50万吨电炉炼钢车间设计(共65页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 本科毕业设计设计题目:年产50万吨电炉炼钢车间设计系：化学与化学工程专业：冶金工程班级：2012级学号：4姓名：黄远东指导教师：周刚 年 月 日 专心-专注-专业六盘水师范学院本科毕业设计诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下独立进行研究、探索所完成的。毕业论文中凡引用他人已发表或未发表的研究成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。设计作者签名： 目录摘 要 与转炉炼钢相比，电炉的短流程在该地区具有优势，投资、节能、环保等方面具有优势。炉钢比逐年增加，是冶金工业的发展趋势。我国钢铁行业的老龄化设备存在的问题，普通钢生产过剩，生产能力低

2、，质量差，高质量的钢铁产品，生产能力弱，再加上缺乏的中国，电炉钢比一直处于低水平，比西方主要钢铁生产国，有一定的差距。具有高功率和超高功率电弧炉，精炼，连铸，连轧等一系列技术的发展和社会废钢资源充足的直接还原技术的发展积累，精炼技术的快速发展，电力工业的发展，电弧炉的生产成本将下降，相对的，国家在能源、资源和环境标准，进一步改善管理和加强，电炉炼钢具有更为广阔的发展空间，在钢产量增长势头比电炉钢将不会改变。通过查阅国内外电炉车间的文献资料，阅读书籍，并要求教师完成设计工作。包括制定本产品的概要、电炉、炉外精炼、连铸示范；然后计算负荷、选择合适的设备；最后得出电炉炉型和电炉车间平面图。关键字：电

3、弧炉；车间设计；超高功率；连铸；炉外精炼ABSTRACT The short process of electric furnace steelmaking plant has advantages in investment, energy saving, environmental protection and so on in the area. Electric furnace steel is the development trend of metallurgical industry, exist in the China Iron and steel industry of e

4、quipment of aging, ordinary steel overcapacity, production efficiency low lack high quality steel products quality, production capacity weak, coupled with the lack of resources of Chinas steel scrap EAF steel than has been at a low level, compared to the Western mainly produce steel there is still a

5、 certain gap. With high power and ultra high power electric arc furnace, refining, the accumulation of continuous casting and rolling, and a series of technical development and social availability of steel scrap for direct reduction technology development, rapid development of out of furnace refinin

6、g technology development, the development of electric power industry, electric arc furnace production costs will drop, the relative, national energy, resources and environmental standards, to further improve the management and strengthen, EAF steelmaking has more broad space for development, in stee

7、l production growth momentum than electric furnace steel will not change. Through the domestic and foreign electric furnace shop design literature, read the books, and to the teacher to ask for the completion of the design. Formulation of product outline; furnace, refining, continuous casting, the m

8、aterial balance and heat balance calculation; then the burden calculation, calculation and selection of appropriate equipment function; final released type and electric furnace workshop layout.Keywords: electric arc furnace; plant design; ultra-high power; continuous casting; furnace outer refining.

9、1 概述1.1 钢铁工业现状 钢铁是使用最广泛的金属材料，人用金属，钢铁占90%以上。没有钢铁，人们不能活，生产或其他活动中使用的工具和设施也都是用钢制的。钢铁生产往往是衡量一个国家的工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁产品的质量和品种，对国民经济和其他工业部门的产品质量，有很大的影响。 转炉炼钢转炉炼钢的主要原料是高炉冶炼，多数情况下，高炉的主要原料是铁矿石。锭坯或铸坯转炉生产的产品是，他们不是最终产品，必须由各种类型和规格的钢板、钢、管等最终产品的轧制生产，提供市场。因此，氧气转炉不能独立存在，它必须首先炼钢，轧制，和其他辅助原料生产和供应系统，钢铁生产的组合组成，我们称这种生产方式为钢铁

