50t新概念超高功率电弧炉技术协议书.docx
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50t新概念超高功率电弧炉技术协议书
50t新概念炼钢电弧炉
技术协议书
甲方：
河北吉泰特钢有限公司
乙方：
西安华兴电炉有限公司
2006年5月5日
一、前言
二、50t新概念电弧炉主要技术参数
三、机械设备说明
四、电气设备说明
五、供货范围明细
六、设计范围和双方资料提供
七、性能保证值
八、设备的安装、检验及标准
九、卖方主要设备分包方及制造厂家
一十、人员培训
一、前言
传统的炼钢电弧炉，废钢分二至三次从炉顶装入，依靠电极与废钢之间产生的电弧来熔化废钢。
因此，传统的电弧炉只能间断的向炉内送电，也就是间隔一段时间即停电，旋开炉盖装料。
这样便极大地降低了炉子的生产率，增加了炉子的热损失和能源消耗。
同时，大量烟尘，在装料时排放到厂房内，增加了除尘、环保的难度。
间断式的在电极与废钢间产生明弧，增大了对电网的冲击和噪音的危害等等。
针对以上问题，上世纪末，世界上相继出现了数种新型炼钢电弧炉。
炉子向着大型化、快节奏、连续式、低能耗、环保型的方向发展。
本炉型紧跟世界电炉炼钢发展趋势，消化、吸收各种炼钢新技术、新工艺，并为我所用。
结合我国国情，开发研制了新概念炼钢电弧炉。
新概念电弧炉从根本上改变了旋开炉盖向炉内加废钢的传统，克服了上述传统电弧炉的诸多弊端。
改变了人们对电弧炉的传统概念。
其加入废钢的方式是采用专用设备将废钢从上部加到密闭的竖井内，通过竖井内的手指，将经过预热的废钢加到竖井下部的料槽中，该料槽由振动式小车带动，采用专用的四轴激震式传动机构将料槽内的废钢连续地从炉体侧面加入炉内。
这样便将间断式地向竖井内加料变为连续地向炉内加料。
实现电弧炉全熔池操作。
高温烟气从炉体侧面进料口经烟道进入竖井，和废钢逆向而行，预热了废钢后，烟气从竖井上部排入烟道，经沉降室后进入除尘系统。
新概念电弧炉消化吸收了近年来炼钢生产中的新技术、新工艺，是结合我国国情，自主开发、设计的新炉型，经过科学技术项目查新，新概念电弧炉的设计思想和结构特点与查新的专利技术内容不同，是一种先进、新颖的新炉型，我公司具有自主知识产权。
在国内属首创，目前还没有其它企业提出类似的设想。
因此，该产品在技术上为国内领先水平，其主要性能指标接近世界发达国家。
我公司已申请专利，专利号ZL02262368.X。
新概念电弧炉突出优点:
1）废钢从竖井上部分批进入，高温烟气和废钢逆向流动，废钢予热效果好。
由于减少了每批废钢的重量，以及减少了废钢在竖炉手指上的停留时间，消除了废钢粘结的可能，同时减少了废钢对手指的冲击。
2）向竖井内加废钢时，为防止烟气外溢。
在竖井上部加了两道密封门。
打开第一道密封门可将废钢加入竖井，然后将第一道密封门关闭，使竖井和外界隔离。
再将第二道闸门打开，废钢便进入竖井预热区的手指上。
因此，向竖井加废钢是在完全密闭的条件下加入，加废钢时避免了烟尘的外逸，对环保非常有利。
3）采用振动式连续进料及50%的留钢量，确保了全熔池的操作条件，电弧与钢铁料不直接接触，电弧平稳，电压波动和闪烁大幅度减少，谐波治理费用可减少10%左右，炉前噪音可降低10分贝左右。
对操作工人非常有利。
4）由于电弧与废钢没有接触，减少了挥发物的产生，加之竖井内废钢对烟气的过滤作用，吸收了部分粉尘。
为除尘系统奠定良好基础。
5）由于挥发物的减少和泡沫渣的控制，铁回收率提高1.5～2.0%。
6）没有电炉的炉盖旋开操作，减少辅助作业时间，9min～12min，避免炉盖旋开的辐射散热，可提高生产率15～20%。
7）采用高阻抗技术提高二次电压，减少二次电流，有功功率损耗降低6～8%。
并有效减轻短网系统重量。
8）设备占地面积小，对厂房高度（对竖炉而言）和厂房长度（对废钢连续进料炉而言）没有过多要求，从而大幅度降低投资费用。
二、
50t新概念电弧炉主要技术参数
序号
名称
单位
数值
附注
1.
