15 电弧炉车间设计

库
精炼操 作室
电弧炉操作室 电弧炉操作室
电 弧 炉 变 压 器 室
电 弧 炉 变 压 器 室
精炼炉变 压器室
供气室
中间包烘烤
中间包烘烤
中间包烘烤
中间包烘
1）电炉横向布置的位置与尺寸


相邻两炉的变压器房靠近连接，炉子靠近出钢浇铸 跨间的布置的主要尺寸可以参见图8-22和表8-15； 柱子间距扩大至标准柱距的2-3倍。电炉与变压器房 的距离b越近越好，有利于降低二次导线长度；以炉 盖旋开加料所必须的空间为决定因素；例如，50吨 转炉推荐为9.5m,炉子横向轴线与柱列线的距离c标 志着设置炉子的位置。 这主要是针对出钢槽出钢并由吊车调运盛钢桶这种 方式；一般以炉子跨间吊车能吊装靠近出钢口的那 支3#电极为准，并便于炉顶装料。 C减少可以缩短 出钢槽长度。CBT和EBT时，无论炉子位置如何， 出钢槽长度都可以缩短；
（2）电炉炼钢车间的组成
炼钢车间是钢厂整个生产系统的一个组成部分。炼钢车 间包括主厂房、废钢料场及配料间、铁合金及散状料间、 快速分析室、精整及合格铸坯存放场、中间渣场、配变 电室、备品备件库、机电修间、烟气净化系统；
（3）车间布置型式： 电弧炉车间布置通常也是多跨间的布置形式，按照炉 子在车间的位置，也可以分为纵向布置（图8-5、8-6） 和横向布置（图8-7、8-8）两种布置形式；P194图8-9 为采用超高功率炉的车间纵向布置方案；典型的连铸布 置方案为P198图8-14为多跨间布置方案，包括废钢跨、 散装料跨、炉子跨、出坯精整跨、连铸跨。 前苏的年产能力为120万吨电炉车间。电炉为横向布置， 位于炉子跨和出钢精炼跨的交界处。废钢由铁路运入， 用电磁吸盘卸入料坑内储存。 散装料由自卸式料斗卸入到高位料仓，然后通过振动给 料器加入皮带运送装料机，通过过跨线运到电炉炉前； 铁合金通过无轨装料机送到烘烤炉，预热后再由无轨装 料机运至电炉炉前； 钢水出钢后运至吹氩站，进行吹氩处理，需要精炼的钢 种经钢包车运至处理工位，处理后吊运至回转台，进行 连铸；
原料跨工艺布置


金属化球团 供应及装料系统也设在与电炉靠近的加 料跨内，等同于散状料供应跨，是由精矿粉经过先 造球，再由H2或CO还原而得到的球状的产品称为金 属化球团，含有Fe85%-90%，S＜0.01%，P ＜ 0.04%;电炉用直接还原铁一般占20%-70%。 金属化球团的装入过程如下： 首先由直接还原车间用皮带运输机运到储料仓，每 个储料仓都装有电动振动给料器和称量器，放出的 球团经过给料器、下料管送至电弧炉炉顶受料漏斗， 落入电炉第五加料孔中，加料结束后，下料管可以 移开；
冷却风向
炉壁水冷板
炉底耐火材料施工
EBT出钢口
导电小炉底
炉壁水冷板
出钢口仰视
合金加料溜管
合金加料溜管
EBT出钢口
炉 体
原料跨工艺布置