10、企业。电弧炉炼钢是炼钢的主要原料，或直接还原铁及其制品，其产品仍为锭或坯，需要通过滚压机轧制成最终产品，为市场需求。在这种情况下，作为一个成品钢的生产单位，往往由钢和钢的2个部分，我们说这样的生产模式，电炉钢。随着电弧炉的高功率和超高功率，精炼，连铸连轧和一系列的技术开发和社会的废料资源充足的积累，显示了强劲的发展势头，由于资源和环境的影响“废电弧炉连铸-轧钢生产过程，与传统的钢铁企业相比，这种新型电弧炉钢米尔斯也被称为短流程。电炉炼钢产品主要有轴承钢、不锈钢等。1.2 电弧炼钢厂近年来，电弧炉炼钢在全球的不断发展，电弧炉钢在世界钢铁生产中所占的比重越来越。电弧炉炼钢厂的废料为原料，或直接还原

11、铁的一部分，构成部分的冶炼通常是一个高功率或超高功率电弧炉和炉精炼设备，如炉和一个连续铸造机，钢坯热交付到下一个滚动汽车直接轧制生产。由此我们可以看出，电炉炼钢厂具有结构紧凑、投资的优势，建设周期短，节约能源消耗，改善环境污染，劳动生产率优势，具有年产钢可以从百万吨到数百万吨，品种种类繁多，从普通碳钢高质量合金钢。与传统的钢铁企业相比，规模小，过程相对短，也被称为“短流程”在我国电弧炉钢产品有优质钢材、合金钢、钢等特殊用途。在特殊钢厂，由于品种和质量要求，冶炼和加工技术更为复杂，还需要设置炉精炼炉、真空炉、电渣炉等多种类型的设备，满足不同种类的钢生产的需要。钢水浇铸方式的选择：在冶炼钢和生产规

12、模适宜的条件下，应在连铸选择方案、炼钢、铸造、锻（轧）相比于传统的生产工艺，连铸具有一系列的优点：1）金属产量可提高10% 15%；2）采用连铸生产工艺，降低能耗25%至50%；3）节省基础设施投资40%；4）促进生产过程自动化，扩大和提高钢材质量，钢坯。 连铸坯生产的技术和经济效益显著，连铸技术的发展是炼钢和铸造工艺的重大变革，以及后续工序的衔接，提高生产率，降低能耗，各种新技术也都是因为水平连铸的提高而得以实现的：通过连铸连轧、铸坯热送、热装、连铸坯直接结扎。1.3 炼钢厂生产规模与物料平衡1.3.1 炼钢厂生产规模与产品大纲 钢厂（车间）的生产规模是指合格的连铸坯质量的数量。对于一个车间

13、，还应区分其“生产能力”和“实际（或计划）输出”，当设备正常运行，没有意外事故的外部因素，两者实际上是相同的。 炼钢厂的产量是由该工厂的炼钢生产所决定的。根据工厂的产品计划，该厂的产品产量，品种和规格的产品，如各种参数，以确定加工工艺和加工设备类型，再根据工艺的要求，以确定的炼钢车间应提供铸坯质量和截面形状和大小，根据不同的钢材等级要求提供的板坯数量（吨），这通常是一个产品的生产车间的概述。 炼钢车间的设计应该首先制定车间生产计划（或计划的产品设计，清单的钢铁，冶炼钢铁有一些工具的代表，钢铁产量占总产量的比例。以这种方式，产品种类，生产，和生产车间的比例明确表示。 1.3.2 炼钢厂的物料平衡

14、 炼钢厂（车间）生产物料平衡是指进入车间的原材料（月消耗量或年消耗量，公斤或吨），用一段时间来生产合格钢坯数量，排出渣，工业废物的量和排放量和回收的烟尘量的平衡计算。它是一个车间的投入和产出之间的关系。炼钢过程中，消耗的原材料对金属材料的量（废料和铁水）是最大的，所以在物料平衡应是金属材料的平衡。表1.1 超高功率电弧炉熔炼主要经济技术指标项 目单 位主要经济技术指标冶 炼 周 期min/炉40 70冶 炼 电 耗kwh/t250 400石墨电极消耗量kg/tAC:3；DC:，加热、轧坯机、中间坯加热、轧制（、抛丸、矫直直、倒角、涡流探伤、超声波探伤）。线材的生产工艺：高炉铁水10优质废钢、1

