100吨LF精炼炉设备技术说明

100吨LF精炼炉设备技术说明1.1 电炉生产流程及工艺路线根据车间产品大纲，其工艺路线如下： 普通钢、低合金钢： 电炉——LF 炉——模铸/铸件 合金结构钢、优碳钢：电炉——LF 炉——VD ——模铸/铸件 超低碳、超低氮钢类：电炉——VOD ——（LF 炉）——模铸/铸件1.2 电炉工艺技术参数确定1.2.1 平均出钢量及炉壳直径考虑车间产品单重及与现有电炉的合浇工艺，可以设计电炉的平均出钢量为100吨，最大出钢量125吨。

这种情况可以选择公称容量100吨电炉、炉壳直径为6100 mm 、EBT 出钢的电炉。

当新炉体就要出125吨钢水时，可适当垫高（～100 mm ）炉门坎并出净炉内钢水即可实现。

1.2.2 电炉冶炼周期与年产钢水量电炉车间的年产钢水量与冶炼周期的关系如下：τN G B A ⨯⨯⨯⨯=6024 ，万t式中：N —电炉车间的炉座数，一座。

G —电炉的平均出钢量，100吨。

B —电炉的年作业天数，对于铸钢行业一般为256～292天，车间作业制度及电炉年作业天数见表2.1。

表2.1 车间作业制度及电炉年作业天数—冶炼周期或出钢周期，以铸锻为主的电炉流程节奏快不起来，电炉冶炼周期也短不了，对于本例设电炉炼钢冶炼周期为120min。

年产钢水量的估算见表2.2。

表2-2 不同产品的年产钢水量注：年作业天数按 274天（年作业率为0.75）。

1.2.3 电炉变压器容量及技术参数1）冶炼周期组成当考虑电炉炼钢冶炼周期120min时，按废钢三次装料设计，补炉、装料（接电极）、出钢等非通电时间25min，使得变压器时间利用率Tu为0.79，通电时间为95min。

非通电时间过长，将延长冶炼周期、生产率降低，增加炉子热损失、降低炉子热效率，也提高吨钢电耗。

2）吨钢电耗采用氧化法，100%废钢，配碳量 1.5%与 3.5%（35kg/t钢）炉渣，在电炉中熔化并加热精炼至出钢温度（1650℃），所需要实际能耗平均为650 kWh/t，考虑到炉门碳-氧枪＋炉壁氧枪，吹氧35～40 Nm3/t，与石墨电极氧化等提供的能量，合计160～180 kWh/t。

实际吨钢电耗可以达到470～490 kWh/t。

3）变压器额定容量针对生产的实际情况，冶炼周期与变压器容量等关系见表2.3。

表2.3 冶炼周期与变压器容量等关系说明：●*采用进口炉壁多功能氧枪的情况。

●非通电时间限制在25min以内，否则将延长冶炼周期、生产率降低，增加炉子热损失、降低炉子热效率，也提高吨钢电耗。

●对于主要以生产铸锻件的电炉，变压器容量不易过大，否则，因容量及补偿投资增加，变压器利用率低，损耗大等。

●建议采用容量50MVA变压器，可以实现100吨钢水、120min周期；110吨钢水时，冶炼周期控制在130min以内；120吨钢水时，冶炼周期控制在140min以内。

按平均出钢量100吨，该100吨电炉的功率水平为500kVA/t，电炉达到高功率水平，电炉的配置应按超高功率电炉来配置，如水冷炉壁、炉盖等。

另外，变压器额定容量超过为30MVA以上，大容量交变电流对电网将造成强大的冲击，为了减少电压闪烁或减少无功动态补偿装置（SVC）的补偿容量，以及降低电耗及电极消耗等，建议该电炉采用高阻抗技术。

