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退火炉热平衡计算与热处理工艺设置东北特钢集团大连特殊钢丝公司徐效谦内容摘要：通过热平衡计算，根据装炉量对电井炉升温工艺实行分段控制，能有效地改善退火钢丝加热过程的温差，显著提高退火后钢丝的力学性能均匀性。
关键词：退火炉热平衡计算均匀性退火炉热处理均匀性是一项重要指示，一般认为热处理均匀取决于热处理炉的上、中、下或前、后各区的加热能力的分布状况，实际上加热能力的均匀分布只是一个基本要求，热量的传输效率才是决定热处理均匀性的关键因素。
保证单位时间供给的热量与炉料吸收的热量基本平衡，是提高热处理均匀性唯一的控制要点，控制目标是单位时间热量的传输效率应大于95%。
热处理均匀性与热量的传输效率成正比关系，传输效率越低，热处理均匀性越差。
这个基本原理我们是通过长期实践才逐渐认识到的。
一Ⅲ型井式退火炉基本状况钢丝Ⅲ型强对流气体保护井式退火炉原设计为自动升温，即控制仪表一段控制温度直接设置为工艺规定的退火温度，由仪表控制升温时间。
第2和第3段同时设置温度和时间两项工艺参数。
实际运行结果是：退火钢丝抗拉强度偏高，以针丝为例，企业标准Q/LD30-2004中GCr15Ⅰ组要求抗拉强度为Rm:560～680MPa，而在生产过程中测得实验结果为Rm:670～730MPa，同炉钢丝软硬不均，抗拉强度差大。
为此需对退火炉进行热平衡计算，在升温阶段同时设定升温温度和升温时间，强化退火效果、改善钢丝抗拉强度均匀性。
Ⅲ型退火炉主要技术参数如表1，装料架计算参数如表2。
表1周期炉主要技术参数表2 装料架计算参数二Ⅲa型井式退火炉工艺参数及热平衡计算1.加热时间计算方法（1）配置功率除以安全系数1.2，即为有效使用功率。
有效使用功率中扣除N4～N6三项消耗功率，余数为加热功率，见第三节。
N有效=N总/1.2；N 加热=N 有效-N 4-N 5-N 6；（2）热量换算成单位时间的电耗—功率N ＝τ860Q 则 Q 加热=860 N 加热τ τ= Q 加热/860N 加热。
第一部分转炉物料平衡和热平衡计算（一）原始数据（收集或给定）一、铁水成分和温度表1-1刚中[Ｐ、Ｓ]影响渣质,喷溅和炉容比,[Si]影响炼铁焦比和转炉废钢加入量(目前要求[Si]<0.80%)二、原材料成分（参[2] 、[4]、规程及[6]166）表1-2三、冶炼钢种和废钢成分表1-3四、平均比热表1-4五、反应热效率（认为25℃与炼铁温度下两者数值近似）表1-5*参氧气转换炉炼钢原理（美）,冶金工业出版社74年版75页六、有关参数的选用1、渣中铁珠占渣重的8%；2、金属中90%[C] →CO 10%[C]→CO2;3、喷溅铁损占铁水量的1%；4、炉气平均温度1450℃；含自愿氧0.5%；烟尘量占铁水量的1.6% 其中有77%FeO和20%Fe2O3;(作课程设计时刻改为；烟尘量占铁水量的1.16%。
参[4]31)5、炉衬侵蚀占铁水量的0.5%；6、氧气成分为98.5%O2和1.5%N；（作课程设计时可改为：99.5%O2和0.5%N2，参[4]31）。
（二）物料平衡计算由铁水成分冶炼钢种可选用单渣发不留渣的操作。
为简化计算，物料平衡以100kg铁水为计算基础。
一、炉渣量及炉渣成分的计算炉渣来自元素的氧化，造渣材料和炉衬侵蚀等。
1.铁水中各元素的氧化量%表1-6说明：[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；[P]——单渣发去磷约90%（±5%）；[Mn]——终点余锰量约30~40%，这里实测为30%；[S]——转炉去硫约30~50%，这里取40%；[C]——终点碳与钢种及磷量有关，要求出钢后加铁合金增碳的量能满足钢的规格中限，即：[C]终点=[C]中限—[C]增碳这里取[C]终=0.15%,可满足去磷保碳与增碳两个条件。
2、铁水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化产物量的计算。
表1-73.造渣剂成分及数量：（选自国内有关生产炉）1）矿石成分及重量的计算（1.0kg矿石/100kg铁水）表1-8S*:反应式为[S]+( CaO)= (CaS)+[O]其中：(CaS)重为0.001×7232=0.002[㎏][S]消耗（CaO) 重为0.001×5632=0.002[㎏][O]微量，可不计。
