年产100万吨钢坯锭电炉炼钢车间初步设计(编辑修改稿)

年产100万吨钢坯锭电炉炼钢车间初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

%g  全年实际工作日 332 天 332 1 0 0 % 9 0 .9 6 %365  故 作 业 率 η 电炉公称容量选择及台数的确定 由 1 0 0 0 0 0 0 1 1 3 9 .4 4 62 4 3 3 2 9 0 %g  ， 选择两台 公称容量 为 70t 的电炉，所选电炉总容量为140t。 车间实际年产量计算 A1=24nagt 24 33 2 90 % 70 2 10039681   t1000000t 因此 ,满足设计生产的要求。 毕业论文（设计） 第 8 页 校核 计算二者的相对误差 E， 其计算公式为： 100%E 实 际 年 产 量 设 计 年 产 量设 计 年 产 量 E= 1A A 1 0 0 3 9 6 8 1 0 0 0 0 0 01 0 0 % 1 0 0 % 0 .4 % 1 %A 1 0 0 0 0 0 0     因此 ,计算符合设计要求。 金属平衡图 金属平衡图反映了整个电炉生产车间金属的流向以及金属收入与支出状况。 它的绘制是根据炼钢车间生产工艺、年产合格钢坯量来确定。 用年产合格钢坯量除以钢坯收得率、烧损率等，这样反算回去最终确定大致的金属料需求。 本设计考虑到车间今后生产高合金钢的可能，车间预留模铸。 合格钢水量 247。 90%= 万吨 金属料量 247。 （ ） = 万吨 废钢量 75%= 万吨 生铁量 %= 万吨 铁 合金量 %= 万吨 毕业论文（设计） 第 9 页 现根据生产工艺将金属平衡图绘制如图 221。 图 221生产工艺及金属平衡图 （单位： 万吨） 连铸机 合格坯 100 各种损失 ＬＦ（ VD） 钢 包 电 炉 熔损及损失 生铁 废钢 铁合金 金属料 预留模铸 毕业论文（设计） 第 10 页 第三章 电弧炉 炉型 、变压器功率及电参数设计 70t 电弧炉炉型的选择及尺寸计算 电弧炉炉型是指炉子内部空间的形状与尺寸。 不同熔炼 炉因工作条件不同，供热热源不同而有不同的内型空间。 现代电弧炉炉体 中部是圆桶型，炉底为弧型，炉顶为拱型。 电弧炉近于球形体，以减少散热表面。 电弧炉的内部可分作两大部份，在炉壁下缘以下容纳钢水和溶渣的部份称作炉缸，也叫熔池。 其熔池的容积应能足够容纳适宜熔炼重量的钢液和炉渣，并适当留有余地。 熔池形状应有利 于炉池以下的空间 容纳全炉或部分 费钢铁料 ，并在此 进行熔化，称作熔化室。 设计电弧炉时， 冶炼反应的顺利进行 、 砌筑，容易补炉。 目前使用的多为锥球形熔池，上部为倒置的截锥，下部分为球冠形，球冠形电炉炉底使得熔化的钢液能积累在熔池底部迅速形成金属池，加快炉料的熔化，并及早造渣，去磷，截锥形 电炉炉坡便于补炉 ， 炉坡倾角 45度。 基于偏心炉底出钢电炉 的 优点 [2]， 倾动角度小，短网短，炉体结构简单且 电耗小， 钢流短而成直线状且钢包可带盖 等。 本设计 采用 偏心底出钢电炉。 熔池 的形状与 尺寸 炉缸的容积应能容纳 钢水和为钢水 10~15%的熔渣，并留有适当的余量。 熔池的形状为：上部为倒置的截锥，下部分为球冠形， 炉坡倾角 45 度 ，利于炉料加速熔化，因为钢液可 聚集在球冠形熔池低上，且易于砌筑和修补。 熔池的容积 Vb等于球冠部分体积和倒截头圆锥部分之和，球冠部分高度 h1为熔池深度Hb 的 1/5。 于是有 22222 1 111( ) ( )3 2 6bbh r hV b R R r r h      式 中 h1球冠部分高度 h1=hb/5 h2— 倒圆锥部分高度 h2=hbh1= 45bh Rb— 熔池半径 RB=Db/2=2hb 毕业论文（设计） 第 11 页 r1球冠 半径 1 1 21 1 1 4 8( 2 ) ( 4 )2 2 2 5 5b b b br d D h h h h      把以上数值代入 22222 1 111( ) ( )3 2 6bbh r hV b R R r r h      得 2 2 2 243 . 1 4 8 1 8 1 15( 2 ) 2 ( ) ( ) ( )3 5 5 2 5 6 5b bb b b b b bh hV h h h h h              = 取 b3 因 1t 钢液的体积为 ，则 70t 钢水所占容积为 mV =70 =3 取渣 的体积为钢液体积的 15%，则 sgV = 15%= 用 bV = mV + sgV =+= bV =3= ( b3)3=b3m3 = Db3= Db==4320mm 所以由上公式及结果可得到： 熔池深度 hb=1080mm 球冠部分高度 h1=215mm 球冠部分直径 d1=3455mm 倒截头园锥高度 h2=865mm 熔化室 门坎水平面是 指门坎炉衬水平面以下的金属门坎而言，也就是炉壳上开的加料门的下部水平面。 炉衬门坎较金属料门坎水平高出 80~100mm。 其次，根据实际操作，可以认为氧化期炉渣面与加料门门坎水平面是一致的。 