150T直流電弧爐煉鋼工藝

摘要改革開放以來，我國電弧爐煉鋼技術(shù)緊跟世界電爐煉鋼工業(yè)的發(fā)展趨勢，得到了快速發(fā)展。特別是冶金工藝流程的革命性變換，如電爐從三期操作發(fā)展到只提供初煉鋼水的兩期操作，從模鑄到連鑄，從出鋼槽到偏心底出鋼，以及為了滿足連鑄生產(chǎn)的快節(jié)奏提高爐子生產(chǎn)率而采用多能源的綜合利用等等，所有這些改變都是促使為冶金工藝服務(wù)的電爐裝備也取得了突破性的發(fā)展。近十年，我國從國外先后引進了交流超高功率電弧爐、直流電弧爐、高阻抗電弧爐、雙殼爐和豎爐。通過這些設(shè)備的調(diào)試、操作、維護以及備品的制造，提高了我國電爐制造的設(shè)計制造水平。在消化吸收與創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，我國大容量電弧爐的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。當前電弧爐正朝著大型電弧爐、超高功率供電技術(shù)、采用各種爐外精煉、發(fā)展直接還原法煉鋼、逐步擴大機械化自動化及用電子計算機進行過程控制等的發(fā)展，所以我們進行了電爐煉鋼的設(shè)計，以適應(yīng)潮流的發(fā)展。當前電弧爐正朝著大型電弧爐、超高功率供電技術(shù)、采用各種爐外精煉、發(fā)展直接還原法煉鋼、逐步擴大機械化自動化及用電子計算機進行過程控制等的發(fā)展，所以我們進行了電爐煉鋼的設(shè)計，以適應(yīng)潮流的發(fā)展。電爐的主要產(chǎn)品是鋼材，而鋼的質(zhì)量取決于電爐冶煉技術(shù)和工藝，目前我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)大量整合趨向于集中，整合資源優(yōu)化升級。本設(shè)計根據(jù)指導(dǎo)老師的課題范圍，查閱相關(guān)資料，結(jié)合南京地區(qū)實際條件，優(yōu)化設(shè)計150t直流電弧爐煉鋼車間。本次設(shè)計查閱國內(nèi)大型電爐車間設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容和文獻資料，明確本次設(shè)計的目的、方法，并向老師請教可行性方案。結(jié)合《煉鋼設(shè)備及車間設(shè)計.》、《煉鋼設(shè)計原理》、《煉鋼設(shè)計原理》等資料進行設(shè)計提綱的書寫。對電爐進行配料計算，計算出電爐煉鋼的原料配比。對電爐電氣設(shè)備、爐外精煉、連鑄系統(tǒng)、車間煙氣凈化系統(tǒng)、煉鋼車間布局，結(jié)合國內(nèi)大型電爐進行設(shè)定并向蘇老師探討可行的方法和數(shù)據(jù)。繪制電爐煉鋼車間平面布置圖。關(guān)鍵字：電弧爐，車間設(shè)計，連鑄，爐外精煉第一章、文獻綜述電弧爐煉鋼工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1前言簡史1888～1892法國埃魯(P．L．T．He’roult)創(chuàng)建工業(yè)電爐，1900～1910年應(yīng)用于煉鋼，其后電爐容量和單位容量功率不斷擴大，20世紀60年代初，又成功地發(fā)展成高功率、超高功率電爐，單位爐容量的變壓器功率逐步由300～400kV?A加大至700～1000kV?A。加上相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，從而大幅度地提高電爐煉鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，20世紀80年代后，直流電弧爐逐步得到推廣采用。20世紀70年代前，中國的電爐一般都是30t以下的普通功率電爐。80年代開始建設(shè)50～。75t普通功率和高功率電爐，同時引進建設(shè)了40～150t高功率和超高功率電爐，配備不同型式的爐外精煉設(shè)施，煉鋼工藝由傳統(tǒng)的電爐一步煉鋼法轉(zhuǎn)變?yōu)殡姞t與爐外精煉配合的二步煉鋼法，電爐承擔熔化任務(wù)，還原精煉移到爐外精煉裝置中進行。工藝流程選擇傳統(tǒng)的電爐煉鋼車間采用電爐一模鑄的生產(chǎn)流程。新建的電爐煉鋼車間普遍采用高功率或超高功率電爐一爐外精煉一連續(xù)鑄鋼(簡稱連鑄)的新流程(圖1)。這種流程的最大特點是電爐主要作為爐料的熔化設(shè)備，而精煉任務(wù)移至爐外進行，不僅可以提高電爐的生產(chǎn)率，而且也保證了鋼水質(zhì)量，解決了電爐與連鑄配合上的矛盾，有利于車間全連鑄的實現(xiàn)。電爐煉鋼車間的產(chǎn)品要考慮專業(yè)化生產(chǎn)，盡量避免品種多而全。車間的電爐座數(shù)應(yīng)根據(jù)車間產(chǎn)量和品種的要求選用1～2座電爐為宜。1.2電爐鋼比重近年來，世界電爐鋼產(chǎn)量占鋼總產(chǎn)量的比重為32%一35%歐盟電爐鋼的比重已達到50%。由于電力資源不足以及廢鋼資源的短缺，我國電爐鋼所占比重仍較低。從1993年至今，我國電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展可分為3個階段，近幾年我國電爐鋼占鋼總產(chǎn)量比重總體呈下降趨勢。我國電弧爐座數(shù)逐年減少，爐容趨向大型化。據(jù)不完全統(tǒng)計，2007年>=50t電弧爐產(chǎn)能約占電爐鋼總產(chǎn)能的83.5%，成為我國電爐鋼生產(chǎn)的主體設(shè)備，但是多l(xiāng)oot電弧爐產(chǎn)能占電爐鋼總產(chǎn)能的比例不及45%，與發(fā)達工業(yè)國家仍存在較大差距[2]。因此，新建電弧爐應(yīng)嚴格按照《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》規(guī)定，公稱容量不小于70t。1.3生產(chǎn)情況1.3.1生產(chǎn)鋼種目前國外150t以上的電弧爐幾乎都用于冶煉普通鋼，許多國家電爐鋼產(chǎn)量的60%一80%均為低碳鋼。而我國受廢鋼和電力資源不足的限制，電弧爐主要用于冶煉高合金鋼、大型鑄鍛件用鋼、不銹鋼等鋼種。隨著技術(shù)開發(fā)力度的繼續(xù)加大，我國電爐鋼質(zhì)量有較大提高，一些企業(yè)成功開發(fā)出氮含量小于等于80*10的(-6)次方鋼種，最低的氮含量可控制在30*10的(-6)次方，達到了轉(zhuǎn)爐鋼的水平，但目前電弧爐普遍生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐鋼種不具備成本優(yōu)勢[4]。1.3.2爐料結(jié)構(gòu)我國電弧爐消耗鋼鐵料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，噸鋼廢鋼消耗逐年減少，而噸鋼生鐵消耗逐年增加。

為降低生產(chǎn)成本，多數(shù)鋼鐵企業(yè)電弧爐煉鋼采用配加高爐鐵水工藝。根據(jù)實踐經(jīng)驗，我國電弧爐煉鋼采用熱裝30%一35%的高爐鐵水效果最佳，也有少數(shù)鋼鐵企業(yè)選擇配加40%一50%的熱鐵水。目前國外還有電弧爐配加Corex鐵水的冶煉工藝，與高爐鐵水相比，鐵水質(zhì)量無明顯優(yōu)勢，但是生產(chǎn)和運行成本較高，進一步推廣還有較大難度。1.3.3工藝措施目前電弧爐技術(shù)開發(fā)主要以提高能量輸人、縮短冶煉周期、提高生產(chǎn)效率為主。隨著國內(nèi)外電弧爐煉鋼向大型化、超高功率以及計算機自動控制等方向發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)為縮短冶煉周期、提高生產(chǎn)效率、降低電耗，研究了多種冶煉方式，并采用了不同的強化冶煉工藝技術(shù)和裝備。近年來出現(xiàn)的主要新型電弧爐有雙殼電弧爐、Consteel電弧爐、帶廢鋼預(yù)熱裝置的豎式電弧爐等，甚至出現(xiàn)了雙爐殼、同時帶有電極和氧槍，能根據(jù)爐料變化以電弧爐和轉(zhuǎn)爐兩種工藝操作的CONARC爐，稱為電轉(zhuǎn)爐。電弧爐冶煉工藝不斷改進，總體目標是縮短冶煉周期，工藝措施分類總結(jié)如下[3]:(l)提高噸鋼輸人電功率，如超高功率電弧爐、直流電弧爐、高阻抗或變阻抗交流電弧爐;(2)提高電效率、功率因數(shù)，如優(yōu)化電弧爐供電制度和短網(wǎng)結(jié)構(gòu)、采用導(dǎo)電橫臂、長弧操作、吹氨攪拌等;(3)提供化學熱源，如二次燃燒、氧燃燒嘴、碳-氧噴槍、底吹氧、外加熱鐵水技術(shù)等;(4)提供物理熱源，如廢鋼預(yù)熱、加適量的熱鐵水顯熱等;(5)優(yōu)化工藝，如偏心底出鋼、機械化加料系統(tǒng)和連續(xù)加料方式、快速測溫取樣分析等。