![炼钢厂毕业设计-年产200万吨板坯的电炉炼钢分厂工艺设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/55d03dd70722192e4436f6bd.png)
西安建筑科技大学华清学院毕业设计（论文）任务书题目：年产200万吨板坯的电炉炼钢分厂工艺设计院（系）：材料与冶金工程系专业：冶金工程学生姓名：学号：指导教师（签名）：主管院长（主任）（签名）：时间：年产200万吨板坯的电炉炼钢分厂工艺设计专业：冶金工程姓名：指导老师：摘要本设计主要是为了阐述当今电弧炉的发展概况以及电弧炉未来发展前景，结合本专业所学的理论知识，设计年产200万吨板培坯的电弧炉炼钢车间，根据国内外炼钢技术的发展趋势、钢铁产品的发展方向，选择了先进且有较大发展余地的短流程工艺：原料、废钢→超高功率电弧炉→LF炉精炼→连铸。
通过产品大纲的确定、电弧炉炼钢的物料平衡与热平衡计算、电弧炉的炉型设计、连铸设备选择、车间工艺设计及车间总体布置，确定了以两座120吨超高功率电弧炉、两台LF精炼炉及两台连铸机为主要生产设备。
设计方案以技术新、效益高为原则，充分体现了先进、灵活、多功能的特点，具备可持续发展性。
提交的内容包括设计说明书一份（含专题和冶金专业相关外文文献译文各一篇），电弧炉炉型图、车间平面布置图和剖面图各一张。
关键词：电弧炉发展，超高功率电弧炉(UHP),EBT，LF精炼炉，工艺设计A Design on Electronic Arc Furnace Steel Plant With AnAnnual Productivity of 200 million tons of slabSpeciality:Iron﹠Steel MetallurgyName:Instructor:AbstractThis is designed to this development survey of current electric arc furnace eaf future development prospects and combined with the professional theories knowledge, Electric arc furnace steelmaking workshop designed annual output of 2 million tons of to the domestic and foreign steelmaking technology development trend, steel products, chose the development direction of advanced and have larger development room of short flow process: raw materials, scrap and high power electric arc furnace and furnace refining –LF Refining furnace-. Through products outline ascertained, eaf material balance and the thermal equilibrium calculation, eaf furnace type design, equipment selection, workshop casting process design and workshop layout, identified with two 120 tons of high power electric arc furnace, two LF finer and two caster main production equipment. For Design schemes to technology and new and high efficiency for the principle, fully embodies the advanced, flexible, multi-function