冶金專業(yè)畢業(yè)論文--100噸交流電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：100噸交流電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)　　　　號(hào)：_________________________</p><p>　　姓　 　名：_________________________</p><p>　　專 業(yè)

2、班 級(jí)：_________________________</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 1 -</p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述2</b></p><p>　　1.3現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)7</p><p>　　1.4電弧爐煉鋼的發(fā)展趨勢(shì)7</p><p>　　1.5電弧爐裝備技

3、術(shù)未來(lái)的創(chuàng)新發(fā)展8</p><p>　　1.5.2我國(guó)正進(jìn)人電爐煉鋼高速發(fā)展時(shí)期8</p><p>　　3.4.1、爐料入爐15</p><p>　　第四章 建設(shè)所選電弧爐煉鋼工程的必要性和可行性分析15</p><p>　　電弧爐車間設(shè)計(jì)19</p><p>　　1.1電爐車間計(jì)算19</p>

4、<p>　　11..1電爐容量和座數(shù)的確定19</p><p>　　1.1.2電爐車間生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)19</p><p>　　參考文獻(xiàn).........................................................................................................................

5、.........................</p><p>　　致謝..........................................................................................................................................................</p><

6、p><b>　　摘要</b></p><p>　　錯(cuò)過(guò)了工業(yè)革命，我國(guó)的鋼鐵實(shí)業(yè)一直落后。每一個(gè)學(xué)子都應(yīng)該了解鋼鐵的形成，發(fā)展，前景，以及趨勢(shì)。上個(gè)世紀(jì)，電弧爐煉鋼是如何進(jìn)入鋼鐵行業(yè)，是誰(shuí)造就了其建立的偉大之舉。相信經(jīng)融危機(jī)的影響早已波及到鋼鐵行業(yè)，如何才能高效，合理，環(huán)保，綠色的進(jìn)行生產(chǎn)，這是我們應(yīng)該關(guān)心的話題。電弧爐煉鋼技術(shù)已有100年的歷史，第二次世界大戰(zhàn)后電爐煉鋼才有較大發(fā)展

7、，在最近的20年，電弧爐煉鋼技術(shù)發(fā)展尤為迅速，電弧爐的應(yīng)用帶來(lái)了煉鋼技術(shù)的革命。盡管全球粗鋼年產(chǎn)總量的增長(zhǎng)速度很緩慢，但以廢鋼為主要原料的電弧爐煉鋼的產(chǎn)量所占的比重卻在逐年上升。2001年，電弧爐煉鋼占世界鋼產(chǎn)量的40％，成為最重要的煉鋼方法之一。與高爐鐵水煉鋼相比，其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在于投資費(fèi)用和運(yùn)行成本。自60年代中期提出電弧爐超高功率概念以來(lái)，電弧爐建造趨于大型化、高功率化，出現(xiàn)現(xiàn)了多種新型式的電弧爐。在發(fā)展大型電弧爐的過(guò)所以，就必須了解

8、交流電弧爐的特點(diǎn)，工作原理，車間布置，未來(lái)的必要性，發(fā)展大容量電爐和提高電爐自動(dòng)化水平，采用大功率靜止式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，用水冷構(gòu)件代替耐火材料，爐蓋第四孔直接排煙與電爐周圍密封罩相連接的煙塵凈化系統(tǒng)，爐蓋第五孔機(jī)械化自</p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　第一章國(guó)內(nèi)外電弧爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展概況:</p><p>

9、　　1.1電弧爐發(fā)展史：</p><p>　　電爐是在電發(fā)明之后的1899年，由法國(guó)的海勞爾特（Heroult）在La Praz發(fā)明的。它被建在阿爾卑斯山（Alps）的峽谷中，原因是在距它不遠(yuǎn)處有一個(gè)火力發(fā)電廠。</p><p>　　電爐的出現(xiàn)，開(kāi)發(fā)了煤的替代能源，使得廢鋼開(kāi)始了經(jīng)濟(jì)回收，這最好使得鋼鐵成為世界上最易于回收的材料，也為可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。1995年以前，電爐鋼比例保持在

10、20%左右，但多數(shù)爐型較小，且以模鑄為主。1996年以后，在有關(guān)部門(mén)的引導(dǎo)和支持下，一大批現(xiàn)代化的電爐投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)，電爐發(fā)展進(jìn)入新的歷史時(shí)期，但電爐鋼比例一直在16%左右徘徊。2004年以后，電爐鋼比例出現(xiàn)新低。電爐煉鋼原料以廢鋼和生鐵為主，能量供給以電能為主。我國(guó)電力緊缺，短時(shí)期內(nèi)仍難滿足國(guó)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。</p><p>　　目前轉(zhuǎn)爐與電爐冶煉鋼種幾乎相同，

11、鋼質(zhì)量差距不大。然而在電弧作用下，電弧區(qū)鋼液易于吸氮，影響鋼水質(zhì)量，不利于生產(chǎn)氮含量較低的鋼種。此外，電爐加熱鋼水會(huì)使熔池少量增碳，也不利于生產(chǎn)碳含量要求低的鋼種。同時(shí)，廢鋼中殘余元素（Cr、Ni、Cu等）的循環(huán)富集，也影響電爐生產(chǎn)高純凈度的鋼種。廢鋼—電爐—鋼水與高爐—轉(zhuǎn)爐—鋼水兩種工藝相比，短流程總能耗僅為長(zhǎng)流程的50%。</p><p>　　據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)將在2008～2009年結(jié)束工業(yè)化中期階段，鋼鐵生產(chǎn)和

12、消費(fèi)將出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后鋼鐵增長(zhǎng)速度必將迅速明顯減緩。當(dāng)2020年左右實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后鋼鐵消費(fèi)將達(dá)到峰值，此后廢鋼資源將越來(lái)越多，而以廢鋼為主的電爐鋼資源的成本優(yōu)勢(shì)也將日益凸顯。1978 ～ 1998年20年間轉(zhuǎn)爐鋼與</p><p>　　電爐鋼產(chǎn)量的變化如下：</p><p>　　德 國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼增 2%，電爐鋼增102%；</p><p>　　法 國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼減3

13、2%，電爐鋼增138%；</p><p>　　西班牙轉(zhuǎn)爐鋼減27%，電爐鋼增119%；</p><p>　　意大利轉(zhuǎn)爐鋼不變， 電爐鋼增 24% 1.2.1交流電弧爐</p><p>　　現(xiàn)在國(guó)外最大容量的交流電弧爐，美國(guó)為350t，日本為250t，英國(guó)和蘇聯(lián)各為200t，西德為175t。

14、直流電弧爐方面，以日本的130t單電極和法國(guó)82, 5t三電極的為最大。在我們國(guó)內(nèi)，迄今為止還沒(méi)有一臺(tái)自制的交流超高功率電弧爐，合作生產(chǎn)的百噸級(jí)的電弧爐正在進(jìn)行。江蘇省張家港市中外合資的永新鋼鐵公司自英國(guó)引進(jìn)的二手貨70t超高功率交流電弧爐才于1991年6月初以高功率試運(yùn)行。直流電弧爐方面，自從太原重型機(jī)器廠雙電極的投產(chǎn)后，西安電磁機(jī)械廠在設(shè)備上作了改進(jìn)，增設(shè)了磁鏡線圈，已制成W TD系列、容量為40t以下的雙電極直流電弧爐產(chǎn)品，株洲電

15、爐廠也有類似產(chǎn)品，至于有底電極的直流電弧爐，迄未投入工業(yè)性生產(chǎn)。由此可以說(shuō)在國(guó)外交流超高功率電弧爐已趨成熟，并向直流電弧爐方向發(fā)展。而在國(guó)內(nèi)，交流超高功率電弧爐還剛起步，直流電弧爐也處在初創(chuàng)階段，相比之下，差距甚大。</p><p><b>　　電弧爐發(fā)展史</b></p><p>　　12.2近年來(lái)電弧爐鋼產(chǎn)量

