黑色金属铸造厂15t电弧炉的冶炼工艺

15吨电弧炉属于中小型熔炉，在现代钢铁生产中，常用于生产特殊钢、合金钢或作为大型钢铁联合企业的补充。主要用于（黑色金属）炼钢短流程冶炼，其原料可以是100%废钢，或者废钢与铁水（生铁）、废钢与海绵铁（DRI）的组合。

炼钢电炉通过电能熔化废钢，利用带电材料和电极之间形成的电弧来加热。这类EAF通常采用10-35kv电压，并配备有水冷系统以确保安全运行。

15吨电弧炉冶炼黑色金属的工艺流程

EAF熔炉整个冶炼过程是一个将废钢和/或生铁等原料，通过电能加热、物理化学反应，冶炼成成分与温度合格的钢水的系统工程。主要分为以下阶段：

一：准备与装料

1.  炉衬准备：检查并修补炉壁和炉底的耐火材料（通常使用镁碳砖）。确保出钢口堵塞紧密。

2.  配料计算：根据目标钢种成分，计算所需废钢、生铁、合金及造渣材料（石灰、萤石等）的配比。15吨EAF对配料精度要求高。

3.  装料：

• 顶装料（主流）：旋开炉盖，用行车吊运料篮至炉膛上方，将原料一次性或分次倒入熔炉内。为保护炉底和加速熔化，通常底部装轻薄料，中部装重废钢，上部装生铁或增碳剂。

• 侧装料：少数炉型通过炉门用加料机装入。

二：熔化期

• 通电起弧：下降电极（通常为3根石墨电极）至料面，通电后产生高温电弧（可达3000℃以上），直接加热炉料。

• 助熔操作：吹氧助熔是关键技术。操作工通过炉门氧枪向未熔的固体料吹氧，利用铁元素的氧化放热加速熔化，同时切割大块废钢。

• 造渣覆盖：随着金属熔化，加入石灰、萤石等造渣剂，形成熔渣覆盖钢液，起到稳定电弧、防止吸气、早期脱磷的作用。

• 目标：将所有固体炉料熔化成均匀的钢液。此阶段耗电量最大，约占全程电耗的60-70%。

三：氧化精炼期

钢水完全熔化后，进入氧化精炼，主要任务是脱磷、脱碳、去气（氢、氮）、去除夹杂物。

1.  取样分析：取钢样和渣样进行快速分析，掌握当前成分。

2.  强化脱磷：继续加入石灰，调整碱度，并通过流渣或扒渣操作去除高磷炉渣。

3.  脱碳沸腾：向熔池深部吹入氧气，碳被氧化生成CO气泡，引起熔池剧烈沸腾。这有利于去除钢中气体和夹杂物，并均匀钢水成分与温度。终点碳控制是关键，需根据钢种要求精确控制停止吹氧的时机。

四：还原精炼期（出钢前处理）

氧化末期，钢水磷、碳含量合格后，进入还原期（现代电炉多采用“出钢脱气合金化”等方式简化和替代传统还原期）。

1.  出钢：传统工艺会扒除氧化渣，加入还原渣料（电石、硅铁粉等）进行扩散脱氧和脱硫。现代15t电弧炉更普遍采用“出钢过程合金化”：

       将合金（锰铁、硅铁、铬铁等）和精炼渣料预先加入出钢钢包。

       倾斜炼钢电炉，将钢水注入钢包，在出钢过程中完成预脱氧、合金化和初步渣洗精炼。这能提高合金收得率、缩短炉内时间。

2.  炉外精炼（可选但强烈推荐）：对于质量要求高的钢种，出钢后钢水需转移到钢包精炼炉（LF炉） 进行：

       电弧加热（精确控制温度）

       底吹氩气搅拌（均匀成分、温度，促进夹杂物上浮）

       白渣精炼（深度脱氧、脱硫）

       成分微调

五：出钢与浇注

1.  钢水达到目标成分和温度（通常比熔点高80-120℃）后，打开出钢口，将钢水倾倒入钢包。

2.  钢包运至浇注区，进行连铸或模铸，铸成钢坯或钢锭。

15吨电弧炉冶炼的特点

1.  高功率/超高功率供电：配备高变压器容量，缩短熔化时间，提高生产率。

2.  氧-燃烧嘴辅助：在炉壁安装烧嘴，熔化初期燃烧天然气或煤油辅助加热，节电增效。

3.  强化用氧技术：除炉门枪外，常配备超声速集束氧枪，脱碳效率更高，节能效果显著。

4.  偏心炉底出钢（EBT）：现代15吨EAF几乎均为EBT设计。出钢口在炉底偏心位置，实现无渣出钢，为后续精炼创造良好条件，且炉体可留钢留渣操作，有利于下一炉快速熔化。

5.  自动化与智能控制：

       电极自动调节系统：保持电弧稳定，减少短路，节约电能和电极消耗。

       过程计算机控制：基于模型进行电力曲线优化、合金料计算等。

6.  环保设施：

       第四孔直接除尘（一次除尘）：冶炼期产生的烟气从炉盖第四孔直接抽至除尘系统。

       密闭罩或屋顶罩除尘（二次除尘）：收集加料、出钢时逸散的烟尘。

       噪音控制：采用密闭厂房、隔音罩等。

15t炼钢电炉技术经济指标（参考值）

• 冶炼周期：约 60 - 90 分钟

• 电耗：320 - 420 kWh/吨钢

• 电极消耗：1.2 - 2.0 kg/吨钢

• 氧耗：25 - 40 Nm³/吨钢

如今15吨电弧炉已演变为一个以高效熔化、快速脱碳、节能环保为核心，并与炉外精炼紧密配合的“高效化生产单元”。EAF熔炉核心目标是：在最短的时间内，以最低的成本和能耗，生产出质量合格的钢水，供后续工序使用。