電渣重熔鋼精鑄件技改工程初步設計

1、xx鋼鐵有限責任公司電渣重熔鋼精鑄件技改工程初步設計（第一分冊）工程編號：目 錄1 總論11.1 概述11.2 設計依據11.3 設計原則和設計范圍11.4 生產規(guī)模及主要設備11.5 公輔設施41.6 建筑結構51.7 總圖運輸61.8 能源61.9 環(huán)保、安全和工業(yè)衛(wèi)生、消防61.10 概算71.11 技術經濟分析82 工藝與設備92.1 概述92.2 設計原則和設計范圍92.3 建設規(guī)模及產品大綱102.4 電渣重熔鋼精鑄件生產工藝流程及工藝布置112.5 抽錠式電渣重熔爐設備及性能152.6 電渣爐動力消耗302.7 車間勞動定員313 電力323.1 概述323.4 電壓等級及計算負

2、荷323.5 供電電源333.6 供配電方式及設備選型333.7 電氣傳動及控制設備343.8 配電線路的選型及敷設方式343.9 電氣防火措施343.10 防雷接地及電力變壓器接線方式343.11 照明354 自動化及儀表354.1 概述364.2 自動化系統(tǒng)的構成364.3 控制室364.4 管線敷設374.5 接地375 通訊386 給排水396.1 設計依據396.2 設計范圍396.3 給排水外部條件396.4 給排水系統(tǒng)407 暖通空調427.1 設計依據427.2 氣象資料427.3 主要設計內容427.4 能源消耗437.5 除塵438 土建448.1 主要設計內容448.2

3、xx鋼電渣重熔精鑄件技改項目建筑結構簡介449 總圖運輸469.1 概述469.2 平面布置469.3 豎向布置及場地排雨水469.4 運輸479.5 廠區(qū)綠化與消防489.6 主要技術經濟指標499.7 需說明的問題4910 環(huán)境保護5010.1 設計依據及采用標準5010.2 大氣污染5010.3 工廠綠化5010.4 環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保管理機構5111 勞動安全衛(wèi)生5211.1 設計依據5211.2 工程概述5211.3 生產過程中職業(yè)危險、危害因素的分析5211.4 勞動安全衛(wèi)生設計中采用的主要防范措施5411.5 勞動安全衛(wèi)生機構設置及人員配備情況5511.6 勞動安全衛(wèi)生專用投資概算5

4、511.7 建設項目勞動安全衛(wèi)生預評價的主要結論5512消防5612.1 編制依據及采用的標準5612.2 工程火災危險性分析5612.3 工程防火措施5612.3.1 總圖布置5612.4 消防通訊5912.5 消防管理5912.6 防火及消防措施效果預測與評價5913 能源評價6013.1 節(jié)能設計依據6013.2 工程概述6013.3 能源種類及供應6013.4 能源消耗6113.5 能源評價6214 投資概算6314.1 工程概況6314.2 投資構成6314.3 編制依據6314.4 其他需說明的問題6415 技術經濟評價65 1 總論1.1 概述xx鋼鐵有限責任公司為了進一步生產一

5、些滿足更高性能的特鋼，提高企業(yè)對市場的竟爭能力，實現(xiàn)經濟和社會效益的同步增長。擬新建電渣重熔鋼精鑄件技改工程，該項目主要工藝配置有：一座電渣爐及其相應的公輔設施。新建電渣重熔鋼精鑄件技改工程年產特鋼電渣錠能力4000t/a。1.2 設計依據1.2.1xx鋼電渣重熔鋼精鑄件技改工程技術協(xié)議；1.2.2xx鋼鐵有限責任公司提供的原始資料；1.2.3國家、行業(yè)現(xiàn)行的標準、規(guī)程、規(guī)范與規(guī)定。1.3 設計原則和設計范圍1.3.1 設計原則1）工藝設備選擇力求技術先進適用、經濟合理、生產可靠；2）在給定的范圍內，精心規(guī)劃、合理布置，并考慮為將來發(fā)展留有余地；3）嚴格執(zhí)行合同，滿足合同規(guī)定要求。1.3.2

6、設計范圍與內容本項目非標設備設計設計由技術公司負責。工廠設計由xx有限公司負責。1.4 生產規(guī)模及主要設備1.4.1 生產規(guī)模按車間年工作天數(shù)300天，電渣錠13t/支，生產周期約24h計算，電渣重熔鋼精鑄件技改工程年產特鋼電渣錠能力4000t/a。1.4.2 主要設備主體設備：電渣爐 1臺型號：escc600輔助設備：1.4.2 .1、渣料烘烤爐 1臺渣料烘烤采用電阻爐。一臺烘烤爐的爐膛體積可以滿足放置2只渣料槽的需要。要求渣料烘烤爐采用爐底開出式，即爐底與整個爐膛可以分離，爐底相當于一臺小車，置于軌道上。裝料和卸料時可以開出外面，方便吊運。渣料烘烤爐用耐火材料砌筑而成，電爐功率可按滿足爐膛

7、最高溫度950。爐膛尺寸: 1600（寬）×2000（長）×1000mm （高）1.4.2 .2、交流電焊機自耗電極與假電極（也叫輔助電極）之間的連接采用焊接方式。對于低碳鋼可采用普通交流焊電焊機接。型號：bx-6301.4.2 .3、懸掛式砂輪機型號：500×30mm1.4.2 .4、臺稱 1臺型號：500kg1.4.2 .5、鋼錠吊具型號：圓錠2個、方錠各1個1.4.2 .6、渣料槽型號：1000（寬）×1500（長）×400mm （高）的耐熱不銹鋼槽4只1.4.2 .7、氣割工具型號：氧氣瓶、乙炔瓶及氣焊把1套1.4.2 .8、其它常用工

