15 电弧炉车间设计介绍
年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间设计
摘要本文叙述了年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间工艺设计过程，通过对电弧炉相关材料的查阅，对现代电弧炉炼钢工艺及车间布置有了一定的了解和认识。
在此次设计中，主要冶炼的钢种为不锈钢，生产钢板为主。
通过查阅资料选择了合适的冶炼工艺路线和相应的设备。
严格按照设计任务书的要求，先后进行并完成了不锈钢1Cr17Ni2的物料平衡和热平衡的计算，电弧炉炉型尺寸的计算及确定、相应配备设备的计算及确定如：变压器、AOD、钢包、中间包、板坯连铸机等设备尺寸的选择确定、炉外精炼方式的选择确定，电弧炉车间的整体布置以及人员配备和经济指标的核算等任务。
电弧炉新技术的开发给电弧炉炼钢带来了巨大的经济效益与环境优势，本文针对现代电弧炉炼钢新技术方面作了详细的讨论。
关键词：电弧炉，偏心底出钢，氩氧炉，炉外精炼AbstractThis article describes the capacity of 1.3mt of continuous casting slab EAF steelmaking process design process, through workshop of electric arc furnace of relevant materials of modem eaf or process and workshop layout have certain knowledge and understanding.During the design process,the main steel products is steel board of stainless steel .According to smelting steel grade ,choose a suitable route and the corresponding equipment. In strict accordance with the design specification requirements,has been completed materials balance and heat balance of 1Cr17Ni2 , the type size calculation of EAF,the calculation of corresponding equipment ,such as the transformer ,AOD,the ladle,tundish,slab continuous casting machine etc,The overall layout of electric arc furnace plant and the economic indicators business accounting.The development of EAF new technology brought enormous economic benefits and environmental advantages,this paper has made a detailed discussion about the modern EAF steelmaking technology.Key Words：electric arc furnace, EBT, AOD ,external refining目录1 电弧炉炼钢车间的设计方案 (1)1.1电炉车间生产能力计算 (1)1.1.1电炉容量和台数的确定 (1)1.1.2电炉车间生产技术指标 (1)1.2电弧炉炼钢车间设计 (2)1.2.1电弧炉炼钢车间设计与建设的基础材料 (2)1.2.2电炉炼钢车间的组成 (2)1.2.3电炉各车间的布置情况 (3)2电弧炉炉型设计 (4)2.1电弧炉炉型设计 (4)2.1.1电弧炉炉型 (4)2.1.2熔池的形状和尺寸 (4)2.1.4炉衬厚度 (6)2.1.5工作门和出钢口 (7)2.2偏心底出钢箱的设计 (7)2.2.1炉壳 (7)2.2.2炉底 (8)2.2.3出钢口 (8)2.2.4机械装置 (8)2.2.5出钢箱设计参数 (8)2.3电弧炉变压器容量和参数的确定 (9)2.3.1确定变压器的容量 (9)2.3.2电压级数 (10)2.3.3电极直径的确定 (10)2.3.4电极极心圆的尺寸 (10)2.3.5短网的设计 (11)2.4水冷挂渣炉壁设计 (12)2.5水冷炉盖设计 (12)3电弧炉炼钢物料平衡和热平衡 (13)3.1物料衡算 (13)3.1.1 熔化期物料计算 (13)3.1.2氧化期物料计算 (18)3.2热平衡计算 (22) (22)3.2.1计算热收入QS3.2.2计算热支出Q (22)Z4 车间主要设备的选择 (26)4.1电弧炉主要设备的选择 (26)4.1.1校核年产量 (26)4.1.2对电极的要求 (26)4.2精炼炉设备选择 (26)4.3连铸设备选择 (27)4.3.1钢包允许的最大浇注时间 (27)4.3.2拉坯速度 (27)4.3.3连铸机的流数 (28)4.3.4弧形半径 (29)4.4连铸机的生产能力的确定 (29)4.4.1连铸浇注周期的计算 (29)4.4.2连铸机作业率 (30)4.4.3连铸坯收得率 (30)4.4.4连铸机生产能力的计算 (30)4.5中间包及其运载设备 (31)4.5.1中间包的形状和构造 (31)4.5.2中间包的主要工艺参数 (31)4.5.3中间包运载装置 (32)4.6结晶器及其振动装置 (32)4.6.1结晶器的性能要求及其结构要求 (32)4.6.2结晶器主要参数选择 (32)4.6.3结晶器的振动装置 (33)4.7二次冷却装置 (33)4.7.1二次冷却装置的基本结构 (33)4.7.2二次冷却水冷喷嘴的布置 (33)4.7.3二次冷却水量的计算 (33)4.8.1拉矫装置 (34)4.8.2引锭装置 (34)4.9铸坯切割装置 (34)4.10盛钢桶的选择 (34)4.11渣罐及渣罐车的选择 (36)4.11.1车间所需的渣罐车数量 (36)4.11.2车间所需渣罐数量 (36)4.12起重机的选择 (36)4.13其他辅助设备的选择 (37)5电弧炉炼钢车间工艺设计 (38)5.1废钢 (38)5.2辅助料 (38)5.2.1对辅助料的要求 (38)5.2.2供应方案 (39)5.2.3配料 (39)5.2.4装料和补料 (40)5.2.5电弧炉冶金工艺 (41)5.2.6精炼工艺 (42)5.2.7连铸操作工艺 (44)6 电弧炉炼钢车间工艺布置 (46)6.1原料跨 (46)6.1.1原料跨的宽度 (47)6.1.2原料跨的总长度 (47)6.2炉子跨整体布置 (47)6.2.1炉子跨工作平台高度 (48)6.2.2炉子的变压器室和控制室 (48)6.2.3电弧炉出渣和炉渣处理 (48)6.2.4炉子跨的长度、高度、跨度 (48)6.3精炼跨 (49)6.3.1整体布置 (49)6.3.2 LF炉的布置 (49)6.3.3 AOD炉的布置 (49)6.3.4钢包回转台的布置 (49)6.3.5其他布置 (49)6.4连铸跨 (50)6.4.1总体布置 (50)6.4.2连铸机操作平台的高度、长度、宽度 (50)6.4.3连铸机总高和本跨吊车轨面标高 (50)6.4.4连铸机总长度 (51)6.5出坯跨 (51)6.6备注 (51)7车间人员编制及主要经济技术指标 (52)7.1技术经济指标 (52)7.1.1产量指标 (52)7.1.2质量指标 (52)7.1.3作业效率指标 (52)7.1.4连铸生产技术指标 (52)7.2车间人员编制 (52)参考文献 (54)致谢 (55)专题 (56)1 电弧炉炼钢车间的设计方案1.1电炉车间生产能力计算1.1.1电炉容量和台数的确定电炉车间产量系指一定的A=24nga/t 生产期内合格产品的产量，本设计题目为年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间工艺设计。
15 电弧炉车间设计介绍
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；
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
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
电弧炉炼钢设计方案
电弧炉炼钢设计方案1、绪论1．1电弧炉炼钢发展现状近年来，电弧炉钢产量增长速率超过了钢总产量的增长速率。
2000年全世界钢总产量为84115.4万t，其中电炉钢产量为28352万t，占钢总产量的33.7%，与1995年相比，钢总产量增长13.2%，电炉钢产量增长了16.8%。
2001年，全世界钢总产量为84379.7万t，其中电炉钢产量为29587.9万t，占钢总产量的35.07%。
有些国家废钢资源丰富，电价低廉，电弧炉炼钢发展迅速。
2000年美国电炉钢比达到46.8%。
而我国由于废钢资源短缺，电价较高，2000年电炉钢产量为2020万t，占全国总产量的15.9%。
