【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 70mm。由于爐渣深度大約為。故可得爐缸上緣直徑為 D+100～ 200 這里取其值為 Db=5250mm 熔化室的尺寸 （ 1） 熔化室直徑 熔化室直徑 Dr=D+（ ～ ） =5250mm 球冠部分高度 h1=H/5=204mm 截錐部分高度 h2=Hh1=816mm 球冠直徑 d=D2h2=3418mm （ 2）熔化室的高度 H1（即為爐壁的高度） 熔化室的高度應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)的熱交換情況來(lái)確定。一般?。?～ ） Dr,取 ，計(jì)算得， H1=2205mm （ 3） 熔化室上部直徑 采用耐火材料爐壁，特別是散狀料和粘結(jié)劑打結(jié)爐壁時(shí)，為了提高爐襯壽命，便于修補(bǔ)和節(jié)省材料，將爐壁做成傾斜式的，傾角 β=6。 。熔化室上部直徑： D1=Db＋ 2H1tanβ=5250＋ 464=5714mm 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) （ 3） 爐頂高度 h3/Dr=1/7～ 1/9(因爐頂磚不同而異，取 1/8) 則 h3=656mm 爐襯厚度 (1)爐頂厚度：由于電爐頂采用 高鋁磚，根據(jù)額定容量取其值為 350mm； (2)爐壁厚度：爐壁根部厚度 δ 壁，爐壁根部厚度即爐缸平面處爐襯的厚度，一般取 δ 壁 400600mm。 90t 爐子， δ 壁 =550mm；（工作層 460mm，絕熱層 90mm。） (3)爐底厚度：爐底厚度 δ 底， δ 底 =900mm； 爐底的結(jié)構(gòu)分為絕熱層、永久層、工作層。對(duì)于小于 15t 的爐子 , 爐底厚度不小于鋼液深度 , 即 δ 底 ≥H 。 對(duì)于 15t 以上爐子 , δ 底 H。 90t 電爐爐底厚度取900mm。 絕熱層是爐底的最下層，它的作用是減少電爐的熱損失，并保證熔池上下鋼液的溫差小。在爐殼 上，先鋪一層石棉板（ 10mm），再鋪硅藻土粉（ 20mm），硅藻土粉上面平砌一層絕熱磚（粘土磚 65mm），縫隙用硅藻土粉或粘土磚粉充填。絕熱層厚 95mm。 永久層的作用是保證熔池的堅(jiān)固性，防止漏鋼，一般為 2—4 層（ 65mm鎂磚），用鎂磚砌筑。鋪 3 層鎂磚，永久層厚 195mm。 工作層直接與鋼液和爐渣接觸，化學(xué)侵蝕嚴(yán)重，機(jī)械沖刷強(qiáng)烈，熱負(fù)荷高，故應(yīng)充分保證其質(zhì)量。工作層厚 610mm。使用鎂砂磚和鎂質(zhì)搗打料。 [3] (4)爐殼內(nèi)徑：熔化室直徑加上兩倍的爐壁厚度為 6350mm； (5)爐殼外徑： 爐殼要承受爐襯和爐料的 質(zhì)量，抵抗部分襯磚在受熱膨脹時(shí)產(chǎn)生的膨脹力，承受裝料時(shí)的撞擊力。 爐殼厚度 δz 一般為爐殼直徑 D 殼 的 1/200，即： 200殼Dz?? 爐殼厚度 δz 與爐殼直徑 D 殼 的關(guān)系見(jiàn)表 21 表 21 爐殼厚度 δz 與爐殼直徑 D 殼 的關(guān)系 D 殼 /m 3 3～ 4 4～ 6 6 δz/mm 12～ 15 15～ 20 25 28～ 30 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 因 D 殼 ＝ D 熔 + 2δ 壁 +2δz＝ 5250+2550+2δz =6350+2δz6m，則取 δz＝ 30mm， 所以 D 殼 ＝ 5850+230=6410mm。 工作門(mén)和出鋼口 現(xiàn)代電弧爐只設(shè)一個(gè)工作門(mén)，用于加料，爐前操作和觀察情況。爐門(mén)應(yīng)該滿足以下的要求： （ 1） 能清楚看見(jiàn)爐內(nèi)的爐料，爐頂中心，并便于觀察爐內(nèi)情況； （ 2） 能方便的修補(bǔ)爐壁和爐底； （ 3） 熔煉過(guò)程中，電極折斷時(shí)能將電極從爐門(mén)取出： （ 4） 方便噴吹爐料和氧氣。 