在钢液沸腾时，为了使炉渣不致冲刷炉墙上，炉坡应高于炉门门坎，也就是渣面 100mm，因此，熔化室 直径 Dsm=4320+100 2=4520mm。 在确定熔化室高度 Hsm时，考虑到炉顶寿命和装料要求， 毕业论文（设计） 第 12 页 Hsm/Db=，则 Hsm==4320=1685mm 炉顶拱高与熔炼市直径 Dsm的关系为： h3/Dsm=1/9 （因材质的不同而不同） 对硅砖和高铝砖而言 h3= 11 4520 50299smD m m   炉顶厚度 δft=是按耐火材料的热阻计算和实践经验决定的 ， 取 δft=350mm 炉壁内侧倾斜度等于炉坡 水平面到炉顶拱脚高度的 10% （ 1685100） 10%= 185mm 由此可得熔化室上部直径： Dsm， t=Dsm+2 185=4520+370=4890mm。 电极 极芯圆 分布 电弧炉 是以三个电极圆心构成的直径 Dp 来表示电极在炉内的分布。 比值 Dp/Db 决定 电极炉中的位置，同时也决定炉内热量的分布，考虑到炉壁热负荷的均匀和电极把持器的布置。 Dp/Db= 电极 芯 圆的尺寸 ded， c==4320=1296mm取 1300mm 工作门 设计一个工作门，用于加料，炉前操作和观察炉况。 炉门宽度 L==1080mm 炉门高度 b==865mm 出钢口直径 d=130mm 耐火材料及炉壳的设计 用高铝砖，其具有耐火度高，致密度大，抗渣能力差，导热系数大但抗热能力差的特点，适宜做 到炉顶选其厚度为 350mm 炉缸和熔池 选用镁碳砖，由于采用超高功率，电弧辐射将大幅度增加，镁碳砖耐 毕业论文（设计） 第 13 页 高温可达 3000℃ ，厚度炉缸 460mm， 底 800mm，绝热层 75mm。 炉壳厚度取 25mm 炉衬耐火砖厚度为 460mm，绝热层厚 75mm，于是炉壳内径为 Dsh， i=Dsm+2δwl=4520+2535=5590mm 取炉壳钢板厚 25mm，则炉壳外径为 Dsh， e= Dsh， i+2δsh=5590+225=5640mm 炉底厚度近似与熔池深度，炉底厚度取为 800mm 变压器功率和电参数设计 炉子变压器功率 电炉变压器容量可以有熔化时间来计算，亦可以根据熔池表面积的功率密度进行计算，这里有前者来进行计算。 电炉熔化期占熔炼周期的大部分，熔化期长短主要由供电功率决定。 以下是对已知装入的电炉根据熔化时间要求来计算所需供电功率，即变压器的容量。 P=cosm qGtN P炉用变压器的容量， KVA q熔化每吨废钢料及熔化相应的渣料并升温所需要的电量 kwh/t q≈410 kwh/t G电炉装入量， t G=70t tm预期熔化时间 tm=1h cos 熔化期平均功率因数，超高功率取 η变压器有用功率的热效率 η= N熔化期变压器功率平均利用系数 N= 4 1 0 7 0 46590c o s 1 0 .7 0 0 .8 0 1 .1mqGP KV AtN   选取变压器功率为 50000KVA 若按电炉的额定容量计算其单位功率为 50000/70=714KVA/t，说明该电炉属超高功率电弧炉。 毕业论文（设计） 第 14 页 电压 的 级数 为了满足冶炼工艺的要求，在各冶炼期采用不同的功率供电，如熔化期采用最高功率 及最高二次电压供电，在精炼期使用较小功率及低电压供电。 在功率一定时，工作电压提高，可以减小电流，因而可提高功率因数 cos 和电效率 电 ，为此变压器要设置若干级二次电压，首先选最高一级的二次电压，其经验公式为： 315UP （ 3— 8） 将 P=50000 kv A 代入公式（ 3— 8）中得 3 31 5 1 5 5 0 0 0 0UP 通过计算得： U 取 U 553V 即最高一级的二次电压为 553V 电压级数取决于最高二次电压和各冶炼期对供电的要求 一般： 最高二次电压 /V 200～ 250 250～ 300 320～ 400 400 电压级数 2～ 4 4～ 6 6～ 8 8～ 18 改变二次电压通过改变变压器 高压侧线圈匝数及接线法来实现，二分之一用高压 绕 组三角形连接 获 得，另一半用星形连接获得。 本设计 采用 8级电压 其 中间各级电压为 三角形联接 1 级 553V 2 级（ 553） 470V 3 级（ 470） 400V 4 级（ 400） 340V 星形联接 5 级（ 553/ 3 ） 319V 6 级（ 470/ 3 ） 271V 7 级（ 400/ 3 ） 230V 8 级（ 340/ 3 ） 196V 毕业论文（设计） 第 15 页 电极直径 炼钢电弧炉多采圆形 截 面石墨电极。 它是用石油焦或沥表焦和煤焦油制成。 在压榨机上把上述混合物压成合适直径的圆柱体，放入专用的煤气炉中焙烧，经焙烧后的电极就是碳素电极。 将碳素电极放入电阻炉电炉内，长期地加热到 2450 度，就得石墨电极。 每根电极之间采用石墨端头联接，以保证接合处紧密。 每相电极一般由 2～ 3 根电极组成。 电极是将电流输入熔炼室的导体，当电流通过电 极时，电极会发热，此时会有 8%左右电能损失。 当功率一定时，电极直径减小，电极上的电流密度 I/S 增大，电能损失增大，。