xxxxx学院
学生课程设计
题目：电弧炉炉型设计
学生姓名：xxxxxx 学号：2009xxxxxx
所在院(系)： xxxxx学院
专业： xxxx 班级：xxxxx
指导教师：xxxxx
职称：xxxx
2012年 6 月11日
攀枝花学院教务处
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
注：任务书由指导教师填写。
摘要
电弧炉的整体设计是包括机械、电气、热工、冶炼、耐火材料等多门专业的工程。随着钢质量不断的提高，熔炼工艺在革新，也向炉子结构（包括耐火材料砌衬）提出了更高的要求。
需要计算的有：炉内钢液和熔渣的体积，熔池直径和熔池深度，熔炼室直径和熔炼室高度，炉顶拱高和炉盖厚度，各部分炉衬尺寸和炉壳直径，变压器功率与电压级数和大小，电极直径，电极分布圆直径即三级心圆直径。
关键词电弧炉炉缸熔化池电极直径.
摘要 (3)
绪论 (5)
1、电弧炉炉型计算 (7)
1.1炉缸尺寸计算 (7)
1.2熔化池尺寸 (8)
1、炉壁高度 (8)
2、熔化室上部直径 (8)
1.3炉顶 (9)
1、炉顶拱高h3 (9)
2、炉顶厚度δ (9)
1.4炉壳直径和炉衬厚度 (9)
1)、炉壁 (9)
2)、炉底 (10)
1.5加料门及出钢口的尺寸 (10)
1、加料门尺寸 (10)
2、出钢口，出钢槽 (11)
2、炉子的变压器功率及电极参数确定 (12)
2.1 炉子的变压器功率 (12)
2.2电压级数 (12)
2.3电极直径 (13)
2.4电极分布 (14)
3、电弧炉耐火材料选择 (15)
3.1、炉顶用耐火材料 (15)
3.2、炉墙用耐火材料 (16)
3.3、炉底和出钢槽用耐火材料 (16)
附录 (20)
绪论
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。
20世纪初，电炉钢产量在钢总产量中站的比例很低。两次世界大战，军事工业需要电炉供给大量的合金钢，因而促进电炉炼钢的发展。二战后，军事工业对合金钢的需要量大大减少，电炉开始转向民用钢的生产。1946年是电炉炼钢发展的转折点。此后电炉大量用于生产普碳钢，电炉炼钢才有较大发展。电炉钢的产量不断增加，电炉钢占钢总产量的比例也逐渐增大。近20余年，全世界电炉炼钢取得了突飞猛进的发展。20世纪80年代中期，欧洲各国、美国、日本、韩国、马来西亚等国家和中国台湾地区纷纷建设超高功率电炉—炉外精炼—连铸—连轧“四位一体”的短流程生产线，电炉钢比例与日俱增。2000年全世界电炉钢产量占粗钢产量的33%。
10年来，我国在现代电炉炼钢技术方面取得了长足进步，主要体现在如下方面：
（1）实现了炉子容量大型化
1992年我国电炉基本上是小炉子，平均容量为4.6t/台。1995年我国共有电炉1561台，2000年仅为179台，大批小炉子被淘汰。目前，我国有容量为60~150t 的大电炉34台，大于100t的14台，其中生产速率能够满足连铸要求。2000年，我国共产电炉钢2020万吨，其中由50t以上电炉生产的为1241万吨，占电炉总产量的61%。
（2）电炉生产技术经济指标大幅度提高。
不少钢厂在冶炼周期、电耗、电路利用系数、生产率等方面已进入国际先进甚至国际领先行列，60~150t炉子生产率超过8000t/（t*a）的已有16座，其中7座超過10000t/（t*a），与同容量转炉水平接近。
（3）在引进和消化吸收国外先进技术的基础上有所创新
国内外电炉炼钢技术发展趋势主要概括为一下几点。
（1）超高功率直流电弧炉具有电极消耗低、节电且对渣线耐火材料侵蚀小等特点，是世界范围内电炉发展的总趋势。
（2）尽可能地利用电炉冶炼废热和化学能，发展废钢预热及烟气二次燃烧技术。
（3）用初级能源代替电能，采用氧燃烧嘴助熔技术，可以降低电耗、降低生产成本、缩短冶炼时间，尤其是煤—氧助熔技术更有发展前途。
（4）扩大铁源应用范围，除废钢外广泛因公DRI、HBI、碳化铁、高炉铁水、熔融还原铁、生铁块等灵活配比，以适应不同地区的原料供应状况。
（5）电炉炼钢逐步趋向连续化操作，改善劳动条件，提高设备的利用率。
（6）采用PLC及DCS的控制系统，特别是基于PC的分布式控制系统，以提高基础自动化水平。
电弧炉炼钢的特点
电弧炉炼钢以电能为热源，利用电极与炉料间产生的电弧高温来加热和熔化炉料。因而电弧炉炼钢有一系列的优点。
（1）能灵活掌握温度
电弧炉中电弧区温度高达40000°C以上，远高于炼钢所需的温度，因而可以熔化各种熔点的合金。通过电弧加热，钢液温度可达1600°C以上。在冶炼过程中通过对电流和电压的控制，可以灵活掌握冶炼温度，以满足不同钢种冶炼的需要。
（2）热效率高
电弧炉炼钢没有大量高温炉气带走的热损失，因而热效率高，一般可达60%以上，比转炉炼钢的热效率高。
（3）炉内气氛可以控制
氧气转炉吹入大量氧气是熔炼得以进行的必要条件，熔炼从始至终是在不同程度的氧化性气氛下进行的。在电弧炉中没有可燃性气体，根据工艺要求，既可造成炉内的氧化性气氛，也可造成还原性气氛，这是转炉无法达到的。因而在碱性电弧炉炼钢过程中能够大量地去除钢中的磷、硫、氧和其他杂质，提高钢的质量，合金的回收率高且稳定，钢的化学成分比较容易控制，冶炼的钢种也较多。
（4）设备简单，工艺流程短
电弧炉的主要设备为变压器和炉体两大部分，因而基建费用低，投产快。电弧炉以废钢为原料，不像转炉那样以铁水为原料，所以不需要一套庞大的炼铁和炼焦系统，因而流程短。
电弧炉炼钢法也有缺点，主要是电炉炼钢中氢和氧的含量较高，由于电弧的电力作用，使炉内空气和水汽大量离解，而溶入钢液中，因而电炉钢中氢和氧含
量比转炉钢高。]6[
我国电炉炼钢的发展前景
尽管目前我国电炉炼钢面临重重困难，但我们认为前景是光明的，因为世界电炉钢生产发展的历史，发达国家从发展中国家走过来的历史表明，电炉钢比例逐年增长的总趋势不会改变，我国废钢的生成量会不断增加，废钢生铁比价会有所改变，加上国家宏观调控都会朝有利于电炉钢生产发展的方面变化。在中国工程院2005年4月在上海举办的“中国电炉流程与工程技术研讨会”（简称第二次上海会议）上殷瑞钰院士预测我国电炉钢比例至2020年可望达到25%，如果采用加35%铁水的电炉冶炼工艺，2020年我国电炉钢比例会超过30%，电炉钢生产
前景是光明的。]8[
1、电弧炉炉型计算
电弧炉的内部可分为两大部分，在炉壁下缘以下容纳钢水和熔渣的部分称作炉缸，或部分炉缸以上的空间可容纳全炉或部分冷钢铁料并在此进行熔化，称作熔化室。
熔池最好的形状是由截头圆锥和球缺组成的锥球型内型，炉坡倾角为45°这样的形状可保证炉料加速熔化，且易砌筑和修补方便，以及易于保持熔池形状。
1.1炉缸尺寸计算
确定钢液面的直径是由下面的经验公式计算的]2[
钢液的体积 ：V=GV 。 (1-1)
式中 G ——炉子额定容量，t
V 。——一吨钢液的体积，m3/t ，V 。=0.14m3/t 。
钢液面直径： D=2.0C 3V m (1-2)
式中 C=0.875+0.042
H
D (1-3) 钢液面直径D 和钢液深度H 的比值H
D 是确定炉型尺寸的基本参数，通常H D =3.5～5。次比值愈大则增大渣——钢接触面积，有利于钢水精炼，所以，炉中还原精炼期较长的工艺宜取H D
≈5,较短的精炼期取 3.5～4，此处选取H D =5。