爐門(mén)寬度： l=（ ） D=1263mm 爐門(mén)高度： b=（ ） l=1010mm 偏心底出鋼箱的設(shè)計(jì) 電弧爐煉鋼傳 統(tǒng)的 “老三期 ”工藝中，出鋼帶入鋼包的爐渣是還原性的，而超高功率電弧爐及爐外精煉技術(shù)應(yīng)用后，電爐出鋼前的爐渣是氧化性的，生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種爐渣帶入鋼包對(duì)精煉效果有如下不利影響： 1 降低脫氧、脫硫能力，從而降低鋼水質(zhì)量 2 降低合金回收率，鋼的化學(xué)成分不穩(wěn)定 3 降低鋼包吹氬或攪拌強(qiáng)度 4 降低包襯壽命 偏心底出鋼是電弧爐底鋼的一種形式，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼。偏心底出鋼電弧爐（ EBT 電爐）采用留鋼留渣操作，不但做到了無(wú)渣出鋼，留鋼操作增加了電弧爐冶煉的連續(xù)性，熔化期電弧穩(wěn)定，熔池形成較快，可以實(shí)現(xiàn)提前吹氧，有效地 提高了氧利用率以及電弧爐熱效率；偏心底出鋼電弧爐出鋼鋼流短，出鋼時(shí)間大大縮短，減小了出鋼過(guò)程中的鋼水溫降及鋼水對(duì)鋼包內(nèi)襯的沖刷，爐后合金化的進(jìn)行提高了合金的回收率；偏心底出鋼電弧爐傾爐角度較出鋼槽電弧爐大為減小，有條件對(duì)短網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。 爐殼 偏心底出鋼電弧爐的爐殼上部的爐身為圓形，下部帶有突出的圓滑形出鋼年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 箱。偏心底出鋼電爐采用全水冷爐壁爐殼，出鋼時(shí)爐子傾動(dòng)僅為 15。 左右，可避免鋼水和水冷爐壁的接觸，從而提高爐襯壽命。爐殼上沿的加固圈用鋼板或型鋼焊成。內(nèi)通冷卻水，用以增加爐殼的剛度，防止?fàn)t殼 由于受熱而變形，保證爐殼與爐蓋接觸嚴(yán)密 。 爐底 偏心底出鋼電弧爐爐底設(shè)計(jì)成淺盤(pán)狀，以確保無(wú)渣出鋼。為安全起見(jiàn)，底部排三層鎂質(zhì)火磚，與鋼水接觸的底部為鎂砂搗打料。 出鋼口 偏心底出鋼電爐的出鋼口位于出鋼箱的底部，利用出鋼口的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)和傾動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼、留渣操作。出鋼口類(lèi)似鋼包水口，所用耐火材料材質(zhì)為鎂碳磚。出鋼口用擺動(dòng)式鉸鏈蓋板密封。為防止變形，密封處的蓋板和出鋼口尾磚均有石墨構(gòu)成。 機(jī)械裝置 一般偏心底出鋼電弧爐，向爐門(mén)傾動(dòng) 10～ 12176。,向出鋼口最大傾動(dòng) 15176。偏心 底出鋼電弧爐的傾動(dòng)液壓缸行程較傳統(tǒng)電弧爐小，為保證不帶渣出鋼，以避免出鋼箱部分產(chǎn)生漩渦，即爐體傾動(dòng)最大至結(jié)束出鋼時(shí)，使?fàn)t內(nèi)留一部分鋼水，為此應(yīng)使?fàn)t體迅速回傾。一般為 3176。/S。 出鋼箱設(shè)計(jì)參數(shù) EBT 電爐的特征是設(shè)置了一個(gè)偏心區(qū)，該偏心區(qū)相對(duì)構(gòu)成一個(gè)小熔池，并通過(guò)圓滑過(guò)渡與電爐主熔池相連，爐體回到正常位置是將部分鋼水和全部的爐渣留在爐內(nèi)，出鋼口垂直設(shè)置在偏心區(qū)的底部，這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)使得偏心區(qū)的設(shè)計(jì)顯得相當(dāng)重要，下述四點(diǎn)的設(shè)計(jì)優(yōu)良直接影響到爐子的正常工作。 1） 出鋼箱切角 α 出鋼箱切角 α ，即出 鋼箱與爐體中心的夾角。出鋼箱與爐體 (殼 )的連接要滿足耐火材料能平滑過(guò)渡 ,故要求相切 ,其切角隨著爐殼直徑的增大而減小 ,90176。≤α≤120176。本例 90t 爐的 α取 120176。 2）偏心距 即出鋼口中心線至爐子中心線的距離。