电炉炼钢培训讲义课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电炉炼钢,主讲:,冶金工程系,吴国玺,(教授),1,电炉炼钢主讲:冶金工程系1,主要内容,一 电弧炉发展概况,二 电弧炉车间生产模拟,三 电弧炉生产工艺,冶炼基本原理,电炉炼钢设备,2,主要内容一 电弧炉发展概况2,一 电弧炉发展概况,1.电炉发展概况,2.直流电炉的发展,3,一 电弧炉发展概况1.电炉发展概况2.直流电炉的发展3,1.电炉发展概况,电弧炉炼钢至今有百年历史，最先使用的电弧炉为直流电弧炉，由于炉容的扩大，当时很难提供大功率整流电源，因此出现了三相交流电弧炉，并长期占据主导地位。主要用于高合金钢和特殊钢，由于,速度慢、能耗低,，上世纪60年代后，首先采用吹氧代替矿石，使之可以利用废钢较低成本的生产线材、棒材用钢。,随着超高功及二次精炼、连铸技术的发展，至上世纪90年代，,冶炼周期,缩短至,1h,以下，,电耗410KWh/t,，,电极消耗2.0kg,左右，使“,短流程,”可与“,长流程,”相抗衡。并逐步开发了直流电弧炉技术，截止目前，大型直流电弧炉已成为短流程的主体设备。,4,1.电炉发展概况 电弧炉炼钢至今有百年历,2.直流电炉的发展,交流电弧炉的缺点：,1）稳定性差、噪音大、功率因素低、引起电网闪烁；,2）三相负荷不均匀，形成热点，造成耐火材料损失严重。,因此，随着大功率闸管技术发展，重新开始直流电弧炉的研究。,5,2.直流电炉的发展交流电弧炉的缺点：5,2.直流电炉的发展,交流电弧炉的缺点,：,1）稳定性差、噪音大、功率因素低、引起电网闪烁；,2）三相负荷不均匀，形成热点，造成耐火材料损失严重。,因此，随着大功率闸管技术发展，重新开始直流电弧炉的研究。,第一阶段：,实验直流电弧炉的建造（7080年代）；,第二阶段：,中小型电弧炉的建造（80年代中期）；,第三阶段：,大型工业支流电弧炉的建造（90年代）,直流电弧炉的优点：,1）对电网冲击小，无需动态补充装置；,2）石墨电极消耗低，是交流的1/2；,3）冶炼周期短，熔化时间短1020%，电耗低50%；,4）耐材与金属消耗低，环境污染小，投资回收周期短。,6,2.直流电炉的发展交流电弧炉的缺点：第一阶段：直流电弧炉的优,二 电弧炉车间生产模拟,（,设备巡视,）,7,二 电弧炉车间生产模拟（设备巡视）7,电弧炉车间生产模拟,（,生产模拟,）,8,电弧炉车间生产模拟（生产模拟）8,三 电弧炉生产工艺,装料制度,供电制度,造渣制度,供氧制度,偏心底出钢,电弧炉冶炼中的各项操作制度,9,三 电弧炉生产工艺装料制度供电制度造渣制度供氧制度偏心底出,装 料 制 度,炉料种类,返回料、废钢、生铁、直接还原铁、造渣材料等。,废钢准备,分类管理,化学成分为已知,大块需切割。,布料顺序,轻料重废钢中型废钢轻型废钢,另需配入一定的增碳剂(炉料的最下部),防止碳在熔化中氧化。,装料次数与方式,以废钢队比重确定装料次数,由炉顶装入。,10,装 料 制 度炉料种类10,供 电 制 度,目的:,获得高的熔化速率、低物耗、低能耗。,供电方式,：,低档供电,对应起弧阶段，采用低档位电压；,高档供电,对应“穿井”，采用长电弧大电流；,中档供电,对应熔清，用中级电压，减少输入功率至出钢。,11,供 电 制 度目的:11,造 渣 制 度,造渣材料：,石灰、萤石、白云石、火砖块、氧化铁皮；,造渣制度：,为保护炉衬和去P，采用提前造渣，起弧后加石灰，形成熔池后调整；,泡沫渣操作：,通过吹O,2,喷C生成大量CO,2,实现，可降低噪音，减轻侵蚀，降低电极消耗；,流渣操作：,为最大限度脱P，将富P氧化渣排出，炉子向出渣方向倾动。