炉渣的质量为钢水量的7-8%，体积可取钢液的体积的10-15%，由此即可计算渣层厚度。炉门坎平面应高于渣液面20-40mm ，炉缸与炉壁连接面应高于炉门坎面30-70mm ，减轻炉渣对炉坡连接缝处的侵蚀。所以炉缸上缘直径（或熔化室直径）D B 为：
D B =D+0.1～0.2 （1-4）
球缺弦长 d=D-2*（H-h 1） （1-5）
电弧炉容量是40吨，根据式（1-1）到（1-5）可求出
钢液面直径 D=2.453m ≈2450mm
钢液深度 H=0.51m ≈510mm
熔化室直径（下部） D B =2.653m ≈2650mm
球缺高度 h 1=102mm
球缺弦长 d=1653mm
渣层厚度 44.5mm
1.2熔化池尺寸
1、炉壁高度
熔化室的高度即为炉壁的高度，可按表(1-1)所列范围选取。]2[
表格 1-1电弧炉炉壁高度计算值
炉子容量，t
炉壁高度H 1,，m 0．5-6.0
0.5-0.45D B 12-50
0.45-0.40D B 100-400
0.38-0.34D B
由于电炉容量为10吨，所以选取炉壁高度：
H 1=0.45D B (1-6)
则H 1=1.1938m ≈1190mm
熔化室的容积加上炉缸的容积应能容纳一炉所需废钢铁料，在合理的配料比其中重型、中型废钢占有较大比例时，按表1-1所定熔化室容积是合适的。但使用轻型废钢较多时，必须二次或三次装料才能完成，势必加长熔化时间，增加熔化电耗。
2、熔化室上部直径
采用耐火材料炉壁，特别是散装料与粘结剂打结炉壁时，一般用大块打结砖，内壁作成向外倾斜，这样，炉壁上部的厚度减薄，耐火材料消耗减少，炉壁稳定且易于修补，同时使熔化室容积增大，可多装比重轻的炉料。]6[
在钢液沸腾时，为了使炉渣不致严重冲刷炉墙和炉坡的接缝处，炉坡应高于炉门门槛100mm ，因此可得出如下公式
10
100211-?+=H D D B (1-7)
则D 1=2.8717m ≈2870mm
1.3炉顶
1、炉顶拱高h 3
炉顶拱高h 3与熔化室直径D 1的关系：]3[
13D h =7
1～91（因炉顶砖材质不同而异） 电炉炉顶用砖多为高铝质专用型砖，
则取h 3=91D 1=9
2870≈319 mm （1-8） 2、炉顶厚度δ
是按耐火材料的热阻计算和实际经验决定的，对20t 以下的炉子 ，采用炉顶厚度δR =230mm 。]3[
砌炉顶时，砖缝小于2mm ，砖与砖高低凹凸差小于5mm ，以“人字形”砌法最为普遍。
1.4炉壳直径和炉衬厚度
1)、炉壁
炉壁厚度是指D ，平面上的厚度，即炉壁的最大厚度。该厚度通常可按耐火材料的热阻计算而定。计算所依据的条件是炉子在操作末期炉壳被加热的温度不得超过1500～200°C ，以免炉壳变形。计算指出，炉衬厚度对热损失的影响只在一定范围内是显著的。]2[
在用砖砌筑炉壁时必须考虑标准砖尺寸。通常，对于10～40t 的炉子，炉衬耐火砖层厚度为345mm ，绝热层厚度为75mm 。
对于所设计的炉子，耐火砖层厚度取为345mm ，绝热层厚度取为75mm ，于是可求出炉壳内经为：
D h1==D B +2δh1=2650+2*(345+75)=3490mm
炉壳钢板厚度:
δh =
200
1D h1=2003490=17.46≈18mm 则炉壳外径为：
D h2=D
h1
+2δ
h
=3490+2*18=3526mm
2)、炉底
（1）对炉底结构的要求
能耐温度的急剧变化；具有高温度下抗冲击的性能和抵抗炉渣冲刷的作用；有足够的热阻，使熔池内上下温度比较均匀。为满足以上的要求，炉底应由砌砖层和打结层组成，砌砖层下部要有较低的导热性。]2[
（2）炉底各层的厚度
炉底的总厚度应由热量计算来确定，近似等于熔池深度。可采用表2-1推荐的数据。]2[
表格 2-1 炉底厚度推荐
炉子容量，t 炉底总厚度，mm
0.5～6 450～500
12～50 500～750
100～200 800～1000
对所设计的炉子，炉底厚度取为600mm。当装有电磁搅拌设备时，炉底厚度应减薄10～15%。
1.5加料门及出钢口的尺寸
1、加料门尺寸
中小型电炉只有一个加料门和一个出钢口，它们处于相对的位置。
]4[加料门尺寸应便于观察炉况、修补炉底和炉坡，应能使加料机的料斗自由地伸入炉内面碰不到炉门柱和炉门拱的衬砖，应能顺利地取出破断的电极，同时应能方便吹氧。
加料门宽度近似等于熔炼室直径的0.3倍，对于炉顶装料的炉子可以将炉门宽度减小为熔炼室直径的0.1倍。工作台至炉门距离一般为700mm。有的资料介
绍，炉门宽B=(0.2～0.3)D
B=，炉门高h=(0.75～0.85)B,可作参考。
]4[
对所设计的炉子设一个加料门，其尺寸为：炉门宽度 2650*0.25=662.5mm 炉门高度 662.5*0.8 =530mm
2、出钢口，出钢槽
炉子的出钢口是一个圆形洞孔或修砌成方形（或长方形）,直径为120～150mm（有的资料介绍，直径150～200mm）。出钢槽采用角钢或棉板作成，断面为槽形，固定在炉壳上，且上倾10°～12°。槽内用高铝砖或用沥青浸煮过粘土砖砌成，目前大多数采用预制整块的流钢槽砖，衬质有用高铝砖、铝镁质、高温水泥质捣打成型。在保证出钢到包中的情况下出钢槽应短一些好，通常为1～
]4[
2m，最长不超过2.5m。
2、炉子的变压器功率及电极参数确定
2.1 炉子的变压器功率
在电弧炉的整个熔炼过程中，各个阶段所需要的能量不同，应根据炉内的温度情况，即热负荷的程度，以及熔炼操作对电能的要求来供给。]2[
确定变压器功率，应考虑两个方面：每日的生产率最大，单位炉料电能消耗应最小。目前通常是以每1000KVA 变压器功率每昼夜的合格产量定为炉子的生产率标准。下面是对已知装入量的电炉根据熔化时间要求来计算所需供电功率，即变压器容容量： P=N
t qG m ?ηcos （2-1） 式中 P ————炉用变压器额定容量，KVA ；
q ————熔化每吨废钢料及熔化相应的渣料并升温所需要的电
量，KWh/t, q ≈410kWh/t ；
G ————电炉装入量，t ；
t m ________预期熔化时间，h ；当决定变压器功率时，熔化期时间
应采取 1～1.5h 。较小的数值适用于小容量电炉。
cos φ————熔化期平均功率因数，一般功率电炉取0.82～0.85，
超高功率电炉取0.70；
η————变压器有功功率的热效率，η=0.75～0.80；
N ————熔化期变压器功率平均利用系数，N=1.0～1.2。
则对于所设计的炉子，所需变压器的功率为： P=
1
.177.083.0110410????=7056.8KVA 可选用10000KVA 变压器 2.2电压级数
为了熔炼的正常进行，应在熔炼的各个时期使用不同的电力及不同长度的电弧，以满足工艺的要求。在功率一定时，工作电压提高可
以减小电流，因而可提高η
e l
及Cosψ。
选择最高一级二次电压，有如下经验公式]2[：
对碱性电炉U=15·P
r a t
1/3；（2-2）
对酸性电炉U=70+15·P
r a t
1/3（2-3）
对10t炉子，其最高级工作电压为：
U=15·100001/3=323V
2.3电极直径
电弧炉多半采用直径600mm以下、长2500mm以下的圆形截面石墨电极。石墨电极是用石油焦或沥青焦和煤焦油制成的。每根电极之间采用石墨端头联接，以保证接合处紧密。每相电极一般由2-3根组成然后把它安装到炉上。]2[