2001年，我国的钢总产量为15163万t，其中电炉钢产量为2400.5万t，电炉钢比为15.8%。
较早年代，我国电弧炉以冶炼合金钢为主，多集中于特殊钢厂，电弧炉容量小。
上世纪90年代起，我国相继建设了多座大容量超高功率电弧炉。
据统计，1990年至1999年我国新建设60~150t电弧炉19座，总容量为1645t。
目前，我国投入运行的50t以上电弧炉有39座，其中单炉出钢量100t以上的电弧炉有10座。
1992年我国电弧炉平均炉容量为4.6t/座，2000年容量50~150t的大电炉36座，而且大多数采用超高功率技术。
为了提高钢的质量，电弧炉钢厂大都配有钢包精炼装置(LF炉)并采取全连铸生产。
一些钢厂还配有VD真空精炼装置。
现代炼钢方法主要为转炉炼钢法和电炉炼钢法。
电弧炉是继转炉、平炉（现已淘汰）之后出现的又一种炼钢方法，它是在电发明之后的1900年，由法国的赫劳特在拉巴斯发明的。
电弧炉是炼钢电炉的一种，也是目前世界上熔炼优质钢、特殊用途钢种的主要设备。
电弧炉炼钢技术已有100年的历史，第二次世界大战后电炉炼钢才有较大发展，在最近的20年，电弧炉炼钢技术发展尤为迅速，电弧炉的应用带来了炼钢技术的革命。
尽管全球粗钢年产总量的增长速度很缓慢，但以废钢为主要原料的电弧炉炼钢的产量所占的比重却在逐年上升。
电弧炉炼钢车间设计方案教学课件
分析电弧炉炼钢车间的运营成本，如 原材料采购、能源消耗、维护费用等 ，为后续经济效益预测提供基础数据 。
生产效益预测与评估
生产能力预测
根据设备参数和工艺流程，预测电弧炉炼钢车间的年产量和生产能力，评估其在 钢铁行业中的市场竞争力。
产品品质评估
分析电弧炉炼钢车间的产品品质和性能，与市场上的同类产品进行对比，评估其 市场接受度和潜在价值。
治理措施
采取有效的废气处理、废水处理和固废处理措施，降低对环境的影 响。例如，采用高效除尘器、废水处理设施和固废资源化利用技术 等。
环境监测
建立环境监测系统，对车间内的空气质量、废水水质和固废成分进行 实时监测，确保各项指标达标。
事故应急预案与演练
预案制定
根据电弧炉炼钢车间的特点和可能发生的事故类型，制定 详细的事故应急预案，明确应急组织、救援程序和资源调 配方案。
高效生产
优化工艺流程，提高生产 效率，降低生产成本。
安全第一
确保工人的安全和健康， 遵循国家和行业安全标准 。
车间布局与功能划分
区域划分
根据工艺流程，合理划分 原料区、熔炼区、精炼区 、出钢区等。
物流设计
优化物料流动，减少运输 距离和交叉污染。
空间利用
合理布置设备和管道，提 高空间利用率。
工艺流程与设备选型
演练实施
定期组织员工进行事故应急演练，提高员工应对突发事件 的反应速度和协同作战能力。
预案评估与改进
对应急预案进行定期评估和修订，不断完善预案的针对性 和可操作性。同时，结合演练中发现的问题，及时调整和 改进应急救援措施。
05
经济效益分析
投资估算与成本分析
投资估算
根据设计方案，对电弧炉炼钢车间的 投资进行详细估算，包括设备购置、 厂房建设、人力成本等方面的投入。
电弧炉炼钢车间设计冶金工程学院
一、原料跨 二、炉子跨 三、出钢、浇注跨
根据车间的生产规模、车间的组成、各 项作业系统的工艺流程、车间的布置、厂房尺 寸、各跨间设备的数量及布置、合理的运输方 式等。 ➢ 原则：
各工艺互不干扰； 物料流向顺行； 运输路线畅通； 满足生产需要，留有发展余地。
一、原料跨
(2)同意主厂房将原料跨分为废钢跨和散装料储备、供应跨， 如下图所示，该布置适用于原材料用量大的现代大、中型 电弧炉车间。
(3)废钢储存与配料跨间单独建立，独立于炼钢、浇注(连铸) 主厂房之外。这个独立的跨间距离主厂房不远，有轨道连 同，方便物料的转运。
合金料、散装料单独在一跨间的布置剖面图
二、炉子跨
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；
2、炉子在车间内垂直方向的布置 A地坑式(见图a1、a2、a3) B高架式(见图b1、b2)
图a1
图a2
图a3
图b1
图b2
3、炉子变压器室与控制室 4、出渣与炉渣处理 5、炉子跨间的长度、跨度与高度
见图c及表
炉 子 间 厂 房 高 度 计 算 图
炉子跨间尺寸
公称容量，t 跨度，m 吊车轨面标高，m 平台高度，m
5
18~21
9
10 21~24
9
20 18~21
14
30
21
14～16
50
24
17～18
纵向布置 地坑式
4 4~5
横向布置 高架式
7
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：
电弧炉设计说明书
