电炉工艺和设备ppt讲座65页

        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(也生产普通钢)。电弧炉分为：普
通功率电弧炉（RP）高功率电弧炉（HP）
和超高功率电弧炉（UHP）。

        它们主要是按每吨炉容量所配变压器容量的多
少来区分。20t以上的炉子，普通功率电弧炉每吨炉
容量的变压器容量约300千伏安，高功率电弧炉约
450千伏安，而超高功率电弧炉则为600千伏安以
上，而且有越来越高的趋势。这意味着单位时间内
输入电弧炉的热能大幅度增加，使熔化时间显著缩
短，从而提高生产能力，降低电极消耗，减少热损
失，降低电能消耗，结果是使生产成本下降。

         电弧炉炼钢的用氧技术取得了瞩目的发展。氧
气的利用已由最初的脱碳反应跃居为电弧炉的第二
热源，部分取代了相对昂贵的电源。现代电弧炉炼
钢的供氧量为20～40m3/t，甚至更高。其向熔池
提供的化学能占总输入能量的30%～40%。先进的
电弧炉广泛采用强化供氧和泡沫渣冶炼、废钢预热
等技术，因而电弧炉的冶炼时间大大缩短，即使
100t以上的大型电炉，全炉的冶炼时间也只有60～
70min，吨钢电耗不大于375kW·h，吨钢电极消
耗不大于1.5kg。

1.直流电弧炉
        采用直流电源的炼钢电弧炉。采用单相直流电
通到炉子上部顶电极作为阴极，底部（底电极或导
电炉底）作为阳极，形成上部电极—电弧—熔池—
下部电极为负载回路的电弧炉。其优点是电极消耗
大幅度降低；电弧稳定；对电网冲击小，一般不设
动态补偿装置；噪音小；能有效利用电能。江苏兴
澄有100吨直流电弧炉。

2.偏心底电炉 EBT
       偏心底电炉是将传统的槽式出钢槽改为炉
底出钢。炉底有出钢箱，出钢口在出钢箱底部
垂直向下，出钢口的下部设有出钢开闭机构，
当出钢时将开闭机构打开。装料前用填料将出
钢口堵死，相当于钢包填充引流砂的原理。当
出钢时现将钢包开到正对出钢口位置，将炉体
向出钢侧倾动5℃后打开出钢机构即可出钢。

    EBT的特点：（1）出钢倾动的角度小，简化电炉的
倾动机构，增加了水冷炉壁的面积，提高炉体寿命；（2）
留钢留渣操作实现无渣出钢，改善钢的质量，提高冶炼
速度有利于电炉冶炼的节能。（3）炉底出钢钢水流到钢
包的距离短，可以降低出钢温度，会带来节约电耗、减
少钢水二次氧化、提高钢包寿命。（4）槽式电炉要完成
熔化、氧化、还原和合金化任务，而EBT不在电炉中做
还原和合金化操作，只进行熔化、氧化脱C、脱P任务，
其它任务移到LF炉外精炼来完成，提高电炉的冶炼速度。

       EBT电炉主要生产低合金钢和轴承钢，一般
不使用EBT生产高合金钢和不锈钢，在国内只有
浙江嘉兴的东方特钢用EBT生产不锈钢，他们遇
到过很多问题。其原来的工艺路线为：
                   75tEBT→90tAOD→90tLF→CC。
后改进为： 75tEBT→90tAOD→90tLF→CC。
                15t中频炉
（1）出钢困难（2）AOD冷料比大（2）回收率低

    兴澄特钢100 t直流EBT电弧炉于1997年11
月投产,变压器额定容量90 MVA,年设计生产
能力68万主要生产轴承钢,齿轮钢,高压锅炉管
用钢,油井管用钢.2001年10月于电弧炉炉壁安
装3套ACIPyreJet集束氧枪和2套PyrOx氧燃烧
嘴,使冶炼通电时间由51min降至42min,冶炼周
期由59 min降至49 min,电耗由327kWh/t降至
281 kWh/t,氧耗为52 m3/t.2002年10月采用
40%～50%铁水热装工艺,通电时间进一步降至
36 min,冶炼周期44 min,电耗177 kWh/t,氧耗
增至56 m3/t,年产量达110万t.