①较小电炉车间的原料供应一般设在主厂房内的原 料跨，与电炉跨、出钢跨、浇铸跨构成平行跨间， 钢铁料、合金和造渣料都存放于此； ②同一主厂房内设置废钢跨与散状材料储备供应跨， 一般跨度12-15m，此两跨同样与其它跨间平行。可 以选用横向过跨线转运或无轨行走加料车运至主厂 房炉子跨，也可以在原料跨靠近炉子跨一侧设置悬 挂料仓，料仓出口伸入炉子跨； ③大中型电炉车间也可以在主厂房外另设单独的储 存与配料跨间。 散状料跨可以布置在原料跨与炉子跨之间，也可以 布置在炉子跨与出坯跨之间，见教材图8-18.这种 设计的优点是可以直接由运料下料系统向炉内加料， 由炉顶第四孔下料，也可以直接向盛钢桶加料，进 行终脱氧和合金化；
吨钢电耗与变压器日利用系数关系
900
张店 天钢 国际 酒泉 沈钢 东方 沈总 三明
线性回归：数据量 n=88 SEC=786.7+10.2 ×Ce.d 复相关数： R = -0.68154 显著性水平： P = 2.6988E-13
吨钢电耗 SEC [kWh/t]
芜湖 柳钢
800
700
大连二轧 天津三轧
耐火材料存放区
散状料堆放区
合金库
重型废钢
中型废钢
轻型废钢
返回废钢
精炼操 作室
电弧炉操作室 电弧炉操作室
精炼操 作室
钢包烘烤区
炉体炉盖修砌区
合金料烘烤室
散装料烘烤室 精炼炉变 压器室
供气室
电 弧 炉 变 压 器 室
电 弧 炉 变 压 器 室
精炼炉变 压器室
钢包维修区
供气室
中间包烘烤
中间包烘烤
中间包烘烤
全炉有效工作时间
年产量 总容量
As.t G 24n.a
全年有效作业天数 良坯收得率
3.7.2 电弧炉车间布置方案
（1）电炉炼钢车间设计与建设的基础资料
车间设计建设的基本条件
产品大纲的制定 工艺制度：是整个工艺设计的基本方案，需要解决的
问题①冶炼方法②浇铸方法③连铸坯类型及尺寸④连铸 坯的冷却与精整⑤技术与产量是否留有发展余地；
底电极
底电极：192根导电针，30 个测温点（导电针过热，极 易导致穿钢事故） 底电极类型： 德国MAN-GHH：钢针式 底电极（风冷） 瑞典ABB：导电耐火材 料式底电极（风冷） 法国Clecim：3～4根小 水冷钢棒——宝钢150直流 炉 奥钢联：带加强筋的 “薄片式”底电极 （无冷 却系统）

3）炉子跨间工作平台高度：
A 炉身下面支撑基础和机械结构尺寸； B 电器室在平台以下部分高度。变电室上层为变压器， 变压器放置在工作平台上，其运行轨道面与工作平台 同标高。 C 出钢时盛钢桶下降的最低位置。应保证炉子倾翻时 的空间，并留有适当余地； D工作平台下是否通过货车车厢； E 底出钢式电炉则需考虑钢包车及钢包的高度，保证 钢包车能顺利通过； 工作平台的高度对50吨电炉为7米，吊车轨面标高20米， 100吨炉子工作平台高8米，吊车轨面标高为24米； 200吨炉子工作平台高10.5米，吊车轨面标高为30-32 米；
中间包烘烤
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精炼设备维修区
中间包维修区
拉矫机及切割机 维修区
结晶器及二冷段维 修区
拉矫区 休息室 切割区 连铸操作室 连铸操作室
拉矫区 切割区 休息室 休息室
连铸机维修区
铸坯堆放区
铸坯堆放区 推坯机
出坯操作室 推坯机 出坯操作室
铸坯堆放区 至轧钢厂
180000
3.7.3电炉车间各部分工艺布置






4）炉子跨间吊车轨面标高 横向或纵向布置的跨间，桥式起重机吊起的最高工 作点是电炉接装电极时吊起的高度。电极的长度由 电炉炉体结构而定，如50吨炉子电极长度一般要在 电极把持器降至最低点时与炉门坎距离基础上加 900㎜；由此吊车的轨面标高h≥L1+ L2+ L3+ L4+ L5 +L6; L1起重机吊钩极限尺寸， ㎜ ； L2调换电极用吊具长度㎜，700-1000 ㎜ ； L3需吊电极的长度，㎜ ；见表8-19； L5+300-900 L4余量300㎜； L5电极把持器顶端降至最低位置时与炉门坎平面距 离； L6炉门坎平面距离车间地坪面距离，㎜；
3.7电弧炉炼钢车间设计
3.7.1主要经济技术指标与生产能力计算
全年合格钢产量 （1）技术经济指标 利用系数 变压器容量 日历时间 1）产量指标 ①车间年产量②小时产钢量 ③利用系数：它是指电炉一昼夜每百万伏安变压器生 产合格钢的吨数，单位为t/MVA.d；10-30 t/MVA.d ④作业率：电炉实际炼钢时间占日历时间的百分比； ⑤冶炼时间⑥电炉炼钢生产率 2）电炉钢的质量指标： ①合格率②品种完成率③合金比与高合金比 3）材料消耗量 ①金属料消耗；②辅助材料消耗；③耐材消耗；④其 它原料消耗；⑤动力热力消耗指标
上钢五厂炼钢区主要设备平面布置
大包组休息室
Ar
气
站
驾
驶
班
高 压 配 电 室
大 包 修
炉
风 机 房
办 公 楼
主 控 室
炉 出钢平车
理 区
浇
液 压 站
操 作 室
大包回转台
铸 平
补
炉
料
库
渣 包 区
除 尘 区
炉
大 包
台
料 斗 存 放 区
小炉底 小炉盖周转地
烘 烤
砌
冶炼中的100吨直流炉
100吨直流炉加料画面
（2）炉子跨间