characteristics, with sustainable development. The content includes the design specifications submitted a (including project and metallurgy professional translation related foreign documents each an article), eaf furnace type figure, workshop layout and section each one.Key words:development,UHP-EAF，Steelmaking，LF，process desig目录前言 (7)绪论 (8)电弧炉流程发展的背景 (8)炼钢原料：废钢 (8)能源消耗 (8)环境因素 (8)国内外电弧炉技术的发展 (9)超高功率电弧炉技术 (9)电弧炉炼钢合理供电技术 (9)导电横臂技术 (9)电弧炉电极自动控制技术 (9)直流电弧炉技术 (9)泡沫渣技术 (10)电弧炉偏心炉底出钢技术 (10)电弧炉底吹搅拌技术 (10)我国电炉钢发展前景 (10)电炉钢产量 (10)废钢替代品 (11)装备水平和工艺特点 (11)节能减排技术 (11)我国电弧炉炼钢存在的问题 (11)结语 (12)1电弧炉炼钢车间的设计方案 (13)电炉车间生产能力计算 (13)电炉容量和台数的确定 (13)电炉车间生产技术指标 (13)电炉车间设计方案 (14)电炉炼钢车间设计与建设的基础材料 (14)电炉炼钢车间的组成 (15)电炉各车间的布置情况 (15)2 产品性能及冶炼要点 (16)Q235B的物理性能 (16)原料的分类保管要求 (17)配料的原则与方法 (17)装料 (17)送电 (18)熔化期的操作 (18)氧化期的操作 (18)3电弧炉炼钢物料平衡和热平衡 (20) (20)计算所需原始数据 (20)物料平衡基本项目 (22)计算步骤 (22)热平衡计算 (34)计算热收入Qs (35)计算热支出Qz (36)4、超高功率电弧炉炉型设计计算 (40)、电炉容量和座数的确定 (40)、超高功率炉型设计 (41)、熔池的形状和尺寸 (41)、熔化室尺寸 (43)、炉衬及厚度（δ）的确定 (44)、炉壳及厚度δz (44)、炉门尺寸的确定 (45)、偏心炉设计 (45)、水冷挂渣炉壁的设计 (47)、水冷炉盖 (48)5、电弧炉电气设备的计算和选择 (49)、变压器功率和电参数的确定 (50)、变压器功率的确定 (50)、电压级数 (50)、电极直径（d电极） (51)、电极心圆直径（d三极心） (52)、短网的设计 (52)6、炉外精炼技术 (54)、炉外精炼的基本原理 (55)、真空碳脱氧 (55)、真空去气 (57)、氩气的精炼作用 (58)、钢包精炼法 (59)、LF钢包精炼 (59)、真空吹氩脱气法（VD法） (60)7、电炉炼钢车间烟气净化系统的设计 (62)、烟气特征 (63)、烟气成分 (63)、烟气温度 (63)、烟气量 (63)、烟尘性质 (64)、烟气净化方法的选择 (64)、烟气净化系统的设计 (65)、烟气净化系统的主要设备 (66)、烟气收集设备——烟罩 (66)、烟气冷却设备 (66)、除尘设备 (67)、抽气设备（抽烟机） (67)8电弧炉炼钢车间工艺布置 (68)原料跨 (69)原料跨的宽度 (70)原料跨总长度确定 (70) (70)炉子跨工作平台高度 (71) (71)电弧炉出渣和炉渣处理 (71)、跨度、高度 (71) (72)其他布置 (72)连铸跨 (72)总体布置 (72)连铸机操作平台的高度、长度、宽度 (72)连铸机总高和本跨吊车轨面标高 (73)连铸机总长度 (73) (74) (74)备注 (74)9 车间主要设备的选择 (75)电弧炉主要设备选择 (75)校核年产量 (75)电极 (76)精炼炉设备选择 (76)连铸设备选型 (77) (77)拉坯速度 (78)连铸机的流数 (80)弧型半径 (80)连铸机的生产能力的确定 (81)连铸浇注周期的计算 (81)连铸机作业率 (81)连铸坯收得率 (82)连铸机生产能力的计算 (82)中间包及其运载设备 (83)中间包的形状和构造 (84)中间包的主要工艺参数 (84)中间包运载装置 (85)结晶器及其振动装置 (85)结晶器的性能要求及其结构要求 (85)结晶器主要参数选择 (85)结晶器的振动装置 (87)二次冷却装置 (87)二次冷却装置的基本结构 (87)二次冷却水冷喷嘴的布置 (87)二次冷却水量的计算 (87)拉矫装置及引锭装置 (88)拉矫装置 (88)引锭装置 (88)铸坯切割装置 (88)盛钢桶的选择 (88)渣罐及渣罐车的选择 (91)车间所需的渣罐数量为 (91)车间所需渣罐车数量 (91) (91)其它辅助设备的选择 (92)10 车间人员编制及主要经济技术指标 (92)技术经济指标 (92)产量指标 (92)质量指标 (92)作业效率指标 (93)连铸生产技术指标 (93)车间人员编制 (93)11参考文献（正文） (95) (96)毕业设计之歌 (96)电弧炉炼钢综合节能技术研究 (97)前言电弧炉炼钢是靠电极和炉料间放电产生的电弧，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的一种冶炼方法。
钢铁股份有限公司LF─110t钢包精炼炉调试大纲(机械部分) TG编制：批准：目录1. 前言2. 设备调试2.1 设备冷态调试 2.2 设备热态调试1.前言该设备是钢铁股份有限公司炼钢厂110T钢包精炼工程的主要设备。
该设备用于转炉初炼钢水之精炼，其具体功能及主要技术参数见 SM(LF─110t钢包精炼炉使用说明书[机械部分])。
该文件与 SM(机械部分)为配套文件，故该设备的布臵形式及结构简介参见 SM相应部分。
2. 设备调试设备调试分设备冷态调试和热态调试。
2.1 设备冷态调试2.1.1 设备调试前的准备工作a. 设备调试应在设备安装初步验收合格的基础上进行，初步验收的主要内容含：①设备完整性验收；②设备安装主要尺寸验收；③设备安装精度验收；④设备公用设施供给验收；⑤设备安装主要技术要求验收；b. 设备操作人员培训①设备操作人员应熟悉该设备工作原理，设备组成及设备主要结构。
②设备操作人员应具备炉前操作的基本训练和培训。
③设备操作人员应接受技安教育并确认合格。
c. 设备操作的必要工具。
d. 设备检修的常用工具。
2.1.2 设备冷态调试a. 水冷炉盖及其升降机构。
炉盖反复升降3次，检查包盖行程，保证工作行程750mm；炉盖通水试验(水压0.6MPa)应无渗漏等异常现象；炉盖上升与下降时，炉盖进出水管应无扭折现象。
炉盖上升与下降时，应保持基本水平，否则应调整升降牛头处的调整螺栓。
b. 钢包车进行空载试车及负荷试车，调整工位行程开关位臵，且进行钢包车调速试车，变频器调频范围20～60Hz车速2m/min～20m/min；c. 电极升降装臵①电极提升速度调整：～4.5/5m/min(自动/手动)②电极下降速度调整：～3/4.5m/min(自动/手动)③电极夹紧装臵调整：夹紧力达到250KN抱圈行程达到40mm上述①～③项调整好后应分别运行3次。
④三相导电部分相互及对地绝缘检查(500V兆欧表)绝缘电阻值大于0.5M Ω。
第18卷第1期XX电机工程1999年3月超高功率电弧炉冲击负荷引起电网电压波动值和SVC补偿容量计算方法的分析王海潜摘要分析和比较了几种超高功率交流电弧炉无功冲击负荷引起电网电压的波动值和改善电压波动所需动态无功补偿容量的几种计算方法, 并指出各种计算方法需要的外部条件和适用场合。
关键词电弧炉冲击负荷电压波动值SVC 补偿容量80年代后期, 我省已相继建设并投产了一批超高功率电弧炉, 如沙钢集团永新钢铁公司70t交流电弧炉、润忠钢铁XX90t交流电弧炉、锡兴钢厂70t交流电弧炉等。
由于电弧炉冶炼初无功功率的急剧变化, 使得公共接人点(PCC)附近的电压产生波动。
为使公共接人点的电压波动值满足国家标准, 需采取措施, 装设动态静止无功补偿装置(SVC)装设动态静止无功补偿装置以后,一方面可以抑制无功功率冲击负荷对电网电压产生的波动, 同时SVC分相控制的功能也可以抑制电炉负荷不对称产生的负序电流。
由于电压波动得到控制, 还可以提高电弧炉自身的冶炼效率。
由于动态静止无功补偿装置(SVC)价格较贵, 一次性投资较大。