1.4短流程電爐煉鋼新技術(shù)1.4.1廢鋼預(yù)熱目前工為應(yīng)用較為普遍的新型廢鋼預(yù)熱的方式大約有以下三種:(1)豎爐法。豎爐法是德國福克斯(Fcrh)s公司開發(fā)的技術(shù)，該方法產(chǎn)生于20世紀80年代末期，其特點是在爐蓋一側(cè)直接裝有廢鋼預(yù)熱豎井，使排出爐外的電爐煙氣直接穿過待預(yù)熱廢鋼，高溫煙氣與豎井內(nèi)廢鋼進行充分的熱交換，然后進入除塵系統(tǒng)。與常規(guī)電爐比較，節(jié)電與節(jié)能效果可達lokow·隊，金屬收得率可增加2%.(2)雙爐殼法。20世紀60年代，瑞典第一次將雙爐殼電爐用于生產(chǎn)中，即用兩個尺寸完全相同的爐殼，共用一套供電系統(tǒng)，兩個爐子輪流進行裝料、熔化、精煉出鋼操作，近年來在日本、德國也出現(xiàn)采用這種工藝操作的電爐，使電爐煉鋼的非通電時間大大縮短時可達到2一4分鐘(比常規(guī)電爐可縮短10~15分鐘)。雙爐殼電爐的主要特點是縮短冶煉時間，提高生產(chǎn)率(比如單電爐不易掌握，操作難度大，且與后步工序配合困難。此處，還多出一套爐殼的投資費用，占地面積也相應(yīng)加大，因此建投資增加很多[5].(3)水平式廢鋼預(yù)熱一Cnoestel法水平熱煙道下部的傳送料車連續(xù)地送入爐內(nèi)，外排的爐內(nèi)煙氣與廢鋼逆向運動進行熱交換。在水平煙道中的不二次燃燒，出口煙溫度可達到1000℃。這種預(yù)熱方式可以最大限度地利用與減少煙氣中的物理熱與化學熱，同時煙氣中的氧化鐵塵粒同樣可由廢鋼吸附帶回爐內(nèi)，提高金屬收得率。水平、連續(xù)地預(yù)熱廢鋼，預(yù)熱后的廢鋼連續(xù)加入爐內(nèi)，帶來的好處不僅是煙氣余熱利用與減少煙塵排放，而且這種獨特的操作方式對穩(wěn)定供電很有好處。爐內(nèi)總能保持相當部分的液態(tài)鋼水熔池，這非常有利于電極電弧穩(wěn)定，消除電網(wǎng)閃爍，保持較高的輸入功率[6]。廢鋼預(yù)熱方式可以給電爐冶煉帶來以下幾個好處:eq\o\ac(○,1)節(jié)約能量;eq\o\ac(○,2)節(jié)約時間;eq\o\ac(○,3)收得率提高;eq\o\ac(○,4)減弱電網(wǎng)閃爍。1.4.2水冷爐壁和水冷爐頂現(xiàn)代電爐的平均水冷爐壁面積已達到70%，水冷爐頂面積已達到8%。該技術(shù)的采用使電爐的熱損失增加5%~10%，但由于節(jié)省了50%~75%的耐火材料成本和噴補料成本，并使爐頂壽命提高了50%。渣線上部耐火材料的維護作業(yè)被取消，使工人勞動強度大大降低。同時，由于電爐改用長弧操作，冶煉時間縮短5~10min，總體效益顯著[10]。1.4.3氧一燃燒嘴與爐門碳氧槍(1)爐煉鋼化學能供應(yīng)現(xiàn)代電爐煉鋼化學能輸入有以下途徑:EQ\o\ac(○,l)氧氣;EQ\o\ac(○,2)碳粉、煤粉、石油焦等，主要是固體碳顆粒;EQ\o\ac(○,3)天然氣、丙烷等可燃氣體;EQ\o\ac(○,4)輕油、重油等液體燃料。除氧氣外，其余三種也稱為石化燃料(ofsseliufel)或礦物燃料(而nearluefl)。通過氧燃燒嘴將這些礦物燃料輸入爐內(nèi)。輸入化學能的目的是增加輔助能量，但這不僅僅是起一個能量補充的作用，對于電爐煉鋼來說，采用輔助能源輸入還有以下幾個原因:EQ\o\ac(○,l)電能及電極費用的普遍增長，提高了電爐熔化廢鋼等金屬料的成本。EQ\o\ac(○,2)對超高功率電爐來說既存在著電極附近的熱區(qū)，也存在著遠離電極的冷區(qū)，為減少爐內(nèi)爐料的不均勻性，以氧一燃燒嘴作為輔助能源手段，對冷區(qū)進行熱量補償。EQ\o\ac(○,3)氧一燃燒嘴安裝在水冷爐壁上，與從爐門輸入化學能相比，操作簡單，維護方便。輔助能源輸入以比較少的設(shè)備投資，換出縮短熔煉時間，提高生產(chǎn)率，節(jié)電、節(jié)省電極的效果顯著。一般可節(jié)電100/0015%，增加生產(chǎn)率6-0/010%，安裝后-68個月即可回收投資,氧一燃燒嘴安裝是輔助能源輸入方式的一種，另外一種輔助能源輸入方式是爐門碳氧槍。氧燃燒嘴eq\o\ac(○,1)純氧助燃的優(yōu)越性[8]使用純氧代替空氣助燃，亦即避免惰性氣體NZ進入燃燒區(qū)。它有兩個優(yōu)點，一是能提高火焰溫度(因為避免了無助燃作用，并且吸熱的氮氣混入);而是能提高燃燒率(即燃料完全燃燒的程度)。從圖3可以看出使用空氣助燃天然氣，火焰溫度可達1800℃，隨著助燃氣體中氧含量的增加，當達到100%純氧時，火焰溫度可以提高1000度，達2800℃。圖4煙氣溫度上升對天然氣完全燃燒不利，但使用純氧助燃與使用空氣助燃，二者燃燒率下降幅度不同，使用氧氣助燃時，燃燒率下降幅度小。同是1600℃的煙氣溫度，使用純氧助燃，燃燒率在70%以上，而使用10%過量空氣助燃，天然氣燃燒效率只有20%。因此，現(xiàn)代電爐使用的氧一燃燒嘴全部都是使用純氧助燃。

圖1-3火焰溫度與助燃物氧氣含量的關(guān)系圖1-4燃燒率與煙氣溫度的關(guān)系eq\o\ac(○,2)氧一燃燒嘴結(jié)構(gòu)以及在電爐內(nèi)的布置依使用燃料種類不同，氧一燃燒嘴結(jié)構(gòu)也會不同，但基本結(jié)構(gòu)還是一致的。最外層一般都是冷卻水保護，使燒嘴免受高溫輻射以及濺渣等侵蝕。里面依次是氧氣和燃料的噴嘴，假如使用液體或粉狀材料，則燃料噴嘴內(nèi)還要考慮有載氣輸送。燒嘴的大小和多少依據(jù)電弧爐容量(也即電爐爐殼尺寸)以及電爐冶煉工藝條件(如廢鋼種類、DRI使用數(shù)量、是否有廢鋼預(yù)熱或熱裝鐵水等)而定。一般來說，使用廢鋼預(yù)熱或有鐵水熱裝的電爐，氧一燃燒嘴的個數(shù)與功率都可適當減少小，而使用重型廢鋼或。DRI比例大的電爐，燒嘴配置應(yīng)適當多些或功率需適當大些。氧-燃燒嘴一般是安裝在電爐水冷壁上，個數(shù)3一6只，大部分電弧爐燒嘴在爐壁上安裝的位置先靠近爐內(nèi)的冷區(qū)(如交流電弧爐，在電極之間共有3個冷區(qū)，ETB底出鋼電爐的留鋼區(qū)域也是冷區(qū))，便于加速廢鋼熔化。較小的電爐可以在爐門上安裝燒嘴，單個燒嘴安裝在一支撐小車上可使燒嘴靈活對準爐內(nèi)某個區(qū)域，使燒嘴火焰有效地達到爐內(nèi)冷區(qū)。也有個別的電弧爐，氧一燃燒嘴被設(shè)計安裝在爐蓋之上，這對于爐蓋旋轉(zhuǎn)或平移的操作很不方便，但對于使用大量泡沫渣的電爐，爐蓋燒嘴可以避免爐壁燒嘴出現(xiàn)灌渣現(xiàn)象(3)爐門碳氧槍為加速爐內(nèi)廢鋼熔化，傳統(tǒng)電爐操作是采用人工吹氧的辦法，即操作工手持吹氧管從爐門從爐門切割廢鋼，或?qū)⒋笛豕懿迦肴鄢丶铀購U鋼熔化，并可加速脫碳?，F(xiàn)代電弧爐煉鋼取消人工操作而代之以氧槍機械手，在電爐主控室內(nèi)遙控吹氧。近年來，由于造泡沫渣的需要，在向爐內(nèi)吹氧的同時，用另一只噴槍向爐內(nèi)噴槍向爐內(nèi)噴入碳粉。爐門碳氧槍可分為兩大類，一類是水冷碳氧槍，一類是消耗式碳氧槍。碳氧槍系多層無縫鋼管制造，端頭為紫銅噴頭，類似于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的水冷氧槍，電爐用水冷碳氧槍是在爐門前(渣門)水平放置，長度比頂吹轉(zhuǎn)爐所用氧槍短得多。另外，銅噴頭吹氧口下方放置噴碳粉出口，或另外附加水冷碳粉噴槍。碳粉可用壓縮空氣或氮氣做載氣噴入爐內(nèi)。水冷碳氧槍在爐內(nèi)工作時，水平角度與堅直角度均可調(diào)整以便靈活地實現(xiàn)助熔廢鋼與造泡沫渣的功能。由于噴槍是用套管水冷的，因此，水冷碳氧槍伸入爐內(nèi)時不可插入鋼水熔池，也不能與爐內(nèi)廢鋼接觸，否則會影響噴槍的壽命，噴槍浸入鋼水熔池，會發(fā)生爆炸事故。為了保證氧氣流股吹入熔池水冷氧槍噴嘴設(shè)計成拉瓦爾式，氣體出口速度超過音速。水冷碳氧槍使用時槍頭距熔池液面距離應(yīng)在100mm以上。消耗式氧槍是用機械手驅(qū)動的三根外層涂料(AIN)的鋼管鋼水熔池，也可直接用于切割廢鋼助熔，噴槍一邊工作一邊消耗。噴槍機械手由電爐主控室遙控，將噴槍頭部對準爐內(nèi)需要的位置，水平角度與豎直角度均可調(diào)整，且比水冷噴槍在爐內(nèi)活動范圍大。