【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0*jZTxMI:EYB()inwi 電弧爐煉鋼的機(jī)械設(shè)備 電弧爐的構(gòu)造主要由煉鋼工藝決定，同時(shí)與電弧爐的容量大小、裝料方式、傳動(dòng)方式等有關(guān) [4]。電弧爐的基本結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 煉鋼電弧爐示意圖 1傾爐用液壓缸； 2傾爐搖架； 3爐門； 4熔池； 5爐蓋； 6電極； 7電極夾持器； 8爐體； 9電弧； 10出鋼槽。 電弧爐的主要機(jī)械設(shè)備由爐體、電極夾持器、電極升降裝置、爐體傾動(dòng)裝置、爐蓋提升、旋轉(zhuǎn)裝置和爐頂裝料系統(tǒng)等以及液壓系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)組成。 爐體 :是電弧爐 的主要裝置，用來(lái)熔化爐料和進(jìn)行各種冶金反應(yīng)。電弧爐的爐體由金屬構(gòu)件和耐火材料砌筑成的爐襯兩部分組成。電弧爐的金屬構(gòu)件包括爐殼、爐門、出鋼槽、爐蓋圈和電極密封圈。爐殼由鋼板焊成，上部有加固圈。爐門可以用來(lái)觀測(cè)爐內(nèi)情況及進(jìn)行扒渣等操作，爐蓋的上方一有三個(gè)呈正三角形不知的電極孔，在孔與電極之間設(shè)有電極密封圈。爐殼的上部、爐蓋和電極密封圈都通水冷卻，爐殼內(nèi)部、爐蓋及出鋼槽內(nèi)部都是用耐火磚砌成的。 電極夾持器及電極升降裝置 :電極夾持器可以用來(lái)夾緊和放松電極，還可以把電流傳送到電極上。在熔煉過(guò)程中，由于爐料不斷熔化，不 同的熔煉階段要求給出不同的電能。同時(shí)，電極自身的長(zhǎng)度也會(huì)存在自消耗。因此，需要隨時(shí)升降電極以調(diào)整電弧的長(zhǎng)度。電極通過(guò)電極夾持器固定在電極升降裝置上。電極升降裝置由導(dǎo)電橫臂、立柱和傳動(dòng)裝置組成。導(dǎo)電橫臂由銅鋼復(fù)合板制成，作為支持用的機(jī)械結(jié)果部分，用來(lái)固定電極夾頭。立柱和導(dǎo)電橫臂連接成“Г”形支架，一起在固定的框架內(nèi)升降，框架固定在爐體的搖架上，框架內(nèi)裝有滾輪，立柱沿滾輪升降。電極夾頭、導(dǎo)電橫臂都是內(nèi)部通水冷卻。傳動(dòng)方一式為液壓傳動(dòng)。電極升降機(jī)構(gòu)包括電極升降液壓缸、電極升降立柱、電極噴林環(huán)、夾頭噴吹等部分。 爐 體傾動(dòng)裝置 :為底傾機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)形式為液壓傳動(dòng)。爐子裝在專門的搖架上，搖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()共 54 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 架兩側(cè)的扇形板支撐在底座上，傾動(dòng)時(shí)搖架的扇形板沿底座擺動(dòng)，出鋼槽末端的運(yùn)動(dòng)軌跡為擺線。傾動(dòng)時(shí)工作液進(jìn)入液壓缸，使液壓活塞桿推動(dòng)搖架，搖架沿水平底座滾動(dòng)，帶動(dòng)爐體傾動(dòng)，為防止搖架和水平底座發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，在它們的整個(gè)接觸面上，分別加工上導(dǎo)釘孔和導(dǎo)釘。傾爐機(jī)構(gòu)包括傾動(dòng)搖架、傾動(dòng)軌道、傾動(dòng)液壓缸、水平支撐機(jī)構(gòu)與爐蓋旋轉(zhuǎn)軸承和旋轉(zhuǎn)鎖定等。傾動(dòng)搖架下部為弧形結(jié)構(gòu)，在軌道平面上進(jìn)行滾動(dòng)，定位準(zhǔn)確、可靠。兩個(gè)活塞式傾動(dòng)爐液壓缸下支座固定在水泥基礎(chǔ)上。上支座固定在搖架平臺(tái)的底部。傾動(dòng)油路上安裝有液壓鎖，以保證爐子在任何傾動(dòng)位置失壓時(shí)，停止不動(dòng)。水平支撐狀態(tài)，不得向出渣側(cè)傾動(dòng)。 