电极具有很大的比电阻，当电流流经电极时发热，此时约有8%的电能损失。一般采用大直径的电极，以降低电极上的电流密度，从而减少电能损失。但当电极直径增大时，电极表面积增大，又会散失更多的热量。因此电极直径应有合适的值，以保证电极上的电流密度在一定范围内。另外为减少每吨钢的电极消耗，露出炉顶的部分对石墨电极其温度不允许超过500℃，而对碳素电极则不允许超过400℃。
电极直径可按如下公式]2[决定：
d
e d
=[（0.406·I2ρe d）/K e d]1/3 cm （2-4）式中：I为电极上的电流密度，A；
ρe d为石墨电极500℃时的电阻系数，Ω·cm。即ρe d=10Ω·mm2/m；
K
e d 为系数对石墨电极K
e d
=2.1W/cm3。
对变压器功率为10000KVA，二次电压为323V的条件下，电流密度为：
I=（103P
r a t
）/（31/2U）=（1000×10000）/（31/2×323）=17873A 则电极直径为：
d
e d
=[（0.406×178732×10）/（2.1×104）]1/3≈400mm
于是，可以校核此电极电流密度为：
32953/[（π/4）×40.02]=14.2A/cm3
石墨电极的电流密度允许值，依直径不同而有所变化：
电流直径，mm 100 200 300 400 500 600
电流密度，A/cm2 28 20 17 15 14 12
上述校核的电流密度显然是在允许范围内，因此可行。
2.4电极分布
电弧炉是以三个电极圆心构成的圆的直径D
P
来表示电极在炉内的分布。比
值D
P /D
B
决定电极在炉中取得位置，同时也决定炉内热量的分布。
考虑到炉壁热负荷的均匀和电极把持器的布置。电极分布圆直径与D
B
有如
下关系]6[：
D P /D
B
≤0.25～0.35(取0.3)
则D
P==0.3D
B
=0.3*2650=795mm
3、电弧炉耐火材料选择
3.1、炉顶用耐火材料
电炉炉顶内衬是整个炉体的薄弱环节，其材质的选择、砌筑和使用十分重要。所谓电炉炉龄就是指电炉炉顶衬体的使用寿命。
硅砖是电炉炉顶的传统耐火材料。30吨普通电炉硅砖炉顶的
使用寿命为70-80炉次，100吨普通电炉炉龄为25-35炉次。
随着现代超高功率电炉的发展，炉顶衬体工作面的温度可超过1700～1800℃，使用条件苛刻，炉衬损毁加剧，特别是小炉顶区域尤甚。在这种情况下，电炉炉顶普遍采用综合炉衬，获得了较好的使用效果。
综合炉衬：主炉顶和小炉顶均用铁皮不烧镁铬砖，易损部位炉衬加厚80mm。电极孔周围和排烟孔两种砖接茬处则用高铝质耐火捣打料捣制。排烟孔周围因采取强化除尘措施，磨损较重，故用高温烧成直接结合镁铬砖砌筑。该砖性能如下：体积密度为3.04克/立方厘米，显气孔率为15.4%，耐压强度为784公斤/平方厘米，1400℃高温抗折强度为129公斤/平方厘米。
化学成分：MgO83.2%，Cr2O37.3%，Fe2O3 2.2%, Al2O36.2%，CaO0.2%，SiO20.7%。
目前，电炉经常采用超高功率强化冶炼，有时还喷油或吹氧进行操作，因此熔炼温度高，周期短，急冷急热频繁，加剧了炉衬的损毁速度。为此，曾向硅砖中掺加少量的氧化铬或用焦油进行浸渍,以延缓硅砖炉顶的熔损，但始终未能彻底解决问题。同时，硅砖与飞溅物作用产生熔流，不仅加速了本身的损毁，而且还降低了熔渣碱度，致使炉墙破坏严重，也影响精炼效果。在这种情况下，现在的电炉护顶主要采用高铝砖、碱性砖和相应的耐火浇注料或耐火捣打料作衬体，使用效果较好。]5[
3.2、炉墙用耐火材料
电炉炉墙一般采用碱性砖砌筑。通常采用不烧镁铬砖、直接结合或再结合镁铬砖、电熔镁铬砖、浸渍烧成镁砖、镁碳砖或碳砖等，砌筑成综合炉墙，使用效果较好;除此之外，也可广泛使用方镁石砖，或用焦油结合白云石砖或沥青浸渍烧成白云石砖。
普通电炉炉墙主要采用镁砖、白云石砖和方镁石砖砌筑，生产中损毁较少，使用寿命较长，基木上不影响生产；超高功率或冶炼特殊钢的电炉炉墙，则用镁铬砖和优质镁砖砌筑，使用效果较好电炉炉墙渣线区和热点部位是整个炉墙的薄弱环节，主要采用高级碱性砖及镁碳砖，或者采用水冷炉壁。
最近十年来，在电炉炉墙渣线区和热点部位广泛采用镁碳砖砌筑，使用寿命成倍的提高，显示了该砖的耐高温和抗渣蚀两大优点。
目前，在电炉炉墙上除采用镁碳砖以提高寿命外，还可采用水冷炉壁或进行热喷补，使炉墙损毁趋于均衡，延长使用寿命。
电炉用水冷躺或水冷套系采用铸钢件或钢板制作的。在使用时，水冷箱或水冷套的内表而喷涂一层耐火喷涂料，以便挂渣形成保护层。该种炉墙使用寿命为300-400炉次，其寿命主要取决于渣线区未冷却炉墙的损毁程度，耐火材料单耗能降低50-90%;另一办法是在水冷系统内侧砌层镁碳砖以保护水冷件，这种炉墙在无中修的情况下，能使用400炉次以上。
电炉用耐火喷涂料一般用磷酸盐作结合剂，使用效果较好。同时，镁质耐火喷涂料的使用效果比白云石质要好，前者喷补一次能冶炼4炉钢，每吨钢耐火材料消耗为 4.67公斤，后者是每炼一炉钢必须喷补一次，耐火材料单耗高达14公斤每吨钢左右。]5[
3.3、炉底和出钢槽用耐火材料
炉底和炉坡组成熔池，是装炉料或盛钢水的地方。损毁主要是化学侵蚀和机械冲击造成的，此外，炉坡还受到电弧高温的作用。因此，该部位用耐火材料应具有耐高温、抗侵蚀和组织结构稳定的特点，以
便提高其使用寿命。
炉底和炉坡的永久衬一般采用烧成镁砖砌筑，也可用高纯镁砖；工作衬用镁砖或白云石砖砌筑，使用寿命约为6个月。多数采用不定形耐火材料制作炉底工作衬。主要采用镁砂或高纯镁砂配制耐火捣打料或耐火浇注料，进行捣制或浇灌;欧洲多数国家则用白云石砂、镁砂或两者的混合物配制耐火捣打料，捣制炉底。
过去，炉底工作衬普遍采用湿法捣打，结合剂为卤水或水玻璃溶液，每次铺料80-100毫米厚，用风镐或捣固机捣打结实。工作衬的使用效果较好，缺点是料中含有2-5%的水，干燥时间长，此外施工效率低，劳功强度大。因此，现在逐渐改用干法捣制或振动浇注成型。干法捣打炉底工作衬的特点是：施工时间较短，不需要干燥，烧结后致密度高，抗侵蚀性能好。其缺点是粉尘较大，污染环境。
电炉炉底和炉坡的工作衬损毁后，也可以采用喷补或投补的方法进行修理，以延长使用寿命。在大型电炉炉底上，也可采用水冷系统，以提高工作衬的使用寿命，降低耐火材料消耗。
电炉炼钢一般为侧出钢，出钢槽衬体普遍采用镁质、高铝质、蜡石质、碳质或碳化硅质等材料，可以用砖砌筑，也可以捣打或振动浇注施工。
出钢槽衬体采用小砖砌筑时，砖缝熔损严重，也易渗钢粘液，难以清理。电炉出钢槽衬体普遍采用不定形耐火材料制作，整体性好，使用寿命高，成本也低。施工方法分为捣打、振动浇注和预制三种。目前，后两种施工方法使用较多，特别是预制成整体出钢槽，能机械化吊装，更有发展前途。
耐火捣打料采用酚醛树脂作结合剂，耐火浇注料则用非水泥类材料作结合剂，一般在现场配制和施工。耐火浇注料可在耐火厂制成预制品，并经过烘干，运到现场吊装后，即可使用。]5[
电炉采用固定式炉底出钢，具有以下优点:
1)无需倾动的机电设备，可使整套设备重最减轻25%左右，投资也显著降低
2)由于不倾动炉体，可扩大水冷壁面积，也缓和了炉衬的蚀损，因此炉龄从106炉次提高到108炉次，耐火材料消耗降低60%左右；
3)出钢温度可适当降低，出钢时间也能缩短，每吨钢能节约电22千瓦·小时和电极材料0.4公斤。]5[
因此固定式电炉是有发展前途的.