8、器具型號：維修鉗工工具、電工工具、管工工具等1.4.2 .9、電極水平焊接機 型號：ew5003000 （非標）1.4.2 .10、鋼錠翻轉機型號：igt6006000（非標）1.4.2 .11、脫氧劑加料器1.4.2 .12、除塵裝置要求：煙氣量為1000nm3/h。初始煙氣含塵量為5g/m3，煙氣中灰塵的主要成分為al2o3、caf2、cao、fe2o3等顆粒。采用機械抽風排煙裝置，將煙氣經與除塵煙罩相連的管道輸送至車間除塵系統(tǒng)，經除塵系統(tǒng)后煙氣含塵量降為50mg/m3以下。1.5 公輔設施1.5.1 電氣在車間內新建1座6kv高壓配電室，為一臺電渣爐冶煉變壓器提供電源（預留一臺電渣爐冶煉

9、變壓器高壓柜、總進線柜、計量柜和高壓開關柜位置）。在車間南側新建1座630kva箱式變壓器，為車間提供動力電源。為本工程提供的兩路6kv電源由業(yè)主負責解決。在車間內建設一座低壓電氣室和控制室，為電渣爐傳動設備供配電；另外預留一臺電渣爐傳動設備用配電柜和操作臺位置。1）控制水平本工程中電渣爐傳動設備中快速電機均采用變頻調速，直流電機采用plc控制。2）照明該廠房照明側燈選用新型高效燈具，頂燈采用高頻無極燈具。變配電室和控制室選用熒光燈具。3）要考慮系統(tǒng)接地、防火等。1.5.2 自動化電渣重熔過程自動化控制系統(tǒng)的核心是編程邏輯控制器（plc）等。1.5.3 通信設施，設置行政調度電話系統(tǒng)、無線對講

10、系統(tǒng)。該部分內容由xx鋼公司統(tǒng)一考慮。1.5.4 能源介質電渣爐設施所需的水、氮氣及煤氣均接自xx鋼公司指定相應系統(tǒng)接點。1）給排水一期工程在車間78軸處建一座板式換熱器換熱站機組，車間東側新增一臺開式冷卻塔，提供一次冷卻用水，循環(huán)水系統(tǒng)補水及設備事故冷卻水引自2）氮氣本工程所需低壓氮氣接自線材廠高線三車間北側廠區(qū)綜合管網低壓氮氣管道，接管設計壓力：1.1mpa，接管管徑dn50，經管架敷設至電揸爐廠房內，氮氣管道在廠房入口處設閥門、放散管、流量計，及所需操作平臺。經廠房內綜合管網架空敷設至工藝用點3）煤氣煤氣管道引自車間廠區(qū)主煤氣管網，在車間西側入口處設置計量裝置4）空調暖通控制室內設ker

11、-61lw風冷冷暖柜式空調1臺高壓配電室需設置事故通風系統(tǒng)控制室及低壓配電室內設2臺lf-14風冷單冷空調機1.6 建筑結構主要包括新建的電渣爐車間廠房、高壓配電室、電氣室、控制室和設備基礎等。1）建、構筑物結構設計電渣爐車間廠房為鋼結構門式剛架型式。高度約17.64m，跨度為27m，平面尺寸27m×45m，該跨設一臺32/5t橋式吊車，軌道為qu80，軌頂標高12.5m。主廠房采用鋼結構門式剛架型式、鋼屋面、墻體采用彩色壓型鋼板圍護，地坪為混凝土地面。屋頂留設弧性形通風器(喉口寬度:6m,長度l=38.1m) 2）高壓配電室、電氣室、控制室均采用磚混結構。高壓配電室平面尺寸為6m&

12、#215;12m，層高4.5m；電氣室、控制室平面尺寸為15m×4.2m，層高3.5m。1.7 總圖運輸根據工藝流程合理、運輸順暢、充分利用地形及最大限度減少拆遷等原則，結合xx鋼廠區(qū)現(xiàn)有的總圖布置現(xiàn)狀，進行本工程總平面布置。新建電渣爐車間位于線材廠高線三車間的北側，110kv站東側，冷卻塔西側，線材廠更衣樓南側。高壓配電室布置在電渣爐車間西南角處，電渣爐與高壓配電室貼臨布置；電氣室、控制室位于電渣爐車間北側，與電渣爐相對位置。在電渣爐車間的東、西兩側開門處設置車間引道與廠區(qū)既有路相接，保證運輸、消防通道暢通。1.8 能源電渣爐設施所需能源品種有：水、煤氣及電。電渣爐設施及輔助生產設

13、施在生產中消耗的水、煤氣及電等耗能工質折標準煤為210.86kgce/t 。1.9 環(huán)保、安全和工業(yè)衛(wèi)生、消防本工程配套設置袋式除塵器一套，對點渣重熔生產過程中產生的煙氣進行治理后達標排放。 根據爆炸和火災危險場所的類別、等級、范圍選擇電氣設備、安全距離以及防雷、防靜電措施。金屬設備做保護接地和保護接零。部分設備設集中和機旁兩地操作。平臺設有防護欄桿和梯子，可有效防止高空墜落事故。本工程增加消防設施，并由xx鋼公司煉鐵廠統(tǒng)一管理。接受當?shù)卣啦块T的監(jiān)督和指導。1.10 概算投資內容包括廠房、電渣爐主體、輔助設備以及與之配套的水、電、動力設施和總圖等。1.10.1 投資構成工程或費用名稱估

