50万吨电炉炼钢车间设计方案

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δz

炉壳的作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δz与炉壳直径D壳之间的关系。

表4.1 炉壳厚度与炉壳直径的关系

D壳/m

<3 12~15

3~4 15~20

4~6 25

>6 28~30

δz/mm

炉壳直径等于:

D壳=D熔+2δ = 5.130 + 2×0.504 = 6.138m 由上表可以取δz=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=(0.2~0.3)D熔 ,D熔= 5.130m;本设计取B门=1.53m。

炉门高度H门=(0.75~0.85)B门=(1.148~1.301)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:

① 出钢箱内口与中心角α为90°~ 100°,本设计取95°。 ② 出钢口偏心距L:

(4.7)

③ 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 +(600~800)mm,

本设计取出钢箱内高H内 = 1027 + 700 = 1727mm = 1.727m。 ④ 出钢口直径de:

钢水流速V=2gH内,求出V=5.88m/s; 本设计取出钢时间t=2min=120s; 由公式,

G?2?de?V?? (4.8) t4求出 de= 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:

P?q?G (4.9)

cosφη?电?N?t熔式中 q——熔化每吨废钢所需的电量,253.492 kW·h/t; G——废钢装入量,本设计为公称容量的70%;

cosφ——熔化期平均功率因数,0.80~0.85,本设计取0.84;

?电——电效率,≥0.9,本设计取0.95;

N——变压器功率平均利用系数,1.0~1.2,本设计取1.1; t熔——废钢熔化时间,0.5h;

求得P = 29917.72 kV·A

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) 70 90 100

电极(mm) 500 550 610

功率(kV·A) 50000 ~ 63000 63000 ~ 80000 75000 ~ 83000

本设计取P = 70000 kV·A 4.1.3 石墨电极的选用

(1) 初步确定电极的直径。 ① 经验公式:

0.406I2d3??极?K 式中d极——石墨电极直径,mm;

1000P额 I——电流强度,A;I = 3U = 6.24×104 A

ρ——石墨电极电阻系数,10??mm2/m; K——系数,2.1W/cm2;求得d极 = 909.58mm。

② 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。

IIS=? (4.11) 4d2极求得,I/S=23.1A/cm2,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 = 0.31×5.130 = 1.59m。 4.1.4 水冷炉壁的设计

(1) 水冷炉壁的特性:

4.10)(

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:

① 管子内径选择,管内水流速,控制水冷管输出热流强度;

② 水冷炉壁由若干块水冷件组成,每块水冷件单独供水,10~15块; ③ 采用分离式炉壳(分体式炉壳)有利于水冷炉壁更换; ④ 在水冷构件上安置挂渣钉(挂渣爪),提高炉壁挂渣能力; ⑤ 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:

2??0.9P???cos???1?2?K??3600 (4.13) ?????1.52??1?K??1?K?K2??12?R??qmax式中,P——变压器额定功率;

η——电效率,超高功率电弧炉中,η≥0.9,本设计取0.95; cosφ——功率因数,超高功率电弧炉中,cosφ=0.80~0.85,本设计取0.82; R——熔池半径,m;

K?电极心圆直径1590??0.310,一般K=0.25~0.40;

熔池直径5130求得,qmax?1.061?106kJ/m2?h 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,

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