年产100万吨钢坯(锭)电炉炼钢车间初步设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

年产100万吨钢坯(锭)电炉炼钢车间初步设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

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 2 4 3 3 2 9 0 % 7 0 2 10039681   t1000000t 因此 ,满足设计生产的要求。 贵州大学毕业论文（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 贵州大学毕业论文（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 贵州大学毕业论文（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 贵州大学毕业论文（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 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= = 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， 贵州大学毕业论文（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 4 5 2 0 5 0 299smD 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 贵州大学毕业论文（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 K V 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。 贵州大学毕业论文（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 3 315 15 50 00 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 贵州大学毕业论文（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，电极直径增大，电极上的电流密度 I/S 减小，电能损失减小，因此希望电极直径大点，但电极直径太大，电极表面热量损失增加，所以电极直径不能太大，应有一个合。