電弧爐煉鋼工

第1章電弧爐煉鋼技術(shù)概述1

11電弧爐煉鋼的基礎(chǔ)1

111鋼與生鐵的區(qū)別2

112堿性電弧爐與酸性電弧爐3

113傳統(tǒng)堿性電弧爐煉鋼過(guò)程3

12電弧爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展6

121大型電弧爐的發(fā)展6

122超高功率電弧爐供電系統(tǒng)的進(jìn)步7

123電弧爐輔助裝置的進(jìn)步12

124爐門(mén)氧槍12

125爐壁氧槍13

126測(cè)溫定碳等裝備的發(fā)展15

127余熱鍋爐利用16

128智能化電弧爐17

13電弧爐煉鋼的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)19

131電弧爐煉鋼主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)19

132提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要途徑22

第2章電弧爐熱工基礎(chǔ)和電弧爐設(shè)備24

21冶煉過(guò)程的能量供給與熱交換24

211電弧爐煉鋼過(guò)程中的能量供給制度24

212冶煉過(guò)程中的熱交換26

22電弧爐的基本構(gòu)造28

23電弧爐本體結(jié)構(gòu)30

231爐體的金屬構(gòu)件30

232爐缸39

233爐膛39

234爐頂拱度39

235爐墻與爐門(mén)40

236爐襯40

237電極位置42

24電弧爐機(jī)械設(shè)備42

241電極夾持器43

242電極升降機(jī)構(gòu)44

243爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)46

244爐蓋旋出或開(kāi)出機(jī)構(gòu)47

245廢鋼預(yù)熱裝置48

246水冷裝置48

247偏心爐底出鋼機(jī)構(gòu)50

248補(bǔ)爐機(jī)51

249排煙除塵裝置系統(tǒng)53

2410底吹系統(tǒng)59

25電弧爐主要電氣設(shè)備59

251電氣設(shè)備的組成59

252配電操作62

26基本電參數(shù)和電熱特性的計(jì)算64

27電氣設(shè)備的維護(hù)和相關(guān)常識(shí)66

271供電曲線(xiàn)的制定66

272變壓器的正常使用67

第3章電弧爐煉鋼原料和耐火材料69

31直接還原鐵69

311直接還原鐵的理化指標(biāo)70

312電弧爐煉鋼對(duì)直接還原鐵的性能要求71

313直接還原鐵的加入方式71

314直接還原鐵配加鐵水冶煉的操作要點(diǎn)分析73

315直接還原鐵配加生鐵冶煉的操作要點(diǎn)分析74

316使用直接還原鐵后金屬收得率的基本分析方法75

32冷生鐵75

321加入冷生鐵的電弧爐冶煉特點(diǎn)76

322高比例配加冷生鐵冶煉操作的關(guān)鍵技術(shù)77

33碳化鐵82

331碳化鐵的加入方式83

332碳化鐵的加入量或噴吹量的控制83

34脫碳粒鐵和Corex鐵85

341脫碳粒鐵85

342Corex鐵85

35熱裝鐵水技術(shù)86

351熱裝鐵水的方式86

352熱裝鐵水的時(shí)間88

353熱裝鐵水對(duì)渣料的要求89

354熱裝鐵水對(duì)冶煉電耗的影響89

355提高熱裝鐵水比例的主要方法91

36廢鋼95

361對(duì)于廢鋼質(zhì)量的要求95

362對(duì)于廢鋼尺寸的要求98

363一些特殊廢鋼的消化和處理方法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電弧爐的造渣材料105

