【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(4)

充填。绝热层厚95mm。

永久层的作用是保证熔池的坚固性，防止漏钢，一般为2—4层（65mm镁砖），用镁砖砌筑。铺3层镁砖，永久层厚195mm。

工作层直接与钢液和炉渣接触，化学侵蚀严重，机械冲刷强烈，热负荷高，故应充分保证其质量。工作层厚610mm。使用镁砂砖和镁质捣打料。[3] (3)炉壳内径：熔化室直径加上两倍的炉壁厚度为6350mm； (4)炉壳外径：

炉壳要承受炉衬和炉料的质量，抵抗部分衬砖在受热膨胀时产生的膨胀力，承受装料时的撞击力。

炉壳厚度δz一般为炉壳直径D壳的1/200，即： 炉壳厚度δz与炉壳直径D壳的关系见表2-1

表2-1炉壳厚度δz与炉壳直径D壳的关系

D壳/m δz/mm

< 3 12～15

3～4 15～20

4～6 25

> 6 28～30

因D壳＝D熔+ 2δ壁+2δz＝5250+2×550+2δz =6350+2δz>6m，则取δz＝30mm， 所以D壳＝5850+2×30=6410mm。

2.1.5工作门和出钢口

现代电弧炉只设一个工作门，用于加料，炉前操作和观察情况。炉门应该

满足以下的要求：

（1）能清楚看见炉内的炉料，炉顶中心，并便于观察炉内情况； （2）能方便的修补炉壁和炉底；

（3）熔炼过程中，电极折断时能将电极从炉门取出： （4）方便喷吹炉料和氧气。

炉门宽度：l=（0.2-0.3）D=1263mm

炉门高度：b=（0.75-0.85）l=1010mm

2.2偏心底出钢箱的设计

电弧炉炼钢传统的“老三期”工艺中，出钢带入钢包的炉渣是还原性的，而超高功率电弧炉及炉外精炼技术应用后，电炉出钢前的炉渣是氧化性的，生产实践证明，这种炉渣带入钢包对精炼效果有如下不利影响：

1 降低脱氧、脱硫能力，从而降低钢水质量 2 降低合金回收率，钢的化学成分不稳定 3 降低钢包吹氩或搅拌强度 4 降低包衬寿命

偏心底出钢是电弧炉底钢的一种形式，可以实现无渣出钢。偏心底出钢电弧炉（EBT电炉）采用留钢留渣操作，不但做到了无渣出钢，留钢操作增加了电弧炉冶炼的连续性，熔化期电弧稳定，熔池形成较快，可以实现提前吹氧，有效地提高了氧利用率以及电弧炉热效率；偏心底出钢电弧炉出钢钢流短，出钢时间大大缩短，减小了出钢过程中的钢水温降及钢水对钢包内衬的冲刷，炉后合金化的进行提高了合金的回收率；偏心底出钢电弧炉倾炉角度较出钢槽电弧炉大为减小，有条件对短网进行优化。

2.2.1炉壳

偏心底出钢电弧炉的炉壳上部的炉身为圆形，下部带有突出的圆滑形出钢

箱。偏心底出钢电炉采用全水冷炉壁炉壳，出钢时炉子倾动仅为15。左右，可避免钢水和水冷炉壁的接触，从而提高炉衬寿命。炉壳上沿的加固圈用钢板或型钢焊成。内通冷却水，用以增加炉壳的刚度，防止炉壳由于受热而变形，保证炉壳与炉盖接触严密。

2.2.2炉底

偏心底出钢电弧炉炉底设计成浅盘状，以确保无渣出钢。为安全起见，底部排三层镁质火砖，与钢水接触的底部为镁砂捣打料。

2.2.3出钢口

偏心底出钢电炉的出钢口位于出钢箱的底部，利用出钢口的开闭机构和倾动机构，实现无渣出钢、留渣操作。出钢口类似钢包水口，所用耐火材料材质为镁碳砖。出钢口用摆动式铰链盖板密封。为防止变形，密封处的盖板和出钢口尾砖均有石墨构成。

