年需钢水量 ?

50

? 52.63 ? 10 4 95 %

t 求得，A=52.63万吨 （2）质量指标： 合格率=

年（季、月）合格量年（季、月）产量?100% (3.2)

=

5053?100% = 94% 铸坯收得率=

连铸坯产量钢水产量?100% (3.3)

=5355.2?100%=96% （3）作业效率指标

作业率=

有效工作天数365?100% (3.4)

=

320365?100%?87.7%

（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：74×5.86% = 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

○1生产率高，○2电能、耐火材料和电极消耗低，○3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：

① 计算炉内钢液和熔渣的体积； ② 计算熔池的直径以及深度； ③ 计算熔炼室的高度和直径； ④ 计算炉顶的拱高和炉盖的厚度； ⑤ 计算炉衬尺寸和炉壳直径；

⑥ 计算变压器的功率与电压的大小和级数； ⑦ 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 ①熔池容积V池。根据定义:

V池?V液?V渣 (4.1) V液?T/ρ (4.2) 液

式中，T——钢液量，52.63t；

ρ——钢液密度，6.8～7.0t/m3;本设计取6.9 t/m3； 液3

V渣=G渣/ρ渣 =7.63m (4.3)

式中，G渣——炉渣的重量，由本设计物料平衡计算得渣量是钢液量的5.86%；

33ρ渣——炉渣的密度，3～4 t/m；本设计取3.7 t/m。

V渣=0.83m3

②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：

ππd222V池?h2(D?dD?d)?h1(3??h12) (4.4)

1264式中 h1——球冠部分高度，一般取h1=0.2H； h2——截锥部分高度，h2=H－h1=0.8H； D——熔池液面直径，D=4.8H；

d——球冠直径，因d = D－2h2= 4.8H－1.6H = 3.2H,代入上式,整理后得:

V池= 10.99H3 = 0.0994D3 (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%。

V池=V液?V渣= 74/6.9 + 74×5.86%/3.7 = 11.897m3

=1.027m

D = 4.8H = 4.930m d = 3.2H =3 .286m

h1 = 0.2H = 0.206m h2 = 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D熔

炉坡与炉壁交接处的直径， 炉门坎平面应高于钢液面20～40mm，炉坡与炉壁连接面应高于炉门坎平面30～70mm，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熔 = D + 2×0.1 (4.6)

所以得出D熔= 4.930+2×0.1 = 5.130m 2）熔炼室高度H1

当决定熔炼室高度时,规定从炉子加料门坎水平面上(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80～100mm。

根据经验值H1/D=0.40～0.44，本设计取H1/D=0.41 所以 H1=0.41×4.930=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h3与熔池直径D有如下关系：

h3／D=1／9～1／7，

由此得h3=4.930/9～4.930/7=（0.548～0.704）m，本设计取h3=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H2=H1+h3=2.021+0.7=2.721m =5.514m

（4）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δ达到一定值以后，再增加炉衬厚度δ，反而因为厚度δ增加过大，而增加炉壳直径D壳，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。 δ=2×(δz+100+75+300)