381造渣材料105

382氧化劑107

383脫氧劑和增碳劑108

384電極110

39電弧爐的耐火材料113

391耐火材料的主要性能和分類(lèi)113

392電弧爐用耐火材料115

393電弧爐用絕熱材料和黏結(jié)劑119

第4章電弧爐煉鋼冶煉工藝及操作121

41傳統(tǒng)電弧爐煉鋼工藝流程配置121

42冶煉前的準(zhǔn)備工作123

421配料操作及注意事項(xiàng)123

422裝料操作及裝料方法124

423烘爐的操作131

424補(bǔ)爐操作134

43熔化期的操作及特征判斷136

431爐料的熔化過(guò)程136

432爐料熔化時(shí)物化反應(yīng)138

433縮短熔化期的途徑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斷145

441控制脫磷操作147

442控制脫碳操作153

443氧化期的造渣操作160

444氧化期的操作要點(diǎn)170

45還原期的操作及特征判斷174

451還原期的目的174

452還原期的造渣操作191

453還原期溫度控制操作195

454還原期的操作工藝200

46電弧爐冶煉的泡沫渣控制技術(shù)208

461石灰的溶解機(jī)理208

462電弧爐煉鋼對(duì)熔渣的要求與泡沫渣的功能211

463泡沫渣原理213

464泡沫渣的性能指標(biāo)216

465影響泡沫渣質(zhì)量的因素217

466自耗式氧槍吹煉條件下的泡沫渣操作221

467超聲速氧槍控制下的泡沫渣技術(shù)226

468超聲速集束氧槍吹煉條件下的泡沫渣控制232

469不同類(lèi)型泡沫渣的冶煉效果分析233

4610氧化鐵皮、泡沫渣改進(jìn)劑在泡沫渣工藝中的應(yīng)用235

47電弧爐冶煉過(guò)程脫碳留碳操作技術(shù)239

471脫碳反應(yīng)的作用和配碳量的確定239

472配碳方式分析241

473工藝條件對(duì)脫碳反應(yīng)的影響242

474電弧爐生產(chǎn)中提高脫碳速度的方法246

475電弧爐冶煉過(guò)程的留碳操作技術(shù)248

48電弧爐冶煉過(guò)程脫除有害雜質(zhì)技術(shù)249

481脫磷操作技術(shù)249

482脫硫操作技術(shù)252

483脫氮操作技術(shù)253

484脫氫操作技術(shù)258

485脫鉛、脫鋅操作技術(shù)259

49電弧爐出鋼技術(shù)259

491留鋼留渣操作技術(shù)259

492偏心爐底出鋼技術(shù)——EBT技術(shù)266

第5章電弧爐用氧技術(shù)和輔助燃燒技術(shù)273

51電弧爐用氧技術(shù)273

511爐門(mén)自耗式氧槍及其操作273

512水冷超聲速氧槍及其操作276

513超聲速集束射流氧槍及其操作280

52輔助能源輸入技術(shù)287

521燒嘴的用途287

522燒嘴的結(jié)構(gòu)288

523燒嘴的布置290

524燒嘴的使用291

53二次燃燒技術(shù)291

531二次燃燒技術(shù)概述291

532二次燃燒噴槍的使用293

第6章現(xiàn)代電弧爐煉鋼的基本工藝特點(diǎn)295

61現(xiàn)代超高功率電弧爐煉鋼的特點(diǎn)295

611超高功率電弧爐煉鋼的優(yōu)勢(shì)295

612超高功率電弧爐煉鋼生產(chǎn)線(xiàn)的主要特點(diǎn)297

62現(xiàn)代電弧爐煉鋼先進(jìn)技術(shù)299

621廢鋼預(yù)熱技術(shù)299

622強(qiáng)化用氧技術(shù)303

623電弧爐底吹氣技術(shù)305

624密封罩技術(shù)和高效除塵技術(shù)306

63現(xiàn)代電弧爐煉鋼的基本工藝操作過(guò)程307

631工藝準(zhǔn)備307

632進(jìn)料操作309

633冶煉操作309

634出鋼操作310

64直流電弧爐冶煉工藝操作要點(diǎn)310

第7章配料計(jì)算和合金鋼冶煉312

71裝料前的配料計(jì)算312

711裝料前的配料方法312

712配料計(jì)算313

72熔化期的配料計(jì)算317

721每噸鋼的墊底石灰加入量計(jì)算法317

722加礦后補(bǔ)加石灰量計(jì)算318

73氧化期進(jìn)行配料計(jì)算318

74還原期進(jìn)行配料計(jì)算322

741合金加入量的計(jì)算322

742單元高合金鋼合金加入量計(jì)算326

743多元高合金鋼合金加入量計(jì)算327

744鋼液分析成分高于計(jì)算成分時(shí)的計(jì)算334

75合金鋼的冶煉和操作337

751合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉337

752滾動(dòng)軸承鋼的冶煉346

753高速工具鋼的冶煉353

754不銹鋼的冶煉361

附錄1電弧爐煉鋼工復(fù)習(xí)題371

附錄2電弧爐煉鋼工復(fù)習(xí)題參考答案377

附錄3電弧爐煉鋼工實(shí)際操作內(nèi)容及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)380

