年產(chǎn)250萬噸鋼的全連鑄電爐煉鋼車間?？飘厴I(yè)設(shè)計資料-資料下載頁

【導(dǎo)讀】特別是冶金工藝流程的革命性變換，如電爐從三期操作發(fā)展到只。變都是促使為冶金工藝服務(wù)的電爐裝備也取得了突破性的發(fā)展。通過這些設(shè)備的調(diào)試、操作、維護(hù)以及備品的制造，提高了我國電爐制造的。在消化吸收與創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，我國大容量電弧爐的國產(chǎn)化奠定了。當(dāng)前電弧爐正朝著大型電弧爐、超高功率供電技術(shù)、采用各種爐外精煉、發(fā)展，所以我們進(jìn)行了電爐煉鋼的設(shè)計，以適應(yīng)潮流的發(fā)展。本設(shè)計機(jī)密結(jié)合實(shí)際，包括八個部分，配料計算，爐型設(shè)計，電氣設(shè)備選擇，爐外精煉，連珠設(shè)計，煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計，車間布局設(shè)計。本設(shè)計由湖南工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院聶星星設(shè)計。在編寫的過程中得到了蘇。振江教授的指導(dǎo)，在此特別表示感謝。集中，整合資源優(yōu)化升級。本設(shè)計根據(jù)指導(dǎo)老師的課題范圍，查閱相關(guān)資料，結(jié)。合南京地區(qū)實(shí)際條件，優(yōu)化設(shè)計年產(chǎn)為250萬噸的電爐車間。的目的、方法，并向老師請教可行性方案。設(shè)計原理》、《煉鋼設(shè)計原理》等資料進(jìn)行設(shè)計提綱的書寫。

　　

【正文】 總厚度近似等于熔池深度 對 150t 電弧爐爐壁厚度取工作層 460mm，絕熱層 75mm，爐底厚度 1259mm。 爐壁厚度為 δ 壁 ＝ 460+75＝ 535mm。 爐殼及厚度 δ z 爐殼要承受爐襯和爐料的質(zhì)量，抵抗部分襯磚在受熱膨脹時產(chǎn)生的膨脹力，承受裝料時的撞擊力。 爐殼厚度 δz一般為爐殼直徑 D 殼 的 1/200，即： 爐殼厚度 δz與爐殼直徑 D 殼 的關(guān)系見表 2－ 4。 表 2－ 4 爐殼厚度 δ z 與爐殼直徑 D 殼 的關(guān)系 D 殼 /m 3 3～ 4 4～ 6 6 21 δz/mm 12～ 15 15～ 20 25 28～ 30 因 D＝ ，故 D 殼 6m，因 δz與爐殼直徑 D 殼 的關(guān)系為 2/200，經(jīng)查詢五金手冊，取 δz＝ 38mm（ G＝ ）。 則 D 殼 ＝ D 熔 ＋ 2δ 壁 ＋ 2δz＝ 6495+2179。 535+2179。 38＝ 7641mm= 爐門尺寸的確定 一般電爐設(shè)一個加料爐門和一個出鋼爐門，其位置相隔 180176。 確定爐門尺寸時考慮了以下因素：便于順利的觀察爐況，能良好的修補(bǔ)爐底和整個爐坡，采用加料機(jī)加料的爐子，料斗能自由出入，能順利取 出折斷電極。 爐門尺寸的經(jīng)驗(yàn)值： 爐門寬度 L＝（ ～ ） D 熔 爐門高度 b＝ 179。 L 為了密封，門框應(yīng)向內(nèi)傾斜 8176。～ 12176。所以， L＝ 179。 D 熔 ＝ 179。 ＝； b＝ 179。 ＝ 。 圖 22 偏心爐設(shè)計部分尺寸 偏心爐設(shè)計 大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用偏心爐底出鋼電弧爐與出鋼槽出鋼相比，可取得以下顯著效果 ，如圖 22： 可徹底地實(shí)現(xiàn)無渣出鋼和留鋼留渣操作。爐內(nèi)留鋼量一般控制在 10%～ 15%，留渣量可達(dá)到 95%以上。為此，偏心爐底出鋼已成為 “ 超高功率電弧爐 — 爐外精煉 — 連鑄 ” 短流程及直流電弧爐的一項(xiàng)重要的必備技術(shù)之一，為氧化性出鋼創(chuàng)造了必要的條件。 