【文章內(nèi)容簡介】 ,h2=hbh1=54hb Rb—— 熔池半徑 ,Rb= 22b bD h?,考慮到為便于爐子容易全部出鋼 ,通常采用 Db/hb=5,即 Db=5hb。本次采用 Db =4 hb r1—— 球缺半徑 .r1= 1 625bd h?,因 d1=Db2h2=4hb hb58 =125hb 把上列數(shù)值代入式 (31)中 ,整理后得 : Vb==(m3) 因 1噸鋼液的體積為 ,則 130t鋼液所占容積為 : Vm=80179。 = 因電弧爐熔煉氧化期的渣量最大 ,對堿性電爐而言 ,渣液與鋼液重量之比用,因此溶渣重量為 80179。 =,假設(shè)溶渣比重為 3,則溶渣占容積為 : Vsg=∴ Vb=Vm+Vsg=+= 于是可求出 : Db=5130mm hb=1039mm h1=208mm d1=3532mm h2=831mm 熔煉室尺寸 熔煉室直徑 Dsm 在鋼液沸騰時(shí) ,為了使?fàn)t渣不致沖刷到爐墻上 ,爐坡應(yīng)高與爐門門坎 (也就是爐渣面 ) ,熔煉室直徑 Dsm為 : Dsm=Db+2179。 100=5130+2179。 100=5330mm 熔煉室高度 Hsm 當(dāng)決定熔煉室高度時(shí) ,規(guī)定從爐子加料門坎水平面上 (指金屬門坎而言 )至爐頂拱腳的空間高度為熔煉室高度 .爐襯門坎較金屬門坎水平高出 80～ 100mm. 一般推薦用下列比例關(guān)系 : 對 40t以下的爐子 :Hsm/Db=～ 。 對 40t以上的爐子 :Hsm/Db=～ 在此取 Hsm/Db=,則 Hsm=179。 Db=179。 5130=2052mm 熔煉室上部直徑 Dsm,t 爐壁一般用大塊打結(jié)磚 ,內(nèi)壁作成向外傾斜 .這樣 ,爐壁上部的厚度減薄 ,耐火材料消耗減少 ,爐壁較穩(wěn)定且易于修補(bǔ) .同時(shí)使熔煉室發(fā)容積增大 ,可多裝比重輕的爐料。 爐壁傾角 223。一般為 6176?！?7176。 ,取 223。=6176。 ,tg223。=,從而可得熔煉室上部直徑 Dsm,t為 : 16 Dsm,t=Dsm+2(Hsm100)tg223。=5330+2(2052100)179。 =5720mm 爐頂 爐頂拱高 h3 爐頂拱高 h3與熔煉室直徑 Dsm的關(guān)系 : ）因爐頂磚材質(zhì)不同而異(91~713 ?smDh 對硅磚或高鋁磚爐頂而言 ,取 h3= 11 6 6 0 0 7 3 399smD m m? ? ? ft 爐頂厚度δ ft是按耐火材料的熱阻計(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)決定的 ,推薦如下 : 對 20t以下的爐 子 δ ft=230mm 對 20t及 20t以上爐子 δ ft=300mm 對 40t以上的爐子 δ ft=350mm 砌爐頂時(shí) ,磚縫小于 2mm,磚與磚高低凹凸差小于 5mm,以“人字形”砌法最為普遍 . 爐頂中央部分距熔池液面的高度 Hcem Hcem=Hsm+h3=2052+592=2644mm 爐殼直徑和爐襯厚度 爐壁 爐壁厚度是指 D，平面上的厚度，即爐壁最大厚度。該厚度通?？?按耐火材料的熱阻計(jì)算而定。計(jì)算所依據(jù)的條件是爐了在操作末期爐殼被加熱的溫度不得超過、 1500～ 20O℃，以免爐殼變形。大于 40t的爐子則相應(yīng)為 460mm和 75mm。 模砂條結(jié)爐壁，耐火層為鎂砂打結(jié)層，其厚度可參考以上經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。 對所設(shè)計(jì)的爐子，耐火磚層厚度取為 460mm，絕熱層厚度取為 75mm(取輕質(zhì)耐火材料 65mm，石棟板 lOmm厚 )。于是可求出爐殼的內(nèi)徑為 : Dsh,i=Dsm+2δ wwl=5330+2179。 535=6400mm 爐殼鋼板厚度δ sh可采取爐殼直徑的 1/200，對所 設(shè)計(jì)的爐子 取 ： δ sh= DSh2021 i=6400 32200 mm? 則爐殼外徑為： Dsh,e=Dsh,I+2δ sh=6400+2179。 