15、00t电炉超高功率偏心底出钢电弧炉、精炼炉真空脱气100tlf，100tvd，12M 5 300mm300mm 5流小方坯连铸机。本设计考虑实际和先进的使用：烟道Consteel电弧炉（UHP-EAF，EBT） 80t LF精炼炉、VD真空脱气炉80t，12M 3机3流小方坯连铸机300mm300mm大方热送、热负荷、加热、轧制（抛丸、矫直，涡流探伤、超声波探伤）。（超高压超高功率电炉、偏心底出钢法）（1）Consteel电弧炉实现连续进料、预热废料、生铁、预还原铁矿石和其他金属材料，减少电弧炉炼钢技术的烟尘排放。它从废码或铁路货车到废装机，通过送料输送机自动，连续从1号和3号电极（见图2.1

16、）侧的炉壳部分加入电弧炉，始终在炉内保持一定量的钢。同时，通过对炉内烟气的反向预热段进行预热预热。这样的电弧可以直接加热熔融钢，通过直接熔融的钢废料，平稳运行，对电力系统的预冲击，降低变压器容量，节约能源。铁路废料被运送到一个炉体材料领域，电磁挂在传送带上。全封闭式废钢预热段长度18 24m，内衬耐火材料和水密封装置的密封，以防止密封盖和预热段在泄漏的底部。预热段还可以安装天然气燃烧器。废料由加热气体和燃料500700度组成。图2.1 炼钢电弧炉炉盖简图11号电极；22号电极；33号电极；4转动炉盖机构它的优势是：占地面积小，节省投资。使用该计划，不会增加工厂的高度，减少生产规模和投资比例。大

17、大降低运营成本。连续熔炼废屑预热，大大降低耐火材料的消耗，电极。废气由15%到10%减少，废气通过预热段以较低的速度传递，废气中大量的烟气和粉尘在预热段减少。对原材料的适应性强。Consteel系统可以使用状态的废钢、生铁、冷或热的直接还原铁（DRI）和热球丸（HBI），铁和COREX海绵铁。热金属的加入量为20%60%，而且加入炉。废气处理方法简单。因为有一个较长的预热期，以确保在预热炉2 / 3长度的充分反应，预热炉废气，可以方便地实现废气的排放，在共同，氮氧化物等严格控制。（2）熔铁鱼雷车的供应：工艺流程：高炉出铁在鱼雷车、铁路机车牵引到流坑边电炉厂电炉铁水的铁水罐在坑内，称重后对入炉。

18、（3）废料供应模式：在废料的分离设置，乘火车或汽车到材料或青贮窖卸到厂外的废料，按照不同类型的分类堆放，起重机磁铁或夹具废钢料斗进入报废的热、电漏斗车运输到充电湾的应用；（4）LF炉外精炼用，和VD脱气装置将配置LF炉后。1）炉：如果方法主要是通过电极埋弧加热，底吹氩搅拌钢和渣（合成渣）来实现精炼，完成主要任务的深、深脱硫和夹杂物去除。钢包精炼炉内的电弧炉用钢液，钢包、炉盖、电极加热系统、搅拌系统。炉有以下功能：搅拌作用。LF炉的底吹氩搅拌钢渣吹，均匀钢水成分和温度加速钢的脱氧和脱硫反应之间的界面，促进夹杂物上浮，除气、净化钢液，提高钢的纯净度。热效应。加热炉有加热的作用，从最初的冶炼炉中加入