參考文獻(xiàn)388 2100433B

本書(shū)參照冶金行業(yè)職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)和技能鑒定規(guī)范，根據(jù)冶金企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際和崗位群的技能要求，內(nèi)容涵蓋了電弧爐煉鋼工所必須掌握的基本知識(shí)和技能。主要包括電弧爐煉鋼技術(shù)概述、電弧爐熱工基礎(chǔ)和電弧爐設(shè)備、電弧爐煉鋼原料和耐火材料、電弧爐煉鋼冶煉工藝及操作、電弧爐用氧技術(shù)和輔助燃燒技術(shù)、現(xiàn)代電弧爐煉鋼的基本工藝特點(diǎn)和配料計(jì)算、合金鋼冶煉等。理論聯(lián)系實(shí)際，知識(shí)全面，工藝特點(diǎn)突出，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和指導(dǎo)性。本書(shū)可作為電弧爐煉鋼工的培訓(xùn)教材，也可供冶金專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員、企業(yè)技術(shù)工人提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)和工作技能參考，還可供職業(yè)院校冶金專(zhuān)業(yè)學(xué)生閱讀。

《電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備》第1版于1993年由冶金工業(yè)出版社出版。本書(shū)系統(tǒng)地闡述了電弧爐鋼的工藝與設(shè)備。本書(shū)主要用作冶金專(zhuān)科學(xué)校、技工學(xué)校煉鋼專(zhuān)業(yè)教學(xué)用書(shū)，也用作電爐煉鋼工的培訓(xùn)教材，并可供電爐煉鋼廠(chǎng)和鑄鋼廠(chǎng)工程技術(shù)人員參考，曾多次重印。此次再版，根據(jù)近年來(lái)電弧爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展和各校對(duì)本書(shū)的使用情況進(jìn)行了修訂。修訂中重點(diǎn)補(bǔ)充了超高功率電弧爐、直流電弧爐、偏心爐底出鋼電弧爐及爐外精煉等技術(shù)；并加入了有關(guān)電爐的計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電爐環(huán)保、除塵等內(nèi)容；刪除了原書(shū)中陳舊的內(nèi)容；對(duì)書(shū)中計(jì)量單位按國(guó)家法定計(jì)量單位的使用要求進(jìn)行了修正。

第1章 電弧爐煉鋼概述

1.1 電弧爐煉鋼發(fā)展概況

1.2 電弧爐煉鋼的特點(diǎn)

1.3 堿性電弧爐與酸性電弧爐

1.4 傳統(tǒng)堿性電弧爐煉鋼過(guò)程介紹

第2章 電弧爐的機(jī)械設(shè)備

2.1 電弧爐的構(gòu)造

2.2 爐體的金屬構(gòu)件

2.3 電極夾持器及電極升降裝置

2.4 爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.5 爐頂裝料系統(tǒng)

2.6 電弧爐的輔助裝置

第3章 電弧爐的電氣設(shè)備

3.1 概述

3.2 隔離開(kāi)關(guān)和高壓斷路器

單渣法煉鋼依工藝流程分為三個(gè)階段：

電弧爐單渣煉鋼裝料階段

用石灰石 礦石 炭粉做墊料，上面按常規(guī)布金屬爐料。石灰石用作墊底熔劑，通過(guò)高溫分解出來(lái)的CaO較純凈，比表面積大，氣孔率高，活性好，在低溫下就具有一定的液相間和固相間的脫硫、脫磷反應(yīng)能力。隨著溫度的升高，CaCO₃→CaO CO₂反應(yīng)加劇，熔池強(qiáng)烈沸騰(其運(yùn)動(dòng)均為自下而上)，從而改善了早期精煉反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，明顯加快了其反應(yīng)速度。墊料中加入一定量的炭粉之類(lèi)的固體燃料不僅是為充分利用化學(xué)能降電耗的工藝創(chuàng)造條件而且含有碳粒的渣相能在高溫吹氧時(shí)保持渣的弱氧化性。這種復(fù)合造渣墊料在熔化期(主要在初、中期)將產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)還有:

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;

這些都清楚地說(shuō)明了墊料組合設(shè)計(jì)的合理性。

電弧爐單渣煉鋼熔化階段

從熔煉開(kāi)始到取樣分析止為熔化階段，全程大功率、大電流操作。當(dāng)爐料熔化60%～ 80%時(shí)，補(bǔ)加石灰石(不吹氧操作應(yīng)補(bǔ)加礦石)，并通電吹氧助熔。為了有效利用氧氣，宜吹高溫區(qū)，并不斷地用耙子把低溫處的料推向高溫區(qū)。氧壓以(0.4～ 0.8)kPa為宜，熔渣后調(diào)整氧壓開(kāi)始吹氧脫碳，適時(shí)掌握脫碳程度后，停吹。快速升溫至要求達(dá)到的工藝溫度時(shí)取樣分析。