,12,造 渣 制 度造渣材料：12,供 氧 制 度,目的:,熔化期供氧切割炉料、助熔、化渣，氧化精炼期脱C、升温、搅拌熔池；,方式：,自耗氧枪、水冷C-O喷枪、炉门供氧；,制度：,自耗氧枪流量,40005000Nm,3,/h,，压力,10-12bar,，C-O喷枪流量,60008000Nm,3,/h,，压力,12bar,13,供 氧 制 度目的:13,偏 心 底 出 钢,目的：,实现无渣出钢，加速下炉料熔化，为早期脱P创造条件，保护耐材；,操作：,留钢1015%和全部氧化渣；,合金化：,出钢时钢包中预合金化，精调在LF内完成。,14,偏 心 底 出 钢目的：14,四 冶炼基本原理,二次燃烧,脱 磷,脱 碳,15,四 冶炼基本原理二次燃烧脱 磷脱 碳15,脱碳,矿石脱C：,在钢液温度高于14801520时利用矿石脱C的反应为,（Fe2O3）+Fe=3（FeO）,（FeO）+C=Fe+CO,吹氧脱C,：,直接脱C反应,2C+O2=2CO,间接脱C反应,2Fe+O2=2（FeO）,（FeO）=O+Fe,C+O=CO,16,脱碳矿石脱C：16,脱磷,碱性渣脱P反应：,2P+5O+3（CaO）,=,（3CaO.P2O5）,脱P条件：,高碱度、高氧化性、低温和大渣量。,17,脱磷碱性渣脱P反应：17,二次燃烧,概念:,炉气中含有CO、H,2,、CH,4,等气体，通过熔池上方氧枪向炉气中提供过量的氧，CO在炉内燃烧成CO,2,，将化学能转变为热能；,机理：,2CO+O,2,=2CO,2,方式：,使用水冷PC枪完成；,影响因素：,充足的O,2,供应、低炉气温度、一定限度燃烧，防止电极过氧化，可通过O,2,流量在线控制实现。,18,二次燃烧概念:18,五 电炉炼钢设备,1.供电系统,2.机械设备,3.除尘系统,4.加料系统,5.供氧设备,19,五 电炉炼钢设备1.供电系统2.机械设备3.除尘系统4.加料,1.供电系统,整流变压器,整 流 器,电 抗 器,电极夹持器,底 电 极,20,1.供电系统整流变压器 整 流 器 电 抗,整流变压器,结构：,芯式和壳式两种；,特点：,二次电流大，较宽的二次电压调节范围，连续的满负荷电流；,电压调节：,变压器二次电流大幅度调节时需借助感应器完成。,21,整流变压器结构：21,整 流 器,结构：,大型直流炉采用12脉动的双桥式整流电路，整流元件为晶闸管；,要求：,足够的高温机械强度；满足高速、大范围控制；晶闸管与电极升降协调性好；对高电压有保护与绝缘。,22,整 流 器结构：22,电 抗 器,作用：,当电弧炉发生短路时，将短路电流限制在整流器可以接受的范围内，减轻电弧负载波动；,数量：,每6个脉冲整流单元配置一台数百微亨的直流电抗器。,23,电 抗 器作用：23,电极夹持器,作用：,装卡石墨电极的装置；,结构：,前夹头、后夹头、推杆机构、气动压紧装置组成；,动作：,电极松开是通过汽缸驱动推杆将后夹头后移松开电极，汽缸排压，电极加紧。,24,电极夹持器作用：24,底 电 极,水冷金属棒型底电极通常采用3根直径为200250mm铜钢复合结构，上部为,钢棒,，下部为,水冷铜棒,。,25,底 电 极 水冷金属棒型底电极,2.机械设备,炉 体,炉体倾动装置,炉 盖,电极升降装置,26,2.机械设备炉 体炉体倾动装置炉,炉 体,炉 壳：,钢板结构件,分段式,圆桶形.