一.电弧炉炼钢设备
交流电弧炉炼钢设备和电弧炉的排烟与除尘,交流电弧炉炼钢设备包括炉体、机械设备和电气设备三部分,电炉设备布置见图5-1。
1-高压控制柜(包括高压断路器、初级电流互感器与隔离开关);2-电抗器;3一电炉变压器;4一次级电流互感器;5一短网
电弧炉的设备构造主要由炼钢工艺决定,同时与电炉的容量大小、装料方式、传动方式等有关,电弧炉的基本结构见图5-2。
电弧炉的炉体由金属构件和炉衬两部分组成。金属构件包括炉壳、炉门、出钢机构、炉盖圈和电极密封圈等由金属材料制成的部分。电弧炉炉衬指电弧炉熔炼室的内衬,由耐火材料砌筑成的承受高温钢液和熔渣的部分。
电弧炉的主要机械设备包括炉体倾动装置、电极升降装置、装料系统等。电弧炉为了出钢和出渣,炉体应能倾动,倾动机构就是用来完成炉子倾动的装置。电弧炉在熔炼过程中升降电极由电极升降装置来完成,电极升降机构由电极夹持器、立柱、横臂及传动机构等组成;电极升降装置的结构有活动立柱式和固定立柱式两种,较大型的电炉一般采用活动立柱式结构。传动方式有钢丝绳传动、齿轮和齿条传动、液压传动三种,大型电炉多采用液压传动。电弧炉的装料方式有炉门装料和炉顶装料两种,炉门手工装料只适用于小电炉,绝大多数电炉都采用炉顶装料;按装料时炉体和炉盖位置变动情况,可分为炉体开出式、炉盖旋转式和炉盖开出式三种类型。
电弧炉的电气设备包括主电路电气设备和辅电路电气设备。主电路是由高压电缆直接供给电炉变压器,然后送到电极的这段电路。主电路电气设备主要由隔离开关、高压断路器、电抗器、电炉变压器、低压短网及电极等组成。辅电路是由高压电缆供给工厂变电所,再送到电弧炉的低压设备上的这段电路。辅电路电气包括高低压控制系统及其相应的台柜,电极自动调节器等,辅电路电气也叫电弧炉电控设备。
二.电弧炉的炉体构造
电弧炉的炉体由金属构件和耐火材料砌筑成的炉衬两部分组成,而炉体的金属构件包括炉体,炉门,出钢机构,炉盖圈和电极密封圈等.电弧炉炉体的基本构造示意图见图5-3.
三.金属构件
1 炉壳
炉壳即炉体的外壳,由圆筒形炉身、炉壳底和上部的加固圈三个部分组成。要求炉壳具有足够的强度和刚度,以承受炉衬、钢、渣的重量和自重,以及高温和炉衬膨胀。通常壳厚度为炉壳外径的1/200左右,一般用厚为12~30mm的钢板焊接而成,内衬耐火材料:炉壳受高温作用易发生变形,特别是炉役后期,为此一般在炉壳上设有加固圈或加强:炉壳上沿的加固圈用钢板或型钢焊成并通水冷却。在加固圈的上部封槽留有一个砂封
權,便于炉盖圈插入沙槽内密封。
炉壳底部形状有平底形、截锥形和球形三种,如图5-4所示。平底炉壳制造简单,但坚医性最差,炉衬体积最大,故多用于大型电炉上。截锥形底壳比球形底壳容易制造,但跟性故球形底差,所需的炉衬材料稍多,常被采用。球形底坚固性最高,死角小,炉衬炫小,但直径大的球形底成型比较困难,故球形底多用于中、小型炉子。
2 炉门
由金属门框、炉门和炉门升降机构三部分组成。炉门框起保护炉门附近炉衬和元的作用,,门和用铸制件,内部通水冷却,为使炉门与门框贴紧,门框水箱壁做成5°~10°的斜面。通常采用空心水冷的炉门。炉门的升降机构可通过电动、气动或液压传动等方式实现,要求炉门结构严密,升降平稳灵活,升降机构牢固可靠。
