【文章內(nèi)容簡介】 1 1 3 9 .4 4 62 4 3 3 2 9 0 %g ????? ， 選擇兩臺 公稱容量為 70t 的電爐，所 選電爐總?cè)萘繛?40t。 車間實際年產(chǎn)量計算 A1=24nagt 2 4 3 3 2 9 0 % 7 0 2 10039681? ? ? ???t1000000t 因此 ,滿足設(shè)計生產(chǎn)的要求。 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 校核 計算二者的相對誤差 E， 其計算公式為： 100%E ??實 際 年 產(chǎn) 量 設(shè) 計 年 產(chǎn) 量設(shè) 計 年 產(chǎn) 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 ,計算符合設(shè)計要求。 金屬平衡圖 金屬平 衡圖反映了整個電爐生產(chǎn)車間金屬的流向以及金屬收入與支出狀況。它的繪制是根據(jù)煉鋼車間生產(chǎn)工藝、年產(chǎn)合格鋼坯量來確定。用年產(chǎn)合格鋼坯量除以鋼坯收得率、燒損率等，這樣反算回去最終確定大致的金屬料需求。本設(shè)計考慮到車間今后生產(chǎn)高合金鋼的可能，車間預(yù)留模鑄。 合格鋼水量 247。 90%= 萬噸 金屬料量 247。（ ） = 萬噸 廢鋼量 75%= 萬噸 生鐵量 %= 萬噸 鐵合金量 %= 萬噸 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 現(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)工藝將金屬平衡圖繪制如圖 221。 圖 221 生產(chǎn)工藝及金屬平衡圖 （單位： 萬噸） 連鑄機 合格坯 100 各種損失 ＬＦ（ VD） 鋼 包 電 爐 熔損及損失 生鐵 廢鋼 鐵合金 金屬料 預(yù)留模鑄 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 第三章 電弧爐 爐型 、變壓器功率及電參數(shù)設(shè)計 70t 電弧爐爐型的選擇及尺寸計算 電弧爐爐型是指爐子內(nèi)部空間的形狀與尺寸。不同熔煉 爐因工作條件不同，供熱熱源不同而有不同的內(nèi)型空間?，F(xiàn)代電弧爐爐體 中部是圓桶型，爐底 為弧型，爐頂為拱型。電弧爐近于球形體，以減少散熱表面。電弧爐的內(nèi)部可分作兩大部份，在爐壁下緣以下容納鋼水和溶渣的部份稱作爐缸，也叫熔池。其熔池的容積應(yīng)能足夠容納適宜熔煉重量的鋼液和爐渣，并適當留有余地。熔池形狀應(yīng)有利 于爐池以下的空間 容納全爐或部分 費鋼鐵料 ，并在此 進行熔化，稱作熔化室。設(shè)計電弧爐時， 冶煉反應(yīng)的順利進行 、 砌筑，容易補爐。目前使用的多為錐球形熔池，上部為倒置的截錐，下部分為球冠形，球冠形電爐爐底使得熔化的鋼液能積累在熔池底部迅速形成金屬池，加快爐料的熔化，并及早造渣，去磷，截錐形電爐爐坡便于補爐 ， 爐坡傾角 45 度 。 基于偏心爐底出鋼電爐 的 優(yōu)點 [2]， 傾動角度小，短網(wǎng)短，爐體結(jié)構(gòu)簡單且 電耗小， 鋼流短而成直線狀且鋼包可帶蓋 等 。 本設(shè)計 采用 偏心底出鋼電爐。 熔池 的形狀與 尺寸 爐缸的容積應(yīng)能容納 鋼水和為鋼水 10~15%的熔渣，并留有適當?shù)挠嗔?。熔池的形狀為：上部為倒置的截錐，下部分為球冠形， 爐坡傾角 45 度 ，利于爐料加速熔化，因為鋼液可 聚集在球冠形熔池低上，且易于砌筑和修補。 熔池的容積 Vb 等于球冠部分體積和倒截頭圓錐部分之和，球冠部分高度 h1 為熔池深度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— 倒圓錐部分高度 h2=hbh1= 45bh Rb— 熔池半徑 RB=Db/2=2hb 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 11 頁 r1球冠 半徑 1 1 21 1 1 4 8( 2 ) ( 4 )2 2 2 5 5b b b br d D h h h h? ? ? ? ? ? 把以上數(shù)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 鋼液 的體積為 ，則 70t 鋼水所占容積為 mV =70 =3 取渣 的體積為鋼液體積的 15%，則 sgV = 15%= 用 bV = mV + sgV =+= bV =3= ( b3)3= = Db3= Db==4320mm 所以由上公式及結(jié)果可得到： 熔池深度 hb=1080mm 球冠部分高度 h1=215mm 球冠部分直徑 d1=3455mm 倒截頭園錐高度 h2=865mm 熔化室 門坎水平面是指門坎爐襯水平面以 下的金屬門坎而言，也就是爐殼上開的加料門的下部水平面。爐襯門坎較金屬料門坎水平高出 80~100mm。其次，根據(jù)實際操作，可以認為氧化期爐渣面與加料門門坎水平面是一致的。 在鋼液沸騰時，為了使爐渣不致沖刷爐墻上，爐坡應(yīng)高于爐門門坎，也就是渣面 100mm，因此，熔化室 直徑 Dsm=4320+100 2=4520mm。 在確定熔化室高度 Hsm時，考慮到爐頂壽命和裝料要求， 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 12 頁 Hsm/Db=，則 Hsm==4320=1685mm 爐頂拱高與熔煉市直徑 Dsm 的關(guān)系為： h3/Dsm=1/9 （因材質(zhì)的不同而不同） 對硅磚和高鋁磚而言 h3= 11 4 5 2 0 5 0 299smD m m? ? ? 