电炉容量
公称容量
t
50
最大出钢量
t
60
留钢10～50%
2.
炉子装入量
废钢
60%
铁水
40%
3.
平均冶炼周期
min
50
其中：
给电
min
44
辅助作业
min
6
4.
年产钢量
万吨
50.4
5.
年作业率
%
82.1
300天
6.
日冶炼炉数
炉
28
7.
出渣方式
热泼渣
8.
炉体装置
炉壳内径
mm
φ5000
熔池直径
mm
φ4000
熔池深
mm
1100
熔池容积
m3
13
含渣
炉底耐材厚
mm
690
炉内总容积
m3
47
炉壳总高度
mm
4100
水冷炉壁结构
水冷密排管
炉门尺寸（宽×高）
mm
1200×800
EBT出钢口直径
mm
φ150
EBT出钢启动方式
液压及手动
炉壳更换方式
整体吊装
9.
水冷炉盖
水冷炉盖结构
水冷密排管
水冷炉盖直径
mm
φ5480
炉盖提升高度
mm
400
电极心圆直径
mm
≤φ1100±10
炉盖提升速度
S
<30
炉盖旋开角度
（°）
～60
炉盖旋开速度
（°）/S
≤2.0
传动控制方式
PLC-液压
10.
短网电参数
相电抗绝对值
mΩ/相
2.76
三相电抗不平衡
%
≤4
11.
电炉变压器
额定容量
kVA
32000
可长期超载20%
一次电压
kV
35
二次电压
V
650-500-350
二次额定电流
A
36950
调压方式
有载电动调压（ABB）
进出线方式
顶进，侧出
12.
串联电抗器
高压侧电抗值
Ω/相
8.15
折算到低压侧电抗值
mΩ/相
2.68
电抗器额定容量
kVAr
6400
13.
电极升降装置
电极升降行程
mm
3800
电极直径
mm
φ450
超高功率电极
上升最大速度
mm/min
9
下降最大速度
mm/min
6
电极快速提升速度
mm/min
9
控制方式
PLC-电液比例调节
电极夹紧方式
碟簧夹紧，液压松动
电极调节器响应时间
s
≤0.15
14.
炉体倾动装置
出钢最大倾角
（°）
20
正常出钢12︒～15︒
出渣最大倾角
（°）
-15
出钢（出渣）倾炉速度
（°）/S
1
出钢快速回倾速度3
控制方式
PLC-比例调节
15.
冷却水装置
进水压力
MPa
≥0.5
（表压）带显示
进水温度
℃
<35
带显示
出水温度
℃
<60
有报警
冷却水耗量
m3/h
炉盖和炉壁
380
工业水
炉体其它部位
150
工业水
变压器
50
工业水
氧枪
60
工业水
竖井
460
工业水
其它
50
工业水
合计
1250
工业水
事故水
250
（60min）
水质要求
PH
7-8.5
总硬度
dH
10
悬浮物
mg/l
≤45
导电率
μs/cm
≤500
16.
液压系统
工作压力
MPa
10
泵流量
l/min
450
工作介质
水-乙二醇
（甲方自备）
柱塞恒压变量泵
型号
PAVC1003R422
额定压力
Mpa
280/350
排量
ml/r
100
配用电机
Y225S-4
数量
台
4
三用一备
生产厂
parker
电液比例阀
型号
D41FHE01F1NB00
额定压力
bar
315
流量
L/min
100
电极升降三用一备
数量
台
4
型号
D91FTE01HC1NG00
额定压力
bar
315
流量
L/min
325
数量
台
1
炉体倾动一个
生产厂
parker
蓄能器
数量
组
1
有效容积
m3
1
事故状态可将电极提起离开钢液面500mm以上，炉体倾动可恢复到水平位置。
油箱
容积
m3
6
材质
不锈钢
17.