14、算 價 值 （ 萬 元 ）建筑費安裝費設備費其它費合 計工程靜態(tài)投資294.27 182.28 801.52 155.16 1433.23 工程費294.27 182.28 801.52 1278.07 工程建設其它費用86.91 86.91 基本預備費68.25 68.25 1.10.2 編制依據1）設備價格的確定主要依據詢價，并考慮了市場因素做適當調整。設備運雜費按設備原價的4.5 %計取。2）建筑工程執(zhí)行冶金工業(yè)概算定額（指標）編制，并調整到當?shù)噩F(xiàn)行價格水平。建筑費包括建筑物、構筑物、基礎、建筑鋼結構、工藝鋼結構、管道、混凝土道路等。3）安裝工程執(zhí)行冶金工業(yè)概算定額（指標）編制，并調整到

15、當?shù)噩F(xiàn)行價格水平。安裝費包括所有設備的安裝及單體調試。4）其他工程費按冶金工業(yè)建設初步設計概算編制辦法編制。1.11 技術經濟分析經計算，項目全部投資所得稅前財務內部收益率為33.02%，財務凈現(xiàn)值(ic=12%)為2340.96萬元，投資回收期為5.18年（動態(tài)）。項目全部投資所得稅后內部收益率為25.52%，財務凈現(xiàn)值(ic=12%)為1485.76萬元，投資回收期為6.74年（動態(tài)）。本項目的各項評價指標均優(yōu)于基準值，和同行業(yè)的平均水平。項目具有良好的財務盈利能力、清償能力和較強的抗風險能力。因此本項目在財務上是可行的。2 工藝與設備2.1 概述本項目為xx鋼鐵有限責任公司新建電渣重熔鋼

16、精鑄件技改工程，整個工程項目設計、建設分兩期進行。一期計劃建設1臺電渣爐，具備年產4000噸電渣鋼的能力。根據場地情況規(guī)劃二期總圖布置。2.2 設計原則和設計范圍2.2.1 設計原則（1）項目設計分兩期進行，本設計合同范圍僅為一期工程設計內容。（2）車間廠房及公輔設施按1臺電渣爐設計。同時規(guī)劃二期工藝及總圖布置，形成完整的電渣生產車間。在工藝設備的選擇上，力求技術先進適用、經濟合理、生產可靠；在工藝布置上，力求在新建車間和業(yè)主給定的范圍內精心規(guī)劃、合理布置、并為日后的發(fā)展留有余地。2.2.2 工程設計范圍本項目非標設備設計設計由技術公司負責。工廠設計由xx有限公司負責。設計范圍包括該項目的車間

17、廠房、起重機、電渣爐各系統(tǒng)設備、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、配套設備（渣料烘烤爐、焊接設備、退火爐、吊具等）、緩冷坑、除塵系統(tǒng)、原輔材料準備設施、介質供應系統(tǒng)（含管道外線）等全部內容的工藝、土建、電氣儀表、給排水、總圖等專業(yè)設計，高壓電源至變壓器（含變壓器）的電纜和設備的設計，采暖通風、消防、安全、衛(wèi)生、給排水及環(huán)境保護等。2.3 建設規(guī)模及產品大綱2.3.1 建設規(guī)模本項目規(guī)劃新建電渣爐1臺，主要用于生產特殊鋼圓錠，最大錠重13噸，冷態(tài)鋼錠斷面尺寸為280×325mm、400mm600mm，鋼錠最大長度為6000mm。鋼種主要以軸承鋼、合金結構鋼、不銹鋼、冷軋輥用鋼為主。新建電渣重熔鋼精鑄件車

18、間，工程項目設計、建設分兩期進行。一期計劃建設1臺電渣爐，具備年產4000噸電渣鋼的能力。根據場地情況規(guī)劃二期總圖布置。該工程項目位于xx責任有限公司廠區(qū)內，南臨線材廠高線三車間，北臨線材廠更衣樓，西臨110kv變電1站，東臨冷卻塔。其南、北、東、西四周均有道路。2.3.2 產品大綱本電渣爐主要用于生產特殊鋼圓錠或方錠，最大錠重13噸，冷態(tài)鋼錠斷面尺寸為400600mm、280×325mm，鋼錠最大長度為6000mm。采用連鑄坯作為自耗電極，其尺寸規(guī)格為：280×325×3000mm、320×320×3000mm（4根160×160&

19、#215;3000mm拼焊），300×300×3000mm（4根150×150×3000mm拼焊）。生產鋼種及代表牌號見表2.1。表2.1 生產鋼種及代表牌號表序號鋼種代表牌號1合金結構鋼20mnv，25crnimov，30mn2mow，12crmo，12crni4a等2合金工具鋼9sicr，5crw2si，cr12mo1v1，5cr4w5mo2v等3冷作模具鋼cr12mov，9crwmn，cr5mowvsi，4cr5movsi，6cr4w3mo2vnb等4高速工具鋼w18cr4v，w18cr4v2co8，cw6mo5cr4v2，w6mo5cr4vco5

20、等5高碳鉻滾珠軸承鋼gcr9，gcr15，gcr15simn，gmnmov等6滲碳軸承鋼g20crni2moa7彈簧鋼60si2mna，50crva等8不銹鋼和耐熱鋼cr13，304l(0cr18ni9)，316l(0cr18ni16mo5)，420(1cr15)，1cr18ni9ti，1cr19al3，25crni1mov25cr2ni4mov，34crni3mo，34crni1mo，30cr2ni4mov9冷軋輥用鋼9cr2momc3amc52.4 電渣重熔鋼精鑄件生產工藝流程及工藝布置2.4.1 工藝流程（1）工藝流程圖轉爐lf精煉rh精煉大方坯連鑄電渣電渣錠外賣開坯軋制渣料烘烤連鑄坯拼

