【正文】 第 11 頁β=14176。=arcos[(7174h 41000)/(71741021)],所以 h4=204 mm。這是新砌爐的最大傾翻角，由于爐內(nèi)溫度與出鋼箱溫度不等，爐子后期，爐底耐火材料的侵蝕會比出鋼箱嚴(yán)重，后期爐子的最大傾角壁 初期要大，但不會大于 β=arcos[(7174204)/7174]=14176。即爐體最大傾角為 14176。出鋼箱的高度為箱底爐襯厚度及箱底鋼板厚度（38mm）共 1000mm，鋼液高度 838mm，安全高度 1400mm，三者之和為 3238mm。（5）出鋼口直徑出鋼口為一個圓形孔洞，其直徑一半為 120～150mm，為縮短出鋼時間，取出鋼口直徑為 200mm。80t 超高功率電弧爐各部分尺寸列于表 34，設(shè)定值見表 35。表 24 80t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 m3 爐襯工作層厚度 460熔池直徑 D 5105 爐襯絕熱層厚度 75熔池深度 H 1021 爐底厚度 1021球冠部分高度 h1 204 爐殼厚度 δ z 30截錐部分高度 h2 817 爐殼直徑 D 殼 6435球冠直徑 d 3471 爐門寬度 L 1326熔煉室直徑 D 熔 5305 爐門高度 b 1061熔煉室高度 H1 2144 出鋼口直徑 200爐頂高 h3 663 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α112176。熔煉室上緣直徑 D1 5714 偏心度 E 3573爐壁襯磚厚度 δ 350 出鋼傾翻角 β 14176。表 25 80t超高功率電弧爐各部分尺寸設(shè)定值項(xiàng)目 尺寸/mm 項(xiàng)目 尺寸/mm熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460熔池直徑 D 5100 爐襯絕熱層厚度 75熔池深度 H 1020 爐底厚度 1020球冠部分高度 h1 210 爐殼厚度 δ z 30截錐部分高度 h2 820 爐殼直徑 D 殼 6440球冠直徑 d 3470 爐門寬度 L 1330熔煉室直徑 D 熔 5300 爐門高度 b 1060熔煉室高度 H1 2150 出鋼口直徑 200爐頂高 h3 660 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α112176。121212 第 12 頁熔煉室上緣直徑 D1 5720 偏心度 E 3580爐壁襯磚厚度 δ 350 出鋼傾翻角 β 14176。 電弧爐變壓器功率和電參數(shù)的確定 確定變壓器的功率由熔化時間來計(jì)算變壓器功率；熔化期長短主要是由供電功率來確定。變壓器的功率由以計(jì)算式來求：P 視 =110?????式中：P 視 —變壓器視在功率，KV?A；D 殼 —爐殼直徑，m； τ—額定裝入量的熔化時間，h，取 40min，即 。則 P 視 =77867KV?A，取變壓器視在功率為 80000KV?A，即 80MV?A。 電極直徑的確定d 電極 =式中：I—電極上的電流強(qiáng)度，A；ρ—石墨電極 500℃時的電阻系數(shù)，1010 4Ω/cm ；k—系數(shù)，石墨電極取 178。其中 I= = 41026A1000??視3?? 1000800003650最高二次電壓 U=15 15 =646V≈650V3??視 380000計(jì)算地 d 電極 =688mm≈700mm由所得的電極上的電流強(qiáng)度 I 可得出電流密度I/S=41026/（π/45050）=21A/cm2。故選取的電極直徑是合理的。不同尺寸的電極 I/S 值見表：表 26 電極 I/S值d 電極 /mm 450 500 550 600 700I/S（A/cm 2）19~27 18~27 17~26 17~25 17~25 電極心圓的尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)：若三個電極靠的很近，則電弧爐墻較遠(yuǎn)，對爐墻壽命有利，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131313 第 13 頁時電極把持器上下移動也困難，當(dāng)電極心圓較大時，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)。電極心圓直徑的經(jīng)驗(yàn)值為：d 三極心 =（~）D所以 d 三極心==5105=1531mm表 27 變壓器功率及電參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù)P 視 80M?VA d 直 700mmU 650V I/S 21A/cm2I 41026A d 三極心 1531mm由于電弧爐的高功率化，使?fàn)t內(nèi)熱負(fù)荷急劇增加，爐內(nèi)熱量分布不均勻加劇，從而使?fàn)t壁壽命大大降低，利用水冷掛渣爐壁來解決上述問題，對于超高功率電弧爐爐壁熱量很高，故選用管式水冷掛渣爐壁，其特點(diǎn)如下：1）一定厚度的此爐壁可以抗擊爐料撞擊或者爐料搭接打弧，以及吹氧不當(dāng)造成的過熱；2）具有很好的掛渣能力；3）采用分離式爐殼，易于拆卸更換。