偏心距選取過(guò)大，則偏心區(qū)內(nèi)的廢鋼不容易熔化，即使全部熔化，由于溫度不均勻，該區(qū)的鋼液成分偏差很大，造成冶煉的不正常。同時(shí)，考慮到在出鋼口上蓋的操作方便，偏心區(qū)不能過(guò)小。在不影響出鋼的情況下，此距離應(yīng)盡可能的小。經(jīng)過(guò)查詢了許多的現(xiàn)有的偏心年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 距后，確定本設(shè)計(jì)的偏心距為 3800mm。 3）出鋼口直徑 出鋼口直徑的確定應(yīng)保證鋼液在盡可能短的時(shí)間內(nèi)出凈。經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì) 70噸以上的電弧爐，出鋼口的直徑一般在 120mm以上，本設(shè)計(jì)取 180mm。 4）出鋼箱的高度 出鋼箱的高度確定應(yīng)保證爐體傾斜 10～ 15176。時(shí)，鋼水不與出鋼箱的水冷蓋板相接觸，并留有一定的安全距離，還要求氧化渣全部留在爐內(nèi)。經(jīng)過(guò)計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)值的推薦，本設(shè)計(jì)出鋼箱的高度取為 3275mm。 [4] 表 3－ 2 90t 超高功率電弧爐各部分尺寸 項(xiàng)目 尺寸 /mm 項(xiàng)目 尺寸 /mm 熔池容積 V 池 15m3 爐壁工作層厚度 460 熔池直徑 D 5050 爐壁絕熱層厚度 90 熔池深度 H 1020 爐底厚度 900 球冠部分高度 h1 204 爐殼厚度 δz 30 截錐部分高度 h2 816 爐殼直徑 D 殼 6410 球冠直徑 d 3418 爐門(mén)寬度 L 1263 熔煉室直徑 D 熔 5250 爐門(mén)高度 b 1010 熔煉室高度 H1 2205 出鋼口直徑 180 爐頂高 h3 656 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α 120176。 熔煉室上緣直徑 D1 5714 偏心度 E 3800 爐頂襯磚厚度 δ 350 出鋼傾翻角 γ 12176。 電 弧爐變壓器容量和參數(shù)的確定 確定變壓器的容量 由熔化時(shí)間來(lái)計(jì)算變壓器容量；熔化期長(zhǎng)短主要是由供電功率來(lái)確定。壓器的容量由以計(jì)算式來(lái)求： tm cos NqGp ??? 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 式中 P—爐用變壓器額定容量， 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≈410KWh；由于本設(shè)計(jì)采用偏心底出鋼，實(shí)現(xiàn)留渣操作，可節(jié)約電量 1/4 多，故取其值為 q=300 KWh G—電爐裝入量， 90t； tm—預(yù)期的熔化時(shí)間， 55min； cosφ—熔化期平均功率因數(shù)，本設(shè)計(jì)選取 ； л—變壓器有功功率的熱效率 選取 ； N—熔化期變壓器功率平均利用系數(shù)， 選取 ； 95 903 00p ???? ?? 若按電弧爐的額定容量計(jì)算其單位功率則為 59504/90＝ 661kVA/t，屬于超高功率范圍。 電壓級(jí)數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，選 擇最高一級(jí)二次電壓，對(duì)于堿性電弧爐： U=15P1/3= 所以取電壓級(jí)數(shù)為 12 級(jí) 電極直徑的確定 23 06 IdK ??電 極 式中 I—電極上的電流強(qiáng)度， I=P/=； ρ—石墨電極 500℃ 時(shí)的電阻系數(shù)， 10Ωmm178。/m； k—系數(shù)，石墨電極取 178。. 計(jì)算得取 d＝ 505mm。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取電極直徑 d 為 600mm。 