第一章总论一、设计的目的掌握有关钢铁厂设计的基本知识，处理有关的技术和经济问题。
二、设计的主要内容1、钢铁厂设计的基本原则；2、钢铁厂主要生产工艺及布置；3、车间的主要设备和选择与计算以及有关技术及经济指标；三、基本原则1、贯彻国家的有关规定；2、设计中的技术决定与方案应结合我国的实际情况；3、充分利用当地的物质资源和民挥现有的工业基地的物资资源；4、合理的提高产品质量；5、减少污染，保护环境。
四、厂址的选择要求：1、所选厂址的面积和外形要满足生产工艺的过程的需要；2、厂址的地势要平整，并且有向外倾斜的坡度，以防雨水大，向厂外排水不至于注入车间；3、良好的工程地质和水利条件；4、钢铁厂的选择要接近原料、燃料的基地；5、处于城市的下风向；6、渣料的堆场选择在河流、山谷等低洼地带；7、合理地利用土地，尽量减少占用农用耕地。
第二章设计方案一、依设计任务提出具体钢种及冶炼的方法1、具体钢种轴承钢 GCr152、冶炼方法轴承钢：GCr15 氧化法二、冶炼作业指标的确定1、冶炼周期的确定冶炼周期受炉子的吨位、冶炼方法、钢种、供电制度、原材料情况、加料方式和操作水平等因素的影响。
初选冶炼周期为1.5小时。
其中：扒渣炉———10min 装料———5min熔化期———50min 氧化期——10min扒渣————5min 还原期——10min2、炉衬寿命及材料炉衬寿命受钢种、冶炼方法、供电制度、操作水平、炉衬材质及砌筑方法等因素的影响。
炉盖：一级高铝砖110炉；炉墙：镁砖80炉；炉底：镁砖80炉3、停炉时间及停工的影响因素本设计取停工率s=10%，则：总停炉时间=10%×365×24=876小时停工的影响因素：停工有热停工和冷停工。
热停工的影响因素：换炉盖、换炉壳、换水冷圈、抢修炉电气、机械故障（大、小修）、天车调度和炉料配置。
冷停工的影响因素：大修、小修、修变压器和停产。
4、作业率：a=1-s=1-10%=90%，作业天数取330天。
电弧炉炼钢车间设计
料
耐火材料存放区
散状料堆放区 合金库
跨
重型废钢
中型废钢 轻型废钢 返回废钢
精炼操 作室
电
24000
炉
合金料烘烤室 散装料烘烤室
跨
精炼炉变
压器室
供气室
电弧炉操作室
电 弧 炉 变 压 器 室
电弧炉操作室
电 弧 炉 变 压 器 室
精炼操 作室
钢包烘烤区
精炼炉变 压器室
供气室
钢包维修区
炉体炉盖修砌区
中间包烘烤
一、原料跨
1、原料供应特点 电弧炉炼钢原料主要包括废钢、DRI、HBI、生铁、合金 材料、造渣材料、脱氧剂及电极等。电弧炉车间原料供应特 点： (1)主要原料为固体冷料； (2)合金料种类较多； (3)废钢的种类也比较杂； (4)造渣材料质量要求严格。 因而，电弧炉车间供料工作比转炉车间复杂。
2、原料系统的功能 原料跨间的任务：储存冶炼所需物料，并且有一定的储
24m;
电弧炉炼钢车间设计
冶金工程学院：王 超 时间：2009.4
12.4 电弧炉车间各部分工艺布置
一、原料跨 二、炉子跨 三、出钢、浇注跨
根据车间的生产规模、车间的组成、各 项作业系统的工艺流程、车间的布置、厂房尺 寸、各跨间设备的数量及布置、合理的运输方 式等。 ➢ 原则：
– 各工艺互不干扰； – 物料流向顺行； – 运输路线畅通； – 满足生产需要，留有发展余地。
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；
原
24000
料
耐火材料存放区
散状料堆放区 合金库
跨
重型废钢
中型废钢 轻型废钢 返回废钢
毕业设计电弧炉炼钢车间设计
摘要本文涉及内容为年产70万吨良锭电弧炉炼钢车间设计。
依照高等院校冶金工程专业《钢铁厂设计原理》,通过普遍参考有关文献资料,简要介绍了我国炼钢技术的进展历程、电弧炉炼钢的特点、以后的进展趋势。
本文的重点是,通过物料平稳和热平稳的计算、炉型设计与计算,确信了合理的生产工艺，完成了要紧设备的选择与计算、烟气净化系统的选择与设计，绘制了电弧炉和炼钢车间等剖面图纸，最后成功完成年产70万吨良锭电弧炉炼钢车间设计。
关键词：物料平稳，热平稳，炉型，车间设计，电弧炉，连铸第一章绪论电弧炉进展史电炉是在电发明以后的1899年，由法国的海劳尔特在玻利维亚发明的。
它被建在阿尔卑斯山的峡谷中，缘故是在距它不远处有一个火力发电厂。
电能具有清洁、高效、方便等优势，是工业进展的优选能源。
19世纪中叶以后，大规模实现电——热转换的冶炼装置陆续显现：1879年，William Siemens第一次进行了利用电能融化钢铁炉料的实验，1889年显现了一般感应炼钢炉，1900年法国人设计的第一台炼钢电弧炉突入生产。
从此电弧炉炼钢在一百年中取得了充分的进展，目前已经成为最重要的炼钢方式之一。
