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鋼包精煉爐工程

福建100t高阻抗電弧爐工程

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福建100t高阻抗電弧爐工程

項目概述：

我公司于2014年5月承接福建鼎信鎳業有限公司新建3#4#100tEAF高阻抗煉鋼電弧爐項目，該項目于2014年10月建成投產。投產以來，設備運行穩定可靠，各項技術指標良好，已給客戶帶來可觀的經濟效益。

工藝布置:

電弧爐布置在冶煉跨,與車間為橫向布置,電爐為左操作形式。

主要功能：

煉鋼電弧爐是通過電極與廢鋼料間起弧把電能轉化成熱能對廢鋼加熱熔化，通過熔化期、氧化期（還原期）冶煉把廢鋼鐵變成下一步工序所需的鋼水。

煉鋼電弧爐由爐體爐蓋組成封閉體，爐內氣體氣氛可控、溫度可調，特別適合冶煉特種鋼。

設備配置：

1）功率高阻抗電弧爐。公稱容量100t，變壓器功率90MVA，電抗器13.5MVar。

2）爐門碳氧槍。

3）爐壁氧槍(3+1)。

4）出鋼方式：EBT+短出鋼槽。

5）車載鋼包出鋼，出渣車接渣,二車同軌。

6）爐蓋第四孔+半密罩除塵。

爐膛尺寸確定：

電爐公稱容量100t。要求電爐平均出鋼量100t，冶煉周期70分鐘，.大出鋼量120t；偏心底出鋼，留鋼~20t。

爐子在全廢鋼冶煉時，按二次裝料，計算爐體容積，..次加廢鋼60%，第二次加廢鋼40%。

綜上所述來設計爐殼，主要尺寸如下：

爐殼內徑 φ6300mm

爐殼高度 5265mm

熔池直徑 φ5560mm

熔池深度 1080 mm 泡沫渣層厚≥300mm

爐底耐材厚度 600mm

工藝操作：

全廢鋼冶煉

爐蓋旋開，用料罐將廢鋼加入爐子中，爐蓋旋回，電極下降，起弧熔化爐料，爐壁氧槍提供輔助能源。當爐料溫度≥900℃，爐門氧槍吹氧助熔。視廢鋼料情況，再加入1~2罐爐料，當爐料完全熔化形成熔清，即為熔化期冶煉。熔化期采用滿功率高電壓長弧操作。

加入石灰等造渣材料，爐門碳氧槍噴吹碳粉強吹氧造泡沫渣，當C、P達到規格下限，溫度合適，氧化期完成。

一般鋼種偏心底出鋼。打開偏心底出鋼機構出鋼，留鋼15~20%，快速回傾；冶煉不銹鋼采用短出鋼槽出鋼。

修補出鋼口，加入引流沙，等待下一爐冶煉。

鐵水熱裝冶煉

功率電弧爐煉鋼，通常加入30~40%的鐵水。加鐵水采用爐頂兌入方式。

其它冶煉操作同上。

電爐冶煉周期：

序號	作業項目	作業時間（min）
1	電爐準備時間（電極調整、出鋼口準備）	5
2	電爐加料（二次）	4
3	廢鋼熔化	40
4	升溫過熱、合金化	15
5	測溫取樣（三次）	3
6	出鋼	3
	合計	70
	其中：通電時間	55
	非通電時間	15

注：全廢鋼電爐平均冶煉周期為70min；加入40%鐵水電爐平均冶煉周期為55min

車間的生產工藝條件

產品大綱

普鋼、普通取向硅鋼片(CGO)、高磁感取向硅鋼片(HiB)、高牌號無取向硅鋼片、400系不銹鋼。

冶煉條件

冶煉條件及要求

序號	項目	單位	指標	備注
1	EAF/LF-RH-AOD爐公稱容量	噸	100
2	.大出鋼量	噸/爐	120
3	平均出鋼量	噸/爐	100
4	平均冶煉周期	分鐘	70	二期依靠熱裝鐵水縮短周期到55min