19、熔化的钢，在开口前的温度下降，并在精炼过程中进行合金微调；还原气氛在炉盖中的作用。钢液储存效果。可以在LF炉站储备1个2炉钢水，要由钢水冶炼而出的连铸工艺，从而保证连铸。过程的优点是：电弧加热效率高，温度上升幅度大，控制精度可达到5；它具有搅拌和合金化功能，氩气搅拌容易实现控制的窄范围的组成，并提高了产品的稳定性；设备投资少、精炼成本低，适合生产超低硫钢、超低氧钢。炉内钢水化学成分的变化：1。在LF精炼过程中，由于除（或饲料）的脱氧剂，脱氧剂或精炼渣的组成部分，因此，它是可能的，Si脱氧同时存在（如添加含硅材料）、铝脱氧（如添加Al）、复合脱氧脱氧剂（如添加钙硅。febaalsi，等）和矿渣（

20、矿渣）DNA的几种方法。使用强氧化剂的铝粒子作为最终氧，当酸溶铝达到0.03%，0.05%时，钢邻几乎所有的转化为氧化铝。精炼过程中全氧含量的变化趋势如图2.2所示。图2.2 精炼时间与钢中全氧含量的关系由上图可知 ,精炼时间的延长钢中氧含量降低 ,但精炼时间大于 40min 钢中氧含量的降低趋势趋缓。同时 ,终点弱搅拌时间大于 5min 具有一定的去氧效果。 脱硫。熔渣的脱硫能力常用渣中的硫含量与钢中的硫含量之比 ,即硫的分配系数(Ls = (%S)/ S) 表示。通过批量取样分析，可得出精炼时间和硫的分配系数之间的关系。见图2.3所示。图2.3 LF炉精炼时间与硫在渣钢间的分配系数之间的关

21、系脱硫反应：如前所述，目前精炼渣基础渣系仍以CaO-Al203 (-SiO2)和CaO-CaF2 (-SiO2)为主，属高碱度还原渣。因此精炼渣脱硫反应通式可按离子理论写成:(O2-) +S= (S2-) +O G=71965-38T, J.mol-1可见，增大渣中(02-)、降低钢中O和高温对脱硫有利。所以，当钢液中的（FeO）的含量小于10%时，钢液处于还原性气氛，极易去除硫，这时可以使得脱硫率达到50%以上。 C + (FeO) = Fe + CO,由于（FeO）的含量很小，所以反应消耗的碳含量较为稳定。 2P + 5(Fe2+) + 8(O2-)= 2(PO43-) +5Fe,由于渣中

22、的(O2-)含量降低，所以反应会向着逆方向进行，从而使磷含量升高，产生“回磷”的现象。 合金化后的钢水，在LF吹氩精炼过程中，钢液中的氮可以不断地向氩气泡中扩散，并由氩气泡带出钢液；但是因为初始氮含量不高且形成稳定的氮化物，故LF吹氩精炼时，不会有明显的脱氮效果。2）脱气装置选择VD精炼工艺：VD法是在伴有底吹Ar的情况下，通过抽真空(67pa)降低钢水上部的气压实现精炼的，并完成以脱气为主要目的的功能，通常与LF炉相配合使用。其主要特点为： 脱氢和脱氮。钢中的气体含量与熔池温度和气相中该气体分压有关。在减压条件下，气相中的P（H2）和P（N2）分压降低，从而降低钢液中的气体含量。由于氢在钢水

23、中的活性很高，扩散系数很大(DH= (1.21.5)10-3cm/s)，所以抽真空时大部分氢能迅速逸出。但氮的活性较小，其在钢中的扩散系数也小(DH =(14)10-4 cm/s )，所以钢水脱氮效果略差，除非加大真空度。 脱氧和脱碳。在减压条件下，PCO分压降低，脱碳反应平衡向产生CO的方向移动，钢中的WO和WC下降，即减压条件下提高了碳的自脱氧能力。 去除夹杂物。真空精炼过程中，由于脱碳反应的进行，能够促进夹杂物从钢液中上浮进入渣中。 功能齐全，设备简单，操作灵活方便。（5）选择全弧连铸机。连铸钢水连续不断地投进一个或一组水冷铜模具装置，钢水在结晶器逐渐固化成壳的边缘，直到液面上升到一定高