电弧炉的显现，开发了煤的替代能源使废钢开始能回收再利用，为可持续进展做出了庞大奉献。
[1]在国际上，电弧炉装备技术的进展大体经历了以下几个时期，20世纪70年代，常规交流超高功率电炉及其配套技术的开发应用，使电炉的生产效率大大提高，技术经济指标大大改善。
20世纪80年代，直流电弧炉取得大规模的工业应用。
20世纪80年代后期至90年代中期，利用高温废气对废钢和CO进行预热后再燃烧的技术，和用化学能代替部份电能的各类节能电炉技术被成功开发并应用。
我国电炉炼钢在20世纪80年代以前一直处于掉队的状态，那时全国有3000多座容量为3吨--30吨的小电炉，功率水平普遍不大于350kVAt。
这些小电炉多采纳掉队的“老三段”冶炼工艺(即在电炉内完成熔化、氧化、还原三步冶炼任务)，电炉生产效率低、产品质量差、能源消耗高、生产进程污染严峻。
电弧炉炼钢车间
第一章
电弧炉炼钢车间工艺设计
对钢水运输设备的安全性与可靠性应充分重视， 应事先考虑到在发生漏钢事故时具 有必要的处理设施。 认真贯彻执行节能原则， 电炉炼钢的工序能耗必须符合冶金部规定的能耗指标。凡 在后步配备 !" 钢包炉和 #$% 炉外精炼装置的高功率和超高功率电炉， 应取消电炉还原 期。积极采用计算机进行电炉冶炼的过程控制， 有效地降低冶炼能耗。积极利用生产过 程中的废热， 推广应用电炉废气预热废钢技术。 认真贯彻执行综合利用方针， 对电炉冶炼中产生的废渣、 废钢、 废砖、 废电极和烟尘， 应积极创造条件回收利用。 电炉炼钢车间应备有两路供电， 关键工艺设备应设置事故电源， 冶炼用电按电炉变 压器的最大容量考虑。 工艺设备的操作控制应在方便操作、 安全可靠的前提下努力提高自动化水平， 凡必 须连续程序操作的系统 （如炉盖第 & 孔加料系统） 均应采用自动程序控制， 凡易发生误操 作而可能危及设备和人身安全的应设有必要的操作连锁和安全措施。 关于电炉所有入炉原材料成分、 质量、 各种动力介质的工作参数和电炉炼钢车间的 公用设施建设与转炉炼钢车间的设计要求是相同的。
据国内重点企业统计钢锭合格率可达 ))( 以上， 地方骨干企业为 )*( 以上。 （坯） 收得率 + $ 钢锭 是计算冶炼过程和浇注过程中损失的指标， 由下列公式求得： （#） 炉料收得率： 一般在 ),( - ).( 之间。
!# %
金属材料入炉量 " 熔损 & #’’( 金属材料入炉量
（+） 钢液收得率： 一般在 ),( - ).( 之间。
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第一章
电弧炉炼钢车间工艺设计
图!"#"#
全厂金属平衡
三、 电炉炼钢技术经济指标
2电弧炉炉型设计
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：（1）选用大功率变压器；（2）保证高的热效率和电流效率；（3）采用高质量的耐火材料砌筑材料；（4）炉子各部分形状和尺寸设计布局合理；（5）炉子熔炼室容积能一次装入堆比量中等的全部炉料；（6）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。
（1）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○145°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°（2）熔池尺寸计算○1熔池容积V池。
电炉设计+车间设计(2010版)
有利于热能的充分利用，包括电弧热和其他氧-
D/H是确定炉型的基本参值愈大，则渣钢截面积越
太大，则炉壳直径也大，
;
电弧炉炉壳
炉壳要承受炉衬和炉料的质量，抵抗部分衬砖在受热膨胀时产生的膨胀力，承受装料时的撞击力。
炉壳厚度δz一般为炉壳直径D壳的1/200，炉壳厚度δz与炉壳直径D壳的关系见表5-3。
后燃烧室
¾废钢连续预热与连续装入技术
¾废钢平均预热温度可达400~500℃
¾熔池内始终保持40~50%的钢水量，废钢完全在钢水内熔化，电弧热量始终稳定的传给钢水，整个过程相当于常规电炉的精炼期。
（3）竖窑式电弧炉（FUCHS）
¾能够实现部分或全部废钢预
热和最短的非通电时间；
¾在电炉炉盖上原来废气孔区
域设置一个能容纳60% ~
100%废钢的竖井
实现对初装废钢预热/全废钢预热
功率水平划分
功率水平式电弧炉的主要技术特征，它通常是指每吨钢占有的变压器额定容量，即：
t /k t k A V A V ⋅⋅=）
（公称容量或实际出钢量）变压器额定容量（功率水平功率水平的划分并没有严格的界限与统一的标准.
