电炉设计+车间设计(2010版).pdf

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1、第3章电炉设计3.1普通电弧炉炉型及主要参数3.2超高功率电弧炉（UHP）3.3电弧炉设备第3章电炉炉体及车间设计13.1电弧炉炉型第3章电炉炉体及车间设计2炉型设计©电弧炉炉型是指炉衬内部空间围成的几何形状：在炉壁下缘以下容纳钢水和熔渣的部分称为熔池；熔池以上的空间称为熔化室。©炉型参数是根据炉子的公称容量来计算炉子内型尺寸并确定炉子整体尺寸。©炉型尺寸考虑因素：¾能满足冶炼工艺的要求；¾有利于提高炉衬寿命；¾有利于热能的充分利用，包括电弧热和其他氧-燃助熔热能。第3章电炉炉体及车间设计3电弧炉炉型尺寸第3章电炉炉体及车间设计4熔池形状¾熔池的形状有利于冶炼反

2、应的顺利进行，砌筑容易，修补方面；¾目前使用的多为锥球型熔池，上部为倒置的截锥，下部为球冠；¾球冠型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，有利于加快炉料的熔化及早造渣去磷；¾截锥型电弧炉炉坡倾角为45°，使被侵蚀后的炉坡容易得到修补（补炉镁砂的自然倾角为45°），且有利于顺利出净钢水。第3章电炉炉体及车间设计5熔池尺寸¾熔池的容积应能容纳全部钢水和约为钢水量7%-8%的熔渣，并留有适当余量。带有球冠部分的熔池，球冠高度h1约为钢液总深度的20%，Hh=15¾熔池的直径D和熔池深度H的比值D/H是确定炉型的基本参数。对于一定容量的炉子，D/H值愈

3、大，则渣钢截面积越大，有利于钢水的熔炼。但是D/H太大，则炉壳直径也大，散热面积也大，显然对冶炼不利。一般D/H值在5左右比较合适（3.5~5）。第3章电炉炉体及车间设计6熔池尺寸由截锥体和球冠体的体积计算公式可知，熔池体积V熔计算公式为：2π22π⎛d2⎞V=h()D+dD+d+h⎜3×+h⎟池21⎜1⎟126⎝4⎠h—球冠部分高度，m，一般取h=H/5;11h—截锥部分高度，m，h=H−h=4/5H;221D—熔池液面直径，m，通常取D/H=5，即D=5H;d—球冠直径，m。817因d=D−2h=5H−H=H，代入上式，得：25533V=12.1H=0.09

4、68D池熔池上缘直径（即熔化室下缘直径）D熔=D+(0.1-0.2)第3章电炉炉体及车间设计7熔化室尺寸熔化室：熔池以上至炉顶拱角一下的空间。其大小为一次装下堆密度中等的全部炉料。熔化室的高度H：金属炉门坎至炉顶拱基的空间高度为熔化1室高度。从延长炉盖寿命和多装轻薄料考虑，希望熔化室高度H大些，但是如果H太大，则电极长，电阻大，炉盖散11热面积大，电耗大。经验值：＜40吨电弧炉，H/D熔=0.45~0.501＞40吨电弧炉，H/D熔=0.40~0.441熔化室上缘直径D：采用耐火材料炉壁，特别是散装料和粘1结剂打结炉壁时，一般将熔化室设计成上大下小，即D大于1D

5、熔，炉壁做成倾斜状，倾角β≈6°。D=D+2Htanß1熔1第3章电炉炉体及车间设计8炉门尺寸、出钢口和流钢槽现代电弧炉一般只设一个工作门，用于加料、炉前操作和观察炉况。确定炉门尺寸需要考虑以下因素：应便于观察炉况；能良好的修补整个炉底和整个炉坡；采用加料机加料的炉子，料斗应能自由出入，能顺利的取出折断的电极。炉门尺寸可按下列经验值进行确定：炉门宽度：l=(0.20−0.30)D炉门高度：b=(0.75−0.85)l出钢口为圆形或修筑成方形，直径约为150~200mm，通常出钢口的下沿与工作门坎在同一水平面上。流钢槽的外壳用钢板或角钢做成，其断面为槽型，固定在炉

6、壳上，并向上倾斜7~10°第3章电炉炉体及车间设计9电炉炉衬及厚度炉壁衬砖厚度通常按耐火材料的热阻计算确定，计算依据的条件是炉壳在操作末期被加热的温度不大于200℃，以免炉壳变形。炉壁底部的厚度，包括隔热层（石棉与轻质粘土砖）与工作层，设计时可采用下述的推荐值。第3章电炉炉体及车间设计10电炉炉衬及厚度炉顶拱角处直径D1与拱顶高h3按以下比值决定：H3/D1=0.11~0.13电弧炉炉顶用砖多为高铝质专用型砖。国家标准已经规定了电弧炉炉顶用砖形状尺寸和理化性能指标，见GB2991-87与GB2993-82，按经验值选如下表所示。炉底厚度δ（包括隔热层和工作层总厚

7、度）约等于钢液深度B的尺寸，即可取δB=H。第3章电炉炉体及车间设计11电弧炉炉壳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，炉壳厚度δz与炉壳直径D壳的关系见表5-3。第3章电炉炉体及车间设计123.2超高功率电弧炉（UHP）ò电弧炉的生产成本中，电费约占20%~30%，电极费用约占3%~5%，电耗高，电极消耗也高，因而降低电耗对降低电炉炼钢成本和改善环境都具有重大意义：¾通过缩短每炉钢中的非通电时间，提高生产效率¾通过改进电路，改善电弧特性，稳定电弧，增强电弧对钢水的搅动力

8、，提高热效率，缩短冶炼时