石墨电极在炼钢生产上的运用

石墨电极在炼钢生产上的运用肖洪文方大特钢科技股份有限公司目录第一部分：石墨电极在电弧炉炼钢上的运用★电弧炉炼钢简介★石墨电极在电炉炼钢上的运用第二部分：电极在LF钢包精炼炉上的运用★LF钢包精炼简介★电极在LF钢包精炼炉上的运用第三部分：石墨电极需求与实际营销、供应、使用、结算等操作注意事项★国内冶金行业炼钢用石墨电极需求量的粗略估计★炼钢用电极营销、供应、使用、结算等操作注意事项第一部分：石墨电极在电弧炉炼钢上的运用电弧炉炼钢简介•目前在世界各国采用的炼钢方法主要是转炉（氧气顶吹转炉为主）炼钢和电弧炉炼钢两种。炼钢电弧炉示意如下：2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介•1、基本概念、概况电炉炼钢是利用电能作热源来进行冶炼的。最常用的电炉有电弧炉和感应炉两种。而电弧炉炼钢占电炉钢产量的绝大部分。一般所说电炉即指电弧炉。电炉可全部用废钢作金属原料，可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢，如特殊工具钢、航空用钢和不锈钢等。电炉按所用的炉衬分为酸性和碱性两种。目前主要用碱性电炉，这种炉子可以有效地去除钢中的硫，这是其他炼钢方法所不及的。随着世界钢铁生产的发展，电炉钢的比例不断提高，目前占世界钢产量的30%左右，尤其以电炉—连铸—连轧为特点的电炉短流程工艺的确立，使电炉钢得到了很大的发展。世界上近年来发展的新型电炉主要有超高功率电炉、直流电炉、双壳电炉、竖炉电炉、康斯迪电炉等。随着炉外精炼工艺的发展，电炉作为初炼炉的功能更加突出。电炉—精炼炉的联合操作，使电炉的冶炼周期大大缩短，有生产节奏转炉化的趋势，生产效率大大提高。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介•2、电炉炼钢的特点电炉炼钢是目前国内外生产特殊钢的主要方法。电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，利用电极端部与炉料间放电产生电弧所发出的热量进行炼钢的一种方法。其优点为：（1）热效率高，一般可达65%以上；（2）温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可使钢水加热到1600℃以上，满足冶炼不同钢种的要求；（3）对原料要求不严；（4）能调节炉内气氛，钢水成份容易控制。（5）与转炉相比，设备比较简单，占地小，投资少，建厂快。因此这种方法发明后不久就广泛应用于冶炼合金钢，并得到较快的发展。但电炉炼钢也存在一些问题或缺点：（1）电弧是点热源，炉内温度分布不均匀，电力、电极、耐材消耗高，熔池平静时各部位钢水温度相差较大；（2）电弧使空气和水蒸气电离，生成的氢氮如进入钢水，将影响钢的质量；（3）生产率较低，成本比转炉高。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介•3、发展概况1888年法国人埃鲁(P．L．T．He’roult)创造工业性直接电弧炉，用于电石和铁合金生产，在1889～1900年间应用于炼钢。现在炼钢用三相电弧炉按埃鲁式电弧炉原理制造的，所以又称埃鲁电弧炉。从工业（包括国防工业）上来说，电炉炼钢的真正发展是二次大战后开始的。其后电炉容量和单位容量功率不断扩大，20世纪60年代初，又成功地发展成高功率、超高功率电炉，单位炉容量的变压器功率逐步由300～400kV•A加大至700～1000kV•A。加上相关技术的应用，从而大幅度地提高电炉炼钢的产量和质量，降低了生产成本，20世纪80年代后，直流电弧炉逐步得到推广采用。我国直到解放前仅有电炉25座，年产量1400吨。