压缩空气系统
炉子用量
Nm3/h
10
C-O枪用量
Nm3/h
150
压力
MPa
≥0.5
18.
耐火材料重量
t
～70
上下炉壳重量
t
40
19.
炉体吊装重量
t
110
20.
金属结构重量
t
～420
不含变压器及电气设备重量
21.
低压装机容量
不含除尘系统用电
电炉部分
kw
260
竖井部分
kw
200
三、设备说明
50t新概念超高功率电弧炉，新开炉的第一炉为炉盖旋开顶装料式，装入废钢30t，待废钢熔化后采用竖井预热小车送料。
其机械部分由四大部分组成：
（1）电炉本体：
含倾动装置、炉体装配、水冷炉盖、炉盖提升及旋转装置、电极升降装置、大电流线路、冷却水系统、液压系统、气动系统、高压供电、变压器及电抗器、低压电气系统、计算机控制系统等。
（2）上料系统：
含料筐、斜桥、传动机构、料筐升降及倾翻装置、密闭室及开闭液压缸、阀门等。
（3）竖井：
含竖井本体、手指移动小车、水冷块检修吊装机构、检修平台等。
（4）振动送料机构：
含料槽、密封罩、进料车等。
现分别叙述如下：
3.1炉体
炉子总体结构采用连体式结构，可分离式炉壳，管式水冷炉壁，管式水冷炉盖，偏心底出钢。
炉体是由上炉壳、下炉壳，炉门机构，偏心底出钢机构和管式水冷炉壁组成。
上炉壳是由无缝钢管焊成的框架结构，水冷炉壁安装在框架内，框架还起着水分配器和回水管的作用。
上炉壳侧面有水冷小车进料口。
下炉壳是由圆筒形炉壳和碟形炉底焊接而成，并带有偏心底出钢口。
出钢后需在炉中留50％左右的余钢，炉体倾动12-15度即可完成出钢，炉役后期若炉底有凹坑，炉体最大可倾动20度，将残钢倒尽。
水冷炉壁为水冷密排管式结构，分多块，布在上炉壳上，其中三块有炉壁烧嘴安装孔。
水冷炉壁的进出水均设球阀，出水处设水温检测，可监测每块水冷块的出水温度，并能对水冷块的冷却强度进行调整。
总进水有压力、流量传感仪表及温度检测，总进水压力、流量、温度及出水温度皆可在计算机上显示。
炉体设计须充分考虑水冷小车进出和烟气进出空间，炉内总容积为～47m3，全部废钢冶炼时，如果顶装料，次数为三次。
上炉壳和下炉壳之间用销轴联接，便于拆卸，炉体上有牢固的吊耳，因此炉壳可整体吊出或吊入。
炉门孔设计已考虑了炉门采用水冷碳氧枪操作的空间，炉门的开启用水冷液压缸驱动。
炉体侧门的高度和宽度允许伸入其内的振动料槽，在炉体倾动±2°时不干涉。
偏心底出钢机构，安装在炉体上，出钢口的开启为液压缸驱动，安全、可靠，也可用人工手动开启。
3.2水冷炉盖
炉盖分为大炉盖和小炉盖。
大炉盖为同心圆管式水冷炉盖，上面有加料孔。
小炉盖为耐材炉盖，上有三个电极孔。
孔内设电极水冷圈。
大炉盖和小炉盖之间用销轴连接，更换小炉盖很方便，大炉盖上有四个耳板，通过销轴和炉盖提升机构连接。
炉盖总进水设有碟阀及压力传感仪表，出水设水温检测仪表，水的压力及每路水温皆可在计算机上显示。
3.3炉盖提升和旋转机构
炉盖提升和旋转机构由旋转架、炉盖提升液压缸、传动装置、同步轴；炉盖旋转支承装置，旋转锁定装置，支承滚轮以及旋转液压缸等部件组成。
旋转架是用钢板焊成，其上有工作平台，以便操作人员在其上更换电极及进行设备维护。
两个炉盖吊臂采用大截面厚壁无缝钢管作为吊臂框架，内部通水冷却，钢板作为腹板的结构。
电极升降立柱的导向轮也安装在旋转架上，旋转架有足够的热态强度和刚度，其下部安装两组滚轮，使旋转架可在倾动平台的弧形轨道上运动。