24、度，坯壳到一定厚度的板坯拉矫直机，和二冷区的冷却水等为了使铸坯凝固根据滚动切割成固定长度的切割装置。将高温钢水直接浇铸到钢中的过程称为连铸。连铸的优越性。简化生产工艺，提高金属回收率3，节省能源消耗，改善劳动条件，易于实现钢坯质量自动化。电弧连铸机是一个凝固过程中的钢水，在非金属夹杂中夹杂着内弧侧的聚集倾向，容易导致钢坯的夹杂物分布不均匀。另外，由于内外弧冷却不均匀，容易造成铸坯中心偏析，降低钢坯质量。2.2.3 车间生产能力核算及主要原材料的消耗车间生产能力是衡量电炉炼钢厂生产运营状况的一个重要指标。电炉车间的生产能力: 主要原材料消耗如下：金属料 724kg/t废钢+310kg/t铁水；石

25、灰 32.46kg/t电极 2.07kg/t炉衬耐火材料 2.59kg/t氧气 31.23kg/t冶炼电耗 253.492 kWh /t2.2.4 车间组成和工艺布置 电炉车间的工艺布置必须满足：工艺合理，各种工序的运行平稳，特别是电炉的操作方便，设备的功率低，开发的余地也不小。1）原料交叉各种原材料的钢材布局：废旧钢块，铁合金，矿渣材料等。通常安排在一个交叉的交叉的炉灶附近，安排在平行或垂直布局。它的大小应该能够确保所需的各种原料冶炼所需的储存和运输的空间。各种原材料应放置在分类。2）炉电炉设备的安装及冶炼操作。布局：垂直炉的攻方向和炉管车间的纵向平行于队伍的行列。这一安排一般是在同一个交叉

26、的冶炼和铸造布局。横向布置：电炉和炉厂房柱纵向纵向排列的方向。当冶炼和铸造在两者的交叉中分别进行时，宜采用水平布局。利用水平布置的电炉设计。3）铸件采用水平布置的连续铸造机的设计。横向布置：连续铸造机和电炉布置在多跨的厂房中，连续铸造件通常接受由钢水、连铸坯、坯横、精横组成、坯方向和横纵。这一安排可以容纳大量的电炉和连铸机，车间生产能力。3 车间主要经济技术指标3.1 主要技术经济指标（1）产量指标：车间生产能力（年产量）：求得，A=52.63万吨（2）质量指标： 合格率=100% (3.2) = 100% = 94%铸坯收得率= (3.3) =100%=96%（3）作业效率指标作业率= (3

27、.4) = （4）渣量根据物料平衡的计算可知，渣量为钢液量的5.86%。电炉渣量：745.86% = 4.34t/炉。4 车间主体设备的计算4.1 电弧炉的设计 电炉炼钢车间的核心设备是电弧炉，炼钢生产的顺利受电炉设计好坏的直接影响。如果设计不合理，生产过程中很难再做改动，所以应特别重视电炉设计。4.1.1 炉型的设计生产率高，电能、耐火材料和电极消耗低，满足多钢种冶炼时冶金反应的要求是新设计的电弧炉应具有的特点。设计步骤： 计算炉内钢液和熔渣的体积； 计算熔池的直径以及深度； 计算熔炼室的高度和直径； 计算炉顶的拱高和炉盖的厚度； 计算炉衬尺寸和炉壳直径； 计算变压器的功率与电压的大小和级数