上部水冷炉壁,下部圆柱和平底焊接结构;内衬为耐火材料,炉底450600mm镁砖永久层,镁砂打结工作层;,炉 门：,开在炉壳前方,一组水冷钢管组成,电机带动链条实现炉门开关;,偏心底机构：,在炉壳后方,由平板阀和弹簧压紧装置组成;平板阀通过液压将弹簧压紧而打开,反之关闭;,小 炉 底：,是直流炉炉底电极固定专用设备,由水冷钢棒底电极及其联接部件、耐材、底部法兰组成.,27,炉 体炉 壳：27,炉体倾动装置,在炉底两侧设置一对圆弧轨道，通过液压装置驱动炉体倾动；,加料冶炼时靠机械设备维持炉子在水平位置；,出钢和流渣时实现炉体倾动。,28,炉体倾动装置 在炉底两侧设置一对圆弧,炉 盖,水冷炉盖：,用于关闭电炉，由钢结构框架和管式冷却盘组成；,炉盖提升：,通过四点连接件与提升炉盖的悬臂梁相连，通过电动卷扬或液压缸带动连杆机构提升卢盖。,29,炉 盖水冷炉盖：29,电极升降装置,由支撑横臂的立柱、导向装置、电极升降液压缸、锁定装置组成。控制电极升降是由电极升降调节系统的比例阀调节，从而控制冶炼电流。,30,电极升降装置 由支撑横臂的立柱、导向,3.除尘系统,强制冷却器,布袋除尘器,重力除尘器,31,3.除尘系统强制冷却器布袋除尘器重力除尘器31,强制冷却器,作用：,将第二孔除尘的高温炉气高速自然风冷却；,组成：,进气孔、风机、热交换器、出气孔；,冷却控制：,根据进入冷却器烟气温度自动控制吹风机开启台数。,32,强制冷却器作用：32,布袋除尘器,组成：,布袋房、集尘仓、进出气孔、反清仓管组成；,工作原理：,含尘气体经集尘仓后通过联合管板进过滤布袋。粉尘和气体通过滤袋分离，净化气体经气孔排出，再关闭进气孔，打开反吹风阀门，使粉尘进入集尘仓。,33,布袋除尘器组成：33,重力除尘器,效率：,可去除粒径30的大颗粒灰尘，效率80%，出口含尘210g/m3；,工作原理：,粉尘随高速气体进入集尘器，管径变大，气流速度降低，粉尘汇集于集尘器底部，净化气体从上部排出。,34,重力除尘器效率：34,4.加料系统,装料罐,高位料仓,35,4.加料系统装料罐高位料仓35,装料罐,作 用：,用于将从废钢坑装入的废钢吊装入电弧炉；,结构与操作：,钢板焊接成圆桶形，以蛤式最广泛。料罐无料和开门钢绳放松时底门自行关闭。料罐靠炉料重量将底门自动关闭，开门钢绳拉动后底门打开。,36,装料罐作 用：36,高位料仓,电炉及其炉后处理的辅助材料主要由地下受料仓、皮带运输机、炉顶料仓及其振动给料机、称量斗、投料斗组成。,炉顶料仓2025个,装入CaO、CaF2、C等。上料通过液位计发出指令由地下料仓输送。,37,高位料仓 电炉及其炉后处理的辅助材料,5.供氧设备,自耗式氧枪,水冷碳氧喷枪,38,5.供氧设备自耗式氧枪水冷碳氧喷枪38,自耗式氧枪,用 途：,熔化初期用于切割费钢，为使用水冷碳氧枪造泡沫渣创造条件；,组 成：,一个旋转横臂、二根氧枪的给进装置、一个气动控制柜、一个电动机、软管和软管卷筒。,工作原理：,由PLC控制，支撑柱旋转由电动机驱动。枪杆的给进通过直线传动补偿损耗，枪杆由加紧装置加紧，可进入或退出。给进装置的水平和垂直活动范围为整个炉门。供氧管线由软管卷筒、软管与相关的强管通过快速接头连接。,39,自耗式氧枪用 途：39,水冷碳氧喷枪,功能：,水冷碳氧喷枪的功能是自耗式氧枪打通从炉门到电极的通道后，水冷碳氧喷枪通过炉门进行操作。通过向电炉吹氧和碳粉混合物来造泡沫渣。,工作原理：,水冷碳氧喷枪是旋转横臂式，包括回转台装置和一个横臂旋转驱动装置，用带力矩限位的齿轮电动机驱动。枪管有三层同心管和一个铜喷嘴组成，同心管外二层腔内通冷却水。同心管的中心管是由不锈钢制成的吹氧管，铜喷头是双拉瓦尔式的，碳氧枪通过气动还可垂直、左右移动。,40,水冷碳氧喷枪功能：40,