电弧炉炼钢工

第1章电弧炉炼钢技术概述1

11电弧炉炼钢的基础1

111钢与生铁的区别2

112碱性电弧炉与酸性电弧炉3

113传统碱性电弧炉炼钢过程3

12电弧炉炼钢技术的发展6

121大型电弧炉的发展6

122超高功率电弧炉供电系统的进步7

123电弧炉辅助装置的进步12

124炉门氧枪12

125炉壁氧枪13

126测温定碳等装备的发展15

127余热锅炉利用16

128智能化电弧炉17

13电弧炉炼钢的技术经济指标19

131电弧炉炼钢主要技术经济指标19

132提高技术经济指标的主要途径22

第2章电弧炉热工基础和电弧炉设备24

21冶炼过程的能量供给与热交换24

211电弧炉炼钢过程中的能量供给制度24

212冶炼过程中的热交换26

22电弧炉的基本构造28

23电弧炉本体结构30

231炉体的金属构件30

232炉缸39

233炉膛39

234炉顶拱度39

235炉墙与炉门40

236炉衬40

237电极位置42

24电弧炉机械设备42

241电极夹持器43

242电极升降机构44

243炉体倾动机构46

244炉盖旋出或开出机构47

245废钢预热装置48

246水冷装置48

247偏心炉底出钢机构50

248补炉机51

249排烟除尘装置系统53

2410底吹系统59

25电弧炉主要电气设备59

251电气设备的组成59

252配电操作62

26基本电参数和电热特性的计算64

27电气设备的维护和相关常识66

271供电曲线的制定66

272变压器的正常使用67

第3章电弧炉炼钢原料和耐火材料69

31直接还原铁69

311直接还原铁的理化指标70

312电弧炉炼钢对直接还原铁的性能要求71

313直接还原铁的加入方式71

314直接还原铁配加铁水冶炼的操作要点分析73

315直接还原铁配加生铁冶炼的操作要点分析74

316使用直接还原铁后金属收得率的基本分析方法75

32冷生铁75

321加入冷生铁的电弧炉冶炼特点76

322高比例配加冷生铁冶炼操作的关键技术77

33碳化铁82

331碳化铁的加入方式83

332碳化铁的加入量或喷吹量的控制83

34脱碳粒铁和Corex铁85

341脱碳粒铁85

342Corex铁85

35热装铁水技术86

351热装铁水的方式86

352热装铁水的时间88

353热装铁水对渣料的要求89

354热装铁水对冶炼电耗的影响89

355提高热装铁水比例的主要方法91

36废钢95

361对于废钢质量的要求95

362对于废钢尺寸的要求98

363一些特殊废钢的消化和处理方法99

37合金材料102

371常用的合金材料102

372合金材料的管理工作103

38电弧炉的造渣材料105

381造渣材料105

382氧化剂107

383脱氧剂和增碳剂108

384电极110

39电弧炉的耐火材料113

391耐火材料的主要性能和分类113

392电弧炉用耐火材料115

393电弧炉用绝热材料和黏结剂119

第4章电弧炉炼钢冶炼工艺及操作121

41传统电弧炉炼钢工艺流程配置121

42冶炼前的准备工作123

421配料操作及注意事项123

422装料操作及装料方法124

423烘炉的操作131

424补炉操作134

43熔化期的操作及特征判断136

431炉料的熔化过程136

432炉料熔化时物化反应138

433缩短熔化期的途径139

434熔化期造渣及去磷操作143

44氧化期的操作及特征判断145

441控制脱磷操作147

442控制脱碳操作153

443氧化期的造渣操作160

444氧化期的操作要点170

45还原期的操作及特征判断174

451还原期的目的174

452还原期的造渣操作191

453还原期温度控制操作195

454还原期的操作工艺200

46电弧炉冶炼的泡沫渣控制技术208

461石灰的溶解机理208

462电弧炉炼钢对熔渣的要求与泡沫渣的功能211

463泡沫渣原理213

464泡沫渣的性能指标216

465影响泡沫渣质量的因素217

466自耗式氧枪吹炼条件下的泡沫渣操作221

467超声速氧枪控制下的泡沫渣技术226

468超声速集束氧枪吹炼条件下的泡沫渣控制232

469不同类型泡沫渣的冶炼效果分析233

4610氧化铁皮、泡沫渣改进剂在泡沫渣工艺中的应用235

47电弧炉冶炼过程脱碳留碳操作技术239

471脱碳反应的作用和配碳量的确定239

472配碳方式分析241

473工艺条件对脱碳反应的影响242

474电弧炉生产中提高脱碳速度的方法246

475电弧炉冶炼过程的留碳操作技术248