三极心
炉体倾动机构
坯断面、拉坯速度（理论拉速、
布置形式。
1992199419961998200020022004。
高炉车间设计
高炉车间设计引言：高炉车间是冶金工业中重要的生产环节，其设计直接关系到生产效率和产品质量。
本文将从五个方面详细阐述高炉车间设计的要点。
一、建造设计1.1 建造结构：高炉车间的建造结构需要考虑承重能力和抗震能力，采用钢结构或者混凝土结构，确保安全稳定。
1.2 空间布局：合理规划车间内的工作区域、设备区域和人员通道，确保流程顺畅，减少物料和人员的交叉干扰。
1.3 通风与环保：设计合理的通风系统，保证车间内的空气质量，同时考虑环保要求，减少排放物对环境的影响。
二、设备布置2.1 设备选型：根据生产需求选择合适的高炉设备，包括炉体、炉壳、燃烧系统等，确保其性能稳定可靠。
2.2 设备布局：根据工艺流程和操作要求，合理布置设备，确保操作人员能够方便操作和维护设备。
2.3 安全设施：设置必要的安全设施，如防火、防爆、防腐蚀等，确保车间的生产安全。
三、电气设计3.1 供电系统：设计可靠的供电系统，确保车间设备正常运行，同时考虑备用电源和电力负荷平衡。
3.2 照明系统：合理布置照明设施，确保车间内的光线充足，提高工作效率，同时考虑能源节约。
3.3 控制系统：设计先进的自动控制系统，提高生产效率和产品质量，降低人工操作的风险。
四、安全设计4.1 防火措施：设置合适的防火设施，如消防器材、防火墙等，确保车间内的火灾风险得到控制。
4.2 应急预案：制定完善的应急预案，包括事故处理、疏散逃生等，提高应对突发事件的能力。
4.3 安全培训：加强员工的安全培训，提高其安全意识和操作技能，降低事故发生的概率。
五、环境保护设计5.1 废气处理：设计合理的废气处理系统，减少排放物对环境的污染，符合环保要求。
5.2 废水处理：建立完善的废水处理设施，确保废水排放符合环保标准，减少对水资源的污染。
5.3 噪音控制：采取措施减少车间内的噪音污染，保护周边环境和员工的健康。
总结：高炉车间设计是一个复杂而重要的任务，需要综合考虑建造、设备、电气、安全和环境等多个方面的要求。
电弧炉设计
电弧炉设计1.炉型设计新设计的电炉应具有如下特点：具有较高的生产率，电能、耐火材料和电极消耗低，满足多种钢种冶炼时冶金反应的要求。
一个新的电炉炼钢车间设计，首先应根据车间的生产规模和钢种要求合理的确定炉子容量和座数，然后进行电炉设计，包括以下内容：确定电弧炉的形状和尺寸，并选择变压器的变量和确定合理的电力参数。
设计步骤：①求出炉内钢液和熔渣的体积。
②计算熔池的深度和直径；③确定熔炼室空间的高度和直径； ④确定炉顶的拱高和炉盖的厚度； ⑤确定炉衬尺寸和炉壳直径；⑥确定变压器的功率与电压的级数和大小； ⑦求出电极直径； ⑧确定电极心圆直径。
1.1熔池的形状和尺寸电弧炉的大小以其额定容量（公称容量）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。
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。
熔池的形状：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形熔池，上部分为倒置的截锥，下部分为球冠（如下图所示）。
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。
截锥形电炉炉坡便于补炉、炉坡倾角45°。
熔池尺寸计算： ① 熔池容积V 池。
根据渣液池V V V +=；液液ρTV =式中 T —出钢液量；ρ液-钢液密度，6.8～7.0t/m 3。
渣渣渣ρG V =式中 G 渣-按氧化期最大渣量计算，钢液量的7%（碱性）； ρ渣—3～4t/m 3② 熔池直径D 和深度H 。
当选定炉坡倾角45°时，一般取D/H=5左右较合适。