结论
在给定的要求条件下，一个定额容量为10t的电弧炉，钢液的液面直径与深度分别为2450mm、510mm，从而得出熔化池下部直径为2650mm，球缺高度与球缺弦长分别为102mm、1653mm，渣层厚度为44.5mm。选取炉壁高度为1190mm，熔化池上部直径为2870mm，炉顶拱高为319mm，炉顶厚度为230mm，炉壳内经为3490mm，炉壳钢板厚度为18mm，则炉壳外径为3526mm，炉衬耐火砖层厚度为345mm，绝热层厚度为75mm，炉底厚度取为500mm，加料门炉门宽度和炉门高度分别为662.5mm和530mm，出钢口直径为120～150mm。
炉子所需的变压器功率为10000KVA，最高级工作电压为323V，电流密度为17873A，电极直径为400mm，电极分布圆直径为795mm。
此次计算让我深入了解了电弧炉各部分的尺寸以及耐火材料的选择。
附录
参考文献
1、钢铁厂设计原理（下册）李传薪
2、现代电弧炉炉型及其炉体结构设计阎奎兴阎立懿
3、钢铁冶金学（炼钢部分）陈家祥
4、电弧炉——炉外精炼技术朱文佳李继宗幸超
5、耐火材料应用韩行禄刘景林
6、电弧炉炼钢生产技术赵文广
7、电弧炉炼钢工艺与设备沈才芳孙社成陈建斌
8、电弧炉炼钢法{日}森井廉著，朱果灵译
课程设计任务书 设计题目低温井式电阻炉的设计 学生*** 学生学号****** 专业班级**************** 指导教师
目录 1、设计任务 (2) 2、炉膛尺寸的确定··························································· 2 3、炉子砌砖体的设计 3.1炉衬材料的选择 (4) 3.2炉墙设计 (4) 3.3炉底设计 (5) 3.4炉顶设计····························
(5) 3.5炉门设计 (6) 4、炉子功率计算和分配 4.1有效热Q件计算 (8) 4.2辅助构件热损失Q辅计算 (8) 4.3炉衬热损失Q .............................散 (8) 4.4Q辐计 ·····························算 (9) 4.5炉门溢气热损失Q ·····························溢
4.6其它热损失Q .............................它 (10) 4.7炉子安装功率计算 (10) 4.8炉子热效率计算 (10) 4.9炉子空载功率··························································1 1 4.10炉子升温时间计算 (12) 4.11功率分配·······························································1 2 4.12接线方
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电炉容量和座数的确定 在进行电炉炉型设计之前首先要确定电弧炉的容量和座数，它主要与车间的生产规模，冶炼周期，作业率有关。 在同一车间，所选电炉容量的类型一般认为不超过两种为宜。座数也不宜过多，一般设置一座或两座电炉。为了确定电炉的容量和座数，首先要估算每次出岗量q ： y G q a ητ8760= 式中 G a —车间产品方案中确定的年产量，80万t ； τ—冶炼周期，55min=0.917h ； η—作业率，年日历天数 年作业天数=η×100% 本设计取90%； Y —良坯收得率，连铸一般95%~98%,本设计取98%； 带入数据计算得 q=95.0t 。 根据估算出的每次出钢量选取HX 2-100系列一座，以下是主要技术性能： 1.1.2电炉车间生产技术指标 （1）产量指标 年产量80万t ； 小时出钢量： （2）质量指标 钢坯合格率 98%; (3) 作业率指标
作业率：90% (4)材料消耗指标 a金属材料消耗 一般为废钢、返回废钢、合金料于脱氧合金。 b炼钢扶住材料消耗 石灰、以及其他造渣材料和脱氧粉剂。 c耐火材料消耗 主要用于炉衬的各种耐火砖以及钢包的耐火材料。 d其它原材料消耗 电极和工具材料。 e动力热力消耗指标 主要为电能和各种气体和燃油等。车间设计产品大纲见下表： （5）连铸生产技术指标 连铸比 铸坯成坯率 连铸收得率 （6）生产的钢种：主要生产Q215，年产量80万吨，连铸坯尺寸选取200×200mm方坯； 1.2 电炉车间设计方案 1.2.1电炉炼钢车间设计与建设的基础材料 （1）建厂条件 1）各种原料的供应条件，特别是钢铁材料来源； 2）产品销售对象及其对产品质量的要求； 3）水电资源情况，所在地区的产品加工，配件制作的协作条件； 4）交通运输条件，水路运输及地区公铁路的现状与发展计划； 5）当地气象，地质条件； 6）环境保护的要求； 在上述各项主要建厂条件之中，原材料条件对于工艺设计的关系尤为密切重要。 （2）工艺制度 确定工艺制度是整个工艺设计的基本方案，是设备选择，工艺布置等一系列问题的设计基础。确定工艺制度的主要依据是产品大纲所规定的钢种，生产规模，原材料条件以及后步工序的设计方案。 1）冶炼方法：利用超高功率电弧炉进行单渣冶炼，然后进行炉外精炼； 2）浇注方法：采用全连铸； 3）连铸坯的冷却处理与精整：铸坯在冷床上冷却并精整； 4）在技术或产量方面应留有一定的余地。 1.2.2电炉炼钢车间的组成
课程设计退火炉温度 控制系统
课程设计设计题目：退火炉温度控制系统 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：
摘要 退火炉是金属热处理中的重要设备，它把压力容器加热到一定温度并维持一段时间，然后让其自然冷却。其目的在于消除压力容器的整体压力。提高压力容器的使用寿命。温度是退火炉的主要被控变量，是保证其产品质量的一个重要因素。退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。 本文以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。硬件设计包括温度检测模块，按键模块，执行模块，LED显示模块，单片机最小系统。本设计要求采用电热丝加热，通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较，从而对退火炉的温度进行控制，通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATLAB仿真检验是否有纹波。
目录 第1章绪论 (3) 1.1设计背景与算法 (3) 第2章课程设计的方案 (5) 2.1概述 (5) 2.2系统组成总体结构 (5) 第3章程序设计与程序清单 (7) 3.1单片机最小系统设计 (7) 3.1.1单片机选择 (7) 3.1.2时钟电路设计 (8) 3.1.3复位电路设计 (9) 3.2程序清单与电路图 (11) 3.3温度控制电路 (17) 第4章控制算法 (18) 4.1程序框图 (18) 4.2算法设计 (19) 第5章课程设计总结................................................ - 22 -
学号 天津城建大学 过程控制课程设计 设计说明书 某加热炉温度控制 起止日期：2014 年6 月23 日至2014 年6 月27 日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2014年6月27 日
天津城建大学 课程设计任务书 2013 -2014学年第2学期 控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级13电气11班 姓名学号 课程设计名称：过程控制 设计题目：某加热炉温度控制 完成期限：自2014 年6 月23 日至2014 年 6 月27 日共1 周设计依据、要求及主要内容： 一、设计任务 某温度过程在阶跃扰动1/ ?=作用下，其温度变化的数据如下： q t h 试根据实验数据设计一个超调量25% δ≤的无差控制系统。具体要求如下： p （1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表； （4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 二、设计要求 采用MATLAB仿真；需要做出以下结果： （1）超调量 （2）峰值时间 （3）过渡过程时间 （4）余差 （5）第一个波峰值 （6）第二个波峰值 （7）衰减比 （8）衰减率 （9）振荡频率 （10）全部P、I、D的参数 （11）PID的模型 （12）设计思路
三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。 四、参考资料 [1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．北京：化学工业出版社，2004 [2] 邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社2000 [3] 过程控制教材 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：年月日