电弧炉的布置分为纵向布置和横向布置 当选用炉子较小或年产量＜10万吨/年的车间可以 采用纵向布置，浇铸场地布置在同一跨内； 当容量>20吨或台数大于2台以上时，则多采用横向 布置；电炉位于炉子跨与出钢浇铸跨间交界处为典 型布置形式； 容量30吨以上，只有单台电炉，且没有发展产量的 计划时，也可以考虑纵向布置； 原则上无论是哪种布置，炉子应尽量靠近变压器房， 以缩短二次导线长度，降低功率损耗；
合肥
600
舞阳 湖州
500
北满 杭州 沙钢 唐钢
安阳
400 0 5 10 15 20 25 30 35 40
日利用系数 Ce.d
[t/MVA.d]
3.7.1主要经济技术指标与生产能力计算
4）连铸生产技术经济指标 ①连铸比②铸坯合格率③连铸的金属收得率； （2）电炉车间生产能力 24nga A 1）电炉产量计算： t 其中n-全年实际有效作业天数；g-一炉出钢量，t; a-铸坯收得率，%；t-全炉有效工作时间，h； 2）根据电弧炉日历利用系数计算产量，冷装料普通电弧炉日历利 用系数为10-30t/MVA.d



（1）原料供应与原料工段 原料跨主要供应原料，此外，还需要设置加工、称 量、烘烤等设备，如破碎机、球磨机、电子秤以及 配有电子秤的起重机、剪切机、烘烤炉等； 废钢系统的功能:切割、破碎、加工、储存； 一般按生产调度使用各种原材料，各种原材料的消 耗与生产技术水平和设备水平、冶炼工艺有关。一 般为： 钢铁料1050-1080㎏/t；耐材消耗4-20㎏ /t；铁合金 18-40 ㎏/t；石灰40-70 ㎏/t；电极1.5-7 ㎏/t；氧气 15-30m3/t，钢包耐材4-10 ㎏/t； 储存天数：见教材P203表8-9；一般废钢储存天数 较长，如为本厂返回，可以储存15-20天，其它原料 一般储存1星期内，石灰易于潮解，一般1-2天； 场地和料仓面积的计算见教材；
（3）出钢浇铸跨




出钢浇铸设计根据生产能力，工艺流程等来确定，当设有炉 外精炼设备时，一般设单独出钢跨间，在此设置炉外精炼设 备。浇铸方式根据产品大纲确定，当冶炼的品种不适宜采用 连铸时，采用模铸，还需要设置单独的模铸作业区。连铸与 模铸并举； 凡新建电炉或改建电炉应该尽量考虑采用连铸。除了满足主 要设备布置以外，还需要设置钢包与中间包烘烤、砌筑、修 砌区、连铸机设备维修或模铸铸模的烘烤、帽头的准备、备 件暂存等工序； 布置上出钢浇铸与电炉同跨的纵向布置场地拥挤、劳动条件 差，因此大中型转炉应尽量采用横向布置。出钢和浇铸分别 在相邻平行的跨间或相邻但垂直的跨间较适合连铸布置方式； 在跨间尺寸上，在中小型模铸跨间跨度可以参考表8-21，但 具体设计时还要按设备布置需要而定，一般出钢跨横向布置 时跨度为18m,浇铸跨为24m;
炉子跨跨度S取决于炉前操作场地、变压器房 大小，还需要保证调运炉壳时顺畅，参考值对 50吨转炉为24米。炉子中心距d主要取决于炉 子大小、变压器房、炉前操作条件场地并配合 标准柱距来选择。 横向布置两炉变压器靠拢时，可以选择22-24 米；两炉变压器分开时，大于35米（50-70t 炉）；两炉之间没有变压器室时，50-70吨炉 子大约为14米，中小炉子为12米； 2）炉子在车间垂直方向上为地坑式和高架式 两种布置；一般为高架式更有利于改善工作条 件；
A=利用系数×365×P/1000 3）根据炉子尺寸计算炉子产量 炉子直径与实际出钢量的关系g=0.406d3；则全年产量 A=g.T/t=0.406d3T/t；这里T为全年有效工作时间，作业率给定， 即可求出；t为冶炼时间；
3.7.1主要经济技术指标与生产能力计算
（3）电炉容量及台数的确定 近年来随着炉外精炼技术的发展，是电炉只是起到熔 化炉料和氧化精炼的作用，而还原精炼大部分移到炉 外精炼设备中。在选用电炉容量时，大炉子的综合经 济指标较优，因此，新建电炉厂推荐配用100吨以上的 大型电炉。 选用电炉时首先需要确定车间产量，然后根据所生产 的品种制定车间的产量大纲；再根据车间年产量计算 车间炉子总容量，再选定台数；