兩種碳氧槍各有特點，各有利弊。水冷氧槍一次性投資大些，且操作中不能接觸鋼水與紅熱廢鋼，有一定的局限性，但操作成本低，且操作工無需更換噴管。消耗式氧槍在爐內(nèi)可更早地開始切割廢鋼，在爐內(nèi)活動空間大，且不用擔心水冷碳氧槍會發(fā)生的漏水事故，但操作過程中隔一段時間需要接吹氧管，增加一些麻煩。4）電爐爐底出鋼(留鋼留渣操作)傳統(tǒng)電弧爐煉鋼一般采用三期冶煉工藝，即熔化期、氧化期、還原期。出鋼時，隨鋼水從出鋼槽流入鋼包的爐渣，對鋼水質(zhì)量沒什么不利影響。相反，由于還原渣洗的作用，鋼水還會進一步脫硫，夾雜物在某種程度上被還原渣吸收，還原渣對鋼水有一定凈化作用?，F(xiàn)代高功率電爐與爐外精煉技術(shù)應(yīng)用以后，取消初煉爐電爐的還原期操作。電弧爐出鋼前的爐渣是氧化性的。出鋼過程中，假如這種氧化性爐渣流入鋼包，會對爐外精煉效果以及鋼水質(zhì)量造成不利影響:(1)降低鋼包精煉渣的脫氧脫硫能力;(2)降低合金回收率，特別是會增加脫氧用鋁的消耗;(3)增加對鋼包包襯的侵蝕，特別是渣線部位。因此，自20世紀70年代以后，電弧爐無渣出鋼(留鋼留渣操作)技術(shù)研究成為現(xiàn)代電弧爐冶煉技術(shù)研究的一個熱門課題。5）ETB出鋼法[13]1989，蒂森特鋼公司與曼內(nèi)斯·德馬克冶金技術(shù)公司及丹麥特殊鋼廠合作，開發(fā)出世界上第一座偏心爐底出鋼電爐，也叫EBT(EeentrieBottomTapping)電爐。這種電爐吸取了中心爐底出鋼的經(jīng)驗，把底出鋼口移至爐殼的一個向外突出部份。偏心爐底出鋼電弧爐的爐殼上半部仍為圓形，下半部帶有突出的圓弧形出鋼箱。傳統(tǒng)的電弧爐出鋼時，一般需要把爐子傾動450左右，才能把鋼水出完。為使鋼水不接觸水冷爐壁，在出鋼槽鍘鋼水面以上400mm這一部分，仍是用耐火材料砌筑的，這是影響爐襯壽命的薄弱環(huán)節(jié)，對超高功率的電爐來講，這個問題更為嚴重。采用偏心爐底出鋼技術(shù)后，出鋼時爐子傾動最多僅需150左右，可以避免鋼水與水冷爐壁的接觸。這樣爐襯可以大面積采用水冷爐壁，從而提高爐襯壽命。一般采用偏心爐底出鋼法，可以使電弧爐水冷壁面積從整個面積的70%~80%擴大到80%~90%。偏心爐底出鋼電弧爐爐底設(shè)計成淺盤狀，以確保無渣出鋼。ETB電爐出鋼口底部的開啟與關(guān)閉機構(gòu)有兩種形式。將密封蓋固定在一個空心軸上，軸內(nèi)通水冷卻，軸安裝在電弧爐搖架下部，用液壓缸或氣缸將軸快速轉(zhuǎn)動到一定角度，即可實現(xiàn)出鋼口開啟和關(guān)閉。此種機構(gòu)無相對磨擦，應(yīng)用較多。以一種類似鋼包底部的滑動水口底板，用液壓缸將底板平移。從而實現(xiàn)鋼口的開啟和關(guān)閉。為確保順利出鋼，在上一爐鋼水出鋼完畢后，出鋼口中要填入引流砂，引流砂是一種含F(xiàn)e03大約10%(質(zhì)量分數(shù))的MgO與SiO2混合填料。開啟出鋼口以后，先是引流砂自動流出，然后才是鋼水出來。當鋼水溫度、成分達到出鋼要求時，即可準備出鋼。出鋼過程為:先將鋼包車開到出鋼箱下面;打開出鋼口之前，使爐子向出鋼口側(cè)傾斜約5度，形成足夠的靜壓力，防止爐渣從鋼水產(chǎn)生的漩渦中流入鋼包;打開出鋼口蓋板，開始出鋼，出鋼過程中，爐子漸漸地傾斜到12度，以保證出鋼口上面的鋼水深度基本不變。大約排出90%鋼水后，爐子就以3度/s的速度回傾到原位置，以避免或減少漂在剩余鋼水上的爐渣從出鋼口流進鋼包。（1）SSF豎式電爐RBT出鋼SSF電爐出鋼在爐底位置。這種圓形出鋼方式的優(yōu)點是出鋼時爐子傾動角度可以更小，出鋼時間可以控制在3min以內(nèi)。除此之外，與ETB相比，最大的優(yōu)點是在冶煉熔化期避免偏心留鋼部分的爐內(nèi)冷區(qū)，防止出鋼時出鋼口區(qū)由凝結(jié)冷鋼，再有就是這種出鋼方式也有利于實現(xiàn)出鋼口自動填砂。減輕工人勞動強度。（2）采用ETB或RTB出鋼的冶煉工藝效果采用ETB或RTB出鋼電弧爐冶煉，可以擺脫傳統(tǒng)的“老三期”冶煉工藝，為實現(xiàn)超高(或高)功率電弧爐冶煉咔爐外精煉十連鑄的現(xiàn)代化煉鋼工藝提供良好的冶煉條件。由于實現(xiàn)留鋼、留渣操作、冶煉熔化期電弧穩(wěn)定，熔池形成可提前10~15min，可提前和強化吹氧，同時也改善了鋼水脫磷條件。與傳統(tǒng)的電弧爐相比，底出鋼電弧爐冶煉的生產(chǎn)率及各項技術(shù)經(jīng)濟指標都有明顯的改進，如表2所示。表1-2傳統(tǒng)電爐和EBT電爐各指標比較在冶煉工藝方面可以獲得以下幾方面的效果[11]:A減少出鋼過程溫降。偏心爐底出鋼電弧爐出鋼時，鋼流垂直流下，較為集中呈柱狀，流程縮短，出鋼速度遠高于傳統(tǒng)電弧爐，使出鋼過程鋼液溫度降減少。表3一2是爐容量為50t的偏心爐底出鋼電弧爐出鋼時間和出鋼溫降與普通電弧爐的比較。對EBT電弧爐，出鋼時間僅為2min，而普通電弧爐需要5min，出鋼時間縮短60%，而出鋼溫降從40.6’C下降到34.8’C。B.減少出鋼過程下渣量。在熔化、氧化操作結(jié)束后，此時的爐渣是氧化性的，如果爐渣進入鋼包，則會增加合金的消耗量，影響鋼水的精煉效果。采用偏心爐底出鋼，可以減少或避免氧化渣進入鋼包。采用EBT工藝使鋼包內(nèi)渣層厚度由240減少到80rnrn，因而使鋼水回磷少0.004%。這樣采用EBT工藝可不通過鋼包扒渣而生產(chǎn)低磷鋼。表1-3出鋼時間和出鋼溫降爐型出鋼時間/min出鋼溫降/℃普通電弧爐540.6偏心爐底出鋼電弧爐234.8C.提高鋼包壽命。采用EBT工藝，出鋼時鋼包底部加入的合金料或新的渣料，可以防止鋼流對包底的沖刷。同時，垂直密實的鋼流，不會沖刷包壁及使鋼包周圍結(jié)瘤，這樣可提高鋼包壽命20%~40%。D.提高生產(chǎn)率。EBT或RBT電弧爐由于在出鋼時爐子傾角小，鋼水不會浸沒水冷爐壁，因此可使水冷爐壁面積加大，從占整個面積70%一80%擴大到80%一90%，從而大大提高爐襯壽命，大面積用水冷爐壁，允許電弧爐采用最大功率供電，每爐鋼熔化時間可縮短3一5min左右，與此同時冶煉電耗也可以得到降低[7]。1.5我國電爐煉鋼現(xiàn)階段存在的主要問題1.5.1廢鋼資源現(xiàn)狀廢鋼資源的短缺：我國工業(yè)化進程短，社會廢鋼資源不足，而且鋼鐵制造過程技術(shù)進步使自產(chǎn)廢鋼不斷減少，同時廢鋼進口量也相應(yīng)下降，所以我國廢鋼資源短缺、價格居高不下[9]。1.5.2電能電價現(xiàn)狀電能短缺與電價成本：我國電力緊缺，短時期內(nèi)仍難滿足國內(nèi)電爐鋼生產(chǎn)用電需求，缺電和限電導(dǎo)致電爐間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)成本更趨升高[14]。1.5.3有害元素的困擾廢鋼循環(huán)過程中有害元素的富集：廢鋼作為短流程的主要原料，其質(zhì)量在不斷惡化。一方面隨著廢鋼循環(huán)次數(shù)的增加，有害元素不斷富集；另一方面鋼材表面涂層技術(shù)和復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用使回收的廢鋼帶有Cu、Zn、Pb、Sn、Mo、Ni等元素，這會不同程度地對鋼材質(zhì)量造成影響。大部分短流程沒有實現(xiàn)全線優(yōu)化，生產(chǎn)效率不理想。因此應(yīng)以循環(huán)經(jīng)濟的要求來衡量，保證生產(chǎn)順行，減少設(shè)備故障和生產(chǎn)事故，合理調(diào)度，提高作業(yè)率[14]。1.5.4環(huán)保問題在節(jié)能環(huán)保方面存在較大差距：由于認識不足、生產(chǎn)管理不善以及缺乏技術(shù)和投資等原因，造成大量的能源浪費及環(huán)境污染。1.6電弧爐短流程發(fā)展趨勢1.6.1短流程生產(chǎn)工藝體系的優(yōu)化電爐短流程煉鋼工藝是集中了當今先進的煉鋼生產(chǎn)技術(shù)于一身的先進生產(chǎn)工藝，其關(guān)鍵技術(shù)將是整體工藝的優(yōu)化設(shè)計、物流參數(shù)的合理匹配以及總體裝備水平的最佳配置。短流程生產(chǎn)工藝體系的整體優(yōu)化不僅包括了大型電爐及其相關(guān)配套技術(shù)、精煉技術(shù)、近終型連鑄技術(shù)等單項的技術(shù)優(yōu)化進步，更需要注意建設(shè)過程中的生產(chǎn)布局優(yōu)化和生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)物流優(yōu)化和工序持續(xù)優(yōu)化。