炉盖提升机构的两个液压缸及传动装置皆安装在旋转架内，同步轴可使炉盖提升运动同步，液压系统中采用液压锁以保证炉盖处于提升行程中的任意位置，炉盖旋转与炉盖提升有独立的定位装置。
当旋转架旋回、炉盖回到炉体上后，旋转定位装置将旋转架和倾动架锁紧。
当炉盖提起时，旋转定位装置带动锁定销由倾动平台定位孔中拔出，锁紧解除。
这种结构简单可靠、便于维护。
炉盖旋开机构的回转支承由两组轴承组成，以承受炉盖提升及旋转运动所产生的静载及动载，消除由于制造及安装误差在旋转轴上产生的附加弯矩，在旋转液压缸的驱动下，可将炉盖及提升旋转机构平稳地旋开或旋回，其旋开角度，应能保证料筐装料及炉体吊出。
3.4炉子倾动装置
炉子倾动装置由倾动摇架（弧形架）及平台、基座、倾动液压缸等部件组成。
倾动摇架及平台由钢板焊成，倾动平台高900mm。
炉体的下炉壳通过销轴与其连接。
倾动液压缸的上端通过关节轴承和摇架上的支座相连，下端亦通过关节轴承与基础上的支座相连，这样可以保证炉子倾炉动作时消除由于安装误差所产生的侧向力。
倾动液压缸是两个活塞式缸，能满足后倾出钢速度及快速、慢速回倾出渣的要求。
倾动液压缸由比例阀控制，因此出钢速度及回倾速度皆可按要求得到最佳的调节。
为了便于运输和制造，倾动平台设计成三大件，安装时将这三大件先用螺栓连接，调整后焊为整体，成为一个倾动平台，平台下部焊有两个箱形结构的倾动摇架，其下表面为园弧面，基座上有四个滚轮，倾动平台就放在四个滚轮上，当液压缸带动倾动平台倾动时，倾动平台不会向倾动方向移动。
因此，在炉子正常冶炼时，炉子向前或向后倾动±2°时，振动车上的料槽，可以正常向炉内供料（加废钢）。
倾动平台下部设有炉盖旋开时的支承点及炉体处于水平位置（如向炉内装料时）的支承点。
这些支承点用液压缸驱动。
当炉盖旋开时，旋转支承必需将倾动平台支撑住。
当炉盖位于炉体上时，旋转支承必需脱开，使炉子能自由倾动。
水平支承用以保持炉子呈正常工作位（即水平位置），当该支承点将倾动平台支承时，即使将倾动液压缸拆除，炉子仍处于水平位置，不会倾翻。
当电炉要进行倾动操作时，水平支撑应首先收回。
倾动平台上设有四个炉壳定位销，便于将炉壳固定在倾动平台上。
3.5电极横臂及电极升降装置
电极横臂采用我公司的专利产品——铜钢复合全水冷导电横臂，三根铜钢复合导电横臂均为箱式结构，并进行强制水冷，以保证足够的热态强度及刚度。
电极的夹紧装置置于横臂中，为前弯式，三相可自由互换，具有良好的工作环境，利用碟簧夹紧，液压缸放松，工作可靠，维护调整极为方便，每相横臂与立柱间均设置绝缘，而且，电极抱圈的绝缘面进行陶瓷喷涂处理，相间具有良好绝缘保护，热态工作下绝缘十分可靠，立柱与横臂的联接方式为螺栓联接，横臂可在装配位置进行微量调整，以保证三相电极的正确位置。
中相横臂后段抬高，使横臂部分短网呈空间三角形布置。
电极升降装置包括电极横臂和电极立柱装置两大部分，电极横臂由三套铜钢复合导电横臂、三套电极夹紧放松机构及三个电极夹头和三套电极喷淋、吹灰装置组成。
同时安装在它上面的金属软管以及绝缘件也包括在供货范围内。
电极立柱装置包括电极立柱，立柱导向轮装置和电极升降液压缸，同时还有立柱与横臂联接的全部绝缘件，紧固件，水路用管线及管件等。
设备组成：
铜钢复合导电横臂3套
导电夹头3套