4）电抗器主要技术参数以50MVA变压器及100吨电炉短网阻抗为基础进行高阻抗计算，其容量与抽头的关系见表2.4。

表2.4 电炉电抗器的容量与抽头的关系该电抗器为一外附电抗器，串联在变压器一次侧，为无载调节，具有连续过载10%的能力，应装有隔离开关与接地开关。

5）变压器主要参数的确定根据高阻抗计算，100吨电炉变压器主要技术性能参数如表 2.5。

该变压器为有载调节，共17级电压。

表2.5 变压器主要技术性能参数1.2.4 石墨电极等二次导体导电截面由表 2.5，并参考国产的电极样本及标准可以确定石墨电极等二次导体导电截面，见表 2.6。

其他二次导体的截面按最大工作电流进行设计、制造。

表2.6 石墨电极、水冷电缆截面选择2.2.5 电炉主要技术参数及经济指标电炉主要参数及技术经济指标见表2.7。

表2.7 电炉主要参数及技术经济指标注：分子是非不锈钢情况，实现上述指标要点是：1）出钢温度≤1650℃；2）采用炉门水冷碳氧枪＋炉壁氧枪，以及吹氧量35～40Nm3/t；3）实现二次装料及零压料操作，热停工时间控制＜25min；4）采用优质超高功率电极。

2．1 电炉设备技术规格根据电炉工程基本要求，电炉设备使用环境见表3.1。

设备结构特点见表 3.2。

根据公司产品工艺情况，该电炉主要工艺技术参数设计见表3.3。

表3.1 电炉设备使用环境表3.2 超高功率高阻抗电炉设备结构特点表3.3 电炉主要工艺技术参数2.2 电炉机械设备技术说明电炉的机械结构形式采用炉盖提升旋转、整体大平台轴承式，出钢方式为EBT出钢，电炉为右操作形式，布置形式为高架式布置。

2.2.1 电炉炉体炉体是由上炉壳、下炉壳、炉门机构、底出钢机构（EBT炉）、水冷炉壁、进回水截止阀与金属软管等组成。

采用活炉壳结构，即炉壳与倾动摇架分离，上下炉壳可分离，上下炉壳用销轴联接，以便于拆开吊装或更换。

上炉壳是由水冷管式框架和水冷炉壁（材质20g）组成，每块水冷炉壁块进回水设不锈钢球阀，总回水管路设温度检测仪表。

下炉壳用钢板焊接而成，其底部为球形结构。

炉门启闭采用液压缸传动，并设隔热防护。

出钢口开闭为旋转形式，由液压缸进行驱动。

出钢机构的托盘可上下调节，出钢口开闭机构采用液压驱动，旋转臂下部安装有隔热板，以防止旋转臂及盖板受热变形。

出钢口盖板的旋开由双按钮控制，以防止误操作跑钢。

偏心区上部水冷盖板为管式水冷块焊接结构，盖板与下炉体由销轴相联。

盖板上留有添料口。

添料口盖板为翻板结构。

偏心底出钢箱下方设有EBT出钢口维护平台，采用独立设置。

水冷炉壁各水冷块进回水采用金属软管及球阀连接。

2.2.2 电炉炉盖炉盖采用大炉盖与中心小炉盖组合形式。

大炉盖由无缝管焊接的框架和管式水冷炉盖块组成，其中管式水冷炉盖块（材质20g）为分体式。

大炉盖设有第四孔排烟，第五孔加料。

小炉盖用耐火材料打结成，安装在大炉盖中心的水冷炉盖圈上。

在炉盖框架上有一与框架焊成一体的悬臂横梁，横梁里端与框架中心相联，外端与炉盖提升支架相联，提升支架与安装在门形旋转架上的炉盖顶起油缸相配合，当油缸顶起时支架带动横梁将炉盖吊起。