水冷掛渣爐壁各基本參數(shù)確定的主要依據(jù)是爐子工作條件下通過爐壁所傳出的熱量大小。水冷爐壁應(yīng)確定幾個參數(shù)：水冷壁的熱流，水冷爐壁的面積，冷卻水流量，流速，冷卻水通道的尺寸（冷卻水管直徑） ；還有計(jì)算過程中所需要的對流換熱系數(shù)，綜合傳熱系數(shù)和最大熱流等參數(shù)值.（1）電弧爐爐壁的熱流：電弧爐爐壁承受的熱流主要來自電弧輻射熱，其大小與電弧功率、電弧和爐壁間距等因素有關(guān)。冷熱點(diǎn)處單位面積上電弧輻射功率的計(jì)算式如下：q 熱點(diǎn) = [ + ]????12????2 1(1???)22+??（ 1+??+??2） 32q 冷點(diǎn) = [ + ]????12????2 1(1+??)22???（ 1???+??2） 32式中 PH—平均每相電弧功率，其值為cosφP/3＝80000/3＝ R—熔池面半徑，其值為 ， K—三電極極心圓與熔池直徑之比，其值為 ＝經(jīng)計(jì)算得，q 熱點(diǎn) ＝，q 冷點(diǎn) ＝141414 第 14 頁（2）冷卻水流量計(jì)算根據(jù)電弧爐水冷爐壁的熱流全部被冷卻水吸收的熱平衡關(guān)系得qS=G (t0t1)????2????式中：q—爐壁熱流，kJ/m 2h S—水冷爐壁的受熱面積，33m 2 G－冷卻水的流量，t/h —水的熱容，4190kJ/kg℃?????2???? t0—出水溫度℃ t1—進(jìn)水溫度℃故 G =qs／[C PH2O(t0t1)]=360033／（419015）=720t/h冷卻水的實(shí)際流速與冷卻水通道結(jié)構(gòu)關(guān)系很大，因?yàn)闋t壁熱流強(qiáng)度為，可選用管式水冷爐壁，水速定為 m/s。（3）管徑的確定水速確定后，根據(jù)所需水流量計(jì)算管徑 d 支 ，其計(jì)算公式為= ?u?ρ3600??????4 ??2支式中：u—冷卻水速， m/s ρ—水的密度，1000kg/m 3 N—S 面積分為 N 塊，取 10。計(jì)算得 d 支 = m（4）平衡掛渣厚度平衡掛渣厚度可用下式計(jì)算：Ls=[ ]??1???0?? 1??????????????????????式中：λ—水在平均溫度為 30℃時的導(dǎo)熱系數(shù)，℃，λ Fe＝ W/m?℃， λs＝ W/m℃ ，L Fe為水冷管壁厚度，取 10 mm。Re=10 6＝153741。α Fe= =????W/m℃計(jì)算得 Ls=[ ]λ s=[ ] ??1???0?? 1?????????????????? 1250?30381060? ?=（5）綜合傳熱系數(shù)151515 第 15 頁水冷爐壁的綜合傳熱系數(shù) U：U = = =℃ 11??????+???????????? 11+U1＝ =381060/450＝ W/m℃????2???0式中：t 2—水冷管外表溫度，t 2500℃，取 480℃；t1—冷卻水平均溫度，t 0≈30℃。UU1,該水冷爐壁運(yùn)行安全可靠（6）臨界熱流量與最大熱流量臨界熱流量與最大熱流量可用如下公式計(jì)算q 臨 ＝α Fe(tW－t H2O)＝（10030）＝ W/m 2qmax=[4106u1/3＋4800(t W－t H2O)u1/3]＝10 7 W/m2（7）水冷爐蓋計(jì)算采用超高功率電弧爐冶煉，為了延長爐蓋的使用壽命，采用水冷爐蓋，該爐蓋由上下兩層鋼板焊接而成，上薄下厚，其厚度各為 20mm，30mm，水冷層厚度為 200mm。內(nèi)襯掛渣鉚釘為 20mm。爐蓋直徑的確定：Dg=D 殼 +2????式中：D g—水冷爐蓋直徑；D 殼 —熔化室直徑；—添加系數(shù)，其值為 200mm。????Dg=+2=爐蓋上開五個孔，其中三個為電極孔，一個為高位料倉加料孔，另一個為排塵孔。后兩個孔的直徑為 45mm，爐蓋圈的高度為 300mm，環(huán)形凸圈的高度定為 60mm，寬度也定為 60mm，爐蓋上還焊有 6 根拉筋，起加固爐蓋作用。161616 第 16 頁171717 第 17 頁3電弧爐煉鋼物料平衡和熱平衡 熔化期的物料平衡（1）計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)有冶煉鋼種及其成分表(3—1)，原材料成分（3—2）爐料中元素?zé)龘p率（表 3—3）被爐料帶入的（表 3—4）等其他數(shù)據(jù)表 31 冶煉鋼種及其成分鋼種化學(xué)成分%1Cr17Ni7C≤5Mn≤0Si≤0P≤5S≤0Ni~0Cr~0注：分母系計(jì)算時的設(shè)定值，取其成分中限表 32 爐料中元素?zé)龘p率成分 C Si Mn P S熔化期25～40，取 3070～95，取 8560～70，取 6540～50，取 45可以忽略燒損 率（%）氧化期① 全部燒損 20 ②25～30，取 27注： ①按末期含量取 %；②按末期含量取 %表 33 原材料成分%名稱 C Si Mn P S Cr Al Fe H2O 灰分 揮發(fā)分碳素廢鋼 余量FeMn 0004FeSi 0 00 2181818 第 18 頁Si