第3章 工业电炉

《工业用电设备》第3章工业电炉重庆工贸职业技术学院2020/7/7重庆工贸职业技术学院2第3章工业电炉电加热的优点：…炉温便于控制…炉内气氛可自由选择…热效率高(30~70%)…设备简单紧凑…操作方便劳动条件好电加热的缺点：…基建投资大…耗用电能多…处理成本高电加热按电热转换原理分类：……★间接加热电阻炉间接加热电阻炉(电阻炉)电阻丝通过工件传热……★直接电阻加热直接电阻加热被加热工件本身作为发热电阻……★感应加热感应加热工件在交变磁场内产生感应电流2020/7/7重庆工贸职业技术学院3第3章工业电炉3.2电阻炉电阻炉的定义利用电流通过电阻体产生的热量来加热或熔化物料的一类电炉电阻炉的类型和工业应用作了解2020/7/7重庆工贸职业技术学院4第3章工业电炉3.2电阻炉间接加热电阻炉电阻炉组成：…电热体（加热元件）…炉衬…气氛控制…机械自动控制对电热材料的要求：…电阻率ρ大----省电热材料，尺寸紧凑，便于布置…电阻温度系数at小----高温时的功率降低少…高温强度好----防止变形倒塌…化学稳定性好----不与炉气及耐材反应…易于加工焊接，价格便宜2020/7/7重庆工贸职业技术学院5第3章工业电炉3.2电阻炉电热材料：…金属：镍铬系、铁铬铝系、钨、钼、钽系等（结构：线料螺旋状、线料波浪形、带料波形，电热丝等）…非金属：碳化硅系、二硅化钼系、碳质(如石墨)、各种盐类(钾盐、钠盐、钡盐等)（结构：棒状、螺旋管状）传热过程分析：2020/7/7重庆工贸职业技术学院6第3章工业电炉3.2电阻炉电热量：优点：…加热快(以秒计)，质量好，氧化少，无脱碳，机械性能好…热损失小，热效率高(小部分散失)…结构简单，容易布置直接电阻加热缺点：…形状尺寸受限：断面均一，φ70mm，L/φ30…温度不均匀(与电阻的均匀性有关)…设备投资大，“大电流”降压变压器2020/7/7重庆工贸职业技术学院7第3章工业电炉3.2电阻炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院8第3章工业电炉3.3电弧炉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。2020/7/7重庆工贸职业技术学院9第3章工业电炉3.3电弧炉电弧炉的定义：利用电弧的电热来熔炼金属的一种电炉。电弧炉的起弧方法要求掌握3.3.1交流炼钢电弧炉优点：①能量集中②工艺灵活性大，能有效去除杂质，并对钢的成分进行控制③与转炉相比，可全部以废钢作为炉料④效率高，电耗低⑤占地面积小，投资少缺点：①烟尘多②噪音大③电弧闪烁干扰电网④稳定性差⑤三相负荷不均匀，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。2020/7/7重庆工贸职业技术学院10第3章工业电炉3.3电弧炉3.3.2直流电弧炉直流电弧炉的发展第一阶段：实验直流电弧炉的建造（70~80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）2020/7/7重庆工贸职业技术学院11第3章工业电炉3.3电弧炉直流电弧炉的优点：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10~20%，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。电弧炉车间生产模拟（生产模拟）3.3电弧炉第3章工业电炉电弧炉车间生产模拟（设备巡视）3.3电弧炉第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院14第3章工业电炉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3.3电弧炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院15第3章工业电炉3.3电弧炉装料制度•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。2020/7/7重庆工贸职业技术学院16第3章工业电炉3.3电弧炉供电制度目的: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。2020/7/7重庆工贸职业技术学院17第3章工业电炉3.3电弧炉造渣制度造渣材料：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O2喷C生成大量CO2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。2020/7/7重庆工贸职业技术学院18第3章工业电炉供氧制度目的: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4000~5000Nm3/h，压力10-12bar，C-O喷枪流量6000~8000Nm3/h，压力12bar3.3电弧炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院19第3章工业电炉偏心底出钢目的：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10~15%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。3.3电弧炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院20第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院21第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院22第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院23第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院24第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院25第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院26第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院27第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院28第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院29第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院30第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院31第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院32第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院33第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院34第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院35第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院36第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院37第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院38第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院39第3章工业电炉2020/7/7重庆工贸职业技术学院40第3章工业电炉