1950年后，电炉炼钢才得于较快的发展，主要用于生产优质钢和合金钢，1980年电炉钢产量达680万吨，占全国钢总产量的20%。20世纪70年代前，中国的电炉一般都是30t以下的普通功率电炉。80年代开始建设50～75t普通功率和高功率电炉，同时引进建设了40～150t高功率和超高功率电炉，配备不同型式的炉外精炼设施，炼钢工艺由传统的电炉一步炼钢法转变为电炉与炉外精炼配合的二步炼钢法，电炉承担熔化任务，还原精炼移到炉外精炼装置中进行。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介•电弧炉炼钢最近50年的技术进步：2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介•4、电炉钢厂工艺流程与操作简介工艺流程选择：传统的电炉炼钢车间采用电炉——模铸的生产流程。新建的电炉炼钢车间普遍采用高功率或超高功率电炉——炉外精炼——连续铸钢(简称连铸)的新流程。这种流程的最大特点是电炉主要作为炉料的熔化设备，而精炼任务移至炉外进行，不仅可以提高电炉的生产率，而且也保证了钢水质量，解决了电炉与连铸配合上的矛盾，有利于车间全连铸的实现。电炉炼钢车间的产品要考虑专业化生产，尽量避免品种多而全。车间的电炉座数应根据车间产量和品种的要求选用1～2座电炉为宜。电炉冶炼可分为氧化法、不氧化法和返回吹氧法三种。通常，含有较多贵重合金元素和难熔合金元素的钢种，如高速钢和高铬钨工具钢等，多采用不氧化法冶炼。为充分利用合金废钢中的合金元素，如不锈钢等，多采用返回吹氧法冶炼。三者比例在很大程度上取决于生产的钢种和废钢的供应情况。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介氧化法：在炉料熔清后，通过向钢液中加矿或吹氧进行脱P、脱C操作，并造成熔池沸腾，去除钢中[H]、[N]气体及非金属夹杂物，再经过还原期脱O、脱S、调整钢液化学成分及温度后出钢。此法的特点在于可使钢中[P]、[S]、[H]、[N]、[O]等都可降低至规格范围内，达到纯洁钢液的目的，因此大多数钢种均采用此法冶炼。而此法不足之处在于，钢中若含有大量合金元素时，则会造成其氧化损失，并对操作带来不良影响，故一般配料时多用碳素废钢，这又造成后期合金化的困难。电炉用钢铁料通常采用料篮顶装。根据废钢的加工情况，通常采用一次加料或二次加料。电炉在冶炼过程中需要加入石灰、白云石、萤石、铁矿石等散状原料，有时还采用直接还原铁代替部分废钢。电炉的散状料和直接还原铁的供应由上料和加料两部分组成。大型电炉车间一般采用胶带运输机上料。加料部分由高位料仓、振动给料器、称量料斗和加料溜管组成。散状料和直接还原铁通过加料溜管从炉顶第五孔加入电炉。高位料仓一般设6～10个，物料的贮存时间不应小于8h。小型电炉车间的加料系统一般设在电炉的近旁，采用车间起重机上料，散状料通过称量料斗、振动给料器也从炉顶第五孔加入电炉。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介关于铁合金供料系统，大型电炉车间采用胶带运输机或起重机上料，铁合金通过振动给料器、称量料斗和加料溜槽加入电炉或钢包。小型车间一般采用料箱或料格贮料，人工加入电炉或钢包。设有钢水脱气装置的电炉车间，一般不设铁合金烘烤炉，只有在气候比较潮湿的地区，又未设钢水脱气装置的车间，在冶炼高合金钢时才设铁合金烘烤炉。电炉冶炼过程中需要加入的粉剂，如发泡剂、增碳剂等，通常采用炉内喷粉法加入。电炉一般采用强化吹氧。高功率或超高功率电炉应在三个冷点区设置氧一燃(气)烧嘴，它可以增加电炉的辅助能源，加快废钢熔化。电炉用氧压力一般为0．8～1MPa。每吨钢水氧气耗量为20～30m3。