16、 1.2.3綜上可見(jiàn)，電弧爐煉鋼自問(wèn)世以來(lái)，呈不斷增長(zhǎng)的發(fā)展勢(shì)頭，迄今為止占世界總鋼產(chǎn)量達(dá)31%以上，且保持著繼續(xù)上升的態(tài)勢(shì)。我國(guó)電弧爐鋼產(chǎn)量近幾年也在不斷攀升，2007年，我國(guó)電弧爐煉鋼產(chǎn)量達(dá)到5843萬(wàn)噸，己超過(guò)電弧爐鋼生產(chǎn)大國(guó)一美國(guó)，比德國(guó)、韓國(guó)全年鋇產(chǎn)

17、量還要多，但我國(guó)相對(duì)焦煤資源較多、人力成本較低、廢鋼資源積累有限，電力資源價(jià)格仍較高，所以電弧爐鋼產(chǎn)量增幅遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度，比例呈下降趨勢(shì)。3國(guó)內(nèi)外電弧爐煉鋼技術(shù)及裝備技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)</p><p>　　全球電弧爐鋼產(chǎn)量呈不斷上升的趨勢(shì)很大一部分也是得益于電弧爐煉鋼技術(shù)和裝備技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。</p><p>　　1.3現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)</p><p&g

18、t;　　1.3.1近年來(lái)，電弧爐短流程鋼廠的生產(chǎn)技術(shù)有了眾多新發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。</p><p>　　(1)形成了電弧爐冶煉—連鑄“三位一體”或電路冶煉—連鑄一連軋“四位一體”的現(xiàn)代化電弧爐流程。(2)電弧爐功能逐漸變?yōu)槌鯚挔t技術(shù)的不斷進(jìn)步，改變和結(jié)束了原電弧爐的熔時(shí)長(zhǎng)((3個(gè)多小時(shí))、老三期操作(熔化期、氧化期、還原期)以及產(chǎn)量低、渣量大、爐容小、成本高的狀況。</p><p&g

19、t;　　(3)生產(chǎn)品種的增加，從起初的長(zhǎng)材、扁平材到如今的高附加值產(chǎn)品進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，電弧爐短流程鋼廠開(kāi)始生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。如美國(guó)新建Severcorr鋼廠以生產(chǎn)汽車板為主;俄羅斯聯(lián)合冶金公司Vyksa廠主要生產(chǎn)用于北極及其他高寒地區(qū)的管線鋼。我國(guó)天津無(wú)縫鋼管公司、衡陽(yáng)鋼管公司、舞陽(yáng)鋼鐵公司在無(wú)縫鋼管和高質(zhì)量特厚鋼板生產(chǎn)方面也表現(xiàn)突出。</p><p>　　(4)短流程鋼廠規(guī)模不斷擴(kuò)大化俄羅斯馬格尼托哥爾斯克鋼

20、鐵公司和土耳其Atlas合資建設(shè)的Atlas公司，配置一臺(tái)300t超高功率交流電弧爐，年鋼產(chǎn)量240萬(wàn)t。土耳其Colakoglu鋼廠已建成一臺(tái)裝有特大功率變壓器(240MVA+200})，出鋼量約320t的電弧爐，年產(chǎn)鋼能力200萬(wàn)t/a(現(xiàn)已達(dá)到月產(chǎn)21萬(wàn)t鋼)。</p><p><b>　　(5)原料多樣化</b></p><p>　　1.3.2電弧爐原料供給的

21、新發(fā)展表現(xiàn)在以下幾方面:</p><p>　　1)采用CORER/DR裝置供給CORER鐵水及直接還原鐵作為電弧爐原料例如，南非薩爾達(dá)尼亞廠設(shè)置C-2000COREX及Midrex爐，和印度埃薩公司Hazira廠在原有的Midrex裝置基礎(chǔ)上新建兩臺(tái)CORER-2000裝置，用以生產(chǎn)熱軋帶鋼。</p><p>　　2)近年來(lái)，SMS公司和Midrex技術(shù)公司聯(lián)合推出從鐵礦石到熱軋帶的電弧爐

22、短流程鋼廠 據(jù)介紹，該工藝流程較傳統(tǒng)高爐轉(zhuǎn)爐流程，有更高的能源利用效率，且C02排放量能減少一半。阿曼Shadeed鋼鐵公司近日向Midrex技術(shù)公司訂購(gòu)直接還原煉鐵裝置，可提供700℃熱直接還原鐵。</p><p>　　3)在缺乏天然氣資源的地區(qū)，最近已開(kāi)發(fā)出用煤制氣，作為直接還原煉鐵裝置的還原氣體，建設(shè)聯(lián)合小鋼廠。 印度Jindal公司建設(shè)一座年產(chǎn)DRI200萬(wàn)t的Danarex裝置，用煤制氣為還原劑，反應(yīng)

23、器直徑7m,用60%一100%球團(tuán)礦和0^40%塊礦為原料，產(chǎn)品金屬化率93%以上。</p><p>　　1.4電弧爐煉鋼的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　電弧爐煉鋼工藝技術(shù)的發(fā)展可以從電弧爐煉鋼技術(shù)和電弧爐裝備技術(shù)兩大方面進(jìn)行推進(jìn)</p><p>　　電弧爐煉鋼技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展將來(lái)電弧爐煉鋼技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:</p><p>

24、;　　1)繼續(xù)加強(qiáng)電弧爐的高效化生產(chǎn)操作</p><p>　　為縮短冶煉周期，形成系統(tǒng)綜合控制，采用先進(jìn)技術(shù)保證鋼質(zhì)量最優(yōu)、綜合消耗最低的前提下，最大限度的縮短冶煉周期，包括:電弧爐以氮代氫全程底吹技術(shù)、低氮電弧爐鋼生產(chǎn)技術(shù)、終點(diǎn)控制技術(shù)、優(yōu)化供電技術(shù)、爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化和不延長(zhǎng)冶煉周期的DRI, HBI加入工藝技術(shù)等。 2)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本</p><p>　　在鋼鐵生產(chǎn)中，成

25、本是決定性因素，必須降低成本以促進(jìn)電弧爐鋼的發(fā)展。優(yōu)化生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)精細(xì)管理與操作，從優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、降低鋼鐵料消耗、添加合金精礦和還原劑實(shí)現(xiàn)直接合金化、廢鋼渣的回收利用等方面入手，以追求工序成本和保障系統(tǒng)成本最低。 3)優(yōu)化電弧爐煉鋼流程</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)電弧爐的高效化生產(chǎn)，縮短冶煉周期是核心，而前提則是流程優(yōu)化。例如我國(guó)安鋼采用了高爐鐵水一鐵水罐扒

26、渣一100t電弧爐脫磷一無(wú)渣出鋼一轉(zhuǎn)爐少渣吹煉一LF爐精煉一連鑄接高線、型棒和2800mm中厚板軋機(jī)的流程，把車間現(xiàn)有超高功率電弧爐變成了鐵水預(yù)處理爐。 4)優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品</p><p>　　對(duì)于電弧爐冶煉鋼種的品種結(jié)構(gòu)，目前主要的優(yōu)化方向應(yīng)著眼于:轉(zhuǎn)爐流程不適合生產(chǎn)的高合金鋼、高溫合金和大鍛

27、件等;轉(zhuǎn)爐流程能夠生產(chǎn)目前在國(guó)內(nèi)產(chǎn)量還不高的一些合金鋼種;過(guò)去僅能用轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)的現(xiàn)代電弧爐亦能生產(chǎn)的一些品種，如高附加值的板材(薄板、中板、厚板);優(yōu)質(zhì)高碳鋼(如預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼簾線)和低合金鋼(如合金冷徽鋼)等。</p><p>　　1.5電弧爐裝備技術(shù)未來(lái)的創(chuàng)新發(fā)展</p><p>　　1.5.1 手段 ：</p><p>　　首先，開(kāi)發(fā)大容量的電弧爐變壓