傳統(tǒng)的工程初步設(shè)計往往采用類似工程的簡單套用和基于設(shè)計者經(jīng)驗的主觀判斷法，并不能體現(xiàn)全局綜合物流優(yōu)化效果，而采用仿真技術(shù)將會成為未來的發(fā)展趨勢，其能夠?qū)Χ喾N方案進行分析比較，將復(fù)雜動態(tài)的鋼鐵運行過程通過模型得以再現(xiàn)，可定量對多方案進行技術(shù)經(jīng)濟比選，優(yōu)化短流程生產(chǎn)工藝中的時間節(jié)奏和物流流量的匹配銜接，從而發(fā)揮短流程優(yōu)勢，為鋼鐵工業(yè)的資源優(yōu)化、能源優(yōu)化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化、經(jīng)濟效益優(yōu)化提供了一條最優(yōu)化的工藝布局和路線。1.6.2電爐冶煉高效化電爐作為短流程工序的生產(chǎn)核心，其生產(chǎn)的高效化直接影響著該生產(chǎn)流程效益的發(fā)揮。電爐冶煉高效化追求的目標是冶煉周期、通電時間盡可能縮短，冶煉電耗盡量降低。隨著電爐轉(zhuǎn)爐化的趨勢越來越明顯，電爐的熔化周期成為短流程煉鋼的研究熱點，已有學者以能量平衡為基礎(chǔ)分析了影響電爐熔化周期的因素指出進一步強化電弧爐煉鋼、提高生產(chǎn)率的手段主要在于提高能量供應(yīng)量和供應(yīng)強度，表現(xiàn)在技術(shù)層面上就是裝備的大型化、更高功率、提高化學能輸入強度以及減少非通電操作時間或輔助操作時間等[15]。值得一提的是，讓電爐具有高爐連續(xù)生產(chǎn)特征的CRISP連續(xù)電弧爐煉鋼工藝已成功完成中試實驗，以DRI為原料的CRISP爐，完全可以實現(xiàn)連續(xù)加料、連續(xù)冶煉和周期出鋼：像高爐煉鐵一樣的連續(xù)煉鋼，該工藝在未來短流程的成果應(yīng)用將有效提高整個生產(chǎn)流程的生產(chǎn)效率。1.6.3低生產(chǎn)成本的過程管理與控制成本是制約短流程發(fā)展的關(guān)鍵因素。在短流程煉鋼工藝中，成本構(gòu)成包括原料成本、能源成本以及生產(chǎn)管理成本等。未來競爭的勝利者將是那些所有擁有的技術(shù)能夠控制成本的廠家，因此任何降低成本的技術(shù)均能促進短流程的發(fā)展[16]。1）減少原料成本的技術(shù)：如加強對廢鋼的分類加工和管理。2）降低能源消耗的技術(shù)：展開電爐供電技術(shù)優(yōu)化的研究加強爐氣物理熱和化學熱的回收，如采用電爐熱裝海綿鐵以及廢鋼預(yù)熱技術(shù)以及連續(xù)上料裝置的實現(xiàn)。據(jù)報道德國奧蒙德輸送技術(shù)有限公司（Aumundfordertechnik公司）開發(fā)出一種新的直接還原鐵輸送系統(tǒng)，可以將熱直接還原鐵密封輸送，該技術(shù)的應(yīng)用可使電能消耗最多降20%，另外，在缺電地區(qū)，可發(fā)展EOF(EnergyOptimizingFurnace)的短流程煉鋼工藝。1.6.4控制生產(chǎn)成本的技術(shù)操作過程的連續(xù)化和自動化，縮短熱停工時間，以及圍繞縮短電爐冶煉周期的新技術(shù)和新裝備的研發(fā)，從而起到強化電爐冶煉，降低能耗提高勞動生產(chǎn)率，以使噸鋼能耗、耐材和電極等輔助材料消耗及勞動成本大幅度降低。1.6.5節(jié)能環(huán)保實現(xiàn)短流程工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展電爐短流程本就是有利于循環(huán)經(jīng)濟和環(huán)境保護的生產(chǎn)流程，據(jù)統(tǒng)計在滿足國民經(jīng)濟需求的鋼產(chǎn)量一定時，生產(chǎn)一噸電爐鋼比生產(chǎn)一噸轉(zhuǎn)爐鋼可以多循環(huán)利用廢鋼500～600公斤，少消耗鐵礦石1.3噸，降低可比能耗265公斤標煤，減少二氧化碳排放1126.3公斤。生產(chǎn)一噸轉(zhuǎn)爐鋼約排放二氧化碳1.8噸，生產(chǎn)一噸電爐鋼約排放0.6噸，為轉(zhuǎn)爐鋼的1/3。從節(jié)能環(huán)保、實現(xiàn)電爐短流程可持續(xù)發(fā)展角度，需研究大量關(guān)鍵技術(shù)，如控制電弧爐冶煉中二惡英產(chǎn)生和排放的技術(shù)；以提高能源與資源利用率為目標的多種能源與多種爐料的匹配與優(yōu)化技術(shù)；以降低冷卻水能耗與水耗為目標的氣化冷卻技術(shù)；以改善氧氣利用率和降低排放為目標的加壓與密封技術(shù)；基于先進連續(xù)檢測、成分與溫度預(yù)報模型和智能化控制技術(shù)的計算機集成制造技術(shù)；實現(xiàn)將材料制造、能源生產(chǎn)和廢物處理等功能相結(jié)合的綜合管理和控制技術(shù)等，讓短流程成為清潔生產(chǎn)、能量和資源循環(huán)利用的典范[17]。1.7電弧爐短流程展望與轉(zhuǎn)爐長流程相比，電爐短流程在投資、資源（包括土地）、能源（包括鐵礦石、焦煤等）和節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等方面都具有優(yōu)勢。而短流程必須依靠自主創(chuàng)新來支撐電爐煉鋼工藝，以進一步優(yōu)化工藝過程，降低生產(chǎn)成本。隨著世界范圍內(nèi)低碳經(jīng)濟的呼聲越來越高以及國家關(guān)于節(jié)能環(huán)保等相關(guān)政策的實施，短流程的發(fā)展將會主要圍繞原料和能源兩方面展開。因此，能適應(yīng)原料以及帶入爐內(nèi)的能量的變化，同時采用全封閉設(shè)計，高溫預(yù)熱廢鋼以及連續(xù)加料工藝的連續(xù)電弧爐煉鋼工藝在未來發(fā)展中將會比較有潛力。中國鋼鐵行業(yè)的工程公司和研究機構(gòu)應(yīng)致力于加大對煉鋼短流程工藝和設(shè)備技術(shù)方面的研發(fā)力度，形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的、獨創(chuàng)性的相關(guān)技術(shù)，逐步追上國際同行的步伐，才能在不久的將來煉鋼短流程迅猛發(fā)展的時代占據(jù)一席之地。總之，隨著對煉鋼短流程工藝以及各項關(guān)鍵技術(shù)的深入研究，中國的電爐煉鋼短流程將會有更大的發(fā)展和提升，也會大大促進我國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[17]。第二章、設(shè)計總體規(guī)劃2.1設(shè)計概述2.1.1設(shè)計的基本原則及內(nèi)容(1)設(shè)計的基本原則①貫徹執(zhí)行黨和國家建設(shè)四化的方針、政策及其有關(guān)規(guī)定。在廠址選擇及進行廠總平面布置時，盡量少占有現(xiàn)有耕地，“三廢”的處理和排除不應(yīng)污染環(huán)境，不應(yīng)有害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，且應(yīng)綜合利用。在方案的確定和選擇上要考慮到國家的現(xiàn)狀和要求以及未來發(fā)展的需要。②設(shè)計中的技術(shù)緊密結(jié)合我國的具體情況，保證技術(shù)先進與經(jīng)濟合理相結(jié)合。在生產(chǎn)工藝流程和機器設(shè)備的選擇上?？紤]到我國現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)水平，盡可能地提高機械化，自動化的程度。以達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗，提高經(jīng)濟效益。充分利用本地資源，發(fā)揮現(xiàn)有工業(yè)基地的潛力，降低成本。③設(shè)計應(yīng)充分體現(xiàn)社會主義制度對勞動者的安全與健康的關(guān)懷，應(yīng)把環(huán)境提到重要位置，重視“三廢”處理及綜合利用。(2)設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：產(chǎn)品方案確定，爐型設(shè)計(爐子容量及座數(shù)確定，爐型尺寸計算、變壓器及電器參數(shù)選擇等)，電爐車間的設(shè)計和選擇(車間設(shè)備選擇及布置，各跨間的設(shè)計),煙氣凈化設(shè)計等。