中小型炉子只有一个炉门,位于出钢口对面。大型电弧炉为便于操作,常增设一个侧门,两炉门位置成90°。炉门的大小应便于观察、修补炉底和炉坡为宜。
3 出钢槽
电炉出钢方式,分为槽式出钢、中心底出钢(CBT)、偏心底出钢(EBT)等。目前电炉以偏心底出钢方式为主。(1)出钢槽。传统的槽式出钢电炉如图5-5所示,出钢口为一圆形(直径约150~250mm)或矩形孔,正对炉门,位于熔池渣液面上方。熔炼过程中用镁砂或碎石灰块堵塞,出钢时用钢钎打开。流钢槽用钢板焊成(梯形),内砌高铝砖或用沥青浸煮过黏土砖;而采用预制整块的流钢槽砖(用高铝质、铝镁质、高温水泥质捣打成型)时,方便、耐用、效果好。为避免冶炼过程中钢液溢出,流钢槽向上倾斜与水平面成8°~15°。流钢槽在可能的情况下,应尽量短些,以减少出钢过程中钢液的二次氧化和吸气。
(2).偏心炉底出钢箱.偏心炉底出钢法,是目前应用最广泛的电炉出钢方法.首台EBT电炉是1983年德国DEMAG公司为丹麦DDS钢厂制造的110t/70MV.A电炉.1987年8月,我国第一台偏心底出钢电弧炉在前上钢五厂建成投产.图5-6 偏心炉底出钢电弧炉炉型简图。
偏心炉底出钢电弧炉是将传统电炉的出钢槽改成出钢箱,出钢口在出钢箱底部垂直向下。出钢口下部设有出钢口开闭机构(见图5-7),开闭出钢口,出钢箱顶部中央设有塞盖,以便出钢口填料与维护。出钢口由外部套砖和内部管砖组成,均采用镁碳管砖,内径一般为140~280mm,视炉容和出钢时间而定。管砖和套砖之间使用镁砂打料填充,管砖在使用过程中主要以磨损方式损毁。为防龟裂,要求内部管砖应具有极好的抗氧化性和较高的耐压强度,同时其碳含量应大于20%。外部套砖因受钢包内的热辐射而易发生低温氧化,可添加抗氧化剂。为防止金属附着,可将石墨的配入量提高到25%或采用AL0,-SiC-C砖。
出钢时,向出钢侧倾动少许(约3°)后,开启出钢机构,填料在钢液静压力作用下自动下落,钢液流人钢包,实现自动开浇出钢。否则需要施以外力或烧氧出钢,一般要求自动开浇率在90%以上。当钢液量出至要求的约95%时,迅速回倾以防止下渣,回倾过程还有约5%的钢液和少许炉渣流入钢包中。电炉摇正后(炉中留钢量一般控制在10%-5%,留渣量不小于95%),检查维护出钢口后关闭出钢口,加填料(即引流砂,为MgO基的颗粒状耐火材料,一般用含Fe2O,大约10%的MgO与SiO2混合填料)装废钢,起弧。
一般来说,偏心底EBT电炉有以下优点:
1)出钢倾动角度小。只需倾动12°~15°便可出净钢液,
简化了电炉倾动结构;降低了短网的阻抗;增加水冷炉壁的使用面积,提高了炉体寿命。
2)留钢留渣操作。无渣出钢,改善钢质,利于精炼操作,留钢留渣,利电炉冶炼、节能。
3)炉底部出钢。降低出钢温度,节约电耗;减少二次氧化,提高钢的质量;提高钢包的寿命。
由于EBT电炉具有这些优点,所以在世界范围迅速得到普及。现在新建电炉尤其与精炼配合的电炉,一定要求无渣出钢,而EBT是首选。