2电弧炉炉型设计.doc

2电弧炉炉型设计 2.1电弧炉炉型设计 电弧炉是电路炼钢车间的核心设备，电炉设计的好坏直接影响到炼钢生产的顺利与否。如果设计不合理造成先天性缺陷，一旦投产就很难再做改动，所以对于电炉设计应予以重视。 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，以球形为最好。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。 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： 选用大功率变压器； 保证高的热效率和电流效率； 采用高质量的耐火材料砌筑材料； 炉子各部分形状和尺寸设计布局合理； 炉子熔炼室容积能一次装入堆比量中等的全部炉料； 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 电弧炉的大小以其额定容量来表示，所谓额定容量是指新设计的电炉熔池所能容纳的钢水量。实际生产过程中，随着熔炼炉数的增多，熔池容积逐渐增大，装入量或者出钢量也就不断增加。另外生产中还经常用提高炉门槛即造假炉门槛的办法来增加炉产量，这样就出现了超装问题，一般认为吵装20%50%为宜，不宜超装太多，大电弧炉基本上都不超装。 熔池：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。 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型熔池，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。截锥形电炉炉破便于补炉，炉坡倾角45°，其优点如下 45°角叫自然锥角，砂子等松散材料成堆后的自然锥角正好也是45° 熔池尺寸计算 熔池容积V池。根据定义：V池=V液+V渣 V液=T/ρ液 式中 T—出钢液量； ρ液—钢液的密度，取7.0t/m3。 V渣=G渣/ρ液 式中 G渣—按氧化期最大渣量计算，钢液量的3%（碱性）； ρ渣—3~4t/m3，取3t/m3。 熔池直径D（渣面直径）和深度H之比D/H。 在计算熔池直径D和深度H之前，首先要确定一个合适的D/H值。在熔池容积一定的条件下，D/H越大，则熔池越浅。熔池容积一定，熔池越浅，熔池表面积越大，即钢、渣界面积越大，有利于钢渣之间的冶金反应，因此，希望D/H大一些。但是D/H太大，则熔池直径和熔炼室直径都增大，于是路壳直径增大，导致D壳太大，炉壳散热面积增大，电耗也增大，所以D/H又不能太大。 如果D/H太小，熔池太深，钢液加热困难，温度分布不均匀性大。在氧化期应对金属进行良好的加热，并对熔池中的金属进行强烈沸腾搅拌，以使金属成分和温度均匀。 当炉坡倾角45°时，D/H一般趣=5左右教合适。 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： V池=h2(D2+dD+d2)+h1(3×+h12) 式中 h1—球冠部分高度，一般取h1=H/5; h2—截锥部分高度，h2=H-h1=4/5H ; D—熔池液面直径，通常采取D/H=5; d—球冠直径，因d=D-2h2=5H-8/5H=17/5H 带入上式，整理后得V池=12.1H3=0.0968D3 利用上式可求出H和D的值。 计算求得： V液=14.286m3 V渣=1.0m3 V池=V液+V渣=15.286m3 D=5405㎜； H=1081㎜； h1=216㎜； h2=865㎜； d=5405㎜； 2.1.3熔炼室尺寸 熔炼室是指熔池以上至炉顶拱基的那部分容积，其大小应能一次装入堆积密度中等的全部炉料。 熔炼室直径D熔 炉坡与炉壁交界处的直径，为了防止钢液沸腾时炉渣冲刷炉壁砖或炉渣到大炉坡与炉壁砖交界处，炉坡应高于炉门槛（渣面与炉门槛平齐）约100㎜左右，即当选定炉坡倾角为45°时： D熔=D+100=5405+100=5505mm 熔炼室高度H1 金属炉门槛至炉顶拱基的高度为熔炼室高度。炉衬门槛较金属门槛高80~100。 从延长炉盖寿命和多装轻薄料考虑，希望熔炼室高度H1大些，因为增大熔炼室高度H1，炉盖距电弧和熔池面距离远，炉盖收到的辐射热相对少一些，炉盖寿命长，另外，熔炼室高度H1大，装轻薄料多。但是如果熔炼室高度H1太大： 炉壳散热面积大→电耗多； 电极长→电阻大。 经验值H1/D=0.44~0.40.40t电炉，本设计取0.42，则 H1=0.42D=2270㎜ 炉顶高度h3 炉顶高度h3与熔池室直径D有如下关系： =~（因炉顶砖不同而异） 本设计取，则：h3=×5505=688㎜ 至此，渣面至炉顶