電弧爐水冷爐壁的水冷面積可從出鋼槽出鋼的 70%增加到 87%～ 90%，從而提高爐襯壽命 15%及擴(kuò)大爐膛直徑（德國 BS 公司的 45t 爐從原來的 擴(kuò)大到 22 ）。耐火材料消耗可降低 ～ ，維修噴補(bǔ)爐襯的費(fèi)用可減少 60%，爐容量可擴(kuò)大 %。 爐體后傾角從 42176?！?45176。減少到 12176?！?15176。，可縮短短網(wǎng)長度，從而提高輸入爐內(nèi)的有功功率（ 10%～ 33%）和功率因數(shù)（從 提高到 ），縮短冶煉時間 3～ 7min，可降低電耗 15%～ 30%。此外，爐體傾動角減小可簡化爐子設(shè)計（短網(wǎng)中的非磁性支承架、電纜接頭等有關(guān)連接構(gòu)件受力狀況改善，傾動搖架質(zhì)量減輕），且減少電極折斷幾率。 縮短出鋼時間 75%，出鋼溫度可降低 30℃，因而可縮短冶煉時間，降低電耗6%，降低電極消耗，生產(chǎn)率提高 10%～ 15%。 出鋼鋼流短而垂直，且集中無分散，可減輕出鋼過程中鋼流的二次氧化及吸氣， 加上出鋼時間縮短，鋼中氫、氧和氮及夾雜物的含量均有所減少。同時便于采用鋼包加蓋及氬氣保護(hù)技術(shù)。 （ 1）出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α（圖 2－ 3）的大小直接影響箱體內(nèi)鋼水的流動性，從而影響鋼水的溫度。在一定范圍內(nèi)， α 越小，出鋼箱內(nèi)鋼水流動性越差，其與爐中心溫度差越大，一般情況下，出鋼箱內(nèi)溫度比爐心的溫度低 50℃～ 80℃，如果過低會造成出鋼時箱體內(nèi)仍有固體冷塊和未熔渣料，出鋼時會堵塞出鋼口造成事故。因此出鋼箱內(nèi)口和中心夾角 α 要確保鋼水流動性好，鋼水溫差小。 α=100176。時鋼水在出鋼箱的流動性最好。 考慮到弧形架對 爐底的支撐， 150t 超高功率電弧爐的 α 取 112176。 圖 23 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 （ 2）出鋼口到爐子中心的距離 —— 偏心度 E 出鋼口位置的確定應(yīng)考慮填料方便，便于檢修（圖 2－ 3）。如果出鋼口到爐子圖 23 中心的距離 —— 偏心度 E 過大，則出鋼口到爐心的距離越遠(yuǎn)，箱內(nèi)鋼液的溫度與爐內(nèi) 的鋼液的溫度差越大。因此，在填料、維修方便的前提下，偏心度越小越好。 考慮到出鋼口填料方便，出鋼口到爐體中心的距離取爐 殼最大外徑的一半再加上 200mm，即 4021mm。 （ 3）出鋼箱遠(yuǎn)中心內(nèi)側(cè)距離爐中心的距離 L 見圖，當(dāng)爐壁厚度 S 為 535mm 時有 L＝ E+S＝ 4021+535+1015＝ 5571mm。 （ 4）出鋼傾翻角 β 與出鋼箱高度 h4 取出鋼最大傾角為 14176。，則： β＝ 14176。＝ arccos[(10210h41200)/(102101260]，所以 h4＝ 330mm，取 h4＝350mm。 這是新砌爐的最大傾翻角，由于爐內(nèi)溫度與出鋼箱溫度不等，爐子后期，爐底耐火材料的侵蝕會比出鋼箱嚴(yán)重，后期爐子的最大傾角壁初期要大，但不會 大于 β＝ arccos[(10210350)/(10210]＝ 15176。 即爐體最大傾角為 14176。～ 15176。 出鋼箱高度為箱底襯磚厚度及箱底鋼板厚度（ 38mm ）共 1200mm，鋼液高度970mm，安 表 2－ 5 150t 超高功率電弧爐各部分尺寸 項(xiàng)目 尺寸 /mm 項(xiàng)目 尺寸 /mm 熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460 熔池直徑 D 6295 爐襯絕熱層厚度 75 熔池深度 H 1259 爐底厚度 1259 球冠部分高度 h1 252 爐殼厚度 δz 38 截錐部分高度 h2 1007 爐殼直徑 D 殼 7641 球冠直徑 d 4281 爐門寬度 L 1624 熔煉室直徑 D 熔 6495 爐門高度 b 1299 熔煉室高度 H1 2644 出鋼口直徑 200 爐頂高 h3 812 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α 112176。 