爐蓋提升及旋轉(zhuǎn)裝置 :該機(jī)構(gòu)包括爐蓋旋轉(zhuǎn)架、爐蓋提升缸、提升連桿機(jī)構(gòu)、爐蓋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及鎖定機(jī)構(gòu)等。旋轉(zhuǎn)架通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸承連接在傾動(dòng)搖架平臺(tái)上。當(dāng)固定在平臺(tái)上的液壓缸活塞桿伸出時(shí)，可使?fàn)t蓋旋開。液壓缸活塞桿縮回時(shí)，爐蓋即可復(fù)位。旋轉(zhuǎn)架伸出臂下通水冷卻，以防止高溫變形。 液壓系統(tǒng) :液壓系統(tǒng)包括液壓源、控制閥門、蓄液箱、蓄能器等。液壓源有三臺(tái)恒壓變量泵并配備一定數(shù)量的蓄能器。以保證事故狀態(tài)的應(yīng)急操作。 電極升降采用比例閥，以保證在穿井塌料時(shí)電極能快速提升，防止電極碰斷和提高靈敏度。爐體傾動(dòng)采用比例閥，使傾動(dòng)速度在 03/s之間隨意控制，以滿足出鋼和快速回傾的要求。爐蓋旋轉(zhuǎn)采用比例閥控制，以保證在旋轉(zhuǎn)過(guò)程平穩(wěn)、快速。 水冷系統(tǒng) :為了延長(zhǎng)電弧爐的使用壽命以及改善爐前操作條件，電弧爐的許多部位通水冷卻，如前所述的爐蓋、爐殼等、水冷系統(tǒng)主要包括三部分 :水冷爐壁、水冷爐蓋和水冷導(dǎo)電橫臂、爐體為雙層結(jié)構(gòu)，中間為水冷夾層，爐壁匕有入水口和出水口，冷卻水不斷從夾層中流過(guò)，使?fàn)t壁冷卻。冷卻水的進(jìn)口壓力要求一般在 氣壓以上。電爐主體的水冷系統(tǒng)供給水冷爐壁、水冷爐蓋、爐門、爐門框、導(dǎo)電橫臂電極夾頭、電極噴林水冷電纜和銅管等。 氣動(dòng)系統(tǒng) :氣動(dòng)裝置為電極夾頭清灰，為加料斗氣缸、爐門氣缸等供氣，系統(tǒng)由主閥架氣動(dòng)三大件、氣閥等組成，系統(tǒng)壓力 。 電弧爐煉鋼的電氣設(shè)備 電弧爐的電氣設(shè)備主要分為主電路和電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主電路的任務(wù)是將高壓電轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪捍箅娏鬏斖娀t，并以電弧的形式將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋ｋ娀t的主電路如圖 ，主要由高壓斷電器、電抗器、電爐變壓器及低壓短網(wǎng)等組成 [5]。 電弧爐采用三相 交流電供電，電氣設(shè)備主要包括以下幾個(gè)部分 :高壓供電系統(tǒng)、二次回路、電爐變壓器、電抗器、短網(wǎng)、低壓供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 高壓系統(tǒng) :一股由 35Kv電，經(jīng)高壓隔離開關(guān)、高壓真空斷路器、電抗器送至電弧爐變壓器，在高壓供電系統(tǒng)中設(shè)有氧化鋅避雷器、阻容吸收器，作為電壓吸收裝置，吸收操作過(guò)電壓和浪涌過(guò)電壓，以保證變壓器正常運(yùn)行。高壓測(cè)二次計(jì)量回路設(shè)有高Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()inwi壓側(cè)電壓、高壓側(cè)電流、功率因數(shù)、有功功率、有功電度及無(wú)功電度的計(jì)量，二次保護(hù)回路設(shè)有過(guò)電流保護(hù)、欠壓保護(hù)、缺相保護(hù)、變壓器溫度保護(hù)、變壓器瓦斯保護(hù)及冷卻器保護(hù)等完善的保護(hù)回 路。 電爐變壓器：采用高阻抗電弧爐專用變壓器，變壓器采用有載電動(dòng)調(diào)壓，低壓二次側(cè)采用銅管側(cè)出線、內(nèi)封口，采用強(qiáng)油循環(huán)水冷卻器進(jìn)行冷卻。變壓器配套強(qiáng)油循環(huán)冷卻器及其電氣控制臺(tái)。 電抗器 :電抗器為外附電抗器，無(wú)載調(diào)節(jié)可連續(xù)過(guò)載 20%，配有隔離開關(guān)，接地開關(guān)。 