28、器，進(jìn)一步提升電弧爐超高功率水平和高阻抗技術(shù)。</p><p>　　第二，繼續(xù)加強(qiáng)清潔環(huán)保型電弧爐煙氣余熱回收裝備技術(shù)的研發(fā)。</p><p>　　第三，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單實(shí)用的電弧爐裝備。第四，我國(guó)還需進(jìn)一步完善和提高電弧爐操作控制系統(tǒng)。電弧爐煉鋼工藝技術(shù)的發(fā)展應(yīng)著眼于降低噸鋼冶煉的綜合能耗為中冶京誠(chéng)營(yíng)口中試基地100t國(guó)產(chǎn)化高阻抗超高功率電弧爐全冷料噸鋼能量平衡圖。</p><

29、;p>　　電弧爐使用廢鋼為原料與使用高爐鐵水的轉(zhuǎn)爐相比，總能耗是高爐一轉(zhuǎn)爐工藝的1/2}-1/3。從兩種工藝排放出的COz氣體污染源的數(shù)量看，電弧爐為641kg/t鋼，高爐一轉(zhuǎn)爐工藝為1922kg/t鋼，是高爐一轉(zhuǎn)爐工藝的1/3。同時(shí)電爐以廢鋼為原料也直接體現(xiàn)了金屬材料的循環(huán)利用。從整個(gè)鋼鐵工業(yè)系統(tǒng)看，對(duì)一定規(guī)模的年產(chǎn)鋼量，提高電弧爐鋼比例，顯然有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　1.5.2我國(guó)正進(jìn)人電爐

30、煉鋼高速發(fā)展時(shí)期</p><p>　　隨著超高功率電爐裝備和配套技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使電爐生產(chǎn)更具有原料適應(yīng)廣、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、消耗少、成本低、能靈活適應(yīng)市場(chǎng)變化的明顯優(yōu)勢(shì)。所以，世界各國(guó)從80年代興起了“電爐小鋼廠”的建設(shè)。日、美等西方工業(yè)國(guó)家，電爐鋼所占的份額已近40 0o，美國(guó)計(jì)劃從1996年至2000年增加電爐鋼生產(chǎn)能力1370萬(wàn)t，為1995年生產(chǎn)能力的130. 9%，其時(shí)電爐鋼生產(chǎn)能力將占總

31、產(chǎn)鋼能力的約4500。</p><p>　　我國(guó)1995年的電爐鋼產(chǎn)量是1810萬(wàn)t，占總鋼產(chǎn)量的18. 99%。與1991年比較，在鋼產(chǎn)量中所占的比率卻下降了2. 我國(guó)1995年的電爐鋼產(chǎn)量是1810萬(wàn)t，占總鋼產(chǎn)量的18. 99%。與1991年比較，在鋼產(chǎn)量中所占的比率卻下降了2. 14 0 o。分析原因，主要是我國(guó)電爐煉鋼裝備與工藝技術(shù)長(zhǎng)期處于落后狀態(tài)。首先是爐容量過(guò)小、單位功率水平過(guò)低，現(xiàn)有電爐338。座

32、，大約98%為30 t以下的小爐子，變壓器單位功率絕大部分小于350 kV " A/t。由于容量小，無(wú)法配備爐外精煉設(shè)施，至今大多數(shù)還停留在熔化一氧化一還原的老三段模式中，因此導(dǎo)致冶煉時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)能力低、消耗高、質(zhì)量差、缺少市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。</p><p>　　當(dāng)前許多地區(qū)正在建設(shè)新的電爐鋼廠和改造原有工藝、更新裝備、擴(kuò)大規(guī)模等等，使我國(guó)從80年代后期開(kāi)始加快了超高功率電爐煉鋼車間的建設(shè)步</p&g

33、t;<p>　　伐。至1996年已建成投產(chǎn)爐容量40150 t的超高功率電爐煉鋼車間11個(gè)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力460萬(wàn)ti年。目前還有15個(gè)超高功率電爐煉鋼車間正在進(jìn)行建設(shè)或設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)總生產(chǎn)能力約770萬(wàn)t/年。這些新建的超高功率電爐爐容量多數(shù)在70^"100 t，單位功率水平在600^1000 kV·A/t。電弧爐后步都配備有LF爐，或LF+VD等精煉裝置，鋼水全部連鑄成坯，即幾乎全部采用超高功率電弧爐一爐

34、外精煉一連鑄三位一體的優(yōu)化工藝路線。因而在裝備上、生產(chǎn)工藝上，都能達(dá)到國(guó)際上當(dāng)代電爐的水平。</p><p>　　產(chǎn)品方案是工程建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，包爐工程也不例外。立項(xiàng)之初就需確定生產(chǎn)汁么品種。但電爐工程有一個(gè)特殊情況，即高線已經(jīng)建成再上電爐，而且電爐主要是跟高淺配套的，因此在確定電爐品種方案時(shí)不得不將滿足高線需要放在突出位置加以考慮，在某種意義上可以說(shuō)高線的品種就是電爐要生產(chǎn)的品種。根據(jù)這一原則，我們確定了三

35、分之一低碳鋼，三分之一低合金鋼，三分之一高碳鋼的品種方案，見(jiàn)表</p><p><b>　　【5】</b></p><p><b>　　(1)電弧溫度分布</b></p><p>　　電弧溫度及其分布對(duì)電弧的輻射能影響最大。電弧爐冶煉過(guò)程中，雖然電弧輻射傳熱的比例不大(應(yīng)在電弧傳熱總量的10%左右，不會(huì)超過(guò)20%)，但仍不

36、可忽視。將電弧區(qū)作了人為的放大，為了保證輻射總量的不變，電弧的總體溫度應(yīng)有所下降，通過(guò)對(duì)電弧區(qū)當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)的調(diào)整即可做到這一點(diǎn)。電弧區(qū)溫度呈現(xiàn)中心溫度高、邊緣溫度低的趨勢(shì):但總體溫度相對(duì)較低，中心最高溫達(dá)到13000K，而Szekely對(duì)SOKA直流電弧的計(jì)算結(jié)果表明最高可達(dá)17000K以上，在保證擴(kuò)大的電弧區(qū)輻射總量保持不變的前提下，本模型的計(jì)算結(jié)果是合理的。</p><p>　　顯示了體系溫分布的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程

37、。橫坐標(biāo)為電弧爐沿徑向的位置，縱坐標(biāo)軸為電弧爐的中心線，縱坐標(biāo)表示電爐的高度，圖中選取爐底耐材表面為高度的參照位置，高度設(shè)為0。各圖對(duì)應(yīng)的自通電起始的時(shí)間見(jiàn)表4-60圖中1525℃等溫線為近似的廢鋼液相線溫度，該溫度線內(nèi)部的廢鋼區(qū)域?yàn)榧喝刍匿撘翰糠?，外部為未熔廢鋼區(qū)或固液混合區(qū)。因?yàn)榇藭r(shí)的模型尚未考慮鋼液成分變化對(duì)液相線溫度的影響，故不能對(duì)固液混合區(qū)的鋼液量作理論上的準(zhǔn)確計(jì)算，但從傳熱角度分析對(duì)整體的溫度分布計(jì)算影響不大，因此基于15

38、25等溫線即可以直的

39、</p><p>　　電弧爐煉鋼是通過(guò)石墨電極向電弧煉鋼爐內(nèi)輸入電能，以電極端部和爐料之間發(fā)生的電弧為熱源進(jìn)行煉鋼。電弧爐以電能為熱源，可調(diào)整爐內(nèi)氣氛，對(duì)熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利 。 電弧爐煉鋼發(fā)明后不久，就用于冶煉合金鋼，并得到較大的發(fā)展。</p><p>　　隨著電弧爐設(shè)備的改進(jìn)以及冶

40、煉技術(shù)的提高，電力工業(yè)的發(fā)展，電弧爐煉鋼的成本不斷下降，現(xiàn)在電弧爐煉鋼不但用于生產(chǎn)合金鋼，而且大量用來(lái)生產(chǎn)普通碳素鋼，其產(chǎn)量在主要工業(yè)國(guó)家鋼總產(chǎn)量中的比重，不斷上升.</p><p>　　電弧爐由于加熱原料時(shí)電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電網(wǎng)。其中主要是2- 7次的諧波，平均可達(dá)基波的8% 20%，最大可達(dá)45%。 嚴(yán)重