因而如何选择合适的SVC无功补偿容量, 既可以使公共接入点(PCC)附近的电压波动值满足国家标准, 也可以节省钢厂的一次性投资, 产生事平功倍的效果, 这是目前需要探讨的问题。
本文通过对超高功率交流电弧炉无功冲击负荷引起电网电压波动的波动值和改善电压波动的几种计算方法进行分析比较, 得出在每种计算方法需要的外部条件和适合的场合, 以便今后在研究分析交流电弧炉无功冲击负荷引起电网电压波动和计算所需动态无功补偿容量时供参考。
1电弧炉的电气特性和运行特性交流电弧炉由三相交流系统供电, 炉内设有三个电极, 各电极持续升降而不断起弧,并与废钢形成短路维持高温, 以烙化废铁进行冶炼。
按照工艺流程, 每一冶炼周期基本可分为熔化期、氧化期、还原期、出钢和加料间歇期1.1无功冲击负荷和端电压的闪变性在熔化期, 由于废钢的不规则性和冶炼当中的瘫塌, 会频繁地出现电极短路、弧长伸缩, 无功功率急剧变化, 引起公共接人点〔芜附近的电压产生急剧波动, 对电气设备产生危害, 同时灯光会使人眼产生视觉疲劳1.2有功负荷的冲击性在熔化期当中由于炉料的突然瘫塌, 引起电极断弧开路, 在出钢和加料期都会引起电流突然变零。
二、 高温区域热平衡计算高温区热平衡与全炉热平衡计算的原则是相同的，而不同点是进入1000℃以上区域的物料要按l00℃左右温度差区别考虑，即煤气温度按1000℃、而物料按900℃计算。
【7】 1 热量收入高温区热量收入主要是风口前焦炭、煤粉、重油的燃烧及热风带入的热量，与全炉热平衡计算方法相同。
(1) 风口前碳的燃烧放热(Q C) 首先计算总碳量：1)焦炭带入的碳量＝455.6×0.8567＝390.31kg 2)煤粉带入的碳量＝120×0.778＝93.36 kg 其次计算风口前燃烧碳量： 1)每1kg 燃烧时需氧 根据 2C+O2=2CO933.02124.22=⨯m3/kg C2）已知风量为1262m3；3）风口前燃烧的总碳量(C 风口总)：kgC 05.284933.0121.01262933.01=⨯⨯=⨯⨯=风中氧量风量风口总4）风口前燃烧的焦炭中的碳量（ C 风口，焦炭)kg C 81.22124.6205.284,=-=焦炭风口所以它们的发热量为：Q C ＝ｑ焦炭＋ｑ煤=2173640 ＋ 975985.44 ＝3149625.44 kJ（2） 热风带入的热量风风风风t C V Q =式中，V 风、C 风、t 风分别为风量、风的比热容与风温，查热力学数据表，1000℃时的比热容1.185kJ ／(kg·℃)【15】KJt C V Q 625.19254171000185.1825.1624=⨯⨯==风风风风kJq 217364098008.221=⨯=焦炭KJq 44.9759851045436.93=⨯=煤kJ Q Q Q C 065.5075043=+=风收入2 热量支出计算铁等元素的还原、脱硫、石灰石分解、水分分解等均与全炉热平衡相同， （1）还原耗热(Q 还原) 【8】1) Fe 的直接还原耗热：(2890 kJ ／kgFe)kJqq Fe 095.1503047289055.061.945r 945.61d =⨯⨯=⨯⨯=2) Si 的还原耗热：3) Mn 的还原耗热q Mn ＝1.64×4877＝7998.28 kJ4) P 的还原耗热q P ＝2.65×26520=70278 kJQ 还原＝q Fe ＋q Si ＋q Mn ＋q P ＝1701633.775kJ (2) 脱硫耗热(Q S)取q S 4600 kJ/kg 【8】 Q S ＝渣量×（S ）× q S＝439.69 ×0.0078× 4600 ＝ 15776kJ(3 )石灰石分解与反应热(Q 石灰石)CaCO3=CaO 十CO2 (3182 kJ ／kg CaO)CO2十 C=2CO (3768.3 kJ ／kg CO2) Q 石灰石分解＝58.2×0.496×3182 ＝ 91855.43 kJQ 石灰石反＝58.2×0.496×0.4×3768.3 ＝ 43512.11 kJ（4 ）水分分解耗热(Q 水分)H2O 十C ＝H2十CO (13440 kJ ／kg H2) Q 水分＝17.75×13440 ＝ 238560kJ(5) 炉渣带走热量(Q 渣)前述计算中取每lkg 炉渣离开高炉时的焓为1780kJ ／kg 渣。