Guide operators to deal with the process of things, and require them to be familiar with the details of safety technology and be able to complete things after special training.热处理电炉安全操作规程 正式版
热处理电炉安全操作规程正式版 下载提示：此操作规程资料适用于指导操作人员处理某件事情的流程和主要的行动方向，并要求参加施工的人员，熟知本工种的安全技术细节和经过专门训练，合格的情况下完成列表中的每个操作事项。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1. 热处理工人在进行各种工艺操作前必须穿戴好规定的安全防护用品。 2. 加热炉在使用前需要检查其电源接头和电源线路的绝缘是否良好。 3. 操作工在进行装炉前，首先要检查炉膛后面及小车下面的几组接线铝夹头是否有熔化现象，如有，应找电工马上更新。 4. 在合上闸后，应观察炉膛后面及小车下面几组铝夹头上的固定螺栓是否发红，若发红，应找电工拧紧。合上闸后，操作工用手晃几下热电偶传导线，看表盘
上的黑针和红划线针是否上下摆动幅度较大，若大，应找电工拧紧表盘后的螺栓或拧紧热电偶上的螺栓。 5. 每次装炉前应先设定一个低温数值，来验证表盘上黑针指出的数是否和设定的温度值相符。然后按照黑针指出的数值来修正设定温度的红指针。到达恒温阶段还要摇起炉门观察小车上各炉板温度是否接近均匀，如发现个别炉板温度过高，先立即找电工查明原因。 6. 工件的装炉与出炉均不能触及电垫元件，以免断电装置失效时发生触电事故。 7. 进行热处理操作时，操作工不得离开现场，切实注意观察温度和设备运转情
一、设计任务书 题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉； 生产能力：160 kg/h ； 生产要求：无定型产品，小批量多品种，周期式成批装料，长时间连续生产； 要求：完整的设计计算书一份和炉子总图一张。 二、炉型的选择 根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最高使用温度650℃，不通保护气氛。 三、确定炉体结构及尺寸 1.炉底面积的确定 因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p 为160 kg/h ，按照教材表5-1选择箱式炉用于退火和回火时的单位面积生产率p 0为 100 kg/(m 2﹒h )，故可求得炉底有效面积： F 1=P P 0=160100 =1.6m 2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F 1F ?=0.60~0.85，取系数上限，得炉底实际面积： F = F 10.85=1.6 0.85 =1.88m 2 2.炉底长度和宽度的确定 由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便，取L B ?=2，因此，可求得： L =√F 0.5?=√1.880.5?=1.94m B =L 2?=1.942?=0.97 m 根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L =1.970 m ，B =0.978 m ，如总图所示。 3.炉膛高度的确定 按照统计资料，炉膛高度H 与宽度B 之比H B ?通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H B ?=0.654m 。 因此，确定炉膛尺寸如下： 长 L =(230+2)×8+(230×1 2+2)=1970 m 宽 B =(120+2)×4+(65+2)×2+(40+2)×3+(113+2)×2=978mm 高 H =(65+2)×9+37=640 mm 为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为： L 效=1700 mm B 效=700 mm H 效=500 mm 4.炉衬材料及厚度的确定 由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即113mm QN ?0.8轻质粘土砖，+80 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝纤维毡，+113mm B 级硅藻土砖。 炉顶采用113 mmQN ?1.0轻质粘土砖，+80 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝纤维毡，+115 mm 膨胀珍珠岩 。 炉底采用三层QN ?1.0轻质粘土砖(67×3)mm ，+50 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝
机械设计课程设计计算说明书 设计题目：加热炉装料机设计院系：能源与动力工程学院设计者： 指导教师： 2014年6月3日
前言 加热炉装料机可用于向加热炉内送料。由电动机驱动，于室内工作。通过传动装置使装料机推杆往复运动，将物料送入加热炉内。 设计一台由减速器与传动机构组成装料机，配以适当的电动机等零部件，实现自动送料过程。尽量实现占地面积小，工作平稳及急回特性明显等工作特征。
目录 目录 一、设计任务书...................................... 错误!未定义书签。 1、设计题目..................................... 错误!未定义书签。 2、设计要求..................................... 错误!未定义书签。 3、技术数据..................................... 错误!未定义书签。 4、设计任务..................................... 错误!未定义书签。 二、总体方案设计.................................... 错误!未定义书签。 1、传动方案的拟定............................... 错误!未定义书签。 （1）原动机................................. 错误!未定义书签。 （2）传动机构............................... 错误!未定义书签。 （3）执行机构............................... 错误!未定义书签。 2、执行机构设计................................. 错误!未定义书签。 （1）设计计算过程........................... 错误!未定义书签。 （3）推板设计............................... 错误!未定义书签。 3、电动机的选择................................. 错误!未定义书签。 （1）电动机类型选择......................... 错误!未定义书签。 （2）选择电动机功率......................... 错误!未定义书签。 4、传动系统运动和动力参数....................... 错误!未定义书签。 三、传动零件设计.................................... 错误!未定义书签。 1、蜗轮蜗杆的设计............................... 错误!未定义书签。 最终结果:................................... 错误!未定义书签。 2、直齿圆柱齿轮的设计........................... 错误!未定义书签。 最终结果：.................................. 错误!未定义书签。 3、轴的设计和校核计算........................... 错误!未定义书签。 （1）蜗杆轴................................. 错误!未定义书签。 （2）蜗轮轴................................. 错误!未定义书签。
普通电弧炉的一般设计与电极升降控制
摘要： 为了提高所熔炼速度和钢水的质量、减少电能及电极的消耗量、保证维持规定的电气工作条件，使设备获得较高的生产率。从电弧炉的一般设计概况，到电弧炉电极的升降控制。系统了解电弧炉中存在的缺点与不足。通过分析，更好的提高电气控制的稳定性，提高电网提高熔炼速度。 关键词：电弧炉、短网电流、电极升降。
目录 一、电弧炉的简介及特点 1.电弧炉简介 2.电弧炉特点 二、电弧炉的一般设计 1.电弧炉组成部分 2.炉体设计 3.变压器设计 4.短网电流的计算 5.电极直径计算 6.电极升降计算 7.其他相关参数 三、电极升降自动控制 1.调节器的组成及工作原理 2.调节器的结构原理 四、小结 五、参考文献