41、影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。</p><p>　　2.2電爐流程與轉(zhuǎn)爐流程比較，具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　①電爐流程投資省，占地面積小，建設(shè)周期短；</p><p>　?、谫Y源問(wèn)題：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵礦石、焦煤等資源將日益匱乏，而廢鋼資源則會(huì)不斷積累，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)看電爐流程具有優(yōu)勢(shì)；</p><p>　?、郗h(huán)保問(wèn)題：電爐

42、流程產(chǎn)生的CO2、NOx、SOx有害氣等體量較高爐-轉(zhuǎn)爐流程少；</p><p>　　2.3電弧爐工藝流程： 電弧爐煉鋼從整體可分為原材料的收集、冶煉前的準(zhǔn)備工作、熔化期、氧化期和還原期五大階段。 　　2.3.1原材料的收集　　廢鋼是電弧爐煉鋼的主要材料，廢鋼質(zhì)量的好壞直接影響鋼的質(zhì)量

43、、成本和電爐生產(chǎn)率，因此，對(duì)廢鋼有如下幾點(diǎn)要求：　　(1)廢鋼表面應(yīng)清潔少銹，因廢鋼中沾有的泥沙等雜物會(huì)降低爐料的導(dǎo)電性能，延長(zhǎng)熔化時(shí)間，還會(huì)影響氧化期去磷效果以及侵蝕爐襯。廢鋼銹蝕嚴(yán)重或沾有油污時(shí)會(huì)降低鋼和合金元素的收得率，增加鋼中的含氫量?！　?2)廢鋼中不得混有鉛、錫、砷、鋅、銅等有色金屬。鉛的密度大，熔點(diǎn)低，不溶于鋼液，易沉積在爐底縫隙中造成漏鋼事故。錫、砷和銅，易引起鋼的熱脆?！　?3)廢鋼中不得混有密封容器，易燃、易爆

44、物和有毒物，以保證安全生產(chǎn)?！　?4)廢鋼化學(xué)成分應(yīng)明確，硫、磷含量不宜過(guò)高?！　?5)廢鋼外形尺寸不能過(guò)大(截面積不宜超過(guò)150mm×150mm，最大長(zhǎng)度不宜超過(guò)350mm)。生鐵在電弧爐煉鋼中，一般被用來(lái)提高爐料的配碳量，</p><p>　　(4)熔化末了階級(jí)。爐料被熔化3/4以上后，電弧已不能被爐料遮蔽，3個(gè)電極下的高溫區(qū)已連成一片，此時(shí)如長(zhǎng)時(shí)間采用最大功率供電，電弧會(huì)強(qiáng)烈損壞爐蓋和爐墻。

45、　　熔化期的主要任務(wù)是熔化爐料，但是在熔化期既是造好爐渣，也是熔化期的重要操作內(nèi)容，如果僅為滿足覆蓋鋼液及穩(wěn)定電弧的要求，只需1%～1.5%的渣量就已足夠了，但從脫磷的要求考慮，熔化渣必須具有一定的氧化性、堿度和渣量?！　⊙趸凇　? 氧化期的主要任務(wù)　　氧化期的主要任務(wù)如下：　　(1)繼續(xù)氧化鋼液中的磷。一般鋼種要求氧化期結(jié)束時(shí)鋼中磷含量不高于0.015%～0.010%，煉高錳鋼時(shí)由于錳鐵中磷含量較高，應(yīng)控制得更低些。　　(

46、2)去除氣體及夾雜物。氧化期結(jié)束時(shí)，鋼中氮?dú)饬拷档偷?.004%～0.01%，鋼中氫含量降到0.00035%左右，夾雜總量不高于0.001%?！　?3)使鋼液均勻加熱升溫，氧化末期達(dá)到高于出鋼溫度10℃～20℃。　　礦石氧化法是利用鐵礦石中含有80%～90%的高價(jià)氧化鐵加入到熔池中后，轉(zhuǎn)變成低價(jià)氧化鐵(Fe2O3 Fe=3FeO，F(xiàn)e3O4 Fe=4FeO或Fe3O4=Fe2O3 FeO)。低價(jià)氧化</p><p

47、>　　(3)電石渣形成后保持20min～30min，渣子變白，同時(shí)注意鋼液的增碳。</p><p>　　第三章電弧爐煉鋼車布置方式</p><p>　　3.1電爐車間設(shè)計(jì)方案</p><p>　　電爐煉鋼車間設(shè)計(jì)與建設(shè)的基礎(chǔ)材料</p><p><b>　　3.1.1建廠條件</b></p><

48、p>　　1）各種原料的供應(yīng)條件，特別是鋼鐵材料來(lái)源；</p><p>　　2）產(chǎn)品銷售對(duì)象及其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求；</p><p>　　3）水電資源情況，所在地區(qū)的產(chǎn)品加工，配件制作的協(xié)作條件；</p><p>　　4）交通運(yùn)輸條件，水路運(yùn)輸及地區(qū)公鐵路的現(xiàn)狀與發(fā)展計(jì)劃；</p><p>　　5）當(dāng)?shù)貧庀螅刭|(zhì)條件；</p>

49、<p>　　6）環(huán)境保護(hù)的要求；</p><p>　　在上述各項(xiàng)主要建廠條件之中，原材料條件對(duì)于工藝設(shè)計(jì)的關(guān)系尤為密切重要。</p><p><b>　　3.1.2工藝制度</b></p><p>　　確定工藝制度是整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的基本方案，是設(shè)備選擇，工藝布置等一系列問(wèn)題的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。確定工藝制度的主要依據(jù)是產(chǎn)品大綱所規(guī)定的鋼種，生產(chǎn)

50、規(guī)模，原材料條件以及后步工序的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　1）冶煉方法：利用超高功率電弧爐進(jìn)行單渣冶煉，然后進(jìn)行爐外精煉；</p><p>　　2）澆注方法：采用全連鑄；</p><p>　　3）連鑄坯的冷卻處理與精整：鑄坯在冷床上冷卻并精整；</p><p>　　4）在技術(shù)或產(chǎn)量方面應(yīng)留有一定的余地。</p><p&

51、gt;　　3.2電爐煉鋼車間的組成</p><p>　　煉鋼車間是剛出整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。而煉鋼車間本身除工藝流程上主要工序——配料、熔煉、澆注之外，尚要有與之配合的必不可少的輔助設(shè)施，諸如原料準(zhǔn)備、儲(chǔ)存與供應(yīng)、動(dòng)力設(shè)施等，共同組成一個(gè)生產(chǎn)部門(mén)，但它們的設(shè)置與領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系可能依生產(chǎn)廠家的管理體制而不同。車間各個(gè)組成部分應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程、廠區(qū)條件、廠內(nèi)外協(xié)作與原料供應(yīng)情況確定合理的電爐煉鋼車間組成。應(yīng)視

52、具體情況在下列一般組成中兼并取舍，以滿足生產(chǎn)需要為準(zhǔn)，可適當(dāng)簡(jiǎn)化各種設(shè)施的是指與管理系統(tǒng)。完整的車間組成應(yīng)包括：</p><p>　　煉鋼主廠房，包括原料跨、爐子跨、精煉跨及鋼水連鑄跨；</p><p>　　廢鋼料堆場(chǎng)及配料間包括廢鋼處理設(shè)施（預(yù)熱、烘烤等）；</p><p>　　鐵合金及散狀材料間；</p><p>　　鋼錠、坯檢驗(yàn)與精整跨

53、間；</p><p><b>　　鋼錠、坯存放場(chǎng)地；</b></p><p><b>　　中間渣場(chǎng)；</b></p><p>　　機(jī)電修間及快速分析室；</p><p>　　爐襯制作與各種備件修理場(chǎng)地；</p><p>　　耐材庫(kù)、備件備品庫(kù)、車間變、配電室；</p&g