21、焊（自耗電極）與假電極焊接電渣重熔電渣錠修磨（2）基本工藝電渣重熔是利用電流通過熔渣時產生的電阻熱作為熱源進行熔煉的方法。其目的主要是提純金屬，并獲得結晶組織均勻致密的鋼錠。經電渣重熔的鋼，純度高、含硫量低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、結晶均勻致密、金相組織和化學成分均勻。根據xx鋼現(xiàn)有生產條件和產品要求，本項目1臺電渣爐采用單相交流供電、液渣啟動、雙極串聯(lián)、固定式t型結晶器、抽錠方式的電渣重熔工藝。（3）自耗電極準備自耗電極來源：采用連鑄坯作為自耗電極，其尺寸規(guī)格為：280×325×3000mm、320×320×3000mm（4根160×1

22、60×3000mm拼焊）或300×300×3000mm（4根150×150×3000mm拼焊）。電極質量要求：a 化學成分化學成分要符合鋼種規(guī)格成分要求，其中si、mn、v、ti等易氧化元素控制在規(guī)格的中上限。b 氣體含量按成品要求控制。由于電渣過程無法去氫，因此對氫含量嚴格的鋼種，要考慮電渣過程可能增h0.5ppm。 c 外觀及內部質量電極外觀平直，平直度1：100，尺寸符合要求。必要時，要對電極表面進行拋丸處理或手工清理。d 電極焊接自耗電極與假電極（也叫輔助電極）之間的連接采用焊接方式。對于容易開裂的鋼種，焊接前要對電極預熱至300以上以

23、保證焊縫不開裂。電極預熱可采用煤氣烘烤方式。焊口預熱一直保持到電極使用前。為了保證焊接強度和導電面積，焊縫厚度不小于25mm。焊后直線度1:100。（4）渣料準備與化渣a 造渣料種類和質量要求造渣用原料主要有螢石、工業(yè)氧化鋁和石灰等，具體成分要求如下：（1）螢石：caf295.0%，sio22%，s、p0.05%，粒度510mm；（2）氧化鋁：al2o397%，粒度0.5mm；（3）石灰：cao90%，sio22.5%，s、p0.05%，粒度1020mm；（4）鎂砂：mgo95%，sio22.0%，s、p0.01%，粒度35mm；（5）硅石：sio295%，粒度15mm。b 烘烤制度采用箱式電

24、阻爐對渣料進行烘烤：（1）螢石、氧化鋁、鎂砂、硅石的烘烤溫度800，保溫時間8小時；（2）石灰烘烤溫度800，保溫時間10小時，使用時溫度不小于200。（5）電渣重熔工藝在銅制水冷結晶器中加入固態(tài)爐渣，先采用石墨電極造渣，造好渣后交換金屬電極，將自耗電極的端部插入其中。當自耗電極、爐渣、電極通過短網與變壓器形成供電回路時，便有電流從變壓器輸出，通過液態(tài)熔渣。由于上述供電回路中，熔渣的電阻相對較大，占據了變壓器二次電壓的大部分壓降，從而在渣池中產生了大量的焦耳熱，使其處于高溫熔融狀態(tài)。由于渣池的溫度遠大于金屬的熔點，從而使自耗電極的端部被逐漸加熱熔化，熔化的金屬聚集成液滴，在重力的作用下金屬熔滴

25、從電極端頭脫落，穿過渣池進入金屬熔池，由于水冷結晶器的強制冷卻，液態(tài)金屬逐漸凝固成鋼錠。當鋼錠達到一定高度后，開始抽錠。抽錠速度與自耗電極的熔化速度相匹配。結晶器內鋼水液面位置通過鋼水液面檢測裝置進行監(jiān)測。由于在電極熔化、金屬液滴形成、滴落過程中以及金屬熔池內的金屬和爐渣之間要發(fā)生一系列的物理化學反應，從而可去除金屬中有害雜質元素和非金屬夾雜物。渣池使結晶器內壁和鋼錠之間形成一層渣殼，它不僅使鋼錠表面平滑光潔，而且降低了徑向導熱，有利于自下而上的順序結晶，改善了鋼錠內部的結晶組織。2.4.2 工藝布置見附圖2.5 抽錠式電渣重熔爐設備及性能2.5.1抽錠式電渣重熔爐2.5.1.1 工作原理和特

26、點本設計采用固定的t型結晶器，抽錠式快速電渣重熔方式進行生產。其特點是打破了金屬電極直徑必須小于鋼錠直徑的傳統(tǒng)規(guī)律，并使渣池中高溫區(qū)上移遠離渣金界面，其改變了結晶器內熱分配，使鋼渣界面遠離自耗電極端頭，熔化金屬液滴溫度以接近液相線溫度滴匯聚于金屬熔池中，使金屬熔池深度與輸入功率和電極熔化速度之間的關聯(lián)度顯著減小。這樣在大幅度提高電極熔化速度，即在相應地大幅度提高抽錠速度的條件下，鑄坯的結晶質量仍然能保持傳統(tǒng)電渣鋼錠的水平。顯然，這種用固態(tài)金屬自耗電極，t型結晶器生產鋼坯。與傳統(tǒng)電渣重熔生產方式相比，在保證鋼錠凝固質量的條件下，生產效率可提高2030%。大幅度降低了電耗，提高了生產效率，降低了生