电炉通常用钢包车出钢或采用起重机吊包出钢。出渣多采用渣罐车，然后把渣罐运到翻渣间。亦有采用炉下渣坑出渣方式的。电炉修炉，一般有两种方式，一是采用备用炉壳，炉壳吊下炉座进行修砌。二是炉壳修砌在炉座上进行。第一种方式可以提高炉子的作业率，但当电炉采用水冷炉壁和水冷炉盖以后，炉衬寿命可以提高到2000～4000炉，炉壳修砌也可以在车间计划检修时间内进行。一般炉底采用镁砖、炉坡采用镁砂打结，渣线部位采用镁碳砖，炉盖三角区采用高铝砖砌筑。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介电炉产生的烟尘多、噪声大，要采取防噪声、除尘系统。电炉除尘可分为一次除尘和二次除尘。从炉内产生的一次烟尘，通常采用炉盖排烟孔(第四孔)除尘。装料和出钢等过程中产生的二次烟尘采用电炉密闭罩或厂房局部封闭除尘系统，通过一次、二次除尘，含尘量可以降到50mg／m3以下。电炉排出的烟气温度较高，可以用作预热废钢，大容量电炉或高功率、超高功率电炉采用废钢预热装置更为有利。炉外精炼。为了提高电炉产量，改善电炉钢的质量，电炉车间需采用相应的炉外精炼方法。炉外精炼方法很多，主要根据钢种质量要求、原材料条件、车间的生产工艺、炉外精炼设备功能和投资情况综合分析研究，因地制宜地进行选择。浇铸系统。电炉车间浇铸分模铸和连铸两种。模铸又分地面铸和车铸。连铸已是非常成熟的工艺，连铸能提高钢的成材率，降低能耗，提高产品质量，其经济效益十分明显，因此新建电炉车间一般都采用连铸工艺。超高功率电炉车间一台或二台电炉配一台连铸机。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介•特殊钢厂的基本工艺流程见图。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介•3、碱性电弧炉氧化法冶炼工艺流程介绍作业流程：上炉出钢→补炉（fettling）→装料(charging)→熔化期(melting)→氧化期(oxidizing)→还原期(reducing)→出钢(tapping)补炉：上炉出钢毕，迅速将炉体损坏部位进行修补，以保证下一炉钢的冶炼。新炉子在炉役期的前几炉可不补炉。装料：将配好的炉料（burden）按一定规律装入料罐（bucket）中，然后将料罐吊至炉前，打开炉盖，将炉料一次卸入炉内。一炉钢可视情况一次装料或多次装料。熔化期：从通电至炉料完全熔清称为熔化期。其主要任务是迅速熔化全部炉料，并及早形成一定的炉渣，起到稳定电弧、防止金属挥发与吸气，提早脱P等作用。氧化期：待炉料全部熔清后，取样分析，进入氧化期。其主要任务是最大限度地脱P（dephosphorization）、去除钢中气体（[H]、[N]）和非金属夹杂物（non-metallicinclusions），并升温至稍高于出钢温度。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。电弧炉炼钢简介还原期：氧化期任务完成后，停电扒除氧化渣，重新造新渣，进入还原期。其主要任务是脱O（deoxidization）、脱S（desulphurization），调整钢液的成分和温度。出钢：当钢液成分和温度均符合出钢要求，则打开出钢口，摇炉出钢。出钢时要做到钢渣混冲，利用钢渣在钢包（ladle）中激烈运动，最大限度地脱S，并防止二次氧化、二次吸气。2011年11月2日，美国安全化妆品运动联盟表示，强生婴儿洗发水中含有可致癌的二恶烷以及季铵盐15。美国、中国、加拿大等5国市场所售产品中仍含有该物质。石墨电极在电炉炼钢上的运用•1、电弧炉工况特点及对导电电极的要求(1)电弧炉是利用电极在废钢或渣层中起弧，将电能转化成热能，产生高温，从而熔解废钢、加热