電弧爐單渣煉鋼調(diào)整階段

從扒渣開(kāi)始到澆注前為調(diào)整階段。這階段主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)鋼液的成分、溫度、液態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)整保證單渣鋼的熔煉品質(zhì)。取樣后扒渣，同時(shí)應(yīng)檢查爐底是否有殘料。扒渣畢，即投少許碳化硅、硅鋁鐵合金進(jìn)行復(fù)合預(yù)脫氧，輕度攪拌液面片刻后，迅即視液面渣況可酌情撒一稀薄層珍珠巖粉，然后加入合金爐料及其它微量材料并埋弧快速升溫到出鋼溫度。出鋼前，將經(jīng)預(yù)熱的硅鋁鐵合金和稀土硅鐵合金置于包底，在鋼液出爐時(shí)用硅鈣合金在出流槽處沖鋼水。若用鋼包轉(zhuǎn)澆注包澆注，則稀土合金可放在轉(zhuǎn)包內(nèi)處理效果更佳。經(jīng)過(guò)整個(gè)熔煉期的熔渣，除在高溫期逸走的高硫、高磷、高碳的廢氣外，尚有相當(dāng)?shù)牧?、磷、碳化合物存在于渣相中。在隨后的預(yù)脫氧過(guò)程中，碳化硅、硅鋁鐵與鋼液的比重差會(huì)造成浮在鋼渣上燒損的現(xiàn)象，故應(yīng)扒掉全渣。

為防止鋼液大面積氧化，應(yīng)迅即進(jìn)行SiC Si₂₀Al₅₀Fe的預(yù)脫氧。Si₂₀Al₅₀Fe在脫氧過(guò)程中生成硅鋁酸鹽復(fù)合氧

化物，從而降低了鋁的活度，使脫氧產(chǎn)物順利上浮到渣中，另外，其比重為4.5 g/cm³，與鋁比重2.7g/cm³相比，使其最終在液相中平衡位置有所下降而有利于反應(yīng)；SiC在脫氧過(guò)程中，碳和硅是在同一熔池層面上，同時(shí)按[SiC] 3[O]= SiO2 CO進(jìn)行脫氧反應(yīng)，脫氧產(chǎn)物CO氣體的排出過(guò)程穩(wěn)定地促進(jìn)著硅的脫氧反應(yīng)，即強(qiáng)化了脫氧過(guò)程，改善了脫氧效果。另一方面，SiC脫氧所生成的CO氣泡上浮排出時(shí)引起鋼-渣攪動(dòng)，擴(kuò)大了相界面，改善了硫離子向渣中遷移的條件；其次，SiC脫氧時(shí)，產(chǎn)生一定程度的泡沫渣，既可減少弧光對(duì)爐襯的輻射，穩(wěn)定爐渣組成，也改善了爐內(nèi)傳熱條件，這些都有利于脫硫。用Si-Ca Si₂₀Al₅₀Fe 1#稀土硅鐵合金進(jìn)行澆注前的鋼液終端復(fù)合處理，其主要目的是:獲得高純凈鋼液；改變非金屬夾雜量、尺寸形態(tài)及分布狀況。

這些變質(zhì)合金的非均質(zhì)生核能的大小是按SiO₂，Al₂O₃和Ce₂O₃的順序增大，這樣分級(jí)復(fù)合處理的最佳效果應(yīng)是最后加稀土合金。如生產(chǎn)上澆注不用轉(zhuǎn)包，則為了達(dá)到或接近這一較為理想的分級(jí)效果可在鋼液終端復(fù)合處理時(shí)采用小顆粒Si₂₀Al₅₀Fe 大顆粒1#稀土硅鐵合金 小顆粒Si-Ca。上述具體工藝參數(shù)，往往部分靠經(jīng)驗(yàn)得出;有的在實(shí)驗(yàn)室作出后還需再用調(diào)優(yōu)設(shè)計(jì)(Evolutionary operation)確定其最佳工藝參數(shù)。

單渣法煉鋼新工藝的設(shè)計(jì)思想主要體現(xiàn)于：快速熔煉、減少吸氣、熔氧結(jié)合、早期精煉、強(qiáng)化脫硫、復(fù)合處理,重視靜置、高溫出爐。