27、產成本。2.5.1.2設備的結構形式設備主要由供電系統(tǒng)、電極升降系統(tǒng)、結晶器系統(tǒng)、抽錠系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和冷卻水等公輔系統(tǒng)等組成。供電系統(tǒng)由高壓開關柜、變壓器、短網由銅排、銅管和電纜組成。電源形式為單相交流。本套設備的電極升降系統(tǒng)采用兩個獨立可旋轉立柱，升降支臂，支臂升降為滾珠絲杠傳動。單熔煉工位，交換電極方式重熔。結晶器采用水冷t型結晶器，采用結晶器固定和底水箱移動的抽錠操作方式。采用液渣啟動。2.5.1.3基本技術參數(shù)經計算本項目的抽錠式電渣重熔爐的基本參數(shù)見表2.2。表2.2 本項目電渣重熔爐主要參數(shù)項目類型或參數(shù)值備注最大噸位/t13600×6000mm鋼錠斷面尺寸/mm280&

28、#215;325、400600爐用電源真空開關xgn2型，6.3kv變壓器/kva2400有載有級調壓一次電壓/ kv6.3二次電壓/v4296最終設計聯(lián)絡時確定二次電流/ka25電極升降系統(tǒng)電極布置方式雙極串聯(lián)自耗電極斷面尺寸/mm280×325×3000或320×320×3000傳動方式滾珠絲杠支臂快速/mm.min-12500支臂慢速/mm.min-1040支臂伸縮/mm±50最終設計聯(lián)絡時確定升降主體數(shù)量2套電極行程/mm3800最終設計聯(lián)絡時確定結晶器t型結晶器/mm400600×800280×325×8

29、00組合式抽錠機構慢速/mm.min-1260快速/mm.min-1500行程/mm6500滿足6000mm錠高重熔控制檢測系統(tǒng)鋼水液面檢測系統(tǒng)射線法（cs137）設計精度為±5mm計算機系統(tǒng)采用兩級計算機（plc+工控機）自動化控制系統(tǒng)plc采用德國siemens公司產品生產指標電耗/kwh.t-11300熔化率（最大）kg/h1200單錠生產周期/h2413t鋼錠平均月產量/t35013t鋼錠平均年產量/t40002.5.1.4自耗電極重熔系統(tǒng)2.5.1.4.1自耗電極生產600×6000mm鋼錠時需280×325×3000 mm連鑄方坯電極6支。生

30、產過程中根據錠尺寸靈活選擇電極長度，請見表2.3。表2.3 不同鋼錠所需電極的根數(shù)電極/mm鋼錠/mm電極/根280×325×3000160×160×3000600×6000620280×325×6000282. 5.1.4.2電極升降系統(tǒng)和電極位置調整本設計電極升降系統(tǒng)采用懸臂式結構，每個橫臂具有獨立升降功能。橫臂升降驅動系統(tǒng)由滾珠絲杠、差動減速機、直流電機和交流電機組成。直流電機完成慢速升降，交流電機完成快速升降?？焖偕邓俣葹?500mm/min。慢速升降速度為040mm/min。有效行程設計為3800mm。采用交流電

31、機變頻調速帶動立柱旋轉，旋轉速度為05°/s，最大旋轉角度范圍為65°，利用立柱旋轉和電極伸縮實現(xiàn)電極對中。電極卡持器采用彈簧夾緊，液壓放松。2. 5.1.4.3結晶器采用銅鋼制結晶器，焊接結構。上部為大的矩形用于熔化電極，下部為小圓形或矩形，用于凝固鋼錠。采用組合式結構。2. 5.1.4.4鋼水液面檢測系統(tǒng)采用鋼水液面檢測裝置（射源為cs137）進行鋼水液面檢測，由于拉速較慢，所以設計精度為±5mm。2.5.1.5高壓供電系統(tǒng)及變壓器高壓系統(tǒng)由高壓開關柜、單相有載電動調壓變壓器、油水冷卻器、低壓大電流短網組成。根據初步計算需要變壓器容量為2400kva（設計聯(lián)絡

32、時確定）。采用單相交流，一次電壓6.3kv，二次電壓有載有級可調，調節(jié)范圍為4296v，最大二次電流為25ka。變壓器采用強油水冷，1用1備。高壓開關柜由高壓隔離開關、高壓計量、繼電保護及電壓互感器、高壓真空斷路器及電流互感器組成，并采用氧化鋅、壓敏電阻的過壓保護措施。6.3kv電能計量采用與計算機通訊的智能儀表，可檢測有功、無功、cos、電壓和電流。這些高壓設備均安裝在變壓器室內，通過電纜與變壓器相聯(lián)。高壓開關采用真空斷路器以適應電渣爐頻繁開閉的要求。高壓真空斷路器的合、分閘控制，可同時由高壓柜和控制室的主操作臺進行。2.5.1.6短網短網的設計在滿足電渣重熔過程最大二次電流通過的前提下要盡

33、可能地減少電阻和電抗以降低短網的壓降損失，同時要保證短網的使用壽命和操作上的工藝要求。從變壓器二次側出口端子采用銅排連接，采用平行布置銅排出墻，以減少感應損失。出墻的銅排到支臂的連接采用大截面集束水冷軟電纜。短網用銅排和電纜的截面要保證實際工作時硬短網電流密度1.5a/mm2，水冷軟電纜電流密度4.5a/mm2，水冷銅管5a/mm2。短網設計時應采用最短、最佳路徑，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.5.1.7低壓供電系統(tǒng)低壓動力及控制電源由低壓配電柜接受車間饋電，進線電壓為380v/220v三相四線制，自動開關進行開斷及保護。為保證低壓控制電源可靠供電，可采用雙電源饋電，低壓配電柜可實現(xiàn)雙電源自動斷電切換