熔煉室上緣直徑 D1 7004 偏心度 E 4021 爐壁襯磚厚度 δ 350 出鋼傾翻角 β 12176。 表 2－ 6 150t 超高功率電弧爐各部分尺寸設(shè)定值 24 項(xiàng)目 尺寸 /mm 項(xiàng)目 尺寸 /mm 熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460 熔池直徑 D 6300 爐襯絕熱層厚度 75 熔池深度 H 1260 爐底厚度 1260 球冠部分高度 h1 260 爐殼厚度 δz 38 截錐部分高度 h2 1000 爐殼直徑 D 殼 7650 球冠直徑 d 4280 爐門寬度 L 1600 熔煉室直徑 D 熔 6500 爐門高度 b 1200 熔煉室高度 H1 2640 出鋼口直徑 200 爐頂高 h3 820 出鋼箱內(nèi)口與中心夾 角 α 112176。 熔煉室上緣直徑 D1 7000 偏心度 E 4025 爐壁襯磚厚度 δ 350 出鋼傾翻角 β 12176。 全高度 1760mm，三者之和即 3930mm。 （ 5）出鋼口直徑 出鋼口為一個圓形孔洞，其直徑一半為 120～ 150mm，為縮短出鋼時間，取出鋼口直徑為 300mm。 150t 超高功率電弧爐各部分尺寸列于表 2－ 5，設(shè)定值見表 2－ 6。 圖 24 板式水冷掛渣爐壁 25 水冷掛渣爐壁的設(shè)計 電弧爐使用耐火材料砌筑，其使用壽命受到限制。由于電弧爐單位功率水平的提高，導(dǎo)致電弧爐內(nèi)熱負(fù)荷的急劇增加，爐內(nèi)溫度分布的不平衡加劇，從而大幅度地降低了電弧爐爐襯的使用壽命。因此，采用水冷掛渣爐壁和水冷爐蓋已成為提高超高功率電弧爐爐襯使 用壽命、促進(jìn)超高功率電弧爐技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本設(shè)計使用板式水冷爐壁，如圖 24。板式水冷爐壁：板式水冷爐壁采用鍋爐鋼板焊接，水冷爐壁內(nèi)部為由導(dǎo)流板分割成的冷卻水道，流道截面面積可根據(jù)爐壁熱負(fù)荷來確定。熱工作面鑲掛渣釘或焊上掛渣筋板。本設(shè)計采用板式水冷掛渣爐壁。 水冷爐蓋 電弧爐水冷爐蓋的結(jié)構(gòu)主要是管狀的，根據(jù)水冷卻管的布置，將其結(jié)構(gòu)分為管式環(huán)狀、管式套圈和外環(huán)套圈組合式、管式環(huán)狀與耐火材料組合式等。本設(shè)計采用管式套圈和外環(huán)套圈組合式水冷爐蓋。水冷爐蓋根據(jù)需要開設(shè)數(shù)個孔，包括 3個電極孔，裝輔助料孔、 氣體排放孔等。三相交流電弧爐需 3 個電極孔。由于電極自身被加熱，電極孔應(yīng)由具有良好導(dǎo)熱性的水冷卻管組成的金屬環(huán)構(gòu)成。水冷爐蓋的部件有：管式環(huán)形外套圈，具有 1 個中心， 1 組管式支桿從外套圈向中心伸展；管式環(huán)形內(nèi)套圈，固定在支桿上且形成數(shù)個通道；由各自凹管件構(gòu)成的內(nèi)套圈彎頭形成通道，在通道間各個管自內(nèi)凸管彎頭構(gòu)件安裝在支桿上，且與各自凹管件共同形成 3 個管狀通孔（電極孔）；與外套管同心，并位于內(nèi)套圈內(nèi)，由與內(nèi)套圈相連的管組成中心套圈，它與外圈中的循環(huán)系統(tǒng)相聯(lián)，還有一組冷卻管套圈，它和支桿相互連通。 