54、t;<p>　　水處理、煙氣凈化設(shè)施及車間管理、生活服務(wù)設(shè)施。</p><p>　　3.3電爐各車間的布置情況</p><p>　　由于時(shí)一臺(tái)超高功率電弧爐，且是全連鑄，考慮到物料順行、勞動(dòng)安全條件和未來(lái)發(fā)展，采用橫向高架式布置。</p><p>　　原料跨：此跨主要是為各種廢鋼，耐火材料，散裝料等提供場(chǎng)地。廢鋼坑可按其塊度大小分幾個(gè)不同的坑；另外還有

55、金屬料庫(kù)，合金料和散裝料的烘烤區(qū)；另外設(shè)有兩臺(tái)高架行車，以備裝料使用。</p><p>　　爐子跨：配以一臺(tái)100噸的超高功率的偏心底出鋼電弧爐；爐體砌修區(qū)，爐蓋修理區(qū)，耐火材料干燥室；電爐裝料配置，電爐變壓器房，供氧系統(tǒng)，粉塵處理系統(tǒng)；高架行車進(jìn)行跨間的整體運(yùn)輸工作。另外，設(shè)有LF精煉爐。還有鋼包烘烤區(qū)，修理區(qū)，中間包修理區(qū)及烘烤區(qū)，結(jié)晶器修理區(qū)；若干鋼包車負(fù)責(zé)鋼水的供應(yīng)工作；由于運(yùn)輸量大，設(shè)有兩臺(tái)行車進(jìn)行鋼包

56、的調(diào)運(yùn)工作。</p><p>　　過(guò)渡跨：此跨主要作用是實(shí)現(xiàn)爐子跨河連鑄跨的過(guò)渡，使?fàn)t子跨冶煉的鋼水能夠順利澆注，并且為事故模鑄的場(chǎng)地。</p><p>　　連鑄跨：此跨主要是進(jìn)行鋼坯的凝固工作。連鑄機(jī)是精煉跨和連鑄跨的聯(lián)系紐帶，兩跨間相同。還設(shè)有連鑄機(jī)備件，備品檢修區(qū)，良錠存放區(qū)，緩冷去，鑄坯精整等。</p><p>　　3.4 爐料入爐與送電<

57、/p><p>　　3.4.1、爐料入爐</p><p>　　3.4.2送水：爐料入爐后，在送電前應(yīng)對(duì)爐蓋、電極、水冷系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣設(shè)備等進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)故障要及時(shí)處理，以免在冶煉過(guò)程中造成停工；還應(yīng)檢查爐料與爐門(mén)或水冷系統(tǒng)是否接觸，如有接觸要立即排除，以免送電后被擊穿。如電極不夠長(zhǎng)時(shí)，最好在送電前更換，如接頭位置松動(dòng)，應(yīng)先擰緊，以利于一次穿井成功，減少冶煉過(guò)程中造成停工現(xiàn)象。 為維護(hù)

58、玩具商品的安全衛(wèi)生，保障兒童生命健康安全，國(guó)家有關(guān)部門(mén)根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，決定自2006年3月1日起，對(duì)童車、電玩具、塑膠玩具、金屬玩具、彈射玩具、娃娃玩具實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證。自2007年6月1日起，這六類產(chǎn)品凡未獲得強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證證書(shū)和未加貼中國(guó)強(qiáng)制性認(rèn)證標(biāo)志的，不得出廠、銷售、進(jìn)口或在其他經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中使用。</p><p>　　第四章 建設(shè)所選電弧爐煉鋼工程的必要性和可行性分析</p><

59、p>　　現(xiàn)代大型超高功率煉鋼電弧爐，由于其容量大，是用電大戶，對(duì)電網(wǎng)的影響具有舉足輕重的作用。它具有功率因數(shù)低，無(wú)功波動(dòng)負(fù)荷大且急劇變動(dòng)，產(chǎn)生有害的高次諧波電流，三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡產(chǎn)生負(fù)序電流等對(duì)電網(wǎng)不利的因素，使得電網(wǎng)電能質(zhì)量惡化，危及發(fā)配電和大量用戶，也影響電爐自身的產(chǎn)量、質(zhì)量，使電耗、電極消耗增大，從而成為電網(wǎng)的主要公害之一?，F(xiàn)在有關(guān)大型電爐對(duì)電網(wǎng)公害抑制的研究也正在深入開(kāi)展，有必要對(duì)其不利影響和抑制對(duì)策作一概述性的分析。&

60、lt;/p><p>　　4.1 現(xiàn)代大型電爐對(duì)電網(wǎng)的影響</p><p>　　4.1.1 引起電網(wǎng)電壓急劇波動(dòng)</p><p>　　大型電爐在打孔期和熔化期電弧長(zhǎng)度急劇變化，引起無(wú)功負(fù)荷急劇波動(dòng)，其工作短路功率為電爐變壓器額定功率的兩倍左右，其最大波動(dòng)無(wú)功為電爐變壓器額定功率的1.5倍左右（具體倍數(shù)取決于短網(wǎng)阻抗、電爐變壓器阻抗、供電系統(tǒng)阻抗之和的大小，總阻抗大則工作短

61、路倍數(shù)小，反之則大）。無(wú)功的急劇波動(dòng)，引起電網(wǎng)電壓的急劇波動(dòng)，其波動(dòng)頻率一般為1~15Hz，使燈光和電視機(jī)屏幕產(chǎn)生閃爍，使人視覺(jué)疲勞而感到煩躁，此外還影響到晶閘管設(shè)備和精密儀表等的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至產(chǎn)生質(zhì)量事故。國(guó)標(biāo)GB12326-2000《電能質(zhì)量 電壓允許波動(dòng)和閃變》規(guī)定了電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn)各級(jí)電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)和閃變?cè)试S值。</p><p>　　4.1.2 使電網(wǎng)電壓波形產(chǎn)生畸變</p><

62、;p>　　電爐在熔化和打孔期，電弧電流是不規(guī)則的，且急劇變化，其電流波形不是正弦波，可分解為2次和2次以上的各次諧波電流，主要為2~7次，其中2次和3次最大，其平均值可達(dá)基波分量的5%~10%，最大可達(dá)15%~30%；4~7次平均值為2%~6%，最大值可達(dá)6%~15%。而電網(wǎng)中的鐵磁元件也產(chǎn)生高次諧波，以3次和5次諧波電流較大，其中3次分量最大，而電爐剛好也是3次諧波電流很大，這對(duì)電網(wǎng)是極為不利的。諧波電流流入電網(wǎng)，使其電壓波形發(fā)

63、生畸變，引起電氣設(shè)備發(fā)熱、振動(dòng)，增加損耗，干擾通信，使電力電纜局部放電絕緣損壞，電容器過(guò)載損壞等，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定了電壓波形畸變率限值。</p><p>　　4.1.3 使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生負(fù)序分量</p><p>　　電爐在熔化期，特別是打孔期，各相電弧電壓是獨(dú)立變化的，三相電弧各自發(fā)生急劇無(wú)規(guī)則變化，故其三相電流是不對(duì)稱的。在正常生產(chǎn)情況下

64、，產(chǎn)生的負(fù)序電流約為電爐變壓器額定電流的25%左右；在不正常情況下，如一相斷弧時(shí)，可達(dá)56%左右，如兩相短路的同時(shí)，第三相又?jǐn)嗷?，此時(shí)可達(dá)86%左右。負(fù)序電流流入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生負(fù)序分量，影響發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備使用效果，嚴(yán)重時(shí)可能造成損壞，還會(huì)使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，其嚴(yán)重程度一般用不平衡度（即負(fù)序電壓與正序電壓分量之比的百分?jǐn)?shù)）表示，國(guó)標(biāo)GB/T15543-1995《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》對(duì)于對(duì)稱三相電網(wǎng)規(guī)定：負(fù)序電壓不大于2%

65、，短時(shí)不超過(guò)4%。一般來(lái)講，在電網(wǎng)公共連接點(diǎn)上的短路容量為電爐變壓器額定容量的30~40倍以上時(shí)，電網(wǎng)是允許的，否則應(yīng)采取使三相達(dá)到平衡對(duì)稱的補(bǔ)償措施。</p><p>　　4.1.4 引起電網(wǎng)電壓水平降低</p><p>　　電爐在熔化期功率因數(shù)低于0.7，在發(fā)生工作短路時(shí)甚至低到0.1，在精煉期大型電爐功率因數(shù)也不高，一般為0.8左右。由于功率因數(shù)低，感性無(wú)功功率大，從而引起電壓水平降