34、。采用分路自動開關分別為電渣爐橫臂升降、抽錠機構升降、立柱回轉、高壓控制系統(tǒng)電源、油水冷卻器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等各支路低壓動力電源供電。低壓配電柜的儀表板上安裝有電壓表和信號燈，指示系統(tǒng)電壓與狀態(tài)。2.5.1.8抽錠系統(tǒng)抽錠系統(tǒng)由2個立柱和1套驅動系統(tǒng)構成，驅動系統(tǒng)由滾珠絲杠、差動減速機、直流電機和交流電機組成。抽錠速度范圍為：慢速260mm/min；快速500 mm/min。抽錠平臺的載重量為20噸。2.5.1.9電渣爐輔助設施2.5.1.9.1冷卻水系統(tǒng)電渣爐冷卻水用于結晶器、底水箱、水冷電纜、支臂、卡持器和電渣爐變壓器等的冷卻。采用內循環(huán)和外循環(huán)兩個冷卻水回路。其中內循環(huán)系統(tǒng)用于設備的直接冷

35、卻，采用軟水閉路循環(huán)。而外循環(huán)冷卻水則采用工業(yè)清水，通過熱交換器冷卻內循環(huán)水。內循環(huán)系統(tǒng)為壓力回水，配有水冷管路、水路分水器和集水器；底水箱、結晶器采用不銹鋼快速接頭；各冷卻水管路配置流量開關；底水箱、結晶器配置電磁流量計，實時監(jiān)控冷卻水流量，并通過氣動調節(jié)閥控制冷卻水流量。冷卻水路分水器、底水箱和結晶器的出口配置冷卻水測溫裝置。上述信號通過plc的信息采集和處理，通過上位計算機的自動化控制軟件實現(xiàn)故障報警，其中冷卻水路分水器安裝壓力傳感器。結晶器的冷卻水流量是關鍵，本設計是以電渣鋼錠重熔時允許的最大功率（即結晶器可能承受的最大熱負荷）和當?shù)叵募究赡茏罡叩睦鋮s水入口溫度（約35）的條件下，保證

36、進出水溫差最大為10前提下計算出需要的最大冷卻水流量進行系統(tǒng)的設計。經初步估算，總的流量180m3/h，進出水壓差0.2mpa，進水溫度35，出水溫度55。冷卻水要求與連鑄結晶器冷卻水要求相同。采用軟水閉路冷卻，然后通過熱交換器用工業(yè)清水冷卻純水。其主要指標見表2.4。表2.4 冷卻水的水質要求水質項目單 位工業(yè)用水純水回用水ph786778懸浮物mg/l£10-£30全硬度mg/l (caco3)<150(<180)微量<300ca 硬度mg/l (caco3)<100微量<200m- 堿度mg/l (caco3)<110<1&l

37、t;220cl-mg/l (cl-)<60(<220)<1<600so42-mg/l (so42-)<50-<500全鐵mg/l (fe)£1微量不限可溶性 sio2mg/l (sio2)<6<0.1不限電導率ms/cm<500(<800)£10<1500tocmg/l<100不限說明：準確數(shù)據以賣方最終提交的設計資料為準。2.5.1.9.2除塵系統(tǒng)車間新增抽錠式電渣重熔爐1臺，產生的煙氣量為1000nm3/h。初始煙氣含塵量為5g/m3，煙氣中灰塵的主要成分為al2o3、caf2、cao、fe2o3等

38、顆粒。采用機械抽風排煙裝置，將煙氣經與除塵煙罩相連的管道輸送至車間除塵系統(tǒng)，經除塵系統(tǒng)后煙氣含塵量降為50mg/m3以下。2.5.1.9.3液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)由一個液壓站和一套電磁閥構成。2.5.1.9.4電渣爐設備基礎電渣爐基礎包括立柱基礎和地坑兩部分。立柱基礎采用鋼筋混凝土結構，每個立柱對應的基礎要求將兩者連成一體。地坑尺寸根據現(xiàn)場布置而定，側墻和底面均采用鋼筋混凝土結構并做防水層。2.5.1.10電渣爐計算機控制系統(tǒng)2.5.1.10.1控制系統(tǒng)設計概述本抽錠式電渣爐控制系統(tǒng)設計充分考慮現(xiàn)場的強磁干擾，由工業(yè)控制計算機及液晶顯示屏作為監(jiān)控管理站，plc作為下位機，構成一個二級監(jiān)控系統(tǒng)。 以p

39、lc為核心的基礎檢測與控制級，承擔i/o點的過程邏輯控制、物理量采集以及故障診斷，實現(xiàn)熔煉過程實時控制。plc采用德國西門子公司的s7-300系列產品和et200m系列產品，并采用最先進的現(xiàn)場總線（profibus-db）通訊，組成分布式i/o結構。解決現(xiàn)場與電控室（plc系統(tǒng)）距離較遠及操作臺信號線多的問題，大大減少現(xiàn)場接線，提高系統(tǒng)的可靠性，維護簡單。plc的數(shù)字量輸出加接繼電器（信號指示燈除外）。將熔煉爐次的工藝配方、參數(shù)的設定數(shù)據下載至plc的存儲器內，以確保在上位計算機故障時，熔煉能繼續(xù)進行。監(jiān)控管理系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線與plc系統(tǒng)通信，實現(xiàn)設定控制策略，獲得實時數(shù)據，監(jiān)視整個設備的運行

40、狀態(tài)，以及重熔過程中各個量的變化趨勢，故障報警等功能，幫助操作人員及時、全面地完成各種操作。電控設備包括一臺配電柜，兩臺直流調速柜，兩臺交流控制柜，一臺plc柜、一臺主操作臺、一臺爐前操作臺、一臺水系統(tǒng)控制箱。ups 選用在線雙轉換，后備時間15分鐘。2.5.1.10.2 plc控制功能說明(1) 變壓器調壓及保護計算機系統(tǒng)根據工藝設定電壓曲線控制有載有級自動調壓。變壓器過流、油溫過高、瓦斯等有關實時狀態(tài)和參數(shù)由plc實現(xiàn)自動檢測與記錄并聯(lián)鎖到高壓跳閘、合閘控制中，通過高壓斷路器自動跳閘，對變壓器進行保護。(2) 自耗電極升降控制采用交流電機和直流電機完成電極快速、慢速升降控制。采用變頻器控制

