电弧炼钢

电荷

电弧炼钢的主要原料是废钢，低成本、高质量的炼钢原料至关重要。在生产高质量钢时，废钢质量的重要性变得显而易见延性，其残差的总最大含量(也就是说,铜，铬，镍，钼和锡)为0.2%。这些残留物大部分存在于废钢中，并且在炼钢过程中不会氧化，而是在回收废钢中积累和增加。在这种情况下，一些商店增加他们的报废费用直接降低铁或冷高炉铁，不含残留物。一般来说，较高的碳、氮含量和残留物使电弧工艺对生产低碳、韧性钢的吸引力降低。

大多数废料场把不同等级的废料分开存放。高合金工厂，如不锈钢生产商，积累为了尽量减少昂贵的合金添加，美国钢铁公司购买和他们生产的钢成分相似的废料。

炉

电- - - - - -电弧炉(EAF)是一种由厚钢板制成的矮胖圆柱形容器。它有一个碟形的耐火灶台和三个垂直的电极，通过一个圆顶状的可移动的屋顶(见数字)．10吨、100吨和300吨EAF的壳体直径约为2.5米、6米和9米。炉壳安装在一个液压操纵的摇杆上，摇杆使炉体向前倾斜以便敲击，向后倾斜以便敲击渣去除。——底部也就是说,炉内内衬沥青粘结镁砖，并在一侧有轻微的倾向于铁口和喷口或，如图所示数字一个椭圆形的灶台和一个垂直的出铁孔。采用后一种安排，炉膛只需要倾斜10°即可攻丝，从而产生紧凑而短的攻丝流，从而减少热损失和钢液的再氧化。装药前，垂直出铁孔由活动底板从外部封闭，并填入耐火砂。

大多数炉壁由可更换的水冷板制成;它们的内部被喷上耐火材料和炉渣覆盖，以保护和降低热损失。屋顶也由水冷板制成，并有三个圆形开口，间距相等，用于插入圆柱形电极。另一个大的屋顶开口，即所谓的第四个孔，是用来清除废气的。炉壁上的附加开口，带有水冷门，用于喷枪注射、取样、测试、检查和修理。顶板和电极可以抬起和移动，以充电废料和炉维护。

的石墨电极是由专业行业按照高标准生产的，实际上是由短石墨接头连接起来的一串单独的电极。这样做是因为较短的电极更容易制造、运输和处理。电极直径取决于炉的尺寸;一个100吨重的电炉通常使用600毫米的电极。三个电极串分别夹在延伸到炉顶的臂上，并被螺栓固定在位于炉边的垂直可移动桅杆上。桅杆控制每个电极尖端与废料或熔体之间的距离，从而调节弧长和电流流量。供电设备——通常是降压变压器、真空断路器、电极电压控制开关和电炉变压器——安装在离电炉不远的混凝土拱顶内。重水冷却电缆和动力臂连接炉变压器和电极。

EAF电厂更小，建造成本更低集成炼钢厂，除了基本的氧气炉外，还有高炉、烧结厂和炼铁用的焦炭电池。eaf在低产量时也具有成本效益例如,每年15万吨，而基本的氧气炉和相关的鼓风炉只有在每年生产超过200万吨的液态钢时才能收回成本。此外，电弧炉可以间歇运行，而a高炉在非常恒定的速率下运行最好。的电力然而，在电炉运行中，每吨钢使用360至600千瓦时，并且安装的电力系统是相当大的。一个100吨的电炉通常有一个70兆伏安的变压器。

这个过程

在加热后，屋顶被移走，灶台被检查，必要时修理。然后，一架架空起重机将废料从一个圆柱形桶中装入炉中，该桶顶部打开，用于装载，并配有一个底部，用于快速装料。废料桶以这样的方式装载，以确保当负载落在炉膛上时，重废料有缓冲作用，以获得良好的电荷导电性，低电极破损的风险，以及熔解时良好的炉壁保护。有时在炉料中加入碳和成渣剂，以防止钢的过度氧化和加速渣的形成。装完一桶后，将炉顶移回炉膛，放低电极。熔解从低功率设置开始，直到电极自己燃烧成电荷顶部的轻碎片，在更高功率熔解时保护侧壁不过热。为了保护炉壁，留下一些废料不熔化，然后再装第二个桶，按照同样的熔化程序进行。熔化很轻的废料有时需要装第三桶甚至第四桶。

熔解后，钢中的碳水平比最终的龙头水平高出约0.25%，这可以防止熔体的过度氧化。这时基本的矿渣已经形成，通常由55%的石灰、15%的二氧化硅和15%到20%的氧化铁组成。炉渣起泡通常是通过注入碳或石灰碳混合物产生的，它与炉渣中的氧化铁反应产生一氧化碳气体。这种泡沫保护侧壁，并允许更高的功率设置。根据需要，可以通过吹氧降低钢的含碳量，也可以通过喷碳提高钢的含碳量。取样，检查温度，添加材料，当所有条件都合适时，向前旋转炉膛，使钢流过喷口或通过垂直出铁孔流入钢包。当出现钢渣时，迅速向后倾斜，将钢渣从炉膛后门倒入渣罐中。有些车间会在炉膛中留下15%的钢液。这种“热鞋跟”的做法允许完全的渣分离。

〇非常干净的钢材也就是说,含氧量低硫可在电炉中采用双渣法生产。从第一次氧化熔解中除去炉渣后，添加新的含碳或铝或两者兼有的成渣剂作为还原剂。新的还原渣可能由65%的石灰、20%的二氧化硅、电石或氧化铝(或三者都有)组成，几乎不含氧化铁。易氧化的合金在这个时候加入，以减少损失和改善冶金控制。精炼继续在还原渣下进行，直到热量准备好攻丝为止。总的加热时间是一到四个小时，这取决于所制造的钢的类型，也就是说，根据所使用的精炼量和辅助加热使用。许多车间不采用双渣法，而是在钢包处理站对废钢熔解和攻丝后的钢材进行处理。这些二级冶金厂，下面讨论，允许EAF运行仅作为一个高效的废料熔炼。

不时地，当电弧侵蚀它们的尖端和高温熔炉的大气氧化它们的身体时，新的电极被添加到炉子电极串的顶部。电极的消耗速率为每吨钢3至6公斤，这取决于操作类型。

变化

为了降低功率消费在美国，废钢可以在分批和连续过程中进行预热，通常利用炉废气的热量。废钢预热至500°C(930°F)，每吨可减少40至50千瓦时的电力消耗，并减少了tap-to-tap时间和电极消耗。有时废料在电炉内由氧燃料燃烧器预热，但这需要一个大的废气系统来处理燃烧气体。此外，为了更好的混合和传热通常在炉底安装电磁线圈或用于气体搅拌的渗透耐火块。应用这些方法并使用电弧炉作为废料熔炼机可以将功率和电极消耗降低到每吨仅360千瓦时和每吨3公斤。加热时间缩短至约一小时。这意味着，通过应用最初为碱性氧工艺开发的方法，电弧炉可以接近转炉的炼钢率。

有几个eaf由直流电(DC)而不是交流电(交流)。直流电炉通常只有一个非常大的电极穿过炉顶的中心，对电极嵌入炉底并与熔体接触。炉中有一个热跟，以确保有良好的电流通过装料。功率和电极消耗比常规交流炉低。直流电弧燃烧更平稳、更安静，对周围电力系统的扰动更小，炉周围噪声更小。电气设备较小，但仍然昂贵，因为需要整流器。直流炉操作的关键是底部电极寿命短，完整性炉缸，以及单电极系统的电流限制。容量高达130吨的熔炉正在运行。