26 3 電弧爐電氣設(shè)備的計算和選擇 電弧爐的電器設(shè)備是電爐煉鋼車間的重要組成部分，本部分設(shè)計包括：電弧爐變壓器功率和電參數(shù)的確定、電壓級數(shù)的計算、電極直徑的計算、電極心圓直徑的計算、短網(wǎng)的設(shè)計。 變壓器功率和電參數(shù)的確定 變壓器功率的確定 電爐的生產(chǎn)率決定于電爐的容量、變壓器的功率、電爐的全年工作天數(shù)、冶煉周期、電效率以及熱效率。影響電爐工作的因素很多。確定變壓器功率的目的是為了選擇與電爐容量相匹配的變壓器。變壓器功率的確定是一個比較復(fù)雜的問題，它受電爐容量、冶煉時間、爐襯材質(zhì) 、電效率、熱效率等諸多因素的影響。為了簡化計算，把變壓器功率與爐殼直徑 D 殼聯(lián)系起來，拋開其他影響因素。研究發(fā)現(xiàn)變壓器的功率與爐殼直徑 D 殼存在如下關(guān)系。當(dāng)爐殼直徑 D 殼已知時，可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式選擇變壓器的額定功率。 目前電爐煉鋼的發(fā)展趨勢是增大變壓器的能力，采周高功率或超高功率供電技術(shù)，加速爐料熔化，提高電爐的生產(chǎn)能力。 27 對于設(shè)計的 150t 爐子，取 tsm=，則所需變壓器功率為： Prat= . 170410 ??? ?=80462KVA 可選用 80000KVA 的變壓器。 熔化期 平均功率 (取功率系數(shù)為 )： Paver=179。 80462=64370KVA 熔化期的有用功率 (熔化過程自身消耗的功率 )為 : Paval=PavercosΨη el Paval=64370179。 179。 =53298VA 式中 ： cosΨ —— 功率因素 ， 取 ； η el—— 電力利用系數(shù)，接熔化期平均值，取 。 電壓級數(shù) 為了熔煉的正常進(jìn)行，應(yīng)在熔煉的各個期中使用不同的電力及不同長度的電弧，以滿足冶煉工藝的要求。一般 可用改變爐子變壓器高壓側(cè)線圈的匝數(shù)及其接法來達(dá)到。熔化期使用變壓器的全都電力并采用最高階電壓，還原期使用較小電力及較低級的二次電壓，一般不應(yīng)高于 120～ 180V(上限用于大型爐子 )。 選擇最高一級二次電壓，推薦用如下的經(jīng)驗(yàn)公式： 對堿性電爐 U=153 ratP 對酸性電爐 U=70+153 ratP 電壓的級數(shù)決定于最高一級電壓和各個冶煉期對爐了供給電能的不同要求。一般為，如表 31: 表 31 最高級電壓與二次電壓級數(shù) 最高級電壓， V 200～ 250 250～ 300 320～ 400 ＞ 400 二次電壓級數(shù) 2～ 4 4～ 6 6～ 8 8～ 18 電壓級數(shù)的一半用高壓繞組三角形聯(lián)接獲得，另一半用星形聯(lián)接獲得。 對所設(shè)計的 100t爐子，其最高級工作電壓為： U= 23 8046215 O =648V 采用 10級電壓，中間各級電壓為： 三角形聯(lián)接 星形聯(lián)接 1級 648V 6級 (648/ 3 )=374V 28 2級 (648179。 )=551V 7級 (551/ 3 )=318V 3級 (551179。 )=468V 8級 (468/ 3 )=270V 4級 (468179。 )=398V 9級 (398/ 3 )=229V 5級 (398179。 )=338V 10級（ 338/ 3 ） =195V 電極直徑（ d 電極 ） 煉鋼電弧爐多半采周直徑 600mm以下，長 2500mm以下的圓形截面石墨電極。一般最好采用大直徑的電極，以降低電極上的電流密度，從而減少電能損失。 電極直徑可按加下公式?jīng)Q定 : 3240 ededed K PId ??? 式中 ： I—— 電極上的電流密度， A Ped—— 石墨電極 500℃時達(dá)到電 阻系數(shù)，為 10Ω? mm2/m，即 10179。104178。 cm Ked—— 系數(shù)，對石墨電極 Ked=對變壓器功率為