一、电弧炉的简介及特点 1.电弧炉简介 电弧炉是利用电极间电弧产生的热能冶炼金属的一种设备。电弧炉炼钢就是靠电极与炉料之间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金。 现代化炼钢电弧炉均为直接加热、炉底不导电式电炉。该电炉按直接加热金属的原理工作，电弧发生在每一电极与炉料之间，
己熔化的金属则形成负荷的中心点。 2.电弧炉的特点 电弧炉进行冶炼，电弧炉是一个多变量、非线性、大滞后、强藕合、时变、随机干扰较强的系统，使得系统电极位置、电弧长度、电弧电流以及系统功率很难保持最佳工作状态。电极升降调节系统是电弧炉的重要组成部分，其工作性能的好坏直接影响钢的产量、质量和能源消耗。在电弧炉冶炼过程中，三相交流电弧炉的电力负载是不稳定的、不对称的；无功冲击及闪变；产生谐波电流。 电弧炉的整个炼钢过程一般分为熔化期、氧化期、还原期三个时期，由于各个时期所完成的任务不同，因而相应地对冶炼温度和功率的要求也不同。 （熔化期）开始熔化阶段，固体炉料熔化，能量需求最大。 （氧化期）初精炼及加热阶段。 （还原期）精炼期，此阶段输入能量只需平衡热损耗。 在废钢冶炼时电弧炉的工作特性为：
五矿<湖南）铁合金有限责任公司103#硅锰合金冶炼炉优化控制系统 方 案 设 计 说 明 书 中南大学信息科学与工程学院 二○一○年三月
一、开发背景 五矿<湖南）铁合金集团有限公司103#10000KV A矿热炉主要用于熔炼硅锰合金和碳锰合金，整个生产系统由炉体、供电变压器及保护系统、配加料系统、电极卷扬升降控制系统、电极压放子系统和炉体水冷系统等组成。目前，配加料子系统采用了计算机自动控制；电极压放子系统依靠人工凭经验综合考虑炉况、二次电压、一次电流、熔炼时间等因素，输入控制信号给PLC，由PLC来完成电极的定长压放；电极升降是依靠人工凭经验综合考虑二次电压、一次电流及炉盖温度等因素进行调节；供电变压器二次侧电压等级靠人工根据炉况和电压、电流、功率等因素凭经验进行调整。这种靠人工凭经验来控制冶炼过程的方法难以保证矿热炉稳定持续地工作在最佳工作范围内，调节过程相对滞后、工人操作强度大、工作效率低，容易出现电极烧结不好、耗电量大、炉况不稳定等问题，难以保证产品的产量和质量。 二、设计要求 针对五矿<湖南）铁合金集团有限公司103#矿热炉熔炼过程控制自动水平低下带来的各种问题，通过现场调研和与工艺技术人员交流沟通，结合生产的实际需要，搭建103#矿热炉优化控制系统，以达到如下目标：1．通过建立电极位置模型，在线检测电极的升降量和压放量，实现电极自动升降和自动压放；并通过采用合理的算法，计算电极长度及其位置，控制电极处于最优位置区域内，使三相有功功率平衡度在原有基础上提高2-3%，提高功率因数。 2．通过建立实时数据库，实时采集熔炼过程数据，实现整个矿热炉控制系统的运行监视、事故报警与记录、统计分析和报表打印、日常生产
热处理箱式电阻炉课程设计 一、设计任务 1、炉型：箱式炉 2、设计要求：（1）生产率或一次装炉量：100kg/h （2）零件尺寸：长、宽、高尺寸最大不超过150mm （3）零件材料：中、低碳钢、低合金钢及工具钢 （4）零件热处理工艺：淬火加热 3、任务分析： （1）生产率或一次装炉量为100kg/h ，属小型炉； （2）生产长、宽、高尺寸最大不超过150mm 的零件，选择箱式炉合理； （3）淬火加热工艺表明所设计的箱式炉属于中温范畴。 二、电阻炉的炉体结构设计 1、炉型选择：由于所生产的零件尺寸较小，都不大于150mm ，且品种较多，热处理 工艺为淬火加热，具体品种的淬透性不同，工艺有所差别，故采用周期作业中温箱式热处理炉进行设计。（额定温度为950℃） 2、炉膛设计 （1）典型零件的选定 参照设计任务的要求，选用40Cr 钢齿轮模拟设计 ①齿轮参数：分度圆mm d 128= 齿顶圆mm d a 136= 齿数32=z 模数 4=m 齿宽mm b 70= 全齿高mm h 9= 齿根圆mm d f 118= 齿轮孔径mm d 40=孔 ②设定工艺曲线： 加热时间 t=a ×k ×D （a ：加热系数，k ：工件装炉条件修正系数，D ：工件 《热处理手册》第四版第二卷，机械工业出版p55 工艺周期为5h 《热处理设备》p117表5-4
有效厚度） 查表得：a 为1.2-1.5min/mm 取1.3 min/mm k 取1.8 故时间 t=1.3×1.8×70=163.8min 取加热时间3h ，保温时间2h 工艺周期为5h （2）确定炉膛尺寸 一次装炉量=生产率×周期=100kg/h ×5h=500kg 单位重量 kg kg d d 337.6108.7b ])2 ( )2[(m 322 =???-=孔π 零件个数 809.78337 .6500 ≈== n 个 查表可知，炉底单位面积生产率 h m kg P ?=20100 有效面积 22 01100 100m m P P F === 有效 由于工件之间距离为工件高度的0.3-0.5，故取工件之间距离为30mm 设计每次装炉80个零件，分两层分布，每层40个,纵向8个,横向5个 实际炉底面积 224.125.18 .01 m m K F F ≈== = 有效实 （K 为炉底利用系数，通常为0.8-0.85） 取 长 L=1.4m ， 宽 B=1.0m 炉子高度一般为（0.52-0.90）B ，取0.6B ，故H=0.6m 3、炉体各部分结构 （1）炉衬：分为内层耐火层和外层保温层 内层：用QN —1.0的轻质耐火粘土砖 外层：B 级硅藻土砖，热导率为t 1023.0131.03 -?+，最高使用温度为900℃ （2）炉墙： 耐火层：QN —1.0轻质耐火粘土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 3110256.029.0-?+=λ，厚度 mm 1131=δ 保温层：B 级硅藻土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 1023.0131.03 -2?+=λ，厚度 mm 2302=δ 炉膛尺寸： L=1.4m B=1.0m H=0.6m 《热处理设备课程设计指导书》附表2
The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 热处理箱式炉安全操作规 程简易版
热处理箱式炉安全操作规程简易版 温馨提示：本操作规程文件应用在日常的规则或运作模式中，包含所有的执行事项，并作用于规范个体行动，规范或限制其所有行为，最终实现简化管理过程，提高管理效率。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 1遵守一般热处理工安全操作规程。仔细检测温度仪表、热电偶电气设备、接地线等是否完好。 2检查炉膛内是否有异工件，炉底板、电阻丝是否完好。 3工件进出炉应断电操作，并注意工件或工具不得与电阻丝相碰撞接触。装、出炉时不得砸撞炉底板，不得撞击阁砖。 4电炉通电前应首先合闸，再开控制柜电钮。停炉时应首先关控制柜电钮，再拉闸。 5每两周必须清理一次炉底上的杂物，发现问题应及时处理好。
6使用温度不得超过950℃。每次大修理后，在使用前需经过电热烘干，升温到300℃到400℃时取出炉底板，打开炉门八小时烘，然后关闭炉门再升温到500℃到600℃烘干8小时。 7发现仪表失灵，电阻丝相互接触烧坏，电阻丝加热时不平衡，应停炉并通知维修人员进行修理。 8发生事故要保持现场，并报告有关部门。 该位置可填写公司名或者个人品牌名 Company name or personal brand name can be filled in this position
#硅锰合湖南）铁合金有限责任公司103五矿<金冶炼炉优化控制系统 方 案 设 计 说 明 书 中南大学信息科学与工程学院 二○一○年三月
1 / 29 一、开发背景 #10000KV A103<湖南）铁合金集团有限公司矿热炉主要用于熔炼五矿硅锰合金和碳锰合金，整个生产系统由炉体、供电变压器及保护系统、配加料系统、电极卷扬升降控制系统、电极压放子系统和炉体水冷系统等组成。目前，配加料子系统采用了计算机自动控制；电极压放子系统依靠人工凭经验综合考虑炉况、二次电压、一次电流、熔炼时间等因素，输入控制信号给PLC，由PLC来完成电极的定长压放；电 极升降是依靠人工凭经验综合考虑二次电压、一次电流及炉盖温度等因素进行调节；供电变压器二次侧电压等级靠人工根据炉况和电压、电流、功率等因素凭经验进行调整。这种靠人工凭经验来控制冶炼过程的方法难以保证矿热炉稳定持续地工作在最佳工作范围内，调节过程相对滞后、工人操作强度大、工作效率低，容易出现电极烧结不好、耗电量大、炉况不稳定等问题，难以保证产品的产量和质量。 二、设计要求 #矿热炉熔炼过程控制自动103针对五矿<湖南）铁合金集团有限公司水平低下带来的各种问题，通过现场调研和与工艺技术人员交流沟通，结#矿热炉优化控制系统，以达到如下目标：103 合生产的实际需要，搭建1．通过建立电极位置模型，在线检测电极的升降量和压放量，实现电极自动升降和自动压放；并通过采用合理的算法，计算电极长度及其位置，控制电极处于最优位置区域内，使三相有功功率平衡度在原有基础上提高2-3%，提高功率因数。 2．通过建立实时数据库，实时采集熔炼过程数据，实现整个矿热炉