爐頂厚度 δft=是按耐火材料的熱阻計算和實踐經(jīng)驗決定的 ， 取 δft=350mm 爐壁內(nèi)側(cè)傾斜度等于爐坡 水平面到爐頂拱腳高度的 10% （ 1685100） 10%= 185mm 由此可得熔化室上部直徑： Dsm， t=Dsm+2 185=4520+370=4890mm。 電極 極芯圓 分布 電弧爐 是以三個電極圓心構(gòu)成的直徑 Dp 來表示電極在爐內(nèi)的分布。比值 Dp/Db決定電極爐中的位置，同 時也決定爐內(nèi)熱量的分布，考慮到爐壁熱負荷的均勻和電極把持器的布置。 Dp/Db= 電極 芯 圓的尺寸 ded， c==4320=1296mm取 1300mm 工作門 設(shè)計一個工作門，用于加料，爐前操作和觀察爐況。 爐門寬度 L==1080mm 爐門高度 b==865mm 出鋼口直徑 d=130mm 耐火材料及爐殼的設(shè)計 用高鋁磚，其具有耐火度高，致密度大，抗渣能力差，導(dǎo)熱系數(shù)大但抗熱能力差的特點，適宜做到爐頂選其厚度為 350mm 爐缸和熔池 選用鎂碳磚，由于采用超高功率，電弧輻射將大幅度增加，鎂碳磚耐 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13 頁 高溫可達 3000℃ ，厚度爐缸 460mm， 底 800mm，絕熱層 75mm。 爐殼厚度取 25mm 爐襯耐火磚厚度為 460mm，絕熱層厚 75mm，于是爐殼內(nèi)徑為 Dsh， i=Dsm+2δwl=4520+2535=5590mm 取爐殼鋼板厚 25mm，則爐殼外徑為 Dsh， e= Dsh， i+2δsh=5590+225=5640mm 爐底厚度近似與熔池深度，爐底厚度取為 800mm 變壓器功率和電參數(shù)設(shè)計 爐子變壓器功率 電爐變壓器容量可以有熔化時間來計算，亦可以根據(jù)熔池表面積的功率密度進行計算，這里有前者來進行計算。 電爐熔化期占熔煉周期的大部分，熔化期長短主要由供電功率決定。以下是對已知裝入的電爐根據(jù)熔化時間要求來計算所需供電功率，即變壓器的容量。 P=cosm qGtN?? P爐用變壓器的容量， KVA q熔化每噸廢鋼料及熔化相應(yīng)的渣料并升溫所需要的電量 kwh/t q≈410 kwh/t G電爐裝入量， t G=70t tm預(yù)期熔化時間 tm=1h cos? 熔化期平均功率因數(shù)，超高功率取 η變壓器有用功率的熱效率 η= N熔化期變壓器功率平均利用系數(shù) N= 4 1 0 7 0 46590c o s 1 0 . 7 0 0 . 8 0 1 . 1mqGP K V AtN?? ?? ? ????選取變壓器功率為 50000KVA 若按電爐的額定容量計算其單位功率為 50000/70=714KVA/t，說明該電爐屬超高功率電弧爐。 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 14 頁 電壓 的 級數(shù) 為了滿足冶煉工藝的要求，在各冶煉期采用不同的功率供電，如熔化期采用最高功率及最高二次電壓供電 ，在精煉期使用較小功率及低電壓供電。在功率一定時，工作電壓提高，可以減小電流，因而可提高功率因數(shù) cos? 和電效率 ?電 ，為此變壓器要設(shè)置若干級二次電壓，首先選最高一級的二次電壓，其經(jīng)驗公式為： 315UP? （ 3— 8） 將 P=50000 kv A 代入公式（ 3— 8）中得 3 315 15 50 00 0UP?? 通過計算得： U? 取 U? 553V 即最高一級的二次電壓為 553V 電壓級數(shù)取決于最高二次電壓和各冶煉期對供電的要求 一般： 最高二次電壓 /V 200～ 250 250～ 300 320～ 400 400 電壓級數(shù) 2～ 4 4～ 6 6～ 8 8～ 18 改變二次電壓通過改變變壓器高壓側(cè)線圈匝數(shù)及接 線法來實現(xiàn)，二分之一用高壓 繞 組三角形連接 獲 得，另一半用星形連接獲得。 本設(shè)計 采用 8 級電壓 其 中間各級電壓為 三角形聯(lián)接 1 級 553V 2 級（ 553） 470V 3 級（ 470） 400V 4 級（ 400） 340V 星形聯(lián)接 5 級（ 553/ 3 ） 319V 6 級（ 470/ 3 ） 271V 7 級（ 400/ 3 ） 230V 8 級（ 340/ 3 ） 196V 貴州大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 15 頁 電極直徑 煉鋼電弧爐多采圓形 截 面石墨電極。它是用石油焦或瀝表焦和煤焦油制成。在壓榨機上把上述混合物壓成合適直徑的圓柱體，放入專用的煤氣爐中焙燒，經(jīng)焙燒后的電極就是碳素電極。將碳素電極放入電阻爐電爐內(nèi)，長期地加熱到 2450 度，就得石墨電極。每根電極之間采用石墨端頭聯(lián)接，以保證接合處緊密。每相電極一般由 2～ 3根電極組成。 電極是將電流輸入熔煉室的導(dǎo)體，當電流通過電極時，電極會發(fā)熱， 此時會有 8%左右電能損失。當功率一定時，電極直徑減小，電極上的電流密度 I/S 增大，電能損失增大，電極直徑增大，電極上的電流密度 I/S 減小，電能損失減小，因此希望電極直徑大點，但電極直徑太大，電極表面熱量損失增加，所以電極直徑不能太大，應(yīng)有一個合