电极抱圈3套
电缆接头3套
电极喷淋装置3套
电极夹紧缸3套
碟形弹簧3套
金属软管6套
电极升降缸3套
高压软管3套
电极立柱3套
导向轮装置24套
行程开关6套
主要参数：
电极直径φ450mm超高功率电极
电极分布园<φ1100mm
电极最大行程3800mm
电极升降速度9/6mm/min上升/下降
电极快速提升9mm/min
3.6大电流线路
大电流线路是指变压器二次侧出线铜管以后，由补偿器组、穿墙铜管组、水冷铜排、大截面水冷电缆、导电横臂、以及石墨电极等。
其水冷铜管的起始端与变压器二次出线铜管之间，采用软绞线电缆的补偿器，可以消除热膨胀，电动力对固定件的影响，穿墙铜管组，汇流排以及水冷电缆的支承处均由非导磁不锈钢的支架承托，并用绝缘件衬垫。
水冷铜管组选用了较大截面，使其每相短网系统的电阻和电抗最小，同时使其三相电抗平衡。
设备组成：
导电铜管：
6根每相两根
水冷电缆：
6根每相两根
补偿器：
24根
安装支架：
1套
电缆接头：
6套
绝缘件：
6套
连接件：
全套
主要参数：
水冷电缆截面：
4400mm2
水冷电缆长度：
8500mm
导电铜管尺寸：
Φ115⨯12
3.7竖井废钢预热系统
竖井废钢预热系统包括废钢上料系统，竖井和振动送料机构三部份。
a、上料系统
在废钢料场，有两组高架式废钢料仓，每组料仓有两个料斗，每个料斗可装5t废钢（料斗有称重装置），废钢用电磁吸盘或液压抓斗装入，料斗下部为底开式，当闸板打开，可将废钢卸入提升料斗内。
提升料斗用钢丝绳传动，可将料斗提升到竖井顶部。
当料斗到达竖井顶部时，通过联锁讯号，竖井顶盖自动打开（也可用人工操作），此时，料斗倾动将废钢倾翻到竖井内，然后竖井顶盖关闭。
提升料斗通过钢丝绳传动，下降至底部位置。
一次加废钢操作完成。
每炉需向炉内加数次废钢（次数待定），共43t左右，每次加废钢时间10min。
加废钢时间共计40min。
b、竖井
竖井为框架式结构，由大型无缝钢管或钢板焊成框架。
该无缝钢管又是竖井水冷系统的进、回水管。
框架断面呈长方形。
密排管式水冷块挂在长方形的四周，为外附式，装卸非常方便（竖井四周也可以采用耐热铸钢块，外附式，装在用钢管焊成的框架上）。
竖井内设有一层水冷手指，水冷手指由对称布置的两排水冷管组成，该水冷管连接在一个回转轴上，回转轴由液压缸驱动，带动水冷手指转动。
手指最大可转动70°左右，竖井内不砌耐火材料。
连接手指的回转轴，其两端用轴承座固定在一个小车上，当小车平行移动时，便可将手指从竖井中退出。
小车可在一个专用轨道上运动，该轨道将承受废钢落入手指时的冲击负载。
两排手指采用旋转编码器控制。
通常是先打开一排手指，让料下落，然后再打开另一排手指，将料落到下料槽中。
也可以同时打开两排手指，当旋转编码器转动到位后，两排手指同时复位，便可进行下一个循环。
由于每排手指中的单个水冷手指，是用螺栓连接在回转轴上的，因此，当某个手指漏水时，只要将小车移出，更换手指十分方便。
c振动送料机构
振动送料机构包括料槽、密封罩和进料车等。
料槽用于承料和运输料进入炉内，由耐磨钢板制做，通水冷却。
料槽用螺栓联结在进料车的振动机构上。
炉子冶炼时伸入炉内约1000mm。
（暂定值）
密封罩为水冷管式结构，用于竖井四周和料槽之间，料槽和炉体进料口之间密封。