板坯連鑄機的主要參數

序號	項目		單位	參數	備注
1	生產規格	厚度	mm	160、180
		寬度	mm	600～1250
		長度	mm	6000－12000
2	澆鑄鋼水量		噸/爐	50
3	澆鑄時間		分/爐	60
4	工作拉速		米/分	0.6-0.9
5	一期設計生產能力		萬噸/年	30

公輔介質條件：

1 冷卻水系統

1.1	水冷系統：
	進水溫度	℃	5～35
	回水溫度	℃	＜55
	進水壓力	MPa	0.5～0.6	用戶點8米平臺表壓
	回水壓力	MPa	0.2～0.25	用戶點8米平臺表壓
	總流量	m3/h	～2200
1.2	水質要求：
	pH值		7～8.5
	總硬度	°DH	＜10
	懸浮性固體	mg/L	＜10
	堿度	mg/L	＜60
	氯離子	mg/L	平均＜60 .大200 mg/L
	硫酸離子	mg/L	＜100
	電導率	毫西門子/米	500
1.3	事故用水
	總流量	m3/h	～1000	30min
	進水溫度	℃	5～35
	進水壓力	MPa	0.3
	水質要求		同上

2 壓縮空氣系統

2.1	普通壓縮空氣系統：
	壓力	MPa	0.5～0.6	氣源壓力
	溫度	℃	常溫
	含水量：		飽和水、無油、無塵，溫度常溫
	.大耗量	m3/h	10	間歇式工作：用于吹掃、氣缸
2.2	潔凈壓縮空氣系統：
	壓力	MPa	0.5～0.6	氣源壓力
	溫度	℃	常溫
	含水量：		露點為-20℃；無油、無水、溫度常溫
	.大耗量	m3/h	160	間歇式工作：用于爐門碳氧槍、爐壁氧槍的噴粉驅動

3 氧氣系統

3.1	氧氣系統：
	壓力	MPa	1.6MPa	氣源壓力
	溫度	℃	常溫
	純度		98%
	.大耗量	m3/爐	6000	爐門碳氧槍：3000；爐壁氧槍：4x3000

4 氬氣系統

4.1	氬氣系統：
	壓力	MPa	1.6MPa	氣源壓力
	溫度	℃	常溫
	純度		99.99%
	.大耗量	m3/h	12	出鋼鋼包攪拌
	.大耗量	m3/h	6	電爐底吹攪拌

5 液壓系統

5.1	液壓系統：
	壓力	MPa	14MPa	系統壓力
	溫度	℃	15~50
	介質		水乙二醇(暫定)

6 電力系統

6	電力條件
6.1	電壓等級
	1.高壓供電電壓	35kV±10％	電爐變壓器
	2.低壓供電電壓	額定380V/220V(±10%)
	3.電源頻率	50Hz±1%
	4.交流控制電壓	220V±5％
	5.高壓柜直流控制電壓	220V±5％	設備自帶
	6.直流控制電壓	24V±5％	設備自帶
	7.檢測元件電壓	24VDC	設備自帶
6.2	電爐用電容量
	高壓電35KV	容量：90MVA	允許超載20%
	動力電380V/220V	容量：450KW
	儀器儀表用電DC24V		由設備動力柜整流電源供電
	高壓柜直流控制電壓220V	40Ah	設備自帶直流屏供電