2.2.4机械装置

一般偏心底出钢电弧炉，向炉门倾动10～12°,向出钢口最大倾动15°偏心底出钢电弧炉的倾动液压缸行程较传统电弧炉小，为保证不带渣出钢，以避免出钢箱部分产生漩涡，即炉体倾动最大至结束出钢时，使炉内留一部分钢水，为此应使炉体迅速回倾。一般为3°/S。

2.2.5出钢箱设计参数

EBT电炉的特征是设置了一个偏心区，该偏心区相对构成一个小熔池，并通过圆滑过渡与电炉主熔池相连，炉体回到正常位置是将部分钢水和全部的炉渣留在炉内，出钢口垂直设置在偏心区的底部，这样一个结构使得偏心区的设计显得相当重要，下述四点的设计优良直接影响到炉子的正常工作。 1）出钢箱切角α

出钢箱切角α ，即出钢箱与炉体中心的夹角。出钢箱与炉体(壳)的连接要满足耐火材料能平滑过渡,故要求相切,其切角随着炉壳直径的增大而减小,90°≤α≤120°。本例90t炉的α取120°。

2）偏心距

即出钢口中心线至炉子中心线的距离。偏心距选取过大，则偏心区内的废钢不容易熔化，即使全部熔化，由于温度不均匀，该区的钢液成分偏差很大，造成冶炼的不正常。同时，考虑到在出钢口上盖的操作方便，偏心区不能过小。在不影响出钢的情况下，此距离应尽可能的小。经过查询了许多的现有的偏心距后，确定本设计的偏心距为3800mm。

3）出钢口直径

出钢口直径的确定应保证钢液在尽可能短的时间内出净。经验表明，对70吨以上的电弧炉，出钢口的直径一般在120mm以上，本设计取180mm。

4）出钢箱的高度

出钢箱的高度确定应保证炉体倾斜10～15°时，钢水不与出钢箱的水冷盖板相接触，并留有一定的安全距离，还要求氧化渣全部留在炉内。经过计算及经验值的推荐，本设计出钢箱的高度取为3275mm。[4]

表 3－2 90t超高功率电弧炉各部分尺寸

项目 熔池容积 V池 熔池直径 D 熔池深度 H 球冠部分高度 h1 截锥部分高度 h2 球冠直径 d 熔炼室直径 D熔 熔炼室高度 H1 炉顶高 h3 熔炼室上缘直径 D 炉顶衬砖厚度 δ

尺寸/mm 15m3 5050 1020 204 816 3418 5250 2205 656 5714 350

项目 炉壁工作层厚度 炉壁绝热层厚度

炉底厚度 炉壳厚度δz 炉壳直径 D壳 炉门宽度 L 炉门高度 b 出钢口直径 出钢箱内口与中心夹角α

偏心度E 出钢倾翻角γ

尺寸/mm 460 90 900 30 6410 1263 1010 180 120° 3800 12°

2.3电弧炉变压器容量和参数的确定 2.3.1确定变压器的容量

由熔化时间来计算变压器容量；熔化期长短主要是由供电功率来确定。压器的容量由以计算式来求：

式中P—炉用变压器额定容量，KVA

q—熔化每吨废钢料及熔化相应的渣料并升温所需要的电量，

KWh/t,q≈410KWh；由于本设计采用偏心底出钢，实现留渣操作，可节约电量1/4多，故取其值为q=300 KWh

G—电炉装入量，90t； t—预期的熔化时间，55min；

cosφ—熔化期平均功率因数，本设计选取0.70； л—变压器有功功率的热效率 选取0.80； N—熔化期变压器功率平均利用系数， 选取1.1； 率范围。

p?300?90?59504.10.91?0.7?0.8?1.1

若按电弧炉的额定容量计算其单位功率则为59504/90＝661kVA/t，属于超高功

2.3.2电压级数

根据经验公式，选择最高一级二次电压，对于碱性电弧炉： U=15×P1/3=5856.1V 所以取电压级数为12级

2.3.3电极直径的确定

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