48电弧炉冶炼过程脱除有害杂质技术249

481脱磷操作技术249

482脱硫操作技术252

483脱氮操作技术253

484脱氢操作技术258

485脱铅、脱锌操作技术259

49电弧炉出钢技术259

491留钢留渣操作技术259

492偏心炉底出钢技术——EBT技术266

第5章电弧炉用氧技术和辅助燃烧技术273

51电弧炉用氧技术273

511炉门自耗式氧枪及其操作273

512水冷超声速氧枪及其操作276

513超声速集束射流氧枪及其操作280

52辅助能源输入技术287

521烧嘴的用途287

522烧嘴的结构288

523烧嘴的布置290

524烧嘴的使用291

53二次燃烧技术291

531二次燃烧技术概述291

532二次燃烧喷枪的使用293

第6章现代电弧炉炼钢的基本工艺特点295

61现代超高功率电弧炉炼钢的特点295

611超高功率电弧炉炼钢的优势295

612超高功率电弧炉炼钢生产线的主要特点297

62现代电弧炉炼钢先进技术299

621废钢预热技术299

622强化用氧技术303

623电弧炉底吹气技术305

624密封罩技术和高效除尘技术306

63现代电弧炉炼钢的基本工艺操作过程307

631工艺准备307

632进料操作309

633冶炼操作309

634出钢操作310

64直流电弧炉冶炼工艺操作要点310

第7章配料计算和合金钢冶炼312

71装料前的配料计算312

711装料前的配料方法312

712配料计算313

72熔化期的配料计算317

721每吨钢的垫底石灰加入量计算法317

722加矿后补加石灰量计算318

73氧化期进行配料计算318

74还原期进行配料计算322

741合金加入量的计算322

742单元高合金钢合金加入量计算326

743多元高合金钢合金加入量计算327

744钢液分析成分高于计算成分时的计算334

75合金钢的冶炼和操作337

751合金结构钢的冶炼337

752滚动轴承钢的冶炼346

753高速工具钢的冶炼353

754不锈钢的冶炼361

附录1电弧炉炼钢工复习题371

附录2电弧炉炼钢工复习题参考答案377

附录3电弧炉炼钢工实际操作内容及评分标准380

参考文献388 2100433B

本书参照冶金行业职业技能标准和技能鉴定规范，根据冶金企业的生产实际和岗位群的技能要求，内容涵盖了电弧炉炼钢工所必须掌握的基本知识和技能。主要包括电弧炉炼钢技术概述、电弧炉热工基础和电弧炉设备、电弧炉炼钢原料和耐火材料、电弧炉炼钢冶炼工艺及操作、电弧炉用氧技术和辅助燃烧技术、现代电弧炉炼钢的基本工艺特点和配料计算、合金钢冶炼等。理论联系实际，知识全面，工艺特点突出，具有很强的实用性和指导性。本书可作为电弧炉炼钢工的培训教材，也可供冶金专业技术人员、企业技术工人提高专业知识和工作技能参考，还可供职业院校冶金专业学生阅读。

《电弧炉炼钢工艺与设备》第1版于1993年由冶金工业出版社出版。本书系统地阐述了电弧炉钢的工艺与设备。本书主要用作冶金专科学校、技工学校炼钢专业教学用书，也用作电炉炼钢工的培训教材，并可供电炉炼钢厂和铸钢厂工程技术人员参考，曾多次重印。此次再版，根据近年来电弧炉炼钢技术的发展和各校对本书的使用情况进行了修订。修订中重点补充了超高功率电弧炉、直流电弧炉、偏心炉底出钢电弧炉及炉外精炼等技术；并加入了有关电炉的计算机应用、电炉环保、除尘等内容；删除了原书中陈旧的内容；对书中计量单位按国家法定计量单位的使用要求进行了修正。

第1章 电弧炉炼钢概述

1.1 电弧炉炼钢发展概况

1.2 电弧炉炼钢的特点

1.3 碱性电弧炉与酸性电弧炉

1.4 传统碱性电弧炉炼钢过程介绍

第2章 电弧炉的机械设备

2.1 电弧炉的构造

2.2 炉体的金属构件

2.3 电极夹持器及电极升降装置

2.4 炉体倾动机构

2.5 炉顶装料系统

2.6 电弧炉的辅助装置

第3章 电弧炉的电气设备

3.1 概述

3.2 隔离开关和高压断路器

单渣法炼钢依工艺流程分为三个阶段：

电弧炉单渣炼钢装料阶段

用石灰石 矿石 炭粉做垫料，上面按常规布金属炉料。石灰石用作垫底熔剂，通过高温分解出来的CaO较纯净，比表面积大，气孔率高，活性好，在低温下就具有一定的液相间和固相间的脱硫、脱磷反应能力。随着温度的升高，CaCO₃→CaO CO₂反应加剧，熔池强烈沸腾(其运动均为自下而上)，从而改善了早期精炼反应的动力学条件，明显加快了其反应速度。垫料中加入一定量的炭粉之类的固体燃料不仅是为充分利用化学能降电耗的工艺创造条件而且含有碳粒的渣相能在高温吹氧时保持渣的弱氧化性。这种复合造渣垫料在熔化期(主要在初、中期)将产生的化学反应还有:

2P 5FeO 4CaO=4CaO·P₂O₅ 5Fe;

C FeO= CO Fe;

C(固) FeO= CO Fe;

FeS CaO=(CaS FeO;

FeS→FeS;

FeS CaO=CaS FeO;

这些都清楚地说明了垫料组合设计的合理性。

电弧炉单渣炼钢熔化阶段

从熔炼开始到取样分析止为熔化阶段，全程大功率、大电流操作。当炉料熔化60%～ 80%时，补加石灰石(不吹氧操作应补加矿石)，并通电吹氧助熔。为了有效利用氧气，宜吹高温区，并不断地用耙子把低温处的料推向高温区。氧压以(0.4～ 0.8)kPa为宜，熔渣后调整氧压开始吹氧脱碳，适时掌握脱碳程度后，停吹。快速升温至要求达到的工艺温度时取样分析。

电弧炉单渣炼钢调整阶段

从扒渣开始到浇注前为调整阶段。这阶段主要任务是通过对钢液的成分、温度、液态结构的调整保证单渣钢的熔炼品质。取样后扒渣，同时应检查炉底是否有残料。扒渣毕，即投少许碳化硅、硅铝铁合金进行复合预脱氧，轻度搅拌液面片刻后，迅即视液面渣况可酌情撒一稀薄层珍珠岩粉，然后加入合金炉料及其它微量材料并埋弧快速升温到出钢温度。出钢前，将经预热的硅铝铁合金和稀土硅铁合金置于包底，在钢液出炉时用硅钙合金在出流槽处冲钢水。若用钢包转浇注包浇注，则稀土合金可放在转包内处理效果更佳。经过整个熔炼期的熔渣，除在高温期逸走的高硫、高磷、高碳的废气外，尚有相当的硫、磷、碳化合物存在于渣相中。在随后的预脱氧过程中，碳化硅、硅铝铁与钢液的比重差会造成浮在钢渣上烧损的现象，故应扒掉全渣。

为防止钢液大面积氧化，应迅即进行SiC Si₂₀Al₅₀Fe的预脱氧。Si₂₀Al₅₀Fe在脱氧过程中生成硅铝酸盐复合氧

化物，从而降低了铝的活度，使脱氧产物顺利上浮到渣中，另外，其比重为4.5 g/cm³，与铝比重2.7g/cm³相比，使其最终在液相中平衡位置有所下降而有利于反应；SiC在脱氧过程中，碳和硅是在同一熔池层面上，同时按[SiC] 3[O]= SiO2 CO进行脱氧反应，脱氧产物CO气体的排出过程稳定地促进着硅的脱氧反应，即强化了脱氧过程，改善了脱氧效果。另一方面，SiC脱氧所生成的CO气泡上浮排出时引起钢-渣搅动，扩大了相界面，改善了硫离子向渣中迁移的条件；其次，SiC脱氧时，产生一定程度的泡沫渣，既可减少弧光对炉衬的辐射，稳定炉渣组成，也改善了炉内传热条件，这些都有利于脱硫。用Si-Ca Si₂₀Al₅₀Fe 1#稀土硅铁合金进行浇注前的钢液终端复合处理，其主要目的是:获得高纯净钢液；改变非金属夹杂量、尺寸形态及分布状况。

这些变质合金的非均质生核能的大小是按SiO₂，Al₂O₃和Ce₂O₃的顺序增大，这样分级复合处理的最佳效果应是最后加稀土合金。如生产上浇注不用转包，则为了达到或接近这一较为理想的分级效果可在钢液终端复合处理时采用小颗粒Si₂₀Al₅₀Fe 大颗粒1#稀土硅铁合金 小颗粒Si-Ca。上述具体工艺参数，往往部分靠经验得出;有的在实验室作出后还需再用调优设计(Evolutionary operation)确定其最佳工艺参数。

单渣法炼钢新工艺的设计思想主要体现于：快速熔炼、减少吸气、熔氧结合、早期精炼、强化脱硫、复合处理,重视静置、高温出炉。