7 除塵系統

電爐第四孔爐內氣體煙量：120000Nm3/h（標態）；

煙氣溫度：1200~1450℃

煙塵成份：

FeO+Fe2O3	CaO	MgO	MnO	Al2O3	其它
26.6%	35.3%	2.8%	6.7%	0.5%	28.1%

煙氣含塵粒度：

<0.1μm	0.1~0.5μm	0.5~1.0μm	1~10μm
48%	28%	10%	14%

煙氣成分：

CO	CO2、N2、O2
5%	95%

設備組成：

100t煉鋼電弧爐成套設備包括機械設備和電氣設備。

電弧爐成套機械設備分為主體設備、輔助設備。主體設備包括：爐體、水冷爐蓋、爐蓋升降及旋轉裝置、爐體傾動裝置、電極升降裝置、短網、液壓系統、冷卻水系統、壓縮空氣系統、潤滑系統；輔助設備包括：鋼水測溫儀、爐門碳氧槍系統、爐壁碳氧噴槍系統、出鋼車、鋼包底吹氣系統、EBT維修平臺、電極存放及接長裝置、加料系統。

電氣設備包括:高壓配電設備、變壓器、低壓電氣設備及自動化控制系統、儀器儀控設備、冶金數學模型。

1 主體設備

1.1 爐體

一套組成：

上爐殼 1套

下爐殼 1套

爐門裝置 1套

出鋼機構 1套

技術參數：

爐殼內徑 φ6300mm

爐殼高度 5265mm

熔池直徑 φ5560mm

熔池深度 1080mm

爐底耐材厚度 600mm

1.2 水冷爐蓋

一套組成：

大爐蓋 1套

中心耐材爐蓋 1套

技術參數：

爐蓋直徑 φ7373mm

1.3 爐蓋提升和旋轉機構

一套組成：

旋轉架 1套

爐蓋提升液壓缸 3套

提升裝置 3套

回轉軸承 1套

旋轉鎖定裝置 1套

立柱導輪 12套

旋轉液壓缸 1套

立柱托架 1套

技術參數：

旋轉角 ~70°

爐蓋提升高度 550mm

爐蓋提升時間＜6s

1.4 爐體傾動裝置

一套組成：

傾動搖架及平臺 1套

固定底座 2套

傾動油缸 2套

水平支撐 2套

旋轉支撐 1套

行程開關 1套

技術參數：

.大出鋼角度＋20°；

.大出渣角度－15°

傾動速度 0.2～1°/s

反向快速回傾速度 0.2～3°/s

1.5 電極升降裝置

一套組成：

銅鋼復合導電橫臂 3套

導電夾頭 3套

電極抱圈 3套

電極夾緊缸 3套

電極升降立柱 3套

電極升降缸 3套

高壓軟管 3套

絕緣件 3套

行程開關 6套

技術參數：

電極直徑 Φ600mm（UHP）

電極分布園 Φ1200mm

電極.大行程 5600mm

電極升降速度

--- 自動 6–9 m/min

--- 手動 9–12 m/min

緊急提升相應時間： 100 ms

1.6 短網

一套組成：

導電銅管： 6根每相兩根

水冷電纜： 12根每相兩根

水冷補償器： 12根

安裝支架： 1套

絕緣件： 3套

連接件： 1套

技術參數：

阻抗..值 ≤0.65+j2.8mΩ（包括電極）

三相阻抗不平衡 ≤5%

水冷導電銅管及水冷電纜 ≤4.5A/ mm2

接觸電流密度 ≤0.15A/ mm2

導電銅排 ≤1.1A/ mm2

1.7 液壓系統

液壓系統包括以下設備：

液壓系統主要由三個部分組成：液壓泵站、控制閥臺和蓄能器及中間配管。

主要技術參數

工作介質	水乙二醇
工作壓力	～14MPa
油箱容積：	5000L(不銹鋼)
主泵裝置：	恒壓柱塞變量泵，2+1臺（兩用一備）