32=6464mm 爐底 1)對爐底結(jié)構(gòu)的要求 ○1 能耐溫度的急劇變化； ○2 具有高溫度下抗沖擊的性能和抵抗?fàn)t渣沖刷的作用； ○3 有足夠的熱阻，使熔池內(nèi)上下溫度比較均勻。 為滿足以上要求，爐底應(yīng)由砌磚層和打結(jié)層組成，砌磚層下部要 有較低的導(dǎo)熱性。 2)爐底各層的厚度 17 爐底的總厚度應(yīng)由熱量計(jì)算來確定，近似等于熔池深度。可采 用表 21推薦的數(shù)據(jù)。在此僅就各層厚度的選擇分述如下： ○1 絕熱層 : 10～ 30mm， ○2 砌磚層 : 15～ 20t的爐子 295mm； 25～ 30t的爐子 360mm； ○3 打結(jié)層： 1～ 5t的爐子不厚于 2O0mm； 10～ 30t的爐子不厚于 30Omm 對所設(shè)計(jì)的爐子，爐底厚度取為 750～ 800mm。當(dāng)裝有電磁攪拌 設(shè)備時(shí)，爐底厚度應(yīng)減薄 10～ 15%。 表 2— 1 爐底厚度推薦 爐子容量 (t) 爐底總厚度 (mm) ～ 6 12～ 50 100～ 200 450～ 500 500～ 750 800～ 1000 加料門及出鋼口的尺寸 加料門尺寸 大于 80t的爐子最好裝兩個加料門，有正門和側(cè)門，一般正門和側(cè)門成 90176。布置。 加料門尺寸應(yīng)便于觀察爐況、修補(bǔ)爐底和爐坡，應(yīng)能使加料機(jī)的料斗自由地伸入爐內(nèi)而碰不到爐門柱和爐門拱的襯磚，應(yīng)能順利地取出 破斷的電極，同時(shí)應(yīng)能方便吹氧。 加料門寬度近似等于溶煉室直徑的 ，對于爐頂裝料的爐 子可以將爐門寬度減小為溶煉室直徑的 ，爐門高度近似等于 其寬度的 ，爐門拱高度為爐門寬度的 。工作臺至爐門距 離一般為 700mm。有的資料介紹，爐門寬 B=(～ )Dsm爐門高 h=(～ )B，可作參考。 對所設(shè)計(jì)的爐子設(shè)兩個加料門，其尺寸為： 爐門寬度 5330179。 = 爐門高度 179。 =1066mm 出鋼口， 出鋼槽 爐子的出鋼口是一個圓形洞孔或修砌成方形 (或長方形 )，直徑為 120～150mm(有的資料介紹，直徑Φ 150～ 200mm)。出鋼槽采用角鋼或棉板做成，斷面為槽形 (梯形 )，固定在爐殼上，且上傾 10176?！?12176。槽內(nèi)用高鋁磚或用瀝清浸煮過粘土磚砌成，目前大多數(shù)采用預(yù)制整塊的流鋼槽磚，村質(zhì)有用高鋁質(zhì)、鋁鎂質(zhì)、高溫水泥質(zhì)搗打成型。在保證出鋼到包中的情況下出鋼槽一般應(yīng)短一些好，通常為 1～ 2m，最長不超過 。 60t電弧爐爐襯圖見圖 22。 18 爐子變壓器功率和電參數(shù)的確定 爐子的變壓器功率 在電弧爐的整個熔煉過程中，各個階段所需要的能量不同，應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)的溫度情況，即熱負(fù)荷的程度，以及熔煉操作對電能的要求來供給。本次設(shè)計(jì)中采用14級電壓。 確定變壓器功率，應(yīng)考慮兩個方面：每日的生產(chǎn)率應(yīng)最大，單位爐料電能消耗應(yīng)最小。目前，通常是以每 1000kVA變壓器功率每晝夜的合格產(chǎn)鋼量定為爐子的生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)。 可用以下經(jīng)驗(yàn)公式，利用 10噸電爐的變壓器的容量，近似地求得其他噸位電爐所用變壓器的額定容量。 P額定 =5500 21??ggn 式中： 5500—— 10噸電 爐變壓器公稱容量； gn—— 可變?nèi)萘?(實(shí)際出鋼量 )； g1—— 10噸電爐公稱容量。 也可以根據(jù)弗178。波178。葉德聶拉爾推薦的經(jīng)驗(yàn)公式來選擇變壓器額定 (視在 )功率。 Prat=sm,110 式中 : Prat—— 變壓器視在功率， KVA Dsh,e—— 爐殼外徑， m Lsm—— 額定裝料時(shí)的熔化時(shí)間， h 當(dāng)決定變壓器功率時(shí)，熔化期時(shí)間應(yīng)采取 1.～ 。較小的數(shù)值適用于小容量爐子和用氧冶煉的爐子。 變壓器的功率可以通過電壓和電流來改變。