3.康斯迪电炉Consteel
       康斯迪国内有在运行的有6家。西宁特钢90吨
Consteel是引进意大利得兴公司，国内最早投入使用。
康斯迪电炉冶炼工艺具有十大特点：一是废钢预热：废
钢入炉前，由炉内产生的烟气在输料道预热段被预热，
平均 温度为600–650C；二是留钢操作：电炉中至少有
30吨钢水，然后连续进料，电极 送电，碳–氧枪作业，
电炉始终在平熔池状态下工作，可减少电弧波动；三是
连续 进料：无需频繁停炉和开启炉盖，减少热量损失

        四是电炉本体结构合理：配套EBT偏心底出钢装
置，管式水冷炉盖，炉壁、炉身分上下、两段，易于检
修维护；五 是炉内设置喷吹系统：采用超音速水冷氧
枪，自耗式喷碳枪及喷碳系统；六是导电系统先进：变
压器为侧出线，采用铜、钢复合电极臂及电极水冷喷淋
系统；七是操作技术简便：留钢留渣、泡沫渣埋弧单熔
池冶炼操作技术；八是设置了机械化加料 系统：电炉设
置两套加料系统。其中散状料加料系统一套，专门用于
向Consteel系统加料；炉后铁合金加料系统一套，用于
电炉炉后出钢过程中的脱氧及初合金化  ；

       九是除尘系统先进：电炉采用以Consteel排烟除尘
为主，同时设置屋顶罩排烟为 辅的除尘设施；十是为保
证电炉烟气充分燃烧CO并消除有害气体，在Consteel后
设 置了二次燃烧室。最后一项特点是采用自动化控制：
采用Consteel冶炼加料过程控制，Consteel预热燃烧过
程控制以及泡沫渣优化过程控制等。
      一般Consteel电炉供氧强度较大，西宁特钢可以实
现100%热兑铁水，炉门有碳氧枪，炉壁配有3支集束氧
枪，全部利用铁水化学热，电耗为0；电极消耗为0。

1、温度高而且容易控制
2、可以制造还原性气氛，有利于去硫
3、热效率高，可达65%以上
4、冶炼设备简单，投资少
缺陷：
1、耗电量大 310~400kwh/t
2、成品钢中H、N含量偏高
3、炭质电极可能使钢液增碳，给低碳钢冶炼带    来困难。

铁矿石        高炉       铁水        转炉         钢水         浇注         钢坯        轧钢         钢材

 废钢      电炉      钢水       浇注        轧钢

1）投资比高炉—转炉流程减少l／2以上。如美国、日本等国的薄板坯电炉短流程，实际费用约为传统流程的
1／4；
 2)生产成本低，劳动生产率高。钢铁联合企业从铁—焦—烧开始到热轧板卷为止，吨钢能耗一般为23kJ／t，而以废钢为原料的电炉钢厂短流程工艺生产的产品能耗接近10kJ／t，能耗降低60％左右。
 3)在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保，消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。因此，发达国家把发展紧凑式电炉短流程作为重点。

1）按炉衬耐材性质：分酸性、碱性电炉；
2）按电流特性：分为交、直流电炉；
3）按功率水平：分普通、高及超高功率电；
4）按废钢预热：分为竖炉，双壳炉、炉料连续预热式电炉等；

5）按出钢方式：分槽式、偏心底出钢（EBT）电炉、中心底及水平出钢电炉等；
6）按底电极形式：分为触针式、导电炉底式及金属棒式直流炉；
7）按炉盖与炉体的位移：分为炉体开出式、炉盖开出式及炉盖旋转式

       炉壳由钢板焊成，整个炉壳分为炉身、
炉底及加固圈三部分。炉身为筒形，炉身内
径即炉壳内径Ｄ，是炉子的主要参数之一；
炉底有截锥形与球形，后者适合大炉子，球
形炉底具有强度大、耐火材料消耗少及热损
失少等优点。