41、交流電機，起停時有充分的速度緩沖，即電極升降速度變化過程平緩。利用西門子直流調速器控制直流電機，從而滿足工藝要求的電極低速運行要求，實現(xiàn)熔煉過程的電流控制。利用編碼器確定電極參考位置，并實現(xiàn)準確的零速控制。利用限位開關，確保電極運行的安全性。(3) 立柱旋轉立柱旋轉采用變頻器控制交流電機來驅動，實現(xiàn)立柱旋轉的控制。通過限位開關防止旋轉過量。(4) 支臂伸縮plc通過中間繼電器控制電磁閥來驅動液壓油缸，實現(xiàn)自耗電極在生產工位上的對中控制。(5) 鋼水液位檢測通過采集鋼水液位檢測系統(tǒng)模擬輸入量確定鋼水液面位置。(6) 手動/自動控制轉換熔煉前期電極與結晶器的位置調整完全采用手動控制。可在爐前或控制

42、室操作臺完成，這給操作員帶來很大的方便。熔煉過程可采用手動/自動控制。手動/自動采用無擾切換。(7) 水泵、風機的啟動/停止控制信號可由操作臺發(fā)出。(8) 液壓站控制由爐前操作臺手動控制完成。(9) 卡頭放松由液壓缸及電磁閥控制。(10) 閉路循環(huán)冷卻水控制。2.5.1.10.3上位機軟件設計在上位監(jiān)控機上利用西門子組態(tài)軟件開發(fā)一套漢化的實時監(jiān)控與管理軟件，具體功能如下：(1) 冶煉過程用電制度的輸入與選擇使用上位監(jiān)控允許工藝技術人員輸入鋼種、電極尺寸、重量、冶煉用渣系、渣量和重熔過程的供電制度等工藝參數(shù)，并存儲在上位機中。操作人員可根據冶煉工藝要求通過用電制度查詢窗口利用簡單的鍵操作選擇供電

43、制度曲線?？刂萍壐鶕那€完成鋼錠重熔的控制，從而使系統(tǒng)具有多品種、多規(guī)格生產能力，適應市場的各種需求。此外，根據特殊要求，可在線修改供電制度及畫面。(2) 自學習功能控制系統(tǒng)的自學習功能包括二個方面：第一，在實際運行過程中能通過對電流和電壓曲線的在線跟蹤檢測，自動調整電參數(shù)實現(xiàn)電極最優(yōu)插入位置的控制；第二，對系統(tǒng)調節(jié)的控制算法中的有關參數(shù)進行自學習以不斷提高控制精度。(3) 實時監(jiān)控畫面畫面顯示主要設備運行狀況：包括爐口電壓、二次電壓、熔煉電流、電極熔化速度、抽錠速度、電極剩余長度、瞬時功率和電能消耗量在內的實時熔煉參數(shù)；以數(shù)據形式顯示鋼錠和電極位置的變化；循環(huán)水溫度、壓力和流量值顯示；

44、設備主要故障顯示，如各電機、變頻器、調速器故障，變壓器故障，各監(jiān)測參量超限報警等；對plc各i/o口及程序執(zhí)行狀態(tài)信息指示，方便操作人員監(jiān)視設備運行，及時了解與處理各種故障。(4) 實時及歷史趨勢電極熔化過程的爐口電壓、二次電壓、熔煉電流、電極熔化速度、坯料位置、抽錠速度、變壓器油溫、循環(huán)冷卻水水溫、流量等可通過實時趨勢畫面選擇觀察，同時，也提供歷史趨勢畫面，以便于工藝分析，監(jiān)視冶煉工藝過程。(5) 故障報警記錄、主要操作記錄設備運行中出現(xiàn)的電機故障、冷卻水系統(tǒng)故障、高壓系統(tǒng)故障、熔煉過程故障、抽錠系統(tǒng)故障、機械限位等各種故障及時聲光報警，故障報警及主要操作全部記錄保存下來，可隨時調入畫面查看

45、。(6) 報表生成和打印每爐鋼、每個班及每日分別自動生成報表記錄，可通過計算機屏幕查看或打印，熔煉中的主要消耗和參數(shù)一目了然，有利于生產管理和成本核算，也可打印實時趨勢和歷史趨勢曲線及故障信息。(7) 參數(shù)修改與系統(tǒng)維護授權保護該功能是對重要生產、系統(tǒng)參數(shù)實現(xiàn)授權保護，通過密碼進行相關畫面及相關參數(shù)域，完成時間修改、記錄文件和生產參數(shù)的修改、拷貝與刪除，確保相關人員對這些重要參數(shù)的修改，保證生產的正常進行。以上具體參數(shù)、功能根據現(xiàn)場生產要求進行修改確定。2.5.2抽錠式電渣重熔爐主要設備、輔助設備組成表2.5 抽錠式電渣重熔爐主要設備（單臺）、輔助設備組成序號分項名稱規(guī)格型號重量/t數(shù)量備注一