功率變大時(shí)用電壓來改變，反之用電流來改變。 熔化期是電爐冶煉各期中耗電最多的時(shí)期，匹配變壓器功率時(shí)以熔化期為準(zhǔn)。熔化期的平均功率因素要求 cosψ≦ 。 電效率為 。 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。 對所設(shè)計(jì)的 90t爐子，取 tsm=1h，則所需變壓器功率為： Prat= ? =26114KVA 可選用 20210KVA的變壓器。 熔化期平 均功率 (取功率系數(shù)為 )： Paver=179。 30000=24000KVA 熔化期的有用功率 (熔化過程自身消耗的功率 )為 : Paval=PavercosΨη el =24000179。 179。 =18360VA 式中 ： cosΨ —— 功率因素 ， 取 ； 19 η el—— 電力利用系數(shù)，接熔化期平均值，取 。 電壓的級數(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 : 最高級電壓， V 2O0～ 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(jì)的 90t爐子，其最高級工作電壓為： U=15330000 =466V 采用 8級電壓，中間各級電壓為： 三角形聯(lián)接 星形聯(lián)接 1級 466V 8級 (466/ 3 )269V 2級 (466179。 )396V 9級 (396/ 3 )229V 3級 (396179。 )337V 10級 (337/ 3 )194V 4級 (337179。 )286V 11級 (286/ 3 )165V 5級（ 286179。 )243V 12級（ 243/ 3 )140V 6級 (243179。 )207 V 13級 (207/ 3 )119V 7級 (207179。 )176V 14級 (176/ 3 )102v 極直徑 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。電極直徑應(yīng)當(dāng)有 合適的值，以保證電極上的電流密度在一定范圍內(nèi)。另外，為了減小噸鋼電極損耗，露出爐頂?shù)牟糠謱κ姌O其溫度不允許超過 500℃，而對碳素電極則不允許超過 400℃。 20 電極直徑可按加下公式?jīng)Q定 : ded=ededK 式中 ： I—— 電極上的電流密度， A Ped—— 石墨電極 500℃時(shí)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 64000KVA，二次電壓為 600V的條件下，電流密度為： I= 331 0 1 0 2 6 1 1 4 323553 3 4 6 6ra tPU ????A (沒考慮過載電流 ) 則可得電極直徑為： ded= 243 0 .4 0 6 3 2 3 5 5 1 0 1 02 .1?? ? ?=≈ 68mm 于是，可以校核這個電極的電流密度為： 232355()4??=8。 27A/cm2 石墨電極的電流密度允許值，依直徑不同而有所變化（因制造質(zhì)量不同）： 電極直徑， mm 100 200 300 400 500 600 700 900 1000 電流密度， A/cm3 28 20 17 15 14 12 11 9 8 上述校核的電流密度顯然是在允許范圍內(nèi)，因而是可行的。 電極心圓的尺寸 三相電弧爐上的三根電極是位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)上，且對稱地布置在爐子中心的周圍。通過這三根電極極心的圓周直徑就叫做電極心圓直徑。選定電極心圓直徑的大小時(shí)應(yīng)考慮到 :或選得太小，則三根電極靠得很近，爐坡上爐料熔化困難，熔池加熱不易均勻，且爐頂中心的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度難于保證，容易損壞，電極把持器上下穢動也有困難。若選得太大，電弧靠近爐墻，使得耐火材料侵蝕指標(biāo)大 大增加，加劇爐墻的損壞。 電極心圓直徑池直徑之比，建議采用如下數(shù)值較為合適： 對所設(shè)計(jì)的爐子 ded,c= =179。 51