28、； 计算电极直径。（1）熔池的形状和尺寸额定容量又叫公称容量是指电炉熔池所能容纳的钢水量。我们用电炉的额定容量来表示电弧炉的大小。熔池指容纳钢液和熔渣的那部分容积。熔池的容积应能足够容纳适宜熔炼的钢液和熔渣，并留有余地。 1）熔池的形状由截头圆锥和球缺组成的锥球型内型是熔池最好的形状，炉坡倾斜角为45。这样的形状可保证炉料加速熔化，且易砌筑和修补方便，以及易于保持熔池形状。 2）熔池尺寸计算熔池容积。根据定义: (4.1) (4.2)式中，T钢液量，52.63t； 钢液密度，6.87.0t/;本设计取6.9 t/； =/ =7.63 (4.3)式中，炉渣的重量，由本设计物料平衡计算得渣量是钢液

29、量的5.86%；炉渣的密度，34 t/；本设计取3.7 t/。=0.83m熔池直径D（渣面直径）和深度H之比D/H；当选定炉坡倾角为45时，一般取D/H=5左右合适，本设计取D/H=4.8。由截锥体和球冠体的体积计算公式可知，熔池的计算公式为： (4.4)式中 球冠部分高度，一般取=0.2H； 截锥部分高度，=H=0.8H； D熔池液面直径，D=4.8H； d球冠直径，因d = D2= 4.8H1.6H = 3.2H,代入上式,整理后得:= 10.99 = 0.0994 (4.5)综上所述，本设计74t电弧炉设计如下：公称容量T=74t，炉渣量占钢液量的5.86%。= 74/6.9 + 745

30、.86%/3.7 = 11.897=1.027mD = 4.8H = 4.930md = 3.2H =3 .286m = 0.2H = 0.206m = 0.8H = 0.822m（2）熔炼室尺寸熔池以上至炉顶拱基的那部分容积就是熔炼室。1）熔炼室直径炉坡与炉壁交接处的直径， 炉门坎平面应高于钢液面2040mm，炉坡与炉壁连接面应高于炉门坎平面3070mm，以减轻炉渣对炉壁与炉坡接缝处的侵蚀。炉坡与炉壁连接面应高于液面直径约100mm左右，即当选定炉坡倾角为45时： = D + 20.1 (4.6) 所以得出= 4.930+20.1 = 5.130m2）熔炼室高度当决定熔炼室高度时,规定从炉子

31、加料门坎水平面上(指金属门坎而言)至炉顶拱脚的空间高度为熔炼室高度，炉衬门坎较金属门坎水平高出80100mm。根据经验值/D=0.400.44，本设计取/D=0.41所以 =0.414.930=2.021m（3）水冷炉衬提高超高功率电弧炉炉衬使用寿命，促进超高功率电弧炉技术发展的关键技术之一就是采用水冷炉壁和水冷炉盖。水冷炉盖的尺寸确定如下：炉顶高度与熔池直径D有如下关系：=1917，由此得=4.930/94.930/7=（0.5480.704）m，本设计取=0.7m。炉盖厚度取300mm；炉盖中央取350mm。至此，渣面至炉顶中央高度=+=2.021+0.7=2.721m=5.514m（4）

32、炉底和炉壁除水冷炉壁后剩余部分的炉衬炉衬组成：工作层绝热层石棉炉壳。通常按耐火材料热阻计算确定除水冷炉壁后剩余部分的衬砖厚度。操作末期被加热的温度不大于200，以免炉壳变形，是其计算依据。一般来说，增加炉衬厚度，炉壳受热及热损失可以减少，但是厚度达到一定值以后，再增加炉衬厚度，反而因为厚度增加过大，而增加炉壳直径，增加了散热面积，耐火材料消耗增加，所以选择优质材料，使用较薄的炉衬是最好的办法。根据经验数据：石棉厚度取100mm，绝热层厚度取75mm；工作层厚度为300mm。=2(+100+75+300)炉底的总厚度应由热量计算来确定，近似等于熔池深度，即为1008mm。（5）炉壳及厚度炉壳的作