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：）（）（池2121222h 4d 3h 6d d h 12+⨯+++=ππD D V 式中 h 1—球冠部分高度，一般取h 1=H/5；h 2—截锥部分高度，h 2=H-h 1=4/5H ；D —熔池液面直径，通常采取D/H=5，即D=5H ； d —球冠直径，因d=D-2h 2=5H-8/5H=17/5H ，整理得：330968.01.12D H V ==池1.2熔炼室尺寸熔炼室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。
高炉车间设计
高炉车间设计一、背景介绍高炉是钢铁生产过程中的核心设备之一，其设计对于钢铁企业的生产效率和产品质量有着重要的影响。
高炉车间设计是指针对高炉车间的布局、设备选择、工艺流程等方面进行规划和设计，以提高生产效率、降低能耗、确保安全生产。
二、设计原则1. 安全性原则：确保高炉车间的设计满足国家安全生产标准和相关规定，保障员工的人身安全。
2. 高效性原则：优化车间布局，减少物料和人员的运输距离，提高生产效率。
3. 环保性原则：采用先进的环保设备和工艺，降低排放物的浓度和数量，减少对环境的污染。
4. 可持续性原则：考虑未来的发展需求，预留足够的扩建空间和设备接口，以适应未来产能的扩大。
三、设计内容1. 车间布局设计：a. 根据高炉的工艺流程和设备布置要求，合理规划车间内各个区域的位置和相互关系。
b. 确定原料进料区、高炉本体区、冷却区、煤气净化区、烟尘处理区等功能区域的位置和大小。
c. 考虑人员和物料的流动路径，确保生产流程的顺畅和高效。
2. 设备选择与布置：a. 根据高炉的生产能力和工艺要求，选择合适的高炉本体、炉缸、喷煤系统、煤气净化设备等关键设备。
b. 合理布置设备，确保设备之间的空间充足，方便维护和操作。
3. 工艺流程设计：a. 根据高炉的生产规模和产品要求，确定合适的工艺流程，包括原料配比、炉渣处理、煤气净化等环节。
b. 优化工艺流程，提高冶炼效率，降低能耗和排放。
4. 环境保护措施：a. 设计合理的烟尘处理系统，包括除尘设备、脱硫设备等，确保排放物达到国家标准。
b. 采用先进的废气处理技术，减少二氧化硫、氮氧化物等有害气体的排放。
c. 设计合理的噪声控制措施，减少对周边环境和员工的噪声干扰。
5. 安全设施：a. 根据国家安全生产标准，设计合理的消防设施，包括消防水源、灭火器材、消防通道等。
b. 设计合理的安全防护设施，包括栏杆、防护网、安全标识等，确保员工的人身安全。
四、设计成果1. 设计图纸：提供高炉车间的平面布置图、设备布置图、工艺流程图等设计图纸。
年产430万t铸坯超高功率电弧炉炼钢厂设计
选择，并列举出轧钢车间和电炉车间的金属平衡，叙述了车间各跨的设备及其工艺布置以及各项技术指标，从而了解了
电炉炼钢车间的基本设计原则。
关键词： 电弧炉炼钢厂，连铸，轧钢车间，设计
中图分类号： TU273． 2
文献标识码： A
0 引言
4 轧钢车间金属平衡
目前，世界上现有较大型电炉约 1 400 座，最大电炉容量为 400 t。发达工业国特别是欧洲和日本等主流电炉容量为 80 t ～ 120 t，近几年来有增至 150 t ～ 200 t 的趋势。我国电炉座数逐年 减少，炉容趋向大 型 化，说 明 我 国 在 淘 汰 落 后 装 备 和 设 备 大 型 化 方面已取得一定进步。据不完全统计，2007 年 50 t 及以上电炉产 能约占电炉钢总产能的 83． 5% ，成为我国电炉钢生产的主体设 备，但是 100 t 及以上电炉产能占电炉钢总产能的比例不及 45% ， 与发达工业 国 家 仍 存 在 较 大 差 距。因 此，新 建 电 炉 应 严 格 按 照 《钢铁产业发展政策》规定，公称容量不小于 70 t。本设计将完成 年产 430 万 t 连铸坯的超高功率电弧炉炼钢车间设计。
合金以及工业纯铁等，其量不超过炉料总量的 10% 。
电炉返回吹氧法配料计算： 装入量 = 总进炉量 － 还原期补加
合金总量。
总进炉量 = 出钢量 ÷ 综合收得率。
还原期需铁合金量
=
出钢量 × （ 控制成分 － 炉内成分） 铁合金含量 × 收得率
，本设