进料车是一台四轮传动的车辆，车上的振动机构由变频电机、四轴激振式装置组成。
振动机构用弹簧和螺杆联结在进料车上。
当炉子需倾动出钢时（或倾动角度大于2°以上时），进料车带动料槽从炉内退出，该动作由液压缸驱动。
当一炉钢冶炼开始时，油缸驱动进料车进入炉内，开启变频电机，并调整合适的进料速度（通过变频），带动料槽振动。
将钢铁料送入炉内，钢铁料最大前进速度6m/min，完全可以满足进料要求。
当一炉钢冶炼结束后，由油缸退出送料小车，炉体可做倾炉出钢动作。
进料车与竖井的密封：
料槽两侧采用传统的水密封形式，小车后部采用软接密封，由于竖井内部是负压，外贴的软接部份自动吸附起到密封作用。
当要对进料车或料槽进行检修时，卸下油缸连接销，用天车直接拽出进料车离开竖井下部即可。
3.8液压系统
系统包括：
a.供液压动力源的电机、恒压变量柱塞泵、循环冷却系统、不锈钢制的油箱及相关的液压附件等；
b.各控制回路的滤油器，调压回路、电极升降回路、电极夹紧放松回路、炉盖升降回路、炉体倾动回路等，进料车回洛，水冷手指（2套）回路。
c.储能器，除起平稳液压压力作用之外，当发生事故停电时，可以提起石墨电极。
采用10个皮囊式储能器，每个容量100升，并联工作。
d.电极升降机构和倾动机构采用电液比例调节，其余各液压动作均采用滑阀控制。
系统无内渗漏现象，因而保证了不会发生液压误动作。
考虑到液压系统工作压力较高（9～12Mpa），介质设有自动循环冷却措施，油箱内的介质通过循环泵与外部的水冷热交换器进行换热，将冷却后的介质再送回油箱中，保证了液压系统的正常工作，设有多级过滤，精度可达10μm，压力油过滤器具有差压发讯功能。
滤芯受阻时可发出信号告诉操作者应及时更换滤芯，液压系统可以取出压力，温度，油箱液位高度等信号，使液压系统具有自动控制与联锁保护功能，使得系统能可靠地正常工作。
液压站不需要人值班，液压站各种运行数据及事故报警皆进入计算机画面。
液压系统配四台泵三用一备，介质采用水-乙二醇。
由德国力士乐公司的比例阀组成插装集成块回路构成电极升降自动控制回路，各相另备有手动锥阀控制回路。
炉盖升降、炉盖旋转、电极松开、EBT打开、水平锁定，旋转锁定，水平支承，小车进出、手指翻动、竖井上部密封阀门启闭等由滑阀组成控制二十一个液压缸的动作。
炉体倾动由德国力士乐公司的比例阀组成插装集成块回路，控制两个倾动液压缸的动作。
柱塞恒压变量泵
型号PAVC1003R422
额定压力Mpa最大压力25
排量ml/r100
配用电机Y225S-4
数量4台
生产厂家parker
电液比例阀
型号D41FHE01F1NB00
额定压力315bar
流量100L/min
数量电极升降四个（三用一备）
型号D91FTE01HC1NG00
额定压力bar315
流量L/min325
数量炉体倾动一个
生产厂家parker
储能器
数量1套（共10个，并联使用）
有效容积1m3（暂定）事故状态可将电极升起离
开钢液面500mm以上，炉体倾动可恢复到水平位置。
集液箱
容积6m3
材质不锈钢
液压介质水-乙二醇
系统工作压力12Mpa
3.9冷却水系统
冷却水系统包括以下供水支路：
水冷炉盖支路；炉体支路；其他设备支路（短网铜管、电缆、横臂、电极夹头等）；变压器油水冷却器支路；液压站冷却水支路；进料小车冷却水支数，竖井冷却水支路和手指冷却水支数。
每个支路总
升级会员 