北华航天工业学院 《热处理工艺设计》 课程设计报告 报告题目：CA8480轧辊车床主轴 和淬火量块 热处理工艺的设计 作者所在系部：材料工程系 作者所在专业：金属材料工程 作者所在班级：B10821 作者学号：20104082104 作者姓名：倪新光 指导教师姓名：翟红雁 完成时间：2013.06.27
课程设计任务书 课题名称 CA8480轧辊车床主轴和淬火量块 热处理工艺的设计 完成时间06.27 指导教师翟红雁职称教授学生姓名倪新光班级B10821 总体设计要求 一、设计要求 1.要求学生在教师指导下独立完成零件的选材； 2.要求学生弄清零件的工作环境。 3.要求学生通过对比、讨论选择出最合理的预先热处理工艺和最终热处理工艺方法； 4.要求学生分别制定出预先热处理和最终热处理工艺的正确工艺参数，包括加热方式、加热温度、保温时间以及冷却方式； 5.要求学生写出热处理目的、热处理后组织以及性能。 工作内容及时间进度安排 内容要求时间备注 讲解并自学《金属热处理工艺》课本第六章；收集资料, 分析所给零件的工作环境、性能要求, 了解热处理工艺设计的方法、内容和步骤； 通过对零件的分析，选择合适的材料以及技术要 求 0.5天 热处理工艺方法选择和工艺路线的制定 确定出几种（两种以上）工艺 线及热处理 方案，然后进行讨论对比优缺点, 确定最佳工艺 路线及热处理工艺方案 1.5天 热处理工艺参数的确定及热处理后组织、性能 查阅资料，确定出每种热处理工艺的参数, 包括加热方式、温度和时间，冷却方式等，并绘 出相应的热处理工艺曲线 1.5天 编写设计说明书按所提供的模板 0.5天 答辩1天 课程设计说明书内容要求 一. 分析零件的工作环境，确定出该零件的性能要求，结合技术要求，选出合适的材料，并阐述原因。 二. 工艺路线和热处理方案的讨论。要求两种以上方案进行讨论，条理清晰，优缺点明确。 三. 每种热处理工艺参数的确定（工序中涉及到的所有热处理工艺）。写出确定参数的理由和根据，（尽可能写出所使用的设备）要求每一种热处理工艺都要画出热处理工艺曲线; 四. 写出每个工序的目的以及该零件热处理后常见缺陷。
第1章加热炉控制系统 加热炉控制系统工程背景及说明 加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace），是对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量。现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失。为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统。 影响加热炉出口温度的干扰因素很多，炉子的动态响应一般都比较迟缓，因此加热炉温度控制系统多选择串级和前馈控制方案。根据干扰施加点位置的不同，可组成多参数的串级控制。使用气体燃料时，可以采用浮动阀代替串级控制中的副调节器，还可以预先克服燃料气的压力波动对出口温度的影响。这种方案比较简单，在炼油厂中应用广泛。 这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧。简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数。含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分。现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量。应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题。加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性。一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质。 在加热炉燃烧过程中，若工艺介质流量过低或中断烧嘴火焰熄灭和燃料管道压力过低,都会导致回火事故，而当燃料管道压力过高时又会造成脱火事故。为了防止事故，设计了联锁保护系统防止回火和温度压力选择性控制系统防止脱火。联锁保护系统由压力调节器、温度调节器、流量变送器、火焰检测器、低选器等部分组成。当燃料管道压力高于规定的极限时，压力调节系统通过低选器取代正常工作的温度调节系统，此时出料温度无控制，自行浮动。压力调节系统投入运行保证燃料管道压力不超过规定上限。当管道压力恢复正常时，温度调节系统通过低选器投入正常运行，出料温度重新受到控制。当进料流量和燃料流量低于允许下限或火焰熄灭时，便会发出双位信号，控制电磁阀切断燃料气供给量以防回火。 随着节能技术不断发展，加热炉节能控制系统正日趋完善。以燃烧过程数学模型为依据建立的最佳燃烧过程计算机控制方案已进入实用阶段。例如，按燃烧过程稳态数学模型组成的微机控制系统已开始在炼油厂成功使用。有时利用计算机实现约束控制，使加热炉经常维持在约束条件边界附近工作，以保证最佳燃烧。
1热处理人员接到任务时首先检查热处理炉的状况是否满足热处理的条件，包括以下项目： 1.1温层是否完好。 1.2挡风墙是否完好。 1.3油泵、风机是否能正常工作。 1.4测温仪表是否正常。 1.5风冷要求是否能满足。 1.6炉车运行是否完好。 1.7油库油量是否满足生产需要。 1.8油嘴调节系统是否灵敏可靠。 1.9以上情况正常时，可进行下面操作；如不正常，应查出原因并使其恢复正常。 2热处理人员根据生产安排合理吊装工件，工件摆放应符合以下规定: 2.1弯管在炉车上的排列应考虑散热不受阻隔，风冷散热方便，火嘴墙应便于火焰通过，但不直接烧在弯管上。 2.2弯管应用垫砖垫放牢靠平稳，防止钢管变形，并应考虑垫砖承受能力。 2.3两层码放时，应注意上下层管子之间尽量避免相压而以垫砖承受为主，当不可避免时，相压部位必须有支点不得悬空。 2.4两层码放时，对大口径薄壁管，第二层必须以耐火砖为支点，不得压在底层弯管上，且管口必须支撑，支撑物必须靠牢吃力。
2.5工件摆放完毕后应画管子摆放图以便记录管子编号。 3装炉结束后，将炉车开进炉内，放下炉门，将炉门与炉车、炉车与后炉墙之间的缝隙用沙土、石棉布等加以密封 4启动油泵、风机、点燃火嘴。 5调整火嘴及风量，使炉内温度按照热处理工艺曲线的要求控制升温速度恒温时间及冷却速度。 6控制炉温和工件温度的热电偶必须经计量合格，且在计量的有效期内。热电偶的安装位置应能正确反映炉温和工件的真实温度。 7热处理炉的油系统管路，接头应坚持每天检查一次，如有渗油现象应立即排除。 8吊装管件时，应先检查钢丝绳及卸卡物是否合格，注意吊装角度, 并合理使用钢丝绳及卸卡。 9每次工作完毕要拉闸断电。 10炉车的耐火砖垫块应经常检查及时更换。 11热处理炉车轨道下不得放置障碍物，炉车进炉或出炉时，必须 一人在外瞭望，一人操作。 12点火前应进行炉周围检查，清理易燃易爆物后才允许点炉，引 火防止烧伤自己，不得在眼前点火，应侧脸点火。 13经常检查油路系统是否漏油，如有漏油应及时处理。 14出炉前，应注意检查周围有无易燃易爆物品 15做好班前安全交底，班后安全总结，做好自身安全保护工作。 16遵守安全规章制度，如进入车间戴安全帽，穿绝缘鞋等。
管式加热炉温度－温度串级控制系统 1设计意义及要求 1.1设计意义 管式加热炉是石油工业中重要装置之一，加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于其具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。 1.2设计要求 1）本课程设计题目为加热炉温度－温度串级控制系统设计，课程设计时间为2周；学生对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。 2）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： ① 目录； ② 摘要； ③ 生产工艺和控制原理介绍； ④ 控制参数和被控参数选择； ⑤ 控制仪表及技术参数； ⑥ 控制流程图及控制系统方框图； ⑦ 总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）； ⑧ 课程设计的心得体会（至少500字）； ⑨ 参考文献（不少于5篇）； ⑩ 其它必要内容等。 2方案论证 2.1方案选择 管式加热炉加热炉的工作原理如图1所示。要加热的冷物料从左端的管口流入管式加热炉，而燃料从右端的管口流入管式加热炉的燃烧部分，以供热。经加热的物料从右上端的管口流出，物料出口温度1()t θ为被控参数。 图1 管式加热炉工作原理图 分析管式加热炉的工作过程可知，物料出口温度1()t θ受进入管式加热炉的物料初始温度，物料进入的流量（即物料入口的压强），进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强），燃料的燃烧值等因素的影响。其中物料进入的流量（即物料入口的压强）和进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强）是影响物料出口温度1()t θ的主要因素。如果采用单回路控制系统，根据操作量的选取原则，我们可以在物料入口处装上一个调节阀，以控制物料进入的流量；对于进入管式加热炉的燃料的流量，可以使它保持某一恒定值。或在燃料的入口处安装一个调节阀，以控制进入管式加热炉的燃料的流量；对于进入管式加热炉的物料的流量，则可以使它保持某一恒定值。而调节阀的开度大小由安装在物料出口处的温度传感器输出的大小间接控制。它虽然结构简单，实现方便；但不符合生产工艺的要求。因为如果将物料的进入流量进行限定后，则日生产总量也被限定。这显然不符合实际的工业生产情况。在此基础上进行一点改进——不对另一个量进行限制。基于对燃料进入量进行控制的管式加热炉单回路温度控制系统原理图如图2 所示。 图2 管式加热炉单回路温度控制系统原理图 如图2所示的单回路温度控制系统初看起来是可行的。而且它的结构简单，所需的器材少，投入小。也符合工业设 物料出口温度1 ()t θ 1T C 物料入口 燃料 物料出口温度1()t θ