2.2電爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標和車間生產(chǎn)能力計算2.2.1電爐生產(chǎn)作業(yè)效率指標作業(yè)率：有效作業(yè)時間(按年、季、或月內(nèi)的)占日歷時間的百分比，稱為作業(yè)率。如年作業(yè)率：有效作業(yè)時間=有效作業(yè)時間/365=340/365=93.15%有效作業(yè)時間＝日歷時間－停工時間2）日歷利用系數(shù)：它是一個包含有電爐變壓器容量在內(nèi)的平均日產(chǎn)量指標，定義為：每百萬伏安晝夜（24小時）產(chǎn)鋼量（合格鋼錠噸數(shù)），t/d·MVA。利用系數(shù)==0.0323）良坯收得率α＝合格鋼錠量/全部入爐金屬料量合格鋼錠量＝全部入爐金屬料量-熔損量-（湯道+鑄余+包底量）-廢品量收合率的倒數(shù)稱為金屬消耗系數(shù)。金屬收合率與冶煉鋼種、方法、鋼鐵料質(zhì)量、錠型大小、鑄錠方法、爐子公稱容量等因素有關(guān)。我國連鑄法生產(chǎn)的收合率為95～96%。取96%。另外，要注意鋼錠收合率與鋼水收得率的區(qū)別。鋼水收得率＝合格鋼錠量/合格鋼水量4）冶煉周期電爐冶煉周期一般為60～70分鐘，本設(shè)計取約為1.2小時.2.2.2材料消耗指標的計算表2-1.熔化期和氧化期綜合物料平衡收入支出項目質(zhì)量/kg%項目質(zhì)量/kg%廢鋼75.00063.85金屬97.89483.83生鐵25.00021.28爐渣8.0506.89焦炭0.8430.72爐氣9.2717.94電極0.4000.34鐵的揮發(fā)1.5641.34礦石2.0001.70石灰4.7004.00火磚塊0.5000.43爐頂0.1280.11爐襯0.3500.30氧氣2.2361.91空氣6.2965.36合計117.453100.00合計116.779100.001）150t電弧爐實際消耗量為：○1廢鋼150×75%=112.5t○2生鐵150×25%=37.5t○3焦炭150×0.843%=1.2645t○4電極150×0.4%=0.6t○5礦石150×2.0%=3t○6石灰150×4.7%=7.05t○7火磚塊150×0.5%=0.75t○8爐頂150×0.128%=0.192t○9爐襯150×0.35%=0.525t○10氧氣150×2.236%=3.354t○11空氣150×6.296%=9.444t2.2.3電弧爐車間生產(chǎn)能力計算電弧爐年產(chǎn)量A（t）的計算A=式中：n——全年實際有效作業(yè)日數(shù)（一般取340d/年）g——出鋼量tt——冶煉周期1.2hy——良錠收的率96%24——一天的時間2.2.4電弧爐車間組成1）電弧爐車間的組成電弧爐煉鋼車間組成大致可分兩部分，一個是主生產(chǎn)系統(tǒng)，另一個是輔助生產(chǎn)系統(tǒng)。完整的電弧爐車間應(yīng)包括:○1煉鋼主廠房（爐子跨、原料跨、等）○2廢鋼料堆場及配料間○3鐵合金的散狀料間（包括廢鋼處理設(shè)施）○4鋼錠坯檢驗與精整胯間○5合金鋼錠存放場地○6中間爐渣場○7機電維修間○8快速分析室○9爐襯制作與修理場地○10車間變配電室○11耐火材料庫○12備品備件庫○13水處理設(shè)施○14煙氣凈化設(shè)施○15車間管理及生活服務(wù)設(shè)施○16各種氣體和燃料的供給與生產(chǎn)一般有全廠統(tǒng)一管理2.3電弧爐預(yù)熱方式本設(shè)計采用雙殼電弧爐預(yù)熱方式。雙殼電弧爐是兩座爐殼共用一套供電系統(tǒng)（包括高壓供電設(shè)備、變壓器、短網(wǎng)、電極、及其他把持升降機構(gòu)），當一個爐殼在進行廢鋼融化時，另一個則在出鋼補爐時裝料等非通電作業(yè)，從而非通電時間不占用每爐鋼的冶煉時間，電氣設(shè)備的利用率提高，冶煉時間縮短，技術(shù)經(jīng)濟指標改善。電弧爐生產(chǎn)工藝簡圖第三章、現(xiàn)代電弧爐爐型及其爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1電弧爐爐型設(shè)計電弧爐是電爐煉鋼車間的核心設(shè)備，電爐設(shè)計的好壞直接影響到煉鋼生產(chǎn)的順利與否。如果設(shè)計不合理造成先天性缺陷，一旦投產(chǎn)就很難再做改動，所以對于電爐設(shè)計應(yīng)予以重視。3.2超高功率爐型設(shè)計設(shè)計步驟：（以150噸電弧爐為例）求出爐內(nèi)鋼液和熔渣的體積；計算熔池的深度和直徑；確定熔煉室空間的高度和直徑；確定爐頂?shù)墓案吆秃蜖t蓋的厚度；確定爐襯的尺寸和爐殼的直徑；確定偏心爐尺寸圖2-1電爐爐型3.2.1熔池的形狀和尺寸電弧爐的大小以其額定容量（公稱容量）來表示，所謂額定容量是指新設(shè)計的電爐熔池所能容納的鋼水量。實際生產(chǎn)過程中，隨著熔煉爐數(shù)的增多，熔池容積不斷增，裝入量或者出鋼量也就不斷增大。另外生產(chǎn)中還經(jīng)常用提高爐門門檻即造假門檻的辦法來增加爐產(chǎn)量，這樣就出現(xiàn)了超裝問題，一般認為超裝20％左右為宜，不宜超裝太多，大電弧爐基本上不超裝。熔池：容納鋼液和熔渣的那部分容積。熔池的容積應(yīng)能足夠容納適宜熔煉的鋼液和熔渣，并留有余地。（1）熔池的形狀其形狀應(yīng)有利于冶煉反應(yīng)的順利進行，砌筑容易修補方便。本設(shè)計使用目前較為流行的錐球形熔池，上部分為倒置的截錐，下部分為球冠。球冠形電爐爐底使得熔化了的鋼液能積蓄在熔池底部，迅速形成金屬熔池，加快爐料熔化并及早造渣去磷。截錐形電爐爐坡便于補爐，爐坡傾角45°，其優(yōu)點如下：45°角叫自然錐角，沙子等松散材料堆成堆后的自然錐角正好是45°。當用鎂砂補爐時利用鎂砂自然滾落的特性，可以很容易的使被侵蝕的爐坡得到修補，恢復(fù)原狀；出鋼時爐子傾斜12°～15°能順利出凈鋼水。（2）熔池尺寸計算①熔池的容積V池。根據(jù)定義：V池＝V金+V渣電爐的氧化期具有最大的渣量。對堿性電爐：G渣/G鋼＝0.07＝7%，而渣的比重為3.0~3.5t/m3，取每立方米渣重3.3t，則每噸渣的體積為0.3m3。則：V渣/V金＝＝0.15，所以：V池＝1.15V金＝1.15GV0式中：G—爐子容量，噸；V0—噸鋼液的體積，取0.14m3/t。則對于150噸電弧爐：V池＝1.15V金＝1.15GV0＝1.15×150×0.14=24.15m3熔池直徑D（渣面直徑）和深度H之比D/H；在計算熔池直徑D和深度H之前，首先確定一個合適的D/H值。在熔池容積一定的條件下，D/H大，則熔池淺。熔池容積一定，熔池越淺，熔池表面積越大，即鋼、渣界面積越大，有利于鋼渣之間冶金反應(yīng)的進行。因此，希望D/H大一些，但D/H太大，則熔池直徑和熔煉室直徑都增大，于是爐殼直徑增大，導(dǎo)致D殼太大，爐殼散熱面積增大，電耗也增大，因此D/H又不能太大。如果D/H太小，熔池太深，鋼液加熱困難，溫度分布不均勻性增大。在氧化期應(yīng)對金屬進行良好的加熱，并對熔池中金屬進行強烈沸騰攪拌，以使金屬成分和溫度均勻。當選定爐坡傾角45°時，一般取D/H＝5左右較合適。由截錐體和球冠體的體積計算公式可知，熔池的計算公式為：式中：h1——球冠部分高度，一般取h1＝H/5；h2——截錐部分高度，h2=H-h1=4/5H；D——熔池液面直徑，通常采取D/H＝5，即D=5H；d——球冠直徑，因d＝D-2h2＝5H-8/5H＝17/5H帶入上式，整理后得：V池＝12.1H3＝0.0968D3若V池＝24.15米3，則h1＝H/5=1.259/5＝0.252mh2＝4/5H＝4/5×1.259＝1.007md＝17/5H＝17/5×1.259＝4.281m3.2.2熔煉室尺寸熔煉室是指熔池以上至爐頂拱基的那部分容積，其大小應(yīng)能一次性裝入堆積密度中等的全部爐料。（1）熔煉室直徑D熔爐坡與爐壁交接處的直徑，為了防止鋼液沸騰時爐渣沖刷爐壁磚或爐渣到達爐坡與爐壁交界處（薄弱處），爐坡應(yīng)高于爐門檻（渣面與爐門檻平齊）約100mm左右，即當選定爐坡傾角為45°時：D熔＝D+2×100因D＝6.295m，則D熔＝D+2×100＝6295+200＝6.495m（2）熔煉室高度H1金屬爐門檻至爐頂拱基的空間高度為熔煉室高度。爐襯門檻較金屬門檻高出80～100mm。從延長爐蓋壽命和多裝輕薄料考慮，希望熔煉室高度H1大一些，因為增大熔煉室高度H1，爐蓋距電弧和熔池面距離遠，爐蓋受到的熱輻射相對較小，爐蓋壽命長，另外，熔煉室高度H1大，裝輕薄料多。