66、低，影響用電設(shè)備出力，增加電能損耗，按供用電規(guī)則的規(guī)定，必須采用無(wú)功補(bǔ)償措施在高峰負(fù)荷時(shí)把功率因數(shù)提高到0.9以上，但又不得超前。</p><p>　　上述電爐對(duì)電網(wǎng)影響的四個(gè)方面，有時(shí)是單獨(dú)作用的，有時(shí)是綜合的。</p><p>　　4.2 大型電弧爐對(duì)自身及電氣設(shè)備的影響</p><p>　　4.2.1 對(duì)接在電爐供電電源電壓等級(jí)上的小型發(fā)電機(jī)的影響</

67、p><p>　　以具有代表性和典型意義的某鋼廠超高功率電爐為例。該電爐是由一座220/110kV變電站的110kV電壓供電，在110kV系統(tǒng)中接有某一小電廠，在電廠中裝有3臺(tái)1500kW水輪發(fā)電機(jī)。在電爐進(jìn)行正常生產(chǎn)時(shí)，電廠發(fā)電機(jī)出現(xiàn)頻繁振動(dòng)，每次振動(dòng)連續(xù)時(shí)間短的幾十秒，長(zhǎng)的達(dá)幾分鐘，一天振動(dòng)最多達(dá)20多次。作發(fā)電運(yùn)行時(shí)（慣性大）振動(dòng)小，作調(diào)相運(yùn)行時(shí)（慣性小）振動(dòng)大。在振動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)定子三相電流幅值不平衡且波動(dòng)很大，同

68、一相電流相對(duì)波動(dòng)達(dá)20%，三相電流之間相位偏差也在波動(dòng)（約3°~ 4°），三相電流電壓幅值包絡(luò)線的波動(dòng)頻率為0.33~0.4Hz，電壓和電流包絡(luò)線正好反相位。機(jī)架上有一機(jī)械振動(dòng)信號(hào)與電壓波動(dòng)頻率相同（即共振）。上述情況說(shuō)明發(fā)電機(jī)的低頻振動(dòng)是由電爐的無(wú)功波動(dòng)、三相負(fù)荷不平衡、波形畸變綜合作用形成的，而起主導(dǎo)作用的是無(wú)功波動(dòng)。這是由于110kV系統(tǒng)該小電廠與電爐的電氣距離最近，因此電爐對(duì)其有顯著影響，不僅引起發(fā)電機(jī)振動(dòng)，

69、而且三相負(fù)荷不平衡還引起轉(zhuǎn)子軸系產(chǎn)生曲扭，對(duì)軸產(chǎn)生不利影響，諧波電流使轉(zhuǎn)子繞組鐵心產(chǎn)生附加損耗，引起局部過(guò)熱。</p><p>　　4.2.2 對(duì)負(fù)序繼電保護(hù)的影響</p><p>　　該電爐投產(chǎn)后，SVC裝置尚未投入運(yùn)行，變電站110kV系統(tǒng)距離保護(hù)裝置的負(fù)序繼電保護(hù)部分產(chǎn)生誤動(dòng)作，不得已只能退出運(yùn)行。</p><p>　　功率因數(shù)低，降低輸送功率，增加網(wǎng)損<

70、;/p><p>　　電爐熔化期功率因數(shù)只有0.7，冶煉周期平均功率因數(shù)只有0.79。在熔化期如果功率因數(shù)提高到規(guī)定值0.9，則網(wǎng)絡(luò)可多輸送11.6MW有功功率。而功率因數(shù)為0.7，就相當(dāng)于使網(wǎng)絡(luò)降低了11.6MW的有功輸送能力，按平均網(wǎng)損8%計(jì)算，多送無(wú)功造成的網(wǎng)損為928kW，年電能損耗達(dá)372MWh，電費(fèi)為81.6萬(wàn)元。</p><p><b>　　影響冶煉質(zhì)量和效益</b

71、></p><p>　　電爐變壓器的直接用電電壓為35kV，在電爐熔化期、打孔期，當(dāng)SVC未投入時(shí)，母線上的電壓波動(dòng)為8%~14%，取10%計(jì)算，電爐出力降低19%，即使取8%計(jì)算，電爐出力也降低15.4%，熔化時(shí)間就要延長(zhǎng)，至少要降低8%的產(chǎn)量。</p><p>　　電壓波動(dòng)再加上35kV母線上電壓畸變率(3.3%~5.9%)的影響，爐況不穩(wěn)定電極升降調(diào)節(jié)頻繁，使電極消耗增加，電力

72、單耗增加，影響電爐自身的電能質(zhì)量，從而對(duì)冶煉質(zhì)量不利，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)降低。另外，電爐投入運(yùn)行后，由于功率因數(shù)低，在SVC裝置未投入前，每月罰款6萬(wàn)元，一年就達(dá)72萬(wàn)元。</p><p><b>　　4 抑制途徑</b></p><p>　　抑制大型電弧爐對(duì)電網(wǎng)及其自身的影響的途徑有： ① 提高供電電源的電壓等級(jí)，以提高與電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的短路容量，使其對(duì)電網(wǎng)和自身的影響在

73、允許范圍內(nèi)； ② 采用SVC裝置，使其對(duì)電網(wǎng)和自身的影響在允許范圍內(nèi)。這兩種途徑相比，途徑 ① 是治標(biāo)的辦法，因?yàn)殡姞t對(duì)電網(wǎng)和自身的影響的各種量值并未消除，而是送到更高電壓等級(jí)的電網(wǎng)去擴(kuò)散，隨著電爐不斷建設(shè)發(fā)展，這些量值在電網(wǎng)中增加積累，泛濫成災(zāi)，將會(huì)達(dá)到電網(wǎng)不能接受的程度，反而增加了對(duì)廣大用戶的影響，因此，使用范圍越來(lái)越??；而途徑 ② 是治本的辦法，它使電爐對(duì)電網(wǎng)和自身的影響的各種量值大部分就地消除了，其應(yīng)用前景廣闊。</p&g

74、t;<p>　　近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的SVC裝置是一種快速調(diào)節(jié)無(wú)功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償上，它可使所需無(wú)功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而保持電弧爐等沖擊性負(fù)荷連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓水平的恒定[2]。即</p><p>　　Qi=QD+QL-QC (1)</p><p>　　式中 Qi為系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的無(wú)功功率；QD為負(fù)荷

75、所需的無(wú)功功率；QL為可調(diào)（可控）電抗器吸收的無(wú)功功率；QC為電容器補(bǔ)償裝置發(fā)出的無(wú)功功率，單位均為kvar。</p><p>　　當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生沖擊無(wú)功DQD時(shí)，將引起</p><p>　　其中DQC =0，欲保持Qi不變，即DQi =0，則DQD = -DQL，即SVC裝置中感性無(wú)功功率隨沖擊負(fù)荷無(wú)功功率作隨機(jī)調(diào)整，此時(shí)電壓水平能保持恒定不變。</p><p>　　

76、SVC由可控支路和固定（或可變）電容器支路并聯(lián)而成，主要有四種型式，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。</p><p>　　近幾年來(lái)，用于電爐的SVC靜補(bǔ)系統(tǒng)逐步得到改善，實(shí)踐證明行之有效的有以下4種型式。</p><p>　?。?）晶閘管控制空芯電抗器型</p><p>　　即TCR型，見(jiàn)圖1(a)，該類型SVC具有反應(yīng)時(shí)間快（5~20ms），運(yùn)行可靠、無(wú)級(jí)補(bǔ)償、分相調(diào)節(jié)、能