短網(wǎng) :也稱大電流線路，是指從電弧爐變壓器低壓出線到電極 (包括電極 )之間的各種形式導(dǎo)體的總和。電流經(jīng)短網(wǎng)送入爐內(nèi)，產(chǎn)生電流，將電能變成熱能，把爐料熔化。 低壓動(dòng)力及控制電源 :由系統(tǒng)動(dòng)力柜接收車間饋電，進(jìn)線電壓 380/220V,三相四線制。主要是給液壓站、高壓 泵、加熱器、閘整流電源、電爐變壓器調(diào)壓控制器、油水冷卻器、儀表電源、控制電源、穩(wěn)壓電源等供電。 圖 電弧爐主電路簡(jiǎn)圖 1高壓電纜； 2隔離開關(guān)； 3高壓斷路器； 4電抗器； 5電抗器短爐開關(guān)； 6電爐變壓器； 7電極； 8電??； 9金屬。 電弧爐煉鋼過(guò)程及工藝簡(jiǎn)介 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()共 54 頁(yè) 第 11 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電弧爐煉鋼過(guò)程 電弧爐是以電弧為主要熱源的電爐，分為直流電弧爐和交流電弧爐兩種。在電弧爐煉鋼過(guò)程中，電弧產(chǎn)生于專用的電極棒和被熔化的爐料之間，爐料受到電弧的直接加熱。 電弧爐是繼轉(zhuǎn)爐、平爐之后出現(xiàn)的又一 種煉鋼方法，已有百年歷史。目前世界上電爐鋼產(chǎn)量 95%以上都是由交流電弧爐生產(chǎn)的，已成為主要的煉鋼方法之一。 如圖 三相電弧爐構(gòu)造簡(jiǎn)圖。它由一臺(tái)特種變壓器的三相交流電供電，三相交流電流通過(guò) 3個(gè)上下移動(dòng)的電極直接加熱爐內(nèi)金屬 [6]。 圖 三相電弧爐構(gòu)造簡(jiǎn)圖 1爐底； 2鋼液； 3渣層； 4流鋼嘴； 5爐頂； 6電極； 7電極夾持器； 8短網(wǎng)；9電爐變壓器； 10爐門。 電弧爐整個(gè)煉鋼過(guò)程一般分為熔化期、氧化期和還原期三個(gè)時(shí)期，各個(gè)時(shí)期對(duì)冶煉溫度和功率的要求各不相同。 熔化期的任務(wù)是將固體爐 料熔化為鋼液，這個(gè)時(shí)期要求盡可能地向爐內(nèi)輸入最大電功率以保證爐料在最短的時(shí)間內(nèi)熔為金屬液。氧化期主要是通過(guò)脫碳反應(yīng)而造成鋼液沸騰，從而達(dá)到除磷、除雜、均勻等目的。還原期的主要任務(wù)是 :(l)使鋼和爐渣還原； (2)去除鋼液中的氧和硫，使其含量達(dá)到規(guī)定的要求； (3)調(diào)整鋼液的化學(xué)成分，使其達(dá)到要求； (4)加熱鋼液至正常出鋼溫度。電弧爐煉鋼過(guò)程工藝如圖 所示。 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()inwi熔 化 期裝 料 氧 化 期 除 渣 還 原 期補(bǔ) 料出 鋼白 云 石或 鎂 粉通 電廢 鋼吹 氧 助 熔熔 渣吹 氧 加 合 金 塊取 樣廢 鋼（ 二 次 加 料 ）取 樣 加 礦 石 取 樣 化 驗(yàn) 造 渣 劑 圖 電弧爐煉鋼工藝過(guò)程 電弧爐煉鋼工藝簡(jiǎn)述 電弧爐煉鋼的工藝方法歸納起 來(lái)有三種，即氧化法、不氧化法和返回吹氧法。氧化法是電弧爐煉鋼工藝的最基本的方法，不氧化法和返回吹氧法都是在氧化法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 [7]。 傳統(tǒng)的氧化法冶煉工藝由補(bǔ)爐、裝料、熔化期、氧化期、還原期和出鋼六個(gè)階段組成。在爐內(nèi)即要完成熔化、脫磷、脫碳、升溫，又要進(jìn)行脫氧、脫硫、去氣、去除夾雜物、合金化以及溫度成分的調(diào)整，因而冶煉周期很長(zhǎng)。這即難保證對(duì)鋼材越來(lái)越嚴(yán)格的質(zhì)量要求，又限制了電弧爐生產(chǎn)率的提高。工藝上的改進(jìn)大大提高了電弧爐設(shè)備能力，使其能夠以盡可能大的功率進(jìn)行熔化、升溫操作，而把那些只需要較低功率的操作 轉(zhuǎn)移到鋼包精練爐內(nèi)進(jìn)行。并且越來(lái)越完善的電弧技術(shù)能進(jìn)一步滿足鋼液純度和嚴(yán)格的成分、溫度控制的要求。