但是如果熔煉室高度H1太大，則爐殼散熱面積增大導(dǎo)致電耗增多，電極增長導(dǎo)致電阻增大。經(jīng)驗值為：H1/D=0.5~0.45，<40t電爐；H1/D=0.44~0.40，>40t電爐。此處取0.42。所以，H1=0.42×D＝0.42×6.295＝2.644m（3）爐頂高h3爐頂高度h3與熔池室直徑D有如下關(guān)系：則h3＝D熔/8＝6.495/8=0.812m至此，爐底至爐頂中央高度H2＝H1+H則H2＝H1+H＝2.644+1.259+h3＝4.717m（4）熔池上緣直徑D1一般熔煉室要設(shè)計成上大下小傾斜形的，即D1>D熔，爐壁上部薄下部厚，這樣形狀的熔煉室增加了爐壁的穩(wěn)定性，爐壁較穩(wěn)固，并且容易修補，同時使熔煉室的容積增大，可多裝輕薄料。另外下部的爐襯接近于爐渣，侵蝕較快，爐襯下厚上薄可以使整個熔煉室的爐襯壽命趨于均勻。其爐墻內(nèi)側(cè)傾斜度，一般為爐坡水平面至拱基高度（H1-100）的10%左右；所以D1＝D熔+2×(H1-100)×10%＝6.495+2×(2.644－0.1)×0.1＝7.004m3.2.3爐襯及厚度（δ）的確定爐襯的組成：爐殼→石棉（100mm）→絕熱層→工作層。爐壁襯磚厚度通常按耐火材料熱阻計算確定，計算依據(jù)的條件是爐殼在操作末期被加熱的溫度不大于200℃，以免爐殼變形。一般而言，增加爐襯厚度，爐殼受熱及熱損失可以減少，爐頂襯磚厚度如表2－2所示。表2―2爐頂襯磚厚度噸位/t<2020～40>40δ/mm230300350這在一定限度內(nèi)是正確的但是爐襯厚度δ增加與熱損失減少并非線性關(guān)系，厚度δ達到一定值以后，再增加爐襯厚度δ，熱損失減少不顯著，反而因厚度δ增加過大，而增加爐殼直徑D殼，耐火材料消耗增加，散熱面積增加，所以比較經(jīng)濟的做法是選擇優(yōu)質(zhì)材料，使用較輕薄的爐襯。按經(jīng)驗值選：對150t電弧爐取350mm。爐壁部位厚度見表2－3。表2－3爐壁部位厚度噸位/t<2020～40>40工作層/mm230345460絕熱層/mm757575爐底部位總厚度近似等于熔池深度取工作層460mm，絕熱層75mm，爐底厚度1259mm。爐壁厚度為δ壁＝460+75＝535mm。3.2.4爐殼及厚度δz爐殼要承受爐襯和爐料的質(zhì)量，抵抗部分襯磚在受熱膨脹時產(chǎn)生的膨脹力，承受裝料時的撞擊力。爐殼厚度δz一般為爐殼直徑D殼的1/200，即：爐殼厚度δz與爐殼直徑D殼的關(guān)系見表2－4。表2－4爐殼厚度δz與爐殼直徑D殼的關(guān)系D殼/m<33～44～6>6δz/mm12～1515～202528～30因D＝6.295m，故D殼>6m，因δz與爐殼直徑D殼的關(guān)系為2/200，經(jīng)查詢五金手冊，取δz＝38mm（G＝298.3kg/m2）。則D殼＝D熔＋2δ壁＋2δz＝6495+2×535+2×38＝7641mm=7.641m3.2.5爐門尺寸的確定一般電爐設(shè)一個加料爐門和一個出鋼爐門，其位置相隔180°。確定爐門尺寸時考慮了以下因素：便于順利的觀察爐況，能良好的修補爐底和整個爐坡，采用加料機加料的爐子，料斗能自由出入，能順利取出折斷電極。爐門尺寸的經(jīng)驗值：爐門寬度L＝（0.25～0.3）D熔爐門高度b＝0.8×L為了密封，門框應(yīng)向內(nèi)傾斜8°～12°所以，L＝0.25×D熔＝0.3×6.495＝1.624m；b＝0.8×1.624＝1.299m。2.2.6偏心爐設(shè)計大量的生產(chǎn)實踐表明，采用偏心爐底出鋼電弧爐與出鋼槽出鋼相比，可取得以下顯著效果，如圖2-2：可徹底地實現(xiàn)無渣出鋼和留鋼留渣操作。爐內(nèi)留鋼量一般控制在10%～15%，留渣量可達到95%以上。為此，偏心爐底出鋼已成為“超高功率電弧爐—爐外精煉—連鑄”短流程及直流電弧爐的一項重要的必備技術(shù)之一，為氧化性出鋼創(chuàng)造了必要的條件。電弧爐水冷爐壁的水冷面積可從出鋼槽出鋼的70%增加到87%～90%，從而提高爐襯壽命15%及擴大爐膛直徑（德國BS公司的45t爐從原來的4.2m擴大到4.6m）。耐火材料消耗可降低2.5～3.5kg/t，維修噴補爐襯的費用可減少60%，爐容量可擴大12.5%。爐體后傾角從42°～45°減少到12°～15°，可縮短短網(wǎng)長度，從而提高輸入爐內(nèi)的有功功率（10%～33%）和功率因數(shù)（從0.707提高到0.8），縮短冶煉時間3～7min，可降低電耗15%～30%。此外，爐體傾動角減小可簡化爐子設(shè)計（短網(wǎng)中的非磁性支承架、電纜接頭等有關(guān)連接構(gòu)件受力狀況改善，傾動搖架質(zhì)量減輕），且減少電極折斷幾率?？s短出鋼時間75%，出鋼溫度可降低30℃，因而可縮短冶煉時間，降低電耗6%，降低電極消耗，生產(chǎn)率提高10%～15%。出鋼鋼流短而垂直，且集中無分散，可減輕出鋼過程中鋼流的二次氧化及吸氣，加上出鋼時間縮短，鋼中氫、氧和氮及夾雜物的含量均有所減少。同時便于采用鋼包加蓋及氬氣保護技術(shù)。（1）出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α（圖2－3）的大小直接影響箱體內(nèi)鋼水的流動性，從而影響鋼水的溫度。在一定范圍內(nèi)，α越小，出鋼箱內(nèi)鋼水流動性越差，其與爐中心溫度差越大，一般情況下，出鋼箱內(nèi)溫度比爐心的溫度低50℃～80℃，如果過低會造成出鋼時箱體內(nèi)仍有固體冷塊和未熔渣料，出鋼時會堵塞出鋼口造成事故。因此出鋼箱內(nèi)口和中心夾角α要確保鋼水流動性好，鋼水溫差小。α=100°時鋼水在出鋼箱的流動性最好?？紤]到弧形架對爐底的支撐，150t超高功率電弧爐的α取112°。圖2-3出鋼箱內(nèi)口與中心夾角（2）出鋼口到爐子中心的距離——偏心度E出鋼口位置的確定應(yīng)考慮填料方便，便于檢修（圖2－3）。如果出鋼口到爐子圖中心的距離——偏心度E過大，則出鋼口到爐心的距離越遠，箱內(nèi)鋼液的溫度與爐內(nèi)的鋼液的溫度差越大。因此，在填料、維修方便的前提下，偏心度越小越好?？紤]到出鋼口填料方便，出鋼口到爐體中心的距離取爐殼最大外徑的一半再加上200mm，即4021mm。（3）出鋼箱遠中心內(nèi)側(cè)距離爐中心的距離L見圖，當爐壁厚度S為535mm時有L＝E+S＝4021+535+1015＝5571mm。（4）出鋼傾翻角β與出鋼箱高度h4取出鋼最大傾角為14°，則：β＝14°＝arccos[(10210-h4-1200)/(10210-1260]，所以h4＝330mm，取h4＝350mm。這是新砌爐的最大傾翻角，由于爐內(nèi)溫度與出鋼箱溫度不等，爐子后期，爐底耐火材料的侵蝕會比出鋼箱嚴重，后期爐子的最大傾角壁初期要大，但不會大于β＝arccos[(10210-350)/(10210]＝15°。即爐體最大傾角為14°～15°。出鋼箱高度為箱底襯磚厚度及箱底鋼板厚度（38mm）共1200mm，鋼液高度970mm，安表2－5150t超高功率電弧爐各部分尺寸項目尺寸/mm項目尺寸/mm熔池容積V池24.15m3爐襯工作層厚度460熔池直徑D6295爐襯絕熱層厚度75熔池深度H1259爐底厚度1259球冠部分高度h1252爐殼厚度δz38截錐部分高度h21007爐殼直徑D殼7641球冠直徑d4281爐門寬度L1624熔煉室直徑D熔6495爐門高度b1299熔煉室高度H12644出鋼口直徑200爐頂高h3812出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α112°熔煉室上緣直徑D17004偏心度E4021爐壁襯磚厚度δ350出鋼傾翻角β12°表2－6150t超高功率電弧爐各部分尺寸設(shè)定值項目尺寸/mm項目尺寸/mm熔池容積V池24.15m3爐襯工作層厚度460熔池直徑D6300爐襯絕熱層厚度75熔池深度H1260爐底厚度1260球冠部分高度h1260爐殼厚度δz38截錐部分高度h21000爐殼直徑D殼7650球冠直徑d4280爐門寬度L1600熔煉室直徑D熔6500爐門高度b1200熔煉室高度H12640出鋼口直徑200爐頂高h3820出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α112°熔煉室上緣直徑D17000偏心度E4025爐壁襯磚厚度δ350出鋼傾翻角β12°全高度1760mm，三者之和即3930mm。（5）出鋼口直徑出鋼口為一個圓形孔洞，其直徑一半為120～150mm，為縮短出鋼時間，取出鋼口直徑為300mm。