77、平衡有功、使用范圍廣、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的主要電氣設(shè)備制造公司都生產(chǎn)和積極推廣這種裝置，應(yīng)用最廣，使用例子是大量的，是發(fā)展的主流，正如專家撰文所總結(jié)的“尤其在控制電弧爐負(fù)荷產(chǎn)生的閃爍時(shí)幾乎都采用這種型式”。但是這種裝置由于采用了先進(jìn)的電子和光導(dǎo)纖維技術(shù)，對(duì)維護(hù)人員要專門(mén)培訓(xùn)以提高維護(hù)水平。并且設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留一定的過(guò)載能力。</p><p>　?。?）晶閘管閥控制高阻抗變壓器型</p>&

78、lt;p>　　即TCT型，見(jiàn)圖1(b)，該類型SVC優(yōu)點(diǎn)與TCR型差不多，但高阻抗變壓器制造復(fù)雜，諧波分量也略大一些（因阻抗最大只能做到85%，起始控制角較TCR型大，不能達(dá)到諧波量較小的起始控制角），并約有50dB左右的噪聲，由于有油，要求一級(jí)防火，只宜布置在一層房子內(nèi)或戶外，容量在30Mvar以上時(shí)價(jià)格較貴，而不能得到廣泛應(yīng)用，故最早研究推廣應(yīng)用TCT型的國(guó)外電氣商現(xiàn)在也不推薦TCT型了。</p><p&g

79、t;　?。?）晶閘管開(kāi)關(guān)控制電容器型</p><p>　　即TSC型，見(jiàn)圖1(c)，這種類型SVC的特點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間快（10~20ms），能分相調(diào)節(jié)、直接補(bǔ)償、裝置本身不產(chǎn)生諧波、損耗小，但是它是有級(jí)調(diào)節(jié)，綜合價(jià)格較高，因而也未得到廣泛應(yīng)用。在380V低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用較多。</p><p>　?。?）自飽和電抗器型</p><p>　　即SSR型，見(jiàn)圖1(d)，SS

80、R型SVC裝置由于原材料消耗大，噪聲大，補(bǔ)償不對(duì)稱電爐負(fù)荷自身產(chǎn)生較多諧波電流，不具備平衡有功負(fù)荷的能力，加上制造復(fù)雜等因素，在近階段的應(yīng)用日趨減少。</p><p><b>　　5 濾波裝置</b></p><p>　　該裝置由電容器、電抗器，有時(shí)還包括電阻器等無(wú)源元件組成，以對(duì)某次及以上次諧波形成低阻抗通路，達(dá)到抑制高次諧波的作用。由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)

81、擴(kuò)大到容性區(qū)，所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無(wú)功補(bǔ)償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響[3]。</p><p>　　國(guó)際上用于大型煉鋼電弧爐的濾波器種類有：各階次單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、二階寬頻帶與三階寬頻帶高通濾波器等。</p><p><b>　?。?）單調(diào)諧濾波器</b></p><p>　　一階單調(diào)諧濾波器見(jiàn)圖

82、2(a)，優(yōu)點(diǎn)是濾波效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是電能損耗比較大，但隨著品質(zhì)因數(shù)的提高而減少，同時(shí)又隨諧波次數(shù)的減少而增加，而電爐正好是低次諧波，主要是2~7次，因此，基波損耗較大。二階單調(diào)諧濾波器見(jiàn)圖2(b)，當(dāng)品質(zhì)因數(shù)在50以下時(shí)，基波損耗可減少20%~50%，屬節(jié)能型，濾波效果與二階單調(diào)諧濾波器等效。三階單調(diào)諧濾波器見(jiàn)圖2(c)，是損耗最小的濾波器，但組成復(fù)雜，投資也高，用于電弧爐系統(tǒng)中，2次濾波器選用三階濾波器為好，其它次選用二階單調(diào)

83、諧濾波器。</p><p>　?。?）高通（寬頻帶）濾波器</p><p>　　一般用于某次及以上次的諧波抑制，見(jiàn)圖2(b)。當(dāng)在電弧爐系統(tǒng)中采用，對(duì)5次以上起濾波作用時(shí)，通過(guò)參數(shù)調(diào)整，可形成該濾波器回路對(duì)5次及以上次諧波形成低阻抗通路。</p><p>　　用于大型電爐的濾波器組合最基本的有兩類： ① 用3~5組單調(diào)諧濾波器組成； ② 由2~4組單調(diào)諧濾波器和一組

84、二階寬頻帶濾波器組成。第 ① 類組合對(duì)高次諧波濾波效果要差一些，但電能損耗低些；第 ② 類組合對(duì)高次數(shù)濾波效果好，分工也明確，設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單容易些。兩者組合各有優(yōu)缺點(diǎn)，總的發(fā)展趨勢(shì)是在濾波效果好的前提下減少組數(shù)以節(jié)省占地和投資，又要盡可能優(yōu)化組合以節(jié)省電能損耗。</p><p>　　除了在擾動(dòng)嚴(yán)重的場(chǎng)合必須采取以上外部抑制措施外，還可在閃變水平并不很高的許多情況下，通過(guò)改善電弧爐的運(yùn)行條件即可對(duì)電壓閃變進(jìn)行有效控制，

85、如優(yōu)化電弧爐的電氣參數(shù)；在關(guān)鍵時(shí)刻修訂電力使用計(jì)劃；在一定時(shí)期改變電弧長(zhǎng)度；改善廢鋼裝載作法；采取預(yù)熱、吹氧、添加助燃物質(zhì)等措施[4]。</p><p><b>　　6 結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　綜上所知，TCR型SVC是在電弧爐上得到廣泛應(yīng)用的主流型式，是發(fā)展的主流。我國(guó)SVC在電弧爐的應(yīng)用情況也是如此，如廣州鋼廠、韶關(guān)鋼廠、珠江鋼廠、天津大無(wú)縫鋼管廠、福

86、建馬尾中鋼廠、齊齊哈爾鋼廠等的電弧爐全是不謀而合地引進(jìn)了TCR型SVC，在電弧爐上采用國(guó)產(chǎn)SVC裝置，且現(xiàn)已投入運(yùn)行的有大冶鋼廠雙50t高功率電爐、遼寧東洋鋼廠等。</p><p><b>　　電弧爐車間設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1電爐車間計(jì)算</b></p><p><b>　　1.1.1電

87、爐容量</b></p><p>　　在進(jìn)行電爐爐型設(shè)計(jì)之前首先要確定電弧爐的容量和座數(shù)，它主要與車間的生產(chǎn)規(guī)模，冶煉周期，作業(yè)率有關(guān)。</p><p>　　在同一車間，所選電爐容量的類型一般認(rèn)為不超過(guò)兩種為宜。座數(shù)也不宜過(guò)多，一般設(shè)置一座或兩座電爐。為了確定電爐的容量和座數(shù)，首先要估算每次出崗量q：</p><p>　　式中Ga—車間產(chǎn)品方案中確定的年

88、產(chǎn)量，100t；</p><p>　　τ—冶煉周期，55min=0.917h；</p><p>　　η—作業(yè)率，×100%</p><p><b>　　本設(shè)計(jì)取90%；</b></p><p>　　Y—良坯收得率，連鑄一般95%~98%,本設(shè)計(jì)取98%；</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)計(jì)算

89、得 q=120t。</p><p>　　根據(jù)估算出的每次出鋼量選取HX2-100系列一座，以下是主要技術(shù)性能：</p><p>　　1.1.電爐車間生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)</p><p>　?。?）產(chǎn)量指標(biāo)年產(chǎn)量100t；小時(shí)出鋼量：</p><p>　　(2)質(zhì)量指標(biāo)鋼坯合格率 98%; </p>&

90、lt;p>　　(3) 作業(yè)率指標(biāo)作業(yè)率：90%</p><p><b>　　(4)材料消耗指標(biāo)</b></p><p><b>　　a金屬材料消耗</b></p><p>　　一般為廢鋼、返回廢鋼、合金料于脫氧合金。</p><p>　　b煉鋼扶住材料消耗石灰、以及其他造渣材料和脫氧粉劑。&l