33、用除了承受炉衬和炉料的质量还要承受装料时的撞击力，同时抵抗衬砖在受热膨胀时产生的部分膨胀力。表4.1表示炉壳厚度与炉壳直径之间的关系。表4.1 炉壳厚度与炉壳直径的关系/m6/mm12151520252830炉壳直径等于：=+2 = 5.130 + 20.504 = 6.138m由上表可以取=29mm（6）炉门尺寸的确定炉门尺寸在设计时应满足以下条件：a.顺利观察炉况，b.能良好的修补炉底和整个炉坡，c.料斗应能自由出入，d.能顺利取出折断的电极。电炉一般设一个加料炉门和一个出钢口，其位置相隔180。炉门尺寸的经验值：炉门宽度=（0.20.3） ,= 5.130m;本设计取=1.53m。炉门高

34、度=（0.750.85）=（1.1481.301）m，本设计取1.224m。门框应向内倾斜8 12以便于密封，本设计取10（7）偏心炉底出钢装置1) 无渣出钢的原理：当出钢口钢液高度大于临界高度时，不致产生漩涡效应。出钢时钢渣分离，剩余钢水占总钢水量的21%。2）主要尺寸参数确定： 出钢箱内口与中心角为90 100，本设计取95。 出钢口偏心距L： （4.7） 出钢箱高度H内：整个出钢过程中炉子摇到最大角度出钢时钢水不能接触水冷炉壁，并留有一定安全距离。出钢箱内高度H内 = H +（600800）mm，本设计取出钢箱内高H内 = 1027 + 700 = 1727mm = 1.727m。 出钢

35、口直径：钢水流速V=，求出V=5.88m/s；本设计取出钢时间t=2min=120s；由公式, （4.8）求出 = 132mm。4.1.2 变压器的设计确定变压器的功率的目的是选择与电弧炉容量相匹配的变压器。在一般情况下，变压器的匹配和电弧炉的容量应考虑以下因素：a.电弧炉只作为一个熔化装置或作为熔化装置；b.电弧炉，冶炼工艺；c.当配有高功率、超高功率电弧炉、炉体结构等相关技术的C型变压器；d.选择不同功率等级的电弧炉操作系统，是间歇生产或全负荷连续生产；e.选择什么样的功率水平应考虑到工厂或工厂的供应情况；用能量平衡计算： （4.9）式中 q熔化每吨废钢所需的电量，253.492 kWh/

36、t； G废钢装入量，本设计为公称容量的70%；熔化期平均功率因数，0.800.85，本设计取0.84； 电效率，0.9，本设计取0.95； N变压器功率平均利用系数，1.01.2，本设计取1.1； 废钢熔化时间,0.5h；求得P = 29917.72 kVA按国内外现行变压器额定容量（平均先进水平）见表4.2。 表4.2 现行变压器平均先进水平额定容量（t）电极（mm）功率（kVA）7050050000 630009055063000 8000010061075000 83000 本设计取P = 70000 kVA4.1.3 石墨电极的选用(1) 初步确定电极的直径。 经验公式： （4.10）

37、式中d极石墨电极直径，mm； I电流强度，A；I = = 6.24 A 石墨电极电阻系数，； K系数，2.1W/；求得d极 = 909.58mm。 参照比较国内外石墨电极的直径（表4.2）：本设计取d极 = 600mm。（2）校核电极密度。= (4.11)求得，I/S=23.1，符合设计要求。（2）确定电极心圆直径。D极 = （0.25 0.40）D (4.12)取D极 = 0.31D = 0.315.130 = 1.59m。4.1.4 水冷炉壁的设计（1） 水冷炉壁的特性： 有自发的挂渣能力，直到挂渣层温度达到炉渣的熔点时不再挂渣有保护水冷炉壁的作用。 水冷炉壁的输出热流越大挂渣越厚，水冷炉