1.8 冷卻水系統

一套組成：

進水分配器 1套

回水分配器 1套

流量計 3臺

壓力變送器 1只

測溫熱電阻（Pt100） 1套

閥門 1套

技術參數：

冷卻水進/回水壓力 0.6/0.3 MPa

冷卻水進水溫度：＜35℃

冷卻水回水溫度：

--- 水冷包蓋＜50℃

--- 橫臂電極夾頭＜50℃

--- 短網系統＜50℃

冷卻水耗量：總量2200 m3/h

安保水

--- 壓力 0.3 MPa

--- 耗量 1000m3/h

1.9 動力氣體系統

一套系統組成：

閥門站裝置包括總進氣閥門、過濾器、減壓閥、油霧器及空氣凈化附件及動作用電磁閥和手動閥門。

數量： 1套

技術參數：

壓力 0.4~0.6 Mpa

耗量 10 Nm3/h

1.10 集中潤滑系統

一套組成：

電動干油泵 1臺

分配器 1套

管道及接頭 1套

支架 1套

壓力操作閥 1套

控制操作箱 1套

技術參數：

潤滑系統公稱壓力 30 MPa

2 輔助設備

2.1 鋼水測溫儀表

一套組成：

測溫儀表 1套

測溫槍 1桿

顯示用大屏幕及附件 1套

技術參數

測溫范圍 1200～1800℃

測溫精度 ±2℃

2.2 爐門碳氧槍系統

一套組成：

碳-氧噴槍機械手 1套

機械手液壓站 1套

冷卻水 1套

氧氣系統 1套

噴粉系統 1套

技術參數

氧氣流量 3000Nm3/h

噴碳粉能力 20～60kg/min

壓縮空氣消耗 160 Nm3/min

2.3 爐壁集束氧槍

一套組成：

氧氣噴槍 4套

碳粉噴槍 3套

冷卻水 1套

氧氣系統 1套

噴粉系統 1套

技術參數

氧氣流量 4x3000Nm3/h

噴碳粉能力 20～60kg/min

壓縮空氣消耗 160 Nm3/min

2.4 出鋼車

一套組成：

車架體 1套

車輪裝置 4套

稱重傳感器 4件

驅動單元 1套

--- 電動機 1套

--- 減速機（硬齒面）1套

--- 制動器 1套

緩沖裝置 4件

電纜卷筒 1套

氬氣卷筒 1套

事故牽引輪 1套

限位開關 1套

聲光報警器 1套

技術參數：

.大承載能力 200t

車輪直徑～Φ1000mm

電機功率 33Kw（暫定）

運行速度 2~20 m/min。

停止精度： ±10mm

2.5 鋼包吹氬氣系統

一套組成：

減壓閥、過濾器 1套

質量流量控制器 1套

高壓旁吹系統 1套

技術參數：

進氣壓力： 1.6 Mpa

氬氣流量： 2.7 ~12 Nm3/h

2.6 爐底吹氬系統

一套組成：

流量測量調節系統 3套（質量流量控制器）

壓力檢測 3套

事故流量檢測 3套

閥門及管道 1套

2.7 EBT維修平臺

一套組成：

EBT維修平臺 1套

支撐架 1套

旋轉裝置 1套

2.8 電極接長裝置

一套組成：

電極桶及夾持裝置 4個

技術參數：

電極桶直徑 ~Φ600mm

3 電氣設備

3.1高壓供電系統

組成：

高壓柜主要包含：（柜型采用KYN61-40.5型鎧裝全封閉移開式）

進線PT柜 1面

真空斷路器柜 1面

阻容保護柜 1面

技術參數：

隔離手車

--型號 GL-352000A

--額定電壓 35kV

--額定電流 2000A

--操作方式手動

真空斷路器

--型號 3AH4305(西門子)