同時(shí)，在現(xiàn)代電弧爐煉鋼工藝中，在熔化初期就對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行吹氧，因此熔化期和氧化期己無(wú)明顯的區(qū)分，所以現(xiàn)代電弧爐煉鋼工藝包括補(bǔ)爐、裝料、熔氧期和出鋼四個(gè)階段。 補(bǔ)爐 :補(bǔ)爐是指當(dāng)上爐出鋼完后，需要迅速將爐體損壞的部位進(jìn)行維修，以保證下一爐鋼的正常冶煉。 裝料 :裝料是指將固體爐料裝入爐膛內(nèi)。目前多數(shù)電弧爐采用爐蓋上升，爐體開出，或者爐蓋升起旋開，用吊車吊起爐料一次加入爐膛內(nèi)。 熔氧期 :從通電開始到出鋼階段稱為熔氧期。熔氧 期的主要任務(wù)是迅速熔化全部爐料，去除鋼液中的磷、氣體和夾雜物，將鋼液溫度加熱到高于出鋼溫度 1020℃。為了加速熔化和節(jié)約電能，在熔氧期一般采用吹氧助熔，有條件的也可以采川煤氧助熔。 出鋼 :鋼液脫碳、脫磷良好，化學(xué)成分符合要求，溫度達(dá)到出鋼要求，爐渣合乎出鋼要求，即可出鋼。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 Opinos adugethry39。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()共 54 頁(yè) 第 13 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電弧爐工藝對(duì)控制系統(tǒng)的要求 由于煉鋼工藝在電弧爐煉鋼上采用了多種提高冶煉效果，縮短煉鋼時(shí)間，節(jié)能降耗的技術(shù)，從而使電弧爐的控制系統(tǒng)更為復(fù)雜。例如在電弧爐上采用吹氧技術(shù)之后，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的要求是 :在煉鋼過(guò)程中如何達(dá)到最 佳的脫碳效果，同時(shí)要控制化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的一氧化碳在爐內(nèi)進(jìn)行充分二次燃燒?？刂拼笛醯男Ч?，確保浮渣的厚度足以去覆蓋電弧，從而保證電能效率得以最大限度地發(fā)揮，提高鋼水的攪拌效果，迅速把熱能傳遞給需熔化的廢鋼，擴(kuò)大氧和鋼水之間反應(yīng)的有效區(qū)域，允許電弧爐進(jìn)行長(zhǎng)弧操作。綜合各種因素的控制，達(dá)到最大功率的冶煉效果 [8]。 電弧爐煉鋼工藝對(duì)電極調(diào)節(jié)器的要求 電極調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)條件和調(diào)節(jié)任務(wù)頗為復(fù)雜。在起弧熔化冷料時(shí)，長(zhǎng)度為數(shù)毫米的電弧在不甚大的范圍內(nèi)，就能產(chǎn)生數(shù)千千瓦的功率，此時(shí)電弧溫度高達(dá)數(shù)千度，被 熔料在電極下面迅速而激烈的熔化、飛濺，時(shí)有短路和斷弧現(xiàn)象發(fā)生，因此弧長(zhǎng)、輸入功率不斷變化。當(dāng)電弧電流小于額定值時(shí)，輸入到爐內(nèi)的電能減少，熔化時(shí)間拖長(zhǎng)，電能及電極消耗均有增加 。而當(dāng)電流非常大時(shí)，雖僅數(shù)秒鐘，就能使線路損耗大大增加，導(dǎo)致輸入電弧爐內(nèi)的電能減少，降低設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)，此時(shí)電弧長(zhǎng)度非常短，特別使當(dāng)電極同熾熱或液態(tài)熔液接觸時(shí)，會(huì)使熔液遭受增碳的危險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)可折斷電極?？梢姡娀t電極調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)任務(wù)非常關(guān)鍵，即在保證穩(wěn)定調(diào)節(jié)的條件下，要求電極調(diào)節(jié)器靈敏度高，快速性好，超調(diào)小。 具體的說(shuō)， 40噸電弧爐對(duì)自 動(dòng)