38、壁承受的热流强度越大，挂渣越薄。（2）管式水冷炉壁的结构特点： 管子内径选择，管内水流速，控制水冷管输出热流强度； 水冷炉壁由若干块水冷件组成，每块水冷件单独供水，1015块； 采用分离式炉壳（分体式炉壳）有利于水冷炉壁更换； 在水冷构件上安置挂渣钉（挂渣爪），提高炉壁挂渣能力； 控制管壁厚度，保证水冷炉壁有足够的强度。（3）管式水冷炉壁设计参数的计算确定：1） 最大热流强度： (4.13)式中，P变压器额定功率； 电效率，超高功率电弧炉中，0.9，本设计取0.95；cos功率因数，超高功率电弧炉中，cos=0.800.85，本设计取0.82；R熔池半径，m；,一般K=0.250.40；求得，

39、2） 水冷壁面积：当电弧炉倾动最大角度时，水冷炉壁不能浸泡在钢液中，并留有一定安全距离，250mm以上，水冷炉壁面积占炉壁总面积的80%90%，本设计取85%。 S= 85%=85%=27.6863） 冷却水流量和流速及水冷管内径的确定： (4.14) (4.15) (4.16)，当时，D为最大直径； (4.17)式中，冷却水流量； 冷却水流出和流入时的温度，进出水温差为58，本设计取5； D水冷管内径； 冷却水流速； 水冷件块数；本设计取12块当临界水流速时，求得：=500；D=59mm；=5.9m/s4.1.5 电弧炉主要技术参数表4.3 电弧炉主要技术参数项 目单 位参 数炉型超高功率电

40、弧炉电炉炉壳直径mm6230电炉额定出钢量t58电炉最大容量t120留钢量t21出钢方式EBT电炉变压器额定功率MVA70+20%电炉变压器二次电压V618电极横臂水冷导电铝合金电极直径mm 600电极心圆直径mm 1570电极行程mm4200电极提升速度自动mm/s110150手动mm/s110300电极下降速度：自动mm/s100电炉倾斜角度出钢810出渣10电炉倾动时间：出钢s7炉盖旋转角度70炉盖旋转时间s68炉盖提升时间s4炉子倾动方式全液压炉盖提升行程mm600 4.1.6 连续加料装置的设计如图4.1 所示，Consteel 可以实现连续加料，连续预热废钢、生铁、预还原铁矿等金属

41、料，同时可以减少烟尘排放量。设备结构与传统交流炉相比没有无大的差异其 工艺应用于交流炼钢电弧炉。图4.1 Consteel加料系统 它从废场或铁路货车，废料放在电荷转移机，通过送料输送输送自动连续从电炉的炉壳部分的废料炉电极侧，并始终在炉中保持一定数量的钢。同时，电炉烟气通过预热炉预热段，不断对预热进行预热，使电弧可以直接加热钢水。通过直接熔融熔融钢废料，运行平稳，对电网影响不大，减少变压器容量，节约能源。根据电弧炉生产能力以及炼钢厂场地状况本设计采用水平高架配置方式连续送料系统（图4.2）图4.2 水平高架配置式连续送料系统4.2 钢包尺寸的设计 本设计根据轴承钢的生产工艺要求，炉外精炼采用LF+VD的工艺路线。（500700）mm是LF要求钢包净空高度， （8001000）mm是VD要求钢包净空高度，因此，本设计取净空高度为800mm。（1）包容纳的钢水量。设钢包的额定容量为P(t)，一般考虑应10%的过装余量，则钢包内钢水实际容量为:P + 0.1P = 1.1P = 1.150 = 55t （4.18）（2）钢包内渣量。出钢时一般会有少量的炉渣随钢水倾入钢包内；考虑到炉外精炼时会造渣，本设计炉渣量取钢水量的5%。即渣量为：1.1P0.05 = 550.05 = 2.