電極極心圓的尺寸 設(shè)計(jì)依據(jù)：若三個(gè)電極靠的很近，則電弧爐墻較遠(yuǎn)，對(duì)爐墻壽命有利，但爐 坡上爐料熔化困難，熔池加熱不均勻，且爐頂中心的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很難保證，此時(shí)電極把持器上下移動(dòng)也困難，當(dāng)電極心圓較大時(shí)，電弧靠近爐墻，爐墻的損耗要加劇，因此電極直徑與熔池溶液面直徑有關(guān)。對(duì)中等爐子： d 三極心 /Db=(～)，故 d 三極心 ==5250=1840mm。 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 短網(wǎng)的設(shè)計(jì) 電爐的短網(wǎng)是指變壓器低壓側(cè)的引出線至電極這一段傳導(dǎo)低壓大電流的導(dǎo)體。這一段線路不長(zhǎng)，約 10m～ 20m，但是導(dǎo)體的橫截面積大，電流大。它的電參數(shù)（電阻和電抗）對(duì)電爐裝置的工作有很大的影響，在很大程度上 決定了電爐的電效率、功率因數(shù)以及三相電功率的平衡。 短網(wǎng)的結(jié)構(gòu) ，主要由硬銅母線（銅排）、軟電纜和爐頂水冷銅管及部分組成，電極有時(shí)也算做短網(wǎng)的一部分。因?yàn)槎叹W(wǎng)導(dǎo)體中電流，特別是經(jīng)常性的沖擊性短路電流使導(dǎo)體之間存在很大的動(dòng)力，所以目前絕大多數(shù)電弧爐的短網(wǎng)都采用銅來(lái)制造，而很少用機(jī)械強(qiáng)度較差的鋁。 從變壓器低壓側(cè)出線端到變壓器室外面的軟電纜接頭處是硬銅母線。這段硬銅母線通常采用矩形銅排，考慮到交流電的集膚效應(yīng)矩形銅排的高寬比為10～ 20。有的電爐為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少維修，采用空心鋼管，中心通水冷卻，以提高平均電流 密度。在我國(guó)目前多數(shù)電爐的硬銅母線是采用三相平面布置，有個(gè)別電爐采用了等邊三角形布置，也有采用改進(jìn)平面布置。 軟電纜的長(zhǎng)度應(yīng)能滿足電極升降、爐體傾動(dòng)及爐蓋旋轉(zhuǎn)的需要。根據(jù)變壓器額定電流的大小，采用多跟軟電纜并聯(lián)連接。軟電纜一般為裸銅電纜，如在裸銅電纜外套水冷膠管，可使允許電流密度提高兩倍左右，這樣既減少電纜根數(shù)，節(jié)約銅材，又可提高使用壽命。 水冷導(dǎo)電銅管裝在電極夾持器的上方，一頭與軟電纜相連，一頭與電極夾頭相連。水冷銅管 管壁 厚度一般為 10 ㎜。 為了減少短網(wǎng)的電阻和感抗，要盡量縮短短網(wǎng)的長(zhǎng)度；導(dǎo)體的接頭處要緊密連接；導(dǎo)體要有足夠大的截面，并且截面形狀應(yīng)采用較大高寬比的矩形截面或空心銅管，還必須注意合理的布線，導(dǎo)體與粗大的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)離得遠(yuǎn)一些。 當(dāng)電弧爐工作時(shí)，即使在變壓器二次側(cè)三個(gè)相的電壓和電弧電流相等的情況下，三個(gè)相的電弧功率卻是不相等的。這種三相功率的不平衡，是由三相的阻抗不平衡引起的。一般短網(wǎng)三相導(dǎo)體是平面布置的，并且相間的距離是相等的。中間相的短網(wǎng)長(zhǎng)度較其他兩相短，且電感也比其他兩相小，所以阻抗小。這樣中間相的電弧功率通?？偸浅^(guò)其他兩相的。其他兩相也由于感抗不同而電弧功率不同，兩相中電弧功率大的一相稱為 “增強(qiáng)相 ”，電弧功率小的一相稱為 “減弱相 ”。增強(qiáng)相與減弱相電弧功率的增強(qiáng)和減弱的數(shù)值是相等的，也就是有一部分功率從減弱相轉(zhuǎn)移到增強(qiáng)相去了，這種現(xiàn)象稱為 “相間功率轉(zhuǎn)移 ”。電流越大，三相電弧功率的不平衡現(xiàn)象越嚴(yán)重。 [5] 三相電弧功率不平衡對(duì)電弧爐煉鋼時(shí)不利的，會(huì)造成熔池受熱不均，局部爐墻損壞嚴(yán)重，從而降低爐襯壽