          大型电炉高功率电炉要采用水冷炉壁与水
冷炉盖，其形式有板式、管式及喷淋式等，但比
较普遍的是管式。
         水冷炉壁的材质主要为钢质的，也有将水
冷炉壁下面靠近渣线附近水冷块换成铜质的，以
增加冷却强度。整个水冷炉壁由6 ～12个水冷构
件组成，布置在距渣线350mm 以上的炉壁上，
占炉壁面积的80%以上。

       为了满足电炉出钢及出渣操作，要求电炉
能够前后倾动。对于槽式出钢电炉要求能向出
钢方向倾动42～45°出净钢水，对于EBT电炉
要求能倾动5～15°；还要求炉子能向炉门方
向倾动10～15°以利出渣，这些都要靠倾动机
构来完成。
       目前广泛采用摇架底倾结构，整个倾动机构
由导轨、摇架平台及驱动机构组成，倾动机构驱
动方式多采用液压倾动。

       由电极夹持器、横臂、立柱及传动机构等组成
1）电极夹持器
        多用铜的或用内衬铜质的钢夹头，铬青铜的强度
高，导电性好。夹持器的夹紧常用弹簧式（碟簧）的，
而放松则采用气动或液压的。
2）横臂
       用来支持电极夹头和布置二次导体。横臂要有足够
的强度，大电炉常设计成水冷的。近年出现的铜-钢复
合水冷导电横臂和铝合金水冷导电横臂，不但结构简
单，而且强度高，阻抗低，后者还具有重量轻、反应灵
敏等优点。

   3）电极立柱
   为钢质结构，它与横臂连接成一个Γ型
结构，通过传动机构使立柱沿着固定在倾
动平台上的导向轮升降，常称为活动立柱。
4）电极升降驱动机构
       其的传动方式有电机与液压传动。液压传
动系统，起动  、制动快，控制灵敏，速度高
6～10m／min（国外先进设备可达到18m／
min ），大型先进电炉均采用液压传动。

或叫主回路，电炉主电路的作用是实现电-
热转换，完成冶炼过程。

1）隔离开关
       用以检修设备时断开高压电源（进线），为
一无载刀形开关。——高压进线柜（含隔离开关、
熔断器及电压互感器）
2）高压断路器（开关）
      为电炉的操作开关。当电流过大时，断路器会
自动跳闸切断电源，以保护电源和电器，为一有
载开关。——高压开关柜（含高压断路器、电流
互感器）
3）电抗器
      串联在变压器一次侧，用来增加电路电抗值，
以稳定电弧燃烧及限制短路电流

4）电炉变压器
       电炉变压器是一特种变压器，与一般电力变压器相
比，具有以下特点：
       变压比大，变压级别多，如50t/35MVA超高功率电
炉，K＝U1／U2＝35kV/570～230V＝61 ～152 ，计
16级；
       二次电流大，数以万计，如50t/35MVA电炉的二次
电流为43kA，130t直流电弧炉的二次电流为120kA；
       过载能力大，可长时间超载20%；
       机械强度大，冷却条件好。

5）电炉短网

1）高压控制系统

产成本高，已经被淘汰。

     钢，且钢中含气量较高；
4、氩气消耗量大。

    通常情况下        

  R=1.8-2.2中碱度渣；R>2.5高碱度渣。

   [Si]+O2=(SiO2)

  4[Cr]+3O2=3(Cr2O3)

   2[C]+O2=2{CO}

   2[Mn]+O2=2(MnO)

⑴ 沉淀脱氧
　直接向钢液中加入块状脱氧剂
（Fe—Si、Si—Mn—Al、 Ca—Si、Al等）
⑵ 扩散脱氧
　在一定温度下，氧在钢—渣间的分配服从分配定律：
如果设法降低渣中(FeO)含量，使其低于与钢液相平衡
的氧量，氧将从钢液向炉渣内转移，即钢液被脱氧。
（炭粉、硅铁粉、铝粉、硅钙粉和电石）

影响脱硫的因素
炉渣碱度；渣中(FeO)含量；渣量及其流动；温度

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