【完美升级版】年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间设计毕业论文(3)

1）各种原料的供应条件，特别是钢铁原料来源； 2）产品销售对象及其对产品质量的要求；

3）水电资源情况，所在地区的产品加工，配件制作的协作条件； 4）交通运输条件，水路运输及地区公路、铁路的现状与发展计划； 5）当地气象，地质条件，环保要求。 （2）工艺制度

确定工艺制度是整个工艺设计的基本方案，是设备选择，工艺布置等一系列问题的设计基础。

1）冶炼方法：利用超高功率电弧炉进行单渣冶炼，然后进行炉外精炼； 2）浇注方法：采用全连铸；

3）连铸坯的冷却处理与精整：铸坯在冷床上冷却并精整； 4）在技术或产量方面应留有一定的余地。

1.2.2电炉炼钢车间的组成

（1）炼钢主厂房，包括原料跨、炉子跨、精炼跨、连铸跨及出坯跨； （2）铁合金及散状材料间； （3）钢锭、坯存放场地； （4）中间渣场；

（5）机电修间及快速分析室； （6）炉衬制作与各种备件修理场地；

（7）耐材库、备件备品库、车间变、配电室；

（8）水处理、烟气净化设施及车间管理、生活服务设施。

1.2.3电炉各车间的布置情况

由于是两台超高功率电弧炉，且是全连铸，考虑到物料顺行、劳动安全条件和未来发展，采用横向高架式布置。

（1）原料跨：此跨主要是为了返回废钢，耐火材料，散状料等提供场地。废钢坑可按其块度大小分为几个不同的坑；另外还有金属料库，热装铁水的供应区；合金料和散状料的烘烤区。

（2）炉子跨：此跨配以两台90吨的超高功率的偏心底出钢电弧炉；炉体彻修区，炉盖修理区，耐材干燥室；电炉装料配置，电炉变压器房和精炼炉变压器房，供氧系统，粉尘处理系统；高架行车进行跨间的整体运输工作。

（3）连铸与精炼跨：此跨设有公称容量110吨的AOD精炼炉两台、110吨的LF精炼炉两台，炉侧设有AOD炉的维修区域及钢包的修砌区、有钢包回转台。钢包回转台是精炼跨与连铸跨的纽带。回转台一侧设有中间包修砌区，连铸机二冷段的维修区等。此跨主要是进行钢坯的凝固工作。还设有连铸机备件，备品检修区，铸坯精整区等。

（4）出坯跨：主要是缓冷区、良锭存放区及配电室等的布置。缓冷区用来存放良锭、坯件，其间有运输路线直接通到轧钢车间。[1]

2电弧炉炉型设计

2.1电弧炉炉型设计 2.1.1电弧炉炉型

电弧炉炉型是指炉子内部空间的形状和尺寸，不同的熔炼炉因工作条件不

同，供热热源不同而有不同的内部空间。电弧炉近于球形体，从减少散热面出发，以球形最好。现代电弧炉炉体中部是圆筒形，炉底为弧形，炉顶为拱形。作为发热体，电极端部的三电弧位于炉内中心部位。[2]

电弧炉设计应保证高的生产率，电能、耐火材料、电极等消耗要低，同时要满足冶金反应顺利进行，故应考虑以下因素： （1）选用大功率变压器；

（2）保证高的电流效率和热效率； （3）采用高质量的耐火材料砌筑材料； （4）炉子各部分形状和尺寸设计布局合理；

（5）炉子熔炼室容积能一次装入堆比量中等的全部炉料； （6）炉子倾斜10。～20。能保证钢液顺利流出。

2.1.2熔池的形状和尺寸

熔池的容积应能足够容纳适宜熔炼重量的钢液和炉渣，并留有余地，它应

，

能满足冶金反应顺利进行。熔池设计为锥球形，圆锥部分对水平线的倾角为45。

这样的形状可保证炉料加速熔化，钢液可积蓄在球形熔池底部，且易于维修。 1.熔池的形状

其形状应有利于冶炼反应的顺利进行，砌筑容易，修补方便。

目前使用的多为锥球形熔池，上部分为倒置的截锥，下部分为球冠。球冠形电

炉炉底使得熔化了的钢液能积蓄在熔池底部，迅速形成金属熔池，加快炉料的熔化并及早造渣去磷。截锥形电炉炉坡便于补炉，炉坡倾角45。。 2.熔池尺寸计算 （1）熔池的容积：