YF-ED-J3574 可按资料类型定义编号 热处理箱式炉安全操作规 程实用版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
热处理箱式炉安全操作规程实用 版 提示：该操作规程文档适合使用于工作中为保证本部门的工作或生产能够有效、安全、稳定地运转而制定的，相关人员在办理业务或操作设备时必须遵循的程序或步骤。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 1遵守一般热处理工安全操作规程。仔细检 测温度仪表、热电偶电气设备、接地线等是否 完好。 2检查炉膛内是否有异工件，炉底板、电阻 丝是否完好。 3工件进出炉应断电操作，并注意工件或工 具不得与电阻丝相碰撞接触。装、出炉时不得 砸撞炉底板，不得撞击阁砖。 4电炉通电前应首先合闸，再开控制柜电 钮。停炉时应首先关控制柜电钮，再拉闸。
5每两周必须清理一次炉底上的杂物，发现问题应及时处理好。 6使用温度不得超过950℃。每次大修理后，在使用前需经过电热烘干，升温到300℃到400℃时取出炉底板，打开炉门八小时烘，然后关闭炉门再升温到500℃到600℃烘干8小时。 7发现仪表失灵，电阻丝相互接触烧坏，电阻丝加热时不平衡，应停炉并通知维修人员进行修理。 8发生事故要保持现场，并报告有关部门。
目录 一、电弧炉简介及其发展趋势 (2) 二、电弧炉炉型算及变压器功率确定 (3) 1、电弧炉设计要求 (3) 2、电弧炉炉型计算 (4) 3、炉子的变压器功率及电极参数确定 (8) 三、电弧炉耐火材料的损毁机理及选择 (11) 1、炉衬损毁机理 (11) 2、炉顶用耐火材料 (12) 3、炉墙用耐火材料 (13) 4、炉底和出钢槽用耐火材料 (14) 附录 (16)
40吨电弧炉炉体设计说明书 一、电弧炉简介及其发展趋势 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。2001年，电弧炉炼钢占世界钢产量的40％，成为最重要的炼钢方法之一。与高炉铁水炼钢相比，其竞争优势在于投资费用和运行成本。自60年代中期提出电弧炉超高功率概念以来，电弧炉建造趋于大型化、高功率化，出现现了多种新型式的电弧炉。在发展大型电弧炉的过程中，美国曾用六支电极，由两台变压器供电，电弧炉为椭圆形。 发展大容量电炉和提高电炉自动化水平，采用大功率静止式动态补偿技术，用水冷构件代替耐火材料，炉盖第四孔直接排烟与电炉周围密封罩相连接的烟尘净化系统，炉盖第五孔机械化自动化加料系统，电炉使用还原铁比例逐渐扩大，炉外废钢预热，炉内燃料助燃，强化熔池用氧，开发底气搅拌系统和泡沫渣覆盖下的冶炼工艺，从冷却水和废气中回收热能，采用全连铸，发展纤维石墨电极和采用优质高效碱性镁碳炉衬等。 电弧炉炼钢得到迅速发展的主要原因： (1)废钢日益增多 (2)钢铁工业迅速增长。由于发电设备大型化和技术不断改进，可利煤用部分劣质粉发电，电的供应和价格比较稳定，使电炉炼钢有了比较可靠的基础。此外，电炉用废钢比高炉——转炉炼钢的能耗低。 (3)电炉趋向大型化、超高功率化，冶炼工艺化。 (4)投资少，基建速度快，基金回收速度。 (5)钢液温度、成份容易控制，品种适应性大，可冶炼多种牌号的钢，同时还能间断性生产。 电炉炼钢是世界各国生产特殊钢的主要方法，它具有一系列的优点： (1)电炉炼钢的设备投资少、基建速度快； (2)炼钢的热源来自于电弧，温度高达4000～6000℃，并直接作用于炉料，
真空热处理炉 设计说明书 （课程设计） 一、设计任务说明说： WZC-60型真空淬火炉技术参数：
二、确定炉体结构和尺寸： 1、炉膛尺寸的确定 由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸 为900mm×600mm×450mm ，隔热屏部结构尺寸 主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定， 并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装 出料操作的方便。一般隔热屏的表面与加热器之 间的距离约为50—100mm；加热器与工件(或夹具、 料筐)之间的距离为50一150mm。隔热屏两端通常不 布置加热器，温度偏低。因此，隔热屏每端应大于 有效加热区约150—300mm，或更长一些。从传热学 的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，宜尽量采用。 则： L＝900＋2×(150～300)＝1100～1400mm B＝600＋2×(50～150)＋2×(50～100) ＝800～1100mm H＝450＋2×(50～150)＋2×(50～100) L=1300㎜＝650～950mm B=900㎜不妨，我们取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。 H=850㎜
2、炉衬隔热材料的选择 由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同的结构和材料。这里我们选用金属隔热屏，由于加热炉的最高使用温度为1300℃，这里我们采用六层全金属隔热屏，其中三层为 钼层，外三层为不锈钢层。 按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。 则按上述设计，各层的设计温度为： 第一层：1300℃；第二层：1050℃； 第三层：800℃；第四层：550℃； 第五层：400℃；第六层：250℃； 水冷夹层壁：100℃ 最后水冷加层壁的温度为100℃<150℃， 符合要求。 3、各隔热层、炉壳壁的面积及厚度 （1）、隔热屏 由于隔热层屏与屏之间的间距约8～15mm，这里我们取10mm。钼层厚度0.3mm，不锈钢层厚度0.6mm。屏的各层间通过螺钉和隔套隔开。
加热炉装料机设计机械设计说明书(doc 33页)
机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：加热炉装料机设计 院系： 设计者： 指导教师： 年月日 北京航空航天大学
设计任务书 1、设计题目：加热炉装料机 2、设计要求 （1）装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料 机推杆作往复移动，将物料送入加热炉 内。 （2）生产批量为5台。 （3）动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳。 （4）使用期限为10年，每年工作300天，大修期为三年，双班制工作。 （5）生产厂具有加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力。 加热炉装料机设计参考图如图
3、技术数据 推杆行程200mm,所需电机功率2kw,推杆工作周期4.3s. 4、设计任务 （1）完成加热炉装料机总体方案设计和论证，绘制总体原理方案图。 （2）完成主要传动部分的结构设计。 （3）完成装配图一张（用A0或A1图纸），零件图两张。 （4）编写设计说明书1份。
目录 一、总体方案设计 (4) 1、执行机构的选型与设计 (4) 2、传动装置方案确定 (7) 二、传动零件的设计计算 (11) 1、联轴器 (11) 2、齿轮设计 (12) 3、蜗轮蜗杆设计 (21) 三、轴系结构设计及计算 (27) 1、轴的强度计算 (27) 2、轴承校核计算 (42) 3、键校核计算 (50) 四、箱体及附件设计 (53) 五、润滑与密封 (54) 1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑 (54) 2、滚动轴承的润滑 (55) 3、油标及排油装置 (55) 4、密封形式的选择 (56) 六、技术要求 (56) 七、总结与体会 (57) 参考文献 (57)