91、t;/p><p>　　c耐火材料消耗;主要用于爐襯的各種耐火磚以及鋼包的耐火材料。</p><p>　　d其它原材料消耗:電極和工具材料。</p><p>　　e動(dòng)力熱力消耗指標(biāo):主要為電能和各種氣體和燃油等。車間設(shè)計(jì)產(chǎn)品大綱見(jiàn)下表：</p><p>　　(5)連鑄生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)：連鑄比鑄，坯成坯率，連鑄收得率</p><p&g

92、t;　　生產(chǎn)的鋼種：主要生產(chǎn)Q215，年產(chǎn)量100噸，連鑄坯尺寸選取200×200mm方坯；</p><p>　　1.2電弧爐爐型尺寸計(jì)算及變壓器功率確定</p><p>　　1.2．1電弧爐設(shè)計(jì)要求</p><p>　　電弧爐的整體設(shè)計(jì)是包括機(jī)械、電氣、熱工、冶煉、耐火材料等多門(mén)專業(yè)的工程。隨著鋼質(zhì)量不斷的提高，熔煉工藝在革新，也向爐子結(jié)構(gòu)（包括耐火材料

93、砌襯）提出了更高的要求。</p><p>　　正確設(shè)計(jì)電弧爐應(yīng)保證爐子生產(chǎn)率高，電能、耐火材料和電極的單位消耗低，同時(shí)應(yīng)滿足多品種的鋼冶煉時(shí)冶金反應(yīng)的順利進(jìn)行。</p><p>　　為此必須考慮如下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）選定大功率變壓器；</p><p>　　（2）提高熱效率和電效率，即保證少的熱損失和電損失；</p&g

94、t;<p>　　（3）采用高質(zhì)量耐火材料砌筑爐襯；</p><p>　?。?）爐子各部分的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，鋼與渣接觸面積適當(dāng)增大，以保證熔池中冶金反應(yīng)順利進(jìn)行，提高鋼質(zhì)量；</p><p>　?。?）爐子熔煉室容積應(yīng)能一次裝入中等堆比重的全部爐料；</p><p>　?。?）爐子傾動(dòng)30°～45°能保證全部鋼液順利流出。&

95、lt;/p><p><b>　　計(jì)算參數(shù)要求：</b></p><p>　　1）求出爐內(nèi)鋼液和熔渣的體積，一般常以爐容量的公稱噸位來(lái)進(jìn)行計(jì)算；</p><p>　　2）計(jì)算熔池直徑和熔池深度；</p><p>　　3）確定熔煉室直徑和熔煉室高度；</p><p>　　4）確定爐頂拱高和爐蓋厚度；<

96、;/p><p>　　5）決定各部分爐襯尺寸和爐殼直徑；</p><p>　　6）決定變壓器功率與電壓級(jí)數(shù)和大小；</p><p><b>　　7）求出電極直徑；</b></p><p>　　8）確定電極分布圓直徑即三級(jí)心圓直徑。</p><p>　　1.3電弧爐爐型計(jì)算</p><

97、p>　　電弧爐的內(nèi)部可分為兩大部分，在爐壁下緣以下容納鋼水和熔渣的部分稱作爐缸，或部分爐缸以上的空間可容納全爐或部分冷鋼鐵料并在此進(jìn)行熔化，稱作熔化室。</p><p>　　熔池最好的形狀是由截頭圓錐和球缺組成的錐球型內(nèi)型，爐坡傾角為45°（見(jiàn)圖1）。這樣的形狀可保證爐料加速熔化，且易砌筑和修補(bǔ)方便，以及易于保持熔池形狀。</p><p>　　1.3.1爐缸尺寸計(jì)算<

98、/p><p>　　確定鋼液面的直徑是由下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的</p><p>　　鋼液的體積 ：V=GV。 (1-1)</p><p>　　式中 G——爐子額定容量，t</p><p>　　V。——一噸鋼液的體積，m3/t，V。=0.14m3/t。 <

99、/p><p>　　鋼液面直徑： D=2.0C m (1-2) </p><p>　　式中 C=0.875+0.042 (1-3)</p><p>　　鋼液面直徑D和鋼液深度H的比值是確定爐型尺寸的基本參數(shù)，通常=3.5～5。次比值愈大則

100、增大渣——鋼接觸面積，有利于鋼水精煉，所以，爐中還原精煉期較長(zhǎng)的工藝宜取≈5,較短的精煉期取3.5～4，此處選取=5。</p><p>　　爐渣的質(zhì)量為鋼水量的7-8%，體積可取鋼液的體積的10-15%，由此即可計(jì)算渣層厚度。爐門(mén)坎平面應(yīng)高于渣液面20-40mm，爐缸與爐壁連接面應(yīng)高于爐門(mén)坎面30-70mm，減輕爐渣對(duì)爐坡連接縫處的侵蝕。所以爐缸上緣直徑（或熔化室直徑）DB為：</p><p&

101、gt;　　DB=D+0.1～0.2 （1-4）</p><p>　　球缺弦長(zhǎng) d=D-2*（H-h1） （1-5）</p><p>　　電弧爐容量是100噸，根據(jù)式（1-1）到（1-5）可求出</p><p>

102、;　　鋼液面直徑 D=3.8535m≈3850mm</p><p>　　鋼液深度 H=0.7707m≈770mm</p><p>　　熔化室直徑（下部） DB=4.0035m≈4000mm</p><p>　　球缺高度 h1=154.14mm</p><

103、;p>　　球缺弦長(zhǎng) d=2621mm</p><p>　　渣層厚度 75mm</p><p>　　1.3.2熔化池尺寸</p><p>　　1.3.2.1、爐壁高度</p><p>　　熔化室的高度即為爐壁的高度，可按表(1-1)所列范圍選取。</p><p

104、>　　表格 1-1電弧爐爐壁高度計(jì)算值</p><p>　　由于電爐容量為=100噸，所以選取爐壁高度：</p><p>　　H1=0.34DB (1-6) </p><p>　　則H1=1.3612m≈13612mm</p><p>　

105、　熔化室的容積加上爐缸的容積應(yīng)能容納一爐所需廢鋼鐵料，在合理的配料比其中重型、中型廢鋼占有較大比例時(shí)，按表1-1所定熔化室容積是合適的。但使用輕型廢鋼較多時(shí)，必須二次或三次裝料才能完成，勢(shì)必加長(zhǎng)熔化時(shí)間，增加熔化電耗。</p><p>　　1.3.2.2、熔化室上部直徑</p><p>　　采用耐火材料爐壁，特別是散裝料與粘結(jié)劑打結(jié)爐壁時(shí)，一般用大塊打結(jié)磚，內(nèi)壁作成向外傾斜，這樣，爐壁上部

106、的厚度減薄，耐火材料消耗減少，爐壁穩(wěn)定且易于修補(bǔ)，同時(shí)使熔化室容積增大，可多裝比重輕的爐料。</p><p>　　將爐壁做成傾斜式的，傾角ß≈6°。從而可得熔化室上部直徑；</p><p>　　D1=DB+2H1tanß （1-7）</p><p>　　則D1=4.841m≈4841mm

107、</p><p><b>　　2.3爐頂</b></p><p><b>　　1、爐頂拱高h(yuǎn)3</b></p><p>　　爐頂拱高h(yuǎn)3與熔化室直徑D1的關(guān)系：</p><p>　　=～（因爐頂磚材質(zhì)不同而異）</p><p>　　電爐爐頂用磚多為高鋁質(zhì)專用型磚，</p

108、><p>　　則取h3=D1=4841*9≈538 mm （1-8）</p><p>　　2、爐頂厚度δR是按耐火材料的熱阻計(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)決定的，推薦如下：</p><p>　　對(duì)20t以下的爐子 δR=230mm</p><p>　　對(duì)20t及20噸以上的爐子

109、 δR=300mm</p><p>　　對(duì)100噸以上的爐子 δR=350mm</p><p>　　砌爐頂時(shí)，磚縫小于2mm，磚與磚高低凹凸差小于5mm，以“人字形”砌法最為普遍。</p><p>　　所以這里采用爐頂厚度δR=350mm。</p><p>　　2.4爐殼直徑和爐襯厚度&