a.对于炉子能容纳90吨钢液，则钢液体积为：V钢=90×0.14=12.6m3(式中的0.14m3为一吨钢液的体积）；

b.对于碱性电弧炉而言，溶氧期具有最大渣量，渣量和钢液之比为0.08，则熔渣重量为90×0.08=7.2吨，假定1m3炉渣重量为3吨，故渣的体积为： V渣=7.2/3=2.4m3;

所以钢液和炉渣的总和即熔池的容积为： V=V钢+V渣=12.6+2.4=15m3 （2）熔池的深度和直径

钢液面直径D和钢液深度H之比D/H是确定炉型尺寸的基本参数。一般情况下，比值越大则钢-渣接触面越大，利于钢水精炼。但锅考虑到本设计的还原期在后续工艺—精炼炉中进行，故D/H不应过大。同时考虑到熔池热阻的因素，即D/H≤4时，熔池热阻显著增加，不利于钢水加热，当D/H≥4～6时，单位容积的界面面积急剧增加，故综合考虑选取D/H=5。 a.确定炉缸钢液面直径 由经验公式可得： D=2.0CV1/3

式中C=0.875+0.042×5=1.085

则D=2.0CV1/3=2.0×1.085×12.61/3m3=5.050m 所以H=D/5=1.010m=1010mm,取H=1020mm b.确定炉缸上缘直径

为了减轻炉渣对炉与炉坡接缝处的侵蚀，炉门坎平面应高于渣液面20-40mm，炉缸与炉壁连接面应高于炉门槛30-70mm。由于炉渣深度大约为0.09-0.12m。故可得炉缸上缘直径为D+100～200这里取其值为Db=5250mm

2.1.3熔化室的尺寸

（1）熔化室直径

熔化室直径Dr=D+（0.1～0.2）=5250mm 球冠部分高度h1=H/5=204mm 截锥部分高度h2=H-h1=816mm 球冠直径d=D-2h2=3418mm

（2）熔化室的高度H1（即为炉壁的高度）

熔化室的高度应根据炉内的热交换情况来确定。一般取（0.40～0.44）Dr,取0.42，计算得，H1=2205mm （3）熔化室上部直径

采用耐火材料炉壁，特别是散状料和粘结剂打结炉壁时，为了提高炉衬寿命，便于修补和节省材料，将炉壁做成倾斜式的，倾角β=6。。熔化室上部直径：

D1=Db＋2H1tanβ=5250＋464=5714mm （3）炉顶高度

h3/Dr=1/7～1/9(因炉顶砖不同而异，取1/8) 则h3=656mm

2.1.4炉衬厚度

(1)炉顶厚度：由于电炉顶采用高铝砖，根据额定容量取其值为350mm； (2)炉壁厚度：炉壁根部厚度δ壁，炉壁根部厚度即炉缸平面处炉衬的厚度，一炉底厚度：炉底厚度δ底，δ底=900mm；

炉底的结构分为绝热层、永久层、工作层。对于小于15t 的炉子, 炉底厚度不小于钢液深度, 即δ底≥H ; 对于15t 以上炉子, δ底< H。90t电炉炉底厚度取900mm。

绝热层是炉底的最下层，它的作用是减少电炉的热损失，并保证熔池上下钢液的温差小。在炉壳上，先铺一层石棉板（10mm），再铺硅藻土粉（20mm），硅藻土粉上面平砌一层绝热砖（粘土砖65mm），缝隙用硅藻土粉或粘土砖粉

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