150t超高功率電弧爐各部分尺寸列于表2－5，設(shè)定值見表2－6。3.3水冷掛渣爐壁的設(shè)計電弧爐使用耐火材料砌筑，其使用壽命受到限制。由于電弧爐單位功率水平的提高，導(dǎo)致電弧爐內(nèi)熱負荷的急劇增加，爐內(nèi)溫度分布的不平衡加劇，從而大幅度地降低了電弧爐爐襯的使用壽命。因此，采用水冷掛渣爐壁和水冷爐蓋已成為提高超高功率電弧爐爐襯使用壽命、促進超高功率電弧爐技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本設(shè)計使用板式水冷爐壁，如圖2-4。板式水冷爐壁：板式水冷爐壁采用鍋爐鋼板焊接，水冷爐壁內(nèi)部為由導(dǎo)流板分割成的冷卻水道，流道截面面積可根據(jù)爐壁熱負荷來確定。熱工作面鑲掛渣釘或焊上掛渣筋板。本設(shè)計采用板式水冷掛渣爐壁。3.4水冷爐蓋第四章、電弧爐電氣設(shè)備的計算和選擇電弧爐的電器設(shè)備是電爐煉鋼車間的重要組成部分，本部分設(shè)計包括：電弧爐變壓器功率和電參數(shù)的確定、電壓級數(shù)的計算、電極直徑的計算、電極心圓直徑的計算、短網(wǎng)的設(shè)計。4.1變壓器功率和電參數(shù)的確定4.1.1變壓器功率的確定電爐的生產(chǎn)率決定于電爐的容量、變壓器的功率、電爐的全年工作天數(shù)、冶煉周期、電效率以及熱效率。影響電爐工作的因素很多。確定變壓器功率的目的是為了選擇與電爐容量相匹配的變壓器。變壓器功率的確定是一個比較復(fù)雜的問題，它受電爐容量、冶煉時間、爐襯材質(zhì)、電效率、熱效率等諸多因素的影響。為了簡化計算，把變壓器功率與爐殼直徑D殼聯(lián)系起來，拋開其他影響因素。研究發(fā)現(xiàn)變壓器的功率與爐殼直徑D殼存在如下關(guān)系。當爐殼直徑D殼已知時，可用下面的經(jīng)驗公式選擇變壓器的額定功率。目前電爐煉鋼的發(fā)展趨勢是增大變壓器的能力，采周高功率或超高功率供電技術(shù)，加速爐料熔化，提高電爐的生產(chǎn)能力。取tsm=1.5h，則所需變壓器功率為：Prat==80462KVA可選用80000KVA的變壓器。熔化期平均功率(取功率系數(shù)為0.8)：Paver=0.8×80462=64370KVA熔化期的有用功率(熔化過程自身消耗的功率)為:Paval=PavercosΨηelPaval=64370×0.92×0.9=53298VA式中：cosΨ——功率因素，取0.92；ηel——電力利用系數(shù)，接熔化期平均值，取0.9。4.1.2電壓級數(shù)為了熔煉的正常進行，應(yīng)在熔煉的各個期中使用不同的電力及不同長度的電弧，以滿足冶煉工藝的要求。一般可用改變爐子變壓器高壓側(cè)線圈的匝數(shù)及其接法來達到。熔化期使用變壓器的全都電力并采用最高階電壓，還原期使用較小電力及較低級的二次電壓，一般不應(yīng)高于120～180V(上限用于大型爐子)。選擇最高一級二次電壓，推薦用如下的經(jīng)驗公式：對堿性電爐U=15對酸性電爐U=70+15電壓的級數(shù)決定于最高一級電壓和各個冶煉期對爐了供給電能的不同要求。一般為，如表3-1:表3-1最高級電壓與二次電壓級數(shù)最高級電壓，V200～250250～300320～400＞400二次電壓級數(shù)2～44～66～88～18電壓級數(shù)的一半用高壓繞組三角形聯(lián)接獲得，另一半用星形聯(lián)接獲得。對所設(shè)計的100t爐子，其最高級工作電壓為：U==648V采用10級電壓，中間各級電壓為：三角形聯(lián)接星形聯(lián)接1級648V6級(648/)=374V2級(648×0.85)=551V7級(551/)=318V3級(551×0.85)=468V8級(468/)=270V4級(468×0.85)=398V9級(398/)=229V5級(398×0.85)=338V10級（338/）=195V4.1.3電極直徑（d電極）煉鋼電弧爐多半采周直徑600mm以下，長2500mm以下的圓形截面石墨電極。一般最好采用大直徑的電極，以降低電極上的電流密度，從而減少電能損失。電極直徑可按加下公式?jīng)Q定:式中：I——電極上的電流密度，APed——石墨電極500℃時達到電阻系數(shù)，為10Ω?mm2/m，即10×10-4·cmKed——系數(shù)，對石墨電極Ked=2.1W/cm2對變壓器功率為80462KVA，二次電壓為648V的條件下，電流密度為：(沒考慮過載電流)則可得電極直徑為：于是，可以校核這個電極的電流密度為：不同尺寸的電極I/S值見表3－2。表3－2不同尺寸的電極I/S值QUOTE/mm1002003004005006007009001000I/S/(A/cm2)28201715141211109在為了減少電極消耗，露出爐頂外的那部分電極溫度：石墨電極≯500℃，為此電極上的電流密度不應(yīng)超過該尺寸電極的I/S允許值，以免電極溫度過高。上述校核的電流密度顯然是在允許范圍內(nèi)，因而是可行的。4.1.4電極心圓直徑（d三極心）d三極心：過三個電極極心的圓周直徑。圖3-1短網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖片d三極心過小，三根電極彼此靠的比較近，電極距離爐壁遠，對爐壁壽命有利；但是爐坡上的爐料難熔化，熔池加熱不均勻，爐頂中心結(jié)構(gòu)強度差，容易損壞，并且電極把持器上下移動困難。如果電極心圓直徑d三極心太大，電弧距離爐壁近，加劇爐壁損壞。電極心圓直徑的經(jīng)驗值為：d三極心＝（0.25～0.3）D式中：D——熔池直徑。則：d三極心＝0.3D＝0.3×6300＝1890mm。表3－3變壓器功率和電參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)變壓器視在功率QUOTE90MV·A電極直徑QUOTE750mm最高的二次電壓U670V電極上的電流密度I/S9.5A/cm2電極電流強度I44776A電極心圓直徑d三極心1890mm4.2短網(wǎng)的設(shè)計電路的短網(wǎng)是指變壓器低壓側(cè)的引出線至電極這一段傳導(dǎo)低壓大電流的導(dǎo)體。這一段線路不長，約10m～20m，但是導(dǎo)體的橫截面積大，電流大。它的電參數(shù)（電阻和電抗）對電爐裝置的工作有很大的影響，在很大程度上決定了電爐的電效率、功率因數(shù)以及三相電功率的平衡（圖3-1）。圖3-2硬銅母線布置方式短網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由硬銅母線（銅排）、軟電纜和爐頂水冷銅管幾部分組成，電極有時也算做短網(wǎng)的一部分。因為短網(wǎng)導(dǎo)體中電流，特別是經(jīng)常性的沖擊性短路電流使導(dǎo)體之間存在很大的電動力，所以目前絕大多數(shù)電弧爐的短網(wǎng)都采用銅來制造，而很少采用機械強度較差的鋁。從變壓器低壓側(cè)出線端到變壓器室外面的軟電纜接頭處是硬銅母線。這段硬銅母線通常采用矩形銅排，考慮到交流電的集膚效應(yīng)矩形銅排的高寬比為10～20。有的電爐為了簡效應(yīng)和鄰近有的電爐為了簡效應(yīng)和鄰近效應(yīng)矩形銅排的高寬比為化結(jié)構(gòu)，減少維修，采用空心銅管，中心通水冷卻，以提高平均電流密度。在我國目前多數(shù)電爐的硬銅母線是采用三相平面布置，有個別電爐采用了等邊三角形布置（如圖3－2所示），也有采用改進平面布置。軟電纜的長度應(yīng)能滿足電極升降、爐體傾動及爐蓋旋轉(zhuǎn)的需要。根據(jù)變壓器額定電流的大小，采用多根軟電纜并聯(lián)連接。軟電纜一般為裸銅電纜，如在裸銅電纜外套水冷膠管，可使允許電流密度提高兩倍左右，這樣既減少電纜根數(shù)，節(jié)約銅材，又可提高使用壽命。水冷導(dǎo)電銅管裝在電極夾持器的上方，一頭與軟電纜相連，一頭與電極夾頭相連。水冷銅管管壁厚度一般為10mm。為了減少短網(wǎng)的電阻和感抗，要盡量縮短短網(wǎng)的長度；導(dǎo)體的接頭處要緊密連接；導(dǎo)體要有足夠大的截面，并且截面形狀應(yīng)采用較大高寬比的矩形截面或空心銅管，還必須注意合理的布線，導(dǎo)體與粗大的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)離得遠一些。當電弧爐工作時，即使在變壓器二次側(cè)三個相的電壓和電弧電流相等的情況下，三個相的電弧功率卻是不相等的。這種三相功率的不平衡，是由三相的阻抗不平衡引起的。