--機械壽命 12萬次

--型式手車式

--操作方式彈簧操作機構

--額定電壓 35kV

--額定電流 2000A

--控制電源（直流屏）DC220V

電流互感器

--額定電壓 35kV

--額定值 2000A/5A/5A（雙繞組）

--容量 100VA.0.2級用于測量

100VA.B級用于保護

氧化鋅避雷器

--型式組合式

--系統額定電壓 35kV

--避雷器額定電壓 41kV

阻容吸收器

--型式組合式

--電阻：約100Ω（無感電阻）

--電容：每相約0.1~0.2μF

高壓主回路計量和保護回路

基本組成：

a.高壓柜上裝有：

3個初級電壓表；3個初級電流表；

微機綜合保護裝置(南瑞產品)；

3.2 電爐變壓器

技術參數：

額定容量： 90MVA（可超載20%）

冷卻方式： OFWF

一次電壓： 35kV（工頻）

一次電流： 1485A

二次電壓： 1030-705-450V，19級有載調壓

二次額定電流： 73710A

絕緣水平： LI200AC85/ AC5

阻抗電壓： 7.5～8%

3.3 低壓電氣系統

低壓電氣系統主要包括:

低壓動力柜 1臺

液壓控制柜 1臺

爐體控制PLC柜 1臺（含Siemens S7-400 PLC 1套）

電極調節PLC柜 1臺（含Siemens S7-400 PLC 1套）

主操作臺 1臺（不銹鋼面板）

計算機臺 1臺（工程師站2臺）

爐前操作臺 1臺

爐后操作臺 1臺

液壓操作箱 1臺

UPS電源 1套

現場檢測儀表 1套

傳感器 1套

限位開關 1套

3.4 自動化控制系統

自動化控制系統采用儀、電及計算機一體化并面向工藝的設計思想，充分考慮系統的完整性和配套的合理性，滿足工藝功能要求，系統按二級水平設計，既基礎自動化和過程控制；主要由兩套西門子公司S7-400系列PLC和二套工控機組成，工控機作為工程師站（上位監控計算機），內裝有應用軟件WinXP及組態軟件WinCC，主要完成電弧爐整個生產流程及重要設備的運行狀態及參數監控；PLC1為爐體控制PLC，PLC2為電極調節器控制PLC，通過網絡通訊網卡及其它通訊附件組成工業以太網。

3.4.1 爐體PLC基本配置(PLC1)

PLC1可編程控制器 S7-400			1套
1	安裝機架（UR1）	6ES7 400-1TA01-0AA0	2套
2	電源模塊(10A)	6ES7 407-0KA01-0AA0	2套
3	CPU414-2DP	6ES7 414-2XK05-0AB0/V5.3	1套
4	存儲器卡	6ES7 952-0KH00-0AA0	1套
5	工業以太網通訊模塊	6GK7 443-1EX20-0XE0/V2.0	1套
6	后備電池	6ES7 971-0BA00	2套
7	接口模板IM460-0	6ES7 460-0AA01-0AB0	1套
8	接口模板IM461-0	6ES7 461-0AA01-0AA0	1套
9	數字量輸入模塊	6ES7 421-1BL01-0AA0	1套
10	數字量輸出模塊	6ES7 422-1BL00-0AA0	1套
11	模擬量輸入模塊	6ES7 431-7QH00-0AB0	1套
12	模擬量輸出模塊	6ES7 432-1HF00-0AB0	1套
13	IM461-0終端連接器	6ES7 461-0AA00-7AA0	1套
14	468-1連接電纜	6ES7 468-1BB50-0AA0	1套

3.4.2 電極調節器PLC基本配置(PLC2)

PLC1可編程控制器 S7-400			1套
1	安裝機架（UR2）	6ES7 400-1JA01-0AA0	1套
2	電源模塊(4A)	6ES7 407-0DA01-0AA0	1套
3	CPU414-2DP	6ES7 414-2XK05-0AB0/V5.3	1套
4	存儲器卡	6ES7 952-0KH00-0AA0	1套
5	工業以太網通訊模塊	6GK7 443-1EX20-0XE0/V2.0	1套
6	后備電池	6ES7 971-0BA00	1套
7	數字量輸入模塊	6ES7 421-1BL01-0AA0	1套
8	數字量輸出模塊	6ES7 422-1BL00-0AA0	1套
9	模擬量輸入模塊	6ES7 431-7QH00-0AB0	1套
10	模擬量輸出模塊	6ES7 432-1HF00-0AB0	1套