46、、電渣爐主體設備1 主電路部分 1.1高壓柜xgn2 ，6.3kv1套1.2變壓器2400kva1套有載有級調壓1.3銅排、銅管支架及絕緣材料1套1.4水冷電纜1套1.5羅高斯線圈3臺1.6底水箱1套2 機械部分(1)平臺上部分2.1.1立柱部分2件2.1.2橫臂部分2套2.1.3旋轉機構2套2.1.4伸縮機構2套2.1.5驅動系統(tǒng)2套2.1.6立柱連接平臺1套2.1.7電極烘烤裝置2套2.1.8液壓站1套2.1.9假電極不銹鋼3套2.1.10石墨電極卡持裝置1件2.1.11排煙罩1件(2)平臺下部分2.2.1立柱部分2件2.2.2引錠平臺1套2.2.3聯(lián)接梁1套2.2.4結晶器平臺1套2.2

47、.5升降驅動1套2.2.6升降傳動系統(tǒng)1套3 機械配套件(1)上部3.1.1滾珠絲杠100×7500mm2套南京、山東3.1.2絲杠軸承4件哈、瓦、洛3.1.3連軸器2臺3.1.4直流電機2.2kw 2臺蘇州3.1.5差動減速機uf42臺德國氨基3.1.6交流制動電機15kw 2臺浙江黃巖3.1.7旋轉制動電機2臺浙江黃巖3.1.8旋轉減速機2臺xx巨剛3.1.9伸縮驅動2套3.1.10絲杠保護罩2件滄州(2)下部3.2.1滾珠絲杠120×10000mm2套南京、山東3.2.2絲杠軸承4件哈、瓦、洛3.2.3聯(lián)軸器2對3.2.4直流電機4kw1臺蘇州3.2.5差動減速機1臺

48、德國氨基3.2.6交流制動電機37w1臺浙江黃巖3.2.7傘齒換向箱t163臺xx巨剛3.2.8針擺減速機1臺xx巨剛3.2.9絲杠保護罩2件滄州3.2.10鼓齒連軸器4件4 控制與檢測系統(tǒng)詳見表2.5。5 冷卻水系統(tǒng)1內部閉路循環(huán)冷卻水系統(tǒng)1套2外部循環(huán)冷卻水系統(tǒng)1套6 結晶器1600×800mm1套2280×320×800mm1套二 輔助設備1渣料槽2件2臺稱1臺3渣料烘烤爐1臺4氣割工具1套5電極表面清理裝置1套6電極水平焊接機含電極預熱裝置1套7鋼錠專用吊具2套方、圓錠各一套8鋼錠傾翻機1臺9鋼錠退火爐1臺10常用工具1套11脫氧劑加料器1臺12除塵裝置1

49、套13橋式起重機32/5t1臺表2.6 控制系統(tǒng)軟件、硬件設備序號分項名稱規(guī)格型號供貨方數(shù)量生產廠家1計算機控制系統(tǒng)1.1plc系統(tǒng)s7-300（cpu315-2dp），et200m1套西門子1.2監(jiān)控系統(tǒng)（包括19液晶顯示器）研華工控機ipc-510顯示器：三星19”lcd1臺臺灣研華1.3upskstar(1kva)1臺科士達1.4全套應用軟件escc自動控制系統(tǒng) (escc-v_11.20)1套1.5編程軟件step7 v5.4wincc v6.2 sp2 (1024點)1套西門子2傳動控制系統(tǒng)2.1支臂慢速和抽錠慢速直流調速器（profibus-dp）3套西門子2.2支臂快速和抽錠快速

50、交流變頻器3套臺灣臺達2.3支臂旋轉變頻器交流變頻器2套臺灣臺達3電控設備3.1低壓受電柜機柜、空開、銅母排、指示燈、指示表、雙路互投1臺ks柜3.2plc主站控制柜機柜、開關電源、自動空開、中間繼電器、隔離端子、電線電纜、線槽、端子等1臺ks柜3.3直流控制柜機柜、自動空開、接觸器、電抗器、端子、過流繼電器、電抗器、電線電纜、線槽、端子等2臺ks柜3.4交流控制柜機柜、自動空開、接觸器、電抗器、端子、過流繼電器、電線電纜、電抗器、線槽、端子等2臺ks柜3.5主控操作臺操作臺、開關電源、按鈕、指示燈、指示表、電位器、報警蜂鳴器、端子等1臺非標3.6爐前操作臺操作臺、開關電源、按鈕、指示燈、指示

51、表、隔離端子、中間繼電器、電線電纜、線槽、端子等1臺非標3.7冷卻水控制箱控制箱、開關電源、按鈕、指示燈、指示表、隔離端子、中間繼電器、電線電纜、線槽、端子等1臺非標4檢測系統(tǒng)4.1鋼水液面檢測1套4.2監(jiān)控儀表20塊xx儀表廠4.3編碼器7個長春4.4流量開關5套德國圖爾克4.5流量計3套德國e+h4.6溫度傳感器5套東大4.7壓力傳感器1套康宇4.8氣動調節(jié)閥4套德國ebro4.9隔離端子20件2.6 電渣爐動力消耗2.6.1 氮氣用氣量為30nm3/h，壓力0.40.6mpa，供氣壓力 0.40.6mpa,流量：0.5m3/min(t=273k，p=0.1mpa) 2.6.2 工業(yè)用水電渣爐冷卻循環(huán)水水：流量216 m3/h；進水壓力0.6mpa，壓力差：0.20.4mpa；進水溫度35；水質要求：軟化水（不得有雜質、沙粒）。2.6.3 電力供應動力電源采用三相四線制，控制總功率約為800kw，由主電源空氣開關通過動力電纜連至各現(xiàn)場用電點。各主要系統(tǒng)控制功率參考值如下：車間干線：約308kw（包括一臺電渣爐動力電源、渣料烘烤裝置電源、退火爐動力電源等其它附屬設施用電）車間照明：約40kw車間滑線