在炉盖周边均匀分布有三个锥形定位座与炉体上的定位销相配合,即保证炉盖与炉体相对位置正确,又保证在炉体倾动时炉盖不产生滑动。

炉盖上设检修平台及栏杆。

2.2.3 炉盖提升及旋转机构炉盖提升旋转机构主要由三排滚柱式回转支承（轴承）、旋转架、炉盖顶起缸、旋转油缸及旋转锁定装置等组成。

旋转架是由钢板焊接成的结构件，其下部与回转支承（轴承）相联接，双层结构，中间开有三个立柱孔，立柱孔周围安装有立柱导向轮。

下部焊有立柱托架，托架上设有立柱锁定机构。

在旋转架侧面安有炉盖顶起活塞缸，顶起缸顶部为一锥形圆台，顶起时与炉盖侧面支架上的凹形锥台相配合，支架下部的弧形板与顶起缸相抵，形成三角支承将炉盖顶起。

旋转油缸安装在倾动平台的下部，旋转油缸通过连杆推动立柱支架，从而使旋转架带动炉盖一起旋开。

为了防止炉体倾动时旋转架转动，在倾动平台上装有旋转锁定机构（安全联锁装置），由液压缸驱动，带动支杆，将旋转架锁定。

整个炉盖提升及旋转机构装置接地。

2.2.4 倾炉机构倾炉机构由倾动摇架、倾动轨道、倾动液压缸、水平前支承机构与水平前支承机构等组成。

倾动摇架与摇架水平轨道采用钢板焊接而成，摇架平台位于出钢口、出渣口下部的侧面与底面采用隔热保护，防止摇架热裂变形。

倾动摇架上部为箱式平台结构，平台留有炉体安装孔，平台上镶嵌耐火砖（由买方完成）。

下部有两个弧形轨道，弧形轨道侧边安装有弧形牙条，倾动轨道为条形平面轨道，轨道侧边安有齿条，与弧形牙条配合,以利于弧形架滚动倾炉时，定位准确、可靠。

倾动摇架上平面焊有炉前2个炉体定位销，炉后2个挡块，用以炉体定位。

两个活塞式倾炉液压缸下支座固定在水泥基础上，其中液压缸活塞杆处设有隔热挡渣帘。

上支座固定在倾动摇架平台的下部。

倾动油路上安装有液压锁（倾动联锁保护功能），以保证炉子在任何倾动位置失压时，停止不动。

水平支撑机构安装在条形水平轨道与倾动油缸之间，以保证炉子成水平状态。

水平支撑机构的动作由液压缸驱动完成。

在倾动摇架平台的下面出钢侧安装有平台后支承机构。

此机构安装在水泥基础上。

吊换炉壳前，必须先将弧形架平台支承，才能吊换炉壳，以防摇架倾翻。

为了防上倾动平台变形,在倾动平台下部靠变压器侧设有辅助支承,水平位置熔炼时，对平台起辅助支承作用，炉体倾动时支承脱开。

2.2.5 电极升降机构电极升降机构包括电极升降液压缸、电极升降立柱、立柱升降导向轮装置、导轮润滑系统、导电横臂、电极夹头、夹紧弹簧及电极放松液压缸、电极喷淋环、夹头喷吹等部分。

电极升降立柱为矩形结构、焊接结构件，立柱轨道为中碳钢，呈八字形，表面淬火。

这种形式的轨道可双向定位，减少导轮数量，可使三相立柱靠得更近，结构紧凑又对三相平衡有利。

为消除立柱的焊接应力，焊后进行振动时效处理，以消除立柱的焊接应力。

立柱上托架采用通水冷却，避免发热。

上托架与横臂之间为高强度耐高温云母板，使立柱与横臂有良好的绝缘。

电极升降柱塞式液压缸安装在立柱内，由电液比例阀实现对电极升降的自动调节，也可用手动控制。

立柱升降导向轮装置安装在旋转架上，以保证电极升降装置运行良好，导向轮采用电动集中润滑。

并设置三相电极立柱锁定装置。

因采用超高功率供电及强化用氧，立柱上部发热较严重，为避免立柱受热变形及保证横臂与立柱绝缘可靠。

导电横臂用铜-钢复合板焊接成水冷箱形结构。

根据短网系统电参数的要求，三相横臂采用三角形布置，横臂内通水冷却。

电极夹头主体采用铬青铜铸锻件，内通水冷却。

电极抱紧带采用非导磁奥氏体不锈钢焊成水冷结构，与石墨电极接触的压块与抱紧带绝缘。

电极夹紧依靠体积小、弹力大的碟形弹簧，放松电极靠液压缸压缩碟簧实现。

碟形弹簧装置与松放液压缸为分体结构，且三相可以互换，以便于液压缸的维护。

电极放松缸的更换非常方便。

电极夹头设电极喷淋装置和自动清灰装置。

电极喷淋系统由不锈钢喷淋环、分水器、阀门及压缩空气清灰系统等组成。

自动清灰系统由压缩空气管路及喷咀等组成。

在旋转架上设置的立柱锁定装置，可使电极升降三相立柱在高位、中位进行手动锁定、自动脱开。

2.2.6 液压系统电炉的液压系统主要为炉门升降，电极升降，炉盖升降、炉盖旋转及锁定，炉体倾动及支撑，电极松开及EBT出钢机构，以及氧枪的驱动等提供液压源的液压动力装置。

它主要由主液压源（电机、液压泵、油箱及液压附件）和各个液压控制回路以及蓄能器等组成。