计算得 H = 1． 594 m，h1 = 0． 319 m； b． 炉缸直径： Dr = 6． 849 m； c． 熔化室高度的确定： H1 = Dr /2． 2 = 6． 849 /2． 2 = 3． 113 m； d． 炉衬厚 度： 对于 15 t 以上的炉子 δ底 ＜ H = 1． 381 m，取 δ底 = 1 000 m。炉 壁根部厚度： δ壁 ＞ 400 mm ～ 600 mm，取 δ壁 = 600 mm； e． 炉门： 炉门 宽度 L，计算后取 L = 2． 0 m。炉门高度： b = （ 0． 75 ～ 0． 85） L，取 b = 1． 5 m。
铁合金还原电炉车间的设计
铁合金还原电炉车间的设计（1）时间:2007-7-30 15:37:33 来源: 本站原创浏览次数: 51332 发表评论所属分站:锰系所属产品: 硅锰硅锰合金锰铁高碳锰铁中碳锰铁关键词:还原电炉车间设计文章摘要:一、车间设计概述（一）车间设计应具备的基本条件…一、车间设计概述（一）车间设计应具备的基本条件（1）必须保证供电、供水、交通运输与铁合金生产相适应的条件。
铁合金生产是一个很大的电力用户，一个每昼夜生产25吨含硅75%的硅铁的电炉所消耗的电能几乎等于十个中型机械制造工厂所消耗的电能。
铁合金工厂所在地区应有足够大的电源供应。
（2）必须有可靠的原料来源。
（3）必须明确产品品种与其销售对象，工厂未来发展规划，企业上级主管部门对该厂所规定的设计标准。
（4）设计者必须了解并掌握厂址的地质、土壤、水质等技术资料。
（5）设计者必须了解生产设备的制造供应情况及其规格。
（二）设计要求设计铁合金冶炼车间时，必须满足以下要求：（1）布置应该合理，设备利用率高；（2）应具有较高的机械化、自动化程度；（3）全部生产应具有最高的技术经济指标和最好的经济效益；（4）要重视环境保护，保证操作人员有良好的劳动条件。
（三）车间组成还原电炉车间主要由原料间、炉子和变压器间、浇注间、炉渣间、成品间组成。
考虑生产工艺特点，一般熔炼车间各跨间是相互平行排列的（见图1），图2为开口固定式矿热炉车间。
图1 车间平面布置(1—胶带运输机上料；2—斜桥卷扬机上料；3—原料间； 4—炉渣间；5—变压器间；6—炉子间；7—浇注间；8—成品间；9—胶带输送机通廊；10—斜桥上料机)图2 开口固定式成矿热炉车间断面图(1—炉壳；2—碳砖；3—铜瓦；4—电极；5—电极夹紧环；6—导电铜管；7—活动接线板；8—固定接线板；9—软电缆；10—铜排；11—炉用变压器；12、13—下料管；14—把持筒；15—烟罩；16—烧穿器；17—炉预料仓；18—电极升降装置；19—单轨；20—配料小车；21—料仓；22—移动式卸料车；23—烟囱) 因生产规模大小等原因，在一个车间里可能包括上列各部分，或仅包括其中几个组成部分。
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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；
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
中间包烘烤
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
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；
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
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）
（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；
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
上钢五厂炼钢区主要设备平面布置大包组休息室Fra bibliotekAr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）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；