一般短網(wǎng)三相導(dǎo)體是平面布置的，并且相間的距離是相等的。中間相的短網(wǎng)長度較其他兩相短，且電感也比其他兩相小，所以阻抗小。這樣中間相的電弧功率通?？偸浅^其他兩相的。其他兩相也由于感抗不同而電弧功率不相同，兩相中電弧功率大的一相稱為“增強相”，電弧功率小的一相稱為“減弱相”。增強相與減弱相電弧功率增強與減弱的數(shù)值是相等的，也就是有一部分功率從減弱相轉(zhuǎn)移到增強相去了，這種現(xiàn)象稱為“相間功率轉(zhuǎn)移”。電流愈大，三相電弧功率的不平衡現(xiàn)象愈嚴重。三相電弧功率不平衡對電爐煉鋼是很不利的，會造成熔池受熱不均，局部爐墻損壞嚴重，從而降低爐襯壽命，直接影響電爐生產(chǎn)率。為了減輕三相功率不平衡的不良后果，可以采取如下措施：（1）盡可能使短網(wǎng)導(dǎo)體對稱布置，把短網(wǎng)由原來的平面布置改為等邊三角形布置，或改進平面形布置。（2）要求近爐門的電極成為增強相，進出鋼口側(cè)的電極為減弱相。（3）將中間相電極向爐子中心移動。此外，為了提高爐襯壽命，也可采用不均衡爐襯結(jié)構(gòu)，在熱點區(qū)域采用優(yōu)質(zhì)耐火材料，在非熱點區(qū)采用般耐火材料。（4）短網(wǎng)線路傳統(tǒng)為單線布法，應(yīng)盡量實行往返電流交叉排列的雙線布法。第五章、電爐煉鋼車間煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計煉鋼過程中爐內(nèi)反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生的爐氣量很大。特別是在吹煉過程中，鐵水中的碳劇烈地氧化，生成了大量的CO和少量的CO2氣體，隨同鐵水中其他一些元素氧化產(chǎn)生的少量氣體，一起構(gòu)成了爐氣。爐氣中還不可避免地夾帶著大量的氧化鐵、金屬鐵以及其他細小顆粒的固體煙塵。在爐口可觀察到棕紅色的濃煙，這股高溫煙塵氣流沖出路口進入煙罩和凈化系統(tǒng)。氣流出爐口進入煙罩的同時，吸入空氣使CO部分燃燒，其后的氣體成分和煙塵的性質(zhì)均勻與爐內(nèi)氣體有所不同。為區(qū)別這兩類氣體，爐內(nèi)氣體叫爐氣，爐氣沖出爐口以后叫煙氣。延期的特點是溫度高、氣體多、含塵量大、具有毒性和爆炸性。人氣發(fā)散會污染環(huán)境，因此煙塵必須凈化處理。煙氣凈化處理不僅是環(huán)保的需要，好可以大量回收大量的物理熱、化學熱以及氧化鐵粉塵。5.1煙氣特征5.1.1煙氣成分煙氣是爐氣與空氣混合燃燒產(chǎn)生的產(chǎn)物，電弧爐煙氣的基本來源為金屬熔池中熔池碳氧反應(yīng)生成的CO和CO2，是轉(zhuǎn)爐煙氣的基本來源；其次是爐氣從爐口排出時吸入部分空氣，可燃成分有少量燃燒生成廢氣，也有少量來自爐料和爐襯中的水分，以及生燒石灰中分解出來的CO2氣體等。5.1.2煙氣溫度煙氣溫度是設(shè)計冷卻和凈化系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)之一。電弧爐爐頂派出的煙氣溫度為1200～1600～5.1.3煙氣量煙氣量的凈化系統(tǒng)設(shè)計的最重要依據(jù)。5．2煙塵特征5.2.1煙塵的來源在氧氣轉(zhuǎn)爐熔池反應(yīng)區(qū)內(nèi)，局部溫度可達2500～2800℃，使一定數(shù)量的鐵和鐵氧化物蒸發(fā)，并夾帶部分散料粉塵和渣粒，組成煙塵，隨爐氣排出。煙塵量約為入爐金屬料量的0.8%～1.3%，煙氣中的含塵量為15～120g/m3。在大型爐每熔煉1t鋼約產(chǎn)生20kg粉塵，吹氧時煙氣含塵濃度可達20～30g/m3。5.2.2煙塵成分未燃法轉(zhuǎn)爐煙塵中60%以上為FeO，其顏色呈黑色。5.2.3煙塵粒度通常把5～10um之間的塵粒叫做煙塵。5．3煙氣凈化方法的選擇電弧爐煙氣凈化方法有干法和濕法，大多用干法，靜電除塵通常用于大電爐，布袋除塵器用于小電爐。由于文氏管理洗滌器的除塵效率高，國外某些大中型電弧爐也在開發(fā)應(yīng)用。我國中小型電弧爐主要采用布袋除塵器。5．4煙塵凈化系統(tǒng)的設(shè)計煙氣凈化系統(tǒng)包括一整套設(shè)備。其主要功能是對煙氣降溫和除塵。由于車間條件不同和生產(chǎn)特點的不盡相同，可供使用的降溫和除塵方法及設(shè)備各異，因此煙氣凈化系統(tǒng)的類型也有所區(qū)別。電弧爐煙氣凈化系統(tǒng)包括爐氣的排出與收集、煙氣冷卻、除塵等幾個主要環(huán)節(jié)。如果采用濕法凈化系統(tǒng)，煙氣尚需脫水處理。電爐煙氣凈化處理方法的比較如表6-1。目前電弧爐煙氣大多從爐內(nèi)直接抽出和收集。這可使煙量大大減少，因此設(shè)備體積也隨之變小。有利于煙氣的回收煙氣。本次設(shè)計采用靜電除塵法。由于電爐冶煉時，從爐內(nèi)排出的一次煙氣溫度和煙氣濃度均遠高于電爐屋頂罩和密閉罩捕集的二次煙氣的溫度和濃度，而一次煙氣系統(tǒng)所需要的煙氣處理量又遠小于二次煙氣系統(tǒng)的煙氣處理量，所以從除塵系統(tǒng)的規(guī)模大小和操作維護管理考慮，電爐除塵系統(tǒng)方案設(shè)計時可將一次煙氣和二次煙氣的除塵分開設(shè)置，見圖6-1和圖6-2。圖6-1系統(tǒng)設(shè)置了火粒捕集器，以防止布袋被火粒燒壞。除塵器通常選用大布袋反吹風除塵器或選用脈沖除塵器。圖6-2采用了高溫燃燒室，即在燃燒室進口處設(shè)置鼓風機和燒嘴，保證燃燒室內(nèi)有一恒定的高溫環(huán)境和氧氣含量，以燒除煙氣中粉塵和有機廢氣等有害氣體，同時能有效處理煙氣中的二惡英。表6-1電弧爐煙氣常用凈化方法的比較項目干法袋式除塵器干法靜電除塵器除塵效率（%）操作溫度煙氣調(diào)節(jié)需要空間基建投資動力費用相對費用99（效率無波動）有限制（略低）不需要大略低中等中等90～95（效率有波動）無限制（略高）需要小略高低高1-EAF；2-水冷彎頭；3-沉降室；4-水冷煙道；5-火粒捕集器；6-強制吹風冷卻器；7大布袋除塵器；8-主風機；9-反吹風機；10-煙囪；11-刮板機；12-斗提機；13-貯存?zhèn)}；14-簡易過濾器圖6-1電弧爐爐內(nèi)排煙系統(tǒng)（一）1-電爐；2-水冷滑套；3-鼓風機；4-燃燒室；5-水冷煙道；6-強制吹風冷卻器；7-脈沖除塵器；8-主風機；9-煙囪；10-刮板機；11-斗提機；12-貯存?zhèn)}；13-簡易過濾器圖6-1電弧爐爐內(nèi)排煙系統(tǒng)（二）5．5煙塵凈化系統(tǒng)的主要設(shè)備5.5.1煙氣收集設(shè)備——煙罩煙罩位于電爐之上，用來收集冶煉過程中產(chǎn)生的煙氣。且可控制吸入的空氣量。煙罩一般有固定段與活動段兩部分組成，二者用水封連接。本設(shè)計采用移動式煙罩。5.5.2煙氣冷卻設(shè)備煙氣冷卻設(shè)備是喲了那個噴淋塔。噴淋塔主要用于煙氣冷卻，同時也起一定的凈化作用。5.5.3煙氣凈化設(shè)備（除塵器和脫水器）除塵器主要有旋風除塵器，平面旋風除塵器，文氏除塵器（溢流文氏管和調(diào)徑文氏管），靜電除塵器，布袋除塵器。本設(shè)計采用靜電除塵器。脫水器主要有重力脫水器，彎頭脫水器，平面旋風脫水器，擋板脫水器，絲網(wǎng)脫水器。本次設(shè)計將采用重力脫水器。5.5.4抽氣設(shè)備（抽煙機）煉鋼煙氣經(jīng)降溫除塵后，靠抽風機抽引派出或回收利用。選用抽風機時，要求抽氣量大不等于進入風機的最大工況煙氣量，風壓應(yīng)足以克服凈化系統(tǒng)的阻力損失。第六章、煉鋼車間布局設(shè)計6.1車間總體布局6.2主廠房內(nèi)跨間的布置及尺寸的確定6.2.1爐子跨6.2.1.1爐子跨工藝布置及跨間尺寸6.2.1.2爐子跨主要設(shè)備6.2.2原料跨6.2.2.1原料跨的工藝布置6.2.2.2原料跨跨間尺寸確定6.2.2.3原料跨主要設(shè)備6.2.3澆注跨6.2.4精煉跨間布置第七章、電爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標與生產(chǎn)能力計算7.1電爐生產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)指標7.1.1指標產(chǎn)量（1）年生產(chǎn)能力（年產(chǎn)量）：車間年產(chǎn)量是指全年內(nèi)合格產(chǎn)品(系指經(jīng)過檢驗，必要時表面帶修磨精整后，可轉(zhuǎn)到下步加工工序的鋼錠或連鑄還)的數(shù)量，以噸或萬噸