用预制整块的流钢槽砖砌成，使用寿命较长，且拆装也方便。在保证出钢顺利的前提下，流钢槽长度应尽可能短些，以减少出钢时产生的二次氧化。 四 电极密封圈 为使电极在炼钢过程中能自由升降，电极孔直径－般要比电极直径大40～50mm，炉内的高温气体就不断地从电极孔缝隙中逸出，而空气则不断地从炉门缝隙中吸入，这样不但使热损失增加，不利于维护炉内还原性气氛，而且还使电极受高温炉气的冲刷而氧化烧损严重，电极直径变细，易于析断。因此，必须使用电极密封圈，以减少缝隙，防止炉气外逸，同时也可冷却炉顶，延长炉顶寿命。 五 电极夹持器 电极夹持器有两个作用，－是向电极导电，二是将电极固定，并在需要松放电极时能方便灵活地松开。电极夹持器在高温下工作，并受到大电流通过时产生的电阻热的作用，故要求夹持器应能牢固地夹住电极，不能因电极的自重而松动或滑动；接触表面要光滑，与电极之间不能因接触不良而起弧；要有足够的机械强度，能耐高温、抗氧化；所用材料电阻要小，导电性好，更换电极要方便等。 六 电极升降机构 电炉炼钢过程中，经常要通过升降电极来调整电弧长度，故电极通过电极加持器连接在电极升降装置上，冶炼过程中电极的升降由电极自动调节装置控制。 电极升降机构可分为液压传动和钢丝绳传动两种类型。 七 炉体倾动机构 电弧炉出钢时要求炉体能够向出钢槽一侧倾动40°～50°，而在扒渣时向炉门一侧倾动10°～15°，故需要有倾动装置。 电弧炉倾动机构可分为炉侧倾动机构和炉底倾动机构两种。炉侧倾动机构倾动着力点在侧面炉壳上，而炉底倾动机构式的着力点在炉底的炉壳上。 （P122） 八 炉顶装料机构 大多数炼钢电弧炉都采用顶装料方式。根据炉盖与炉身的相对运动不同，装料方式有3种：炉盖旋转式、炉盖开出式和炉身开出式。无论采用何种方式，装料时均须先将炉顶和电极提升起来，然后旋转移开，使炉膛完全暴露出来，再用吊车将炉料从上部装人炉内，装料完毕再将炉顶回复。 炉盖开出式装料：首先抬起炉盖并吊在支架上，然后炉盖同吊架以及支柱一起开向出钢槽一边。 炉身开出式装料：装料，电极升高，炉盖抬起，炉身沿轨道向炉门方向开出。 电炉炉身开出式装料情况 炉盖旋转式炼钢电弧炉的装料情况 1-电弧炉平台；2-出钢槽；3-炉盖；4-石墨电极； 5-装料筐；6-炉体；7-倾斜摇架 九 水冷炉壁及水冷炉盖 目前，在大容量电炉和超高功率电弧炉上大都采