铁合金还原电炉车间的设计

时间:2007-7-30 15:37:33 来源: 本站原创 浏览次数: 51332 发表评论 所属分站:锰系

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一、车间设计概述

（一）车间设计应具备的基本条件 …

一、车间设计概述

（一）车间设计应具备的基本条件

（1）必须保证供电、供水、交通运输与铁合金生产相适应的条件。铁合金生产是一个很大的电力用户，一个每昼夜生产25吨含硅75%的硅铁的电炉所消耗的电能几乎等于十个中型机械制造工厂所消耗的电能。铁合金工厂所在地区应有足够大的电源供应。 （2）必须有可靠的原料来源。

（3）必须明确产品品种与其销售对象，工厂未来发展规划，企业上级主管部门对该厂所规定的设计标准。

（4）设计者必须了解并掌握厂址的地质、土壤、水质等技术资料。 （5）设计者必须了解生产设备的制造供应情况及其规格。 （二）设计要求 设计铁合金冶炼车间时，必须满足以下要求： （1）布置应该合理，设备利用率高； （2）应具有较高的机械化、自动化程度；

（3）全部生产应具有最高的技术经济指标和最好的经济效益； （4）要重视环境保护，保证操作人员有良好的劳动条件。 （三）车间组成

还原电炉车间主要由原料间、炉子和变压器间、浇注间、炉渣间、成品间组成。考虑生产工艺特点，一般熔炼车间各跨间是相互平行排列的（见图1），图2为开口固定式矿热炉

车间。

图1 车间平面布置(1—胶带运输机上料；2—斜桥卷扬机上料；3—原料间； 4—炉渣间；5—变压器间；6—炉子间；7—浇注间；8—成品间；9—胶带输送机通廊；10—斜桥上料机)

图2 开口固定式成矿热炉车间断面图(1—炉壳；2—碳砖；3—铜瓦；4—电极；5—电

极夹紧环；6—导电铜管；7—活动接线板；8—固定接线板；9—软电缆；10—铜排；11—炉用变压器；12、13—下料管；14—把持筒；15—烟罩；16—烧穿器；17—炉预料仓；18—电极升降装置；19—单轨；20—配料小车；21—料仓；22—移动式卸料车；23—烟囱) 因生产规模大小等原因，在一个车间里可能包括上列各部分，或仅包括其中几个组成部分。如原料加工系统，若全厂设立统一的原料加工设施，车间仅有少量贮存和配料设备，因此设计时应根据具体情况决定。

根据卫生设施的要求，工厂的冶炼车间应当与本地区主要方向排列成不小于30°的角度，同时风向应当是从炉子工段至浇铸工段。 二、炉子和变压器间

在炉子和变压器间围绕着电炉生产，一般应布置以下设备和作业场地：电炉、电炉变压器与控制室，除尘设备，炉口操作设备，上料及电极系统设备，出铁设备等。

炉子间应能够进行以下各项作业：炉子装料，冶炼操作及出铁出渣，接放电极，维修机械设备和电气设备等。

炉子间设计，首先确定炉子容量和座数，这也是车间设计的根本性第一步。

（一）电炉容量与座数根据生产任务按公式计算出炉用变压器的容量，进一步确定电炉容量及座数。在确定电炉容量与座数时，应考虑下列因素：

（1）生产工艺的先进性与经济合理性。大型电炉熔炼的技术经济指标一般高于小炉子；材料、电能消耗较低，劳动生产率高，机械化程度高，其生产费用低于小型炉子。 （2）设备制造供应的可能性。

（3）建筑施工的可能性和基本建设投资经济与否。

（4）供电、供水、交通运输情况。车间内电炉座数不宜过多，以利子生产调度管理和改善劳动条件，一般不多于5座。在还原电炉车间里以只设还原电炉为宜，但是要采用热装，热兑等工艺时，为了方便生产，可以把还原电炉与精炼电炉建在一个车间里。 （二）炉子间的布置

炉子间的布置，主要是根据设备布置和操作要求，同时还要考虑尽量减少电损失和具有良好的劳动条件等。

炉子的基础建在工段的地面上。为了照管炉子而设置工作平台。炉口平台标高主要取决于出铁口标高，上料平台标高要满足布置烟罩或下料管的要求，下料的角度一般应大于55°，在个别情况下也不应小于50°；其他各层平台不宜小于3 米高，以免妨碍操作。 操纵室特别是敞口炉操纵室的地坪要比炉口平台略高，以便于观察炉口。

为了便于移动变压器和使短网的长度缩短一些，减少电损失，变压器房的标高通常为1 米左右。 现以9000-16500KVA电炉为例加以说明。在+4.5米标高处有炉口工作平台，炉子的电气控制器械也设置在此层的小屋子里。在+13米标高处为 装料工作台，在+20米标高处的原料分配站设有顺车间纵长方向的水平运输带，依靠卸料车将炉料送到各个炉子的储料槽内，料槽的容积应能容纳一昼夜所需的炉料量。在+16米标高处进行填加电极材料和加接电极外壳的 工作。在+19米标高处装有使电极升降的绞车。

炉子间的长度取决于电炉的座数及电炉中心轴间的距离。炉轴距离应考虑到炉子大小及和工段支柱的配合。冶炼硅铁、锰铁容量为9000-16500KVA的电炉，其炉轴距离通常为24-30米。

变压器跨间的宽度一般为6米。炉子间的跨度和炉子中心至变压器侧柱列线距离取决于电炉容量。容量为9000-16500KVA的电炉，电炉间跨度为18-21米，炉子中心至变压器侧柱列线距离为7-8 米。

炉子工作平台在朝向浇铸工段的一边设有露台，用浇注工段的吊车把本厂所产废物运到露台上，用于返回熔炼。为了把电极材料从地面送到+16米标高处，在工段的一侧设有单臂吊车顺工段纵长方向运行。

工段的通风很重要，为此容量为9000-16500KVA电炉在变压器跨间,+9米标高处设有通风机，用管道将清洁的空气送至工作台。

三、原料间

原料间通常布置在单独一跨中，并与炉子跨平行。为了保证连续生产，一般大厂在厂内和车间分别设立原料场和原料间；一般中小厂在厂内设立原料场及必要的加工设施，车间的原料

间供少量贮存及配料用。因此，原料间应能满足生产所需的各种原材料的贮存、加工、配料及运输的作业场地。

为了保证车间连续生产，设计车间各材料场时，要有一定的储存量，满足一定日期的需要，即所谓储备日期。

原料储备期长短与原料供给地方的远近，交通是否方便，运料方式等有关。各种原料都要根据具体条件，合理决定储存期的多少。铁合金还原电炉车间原料工段各种未加工原料贮存时间见表1，合格原料贮存时间见表2。 表1 未加工原料贮存时间

表2 合格原料贮存时间

根据材料的日耗量和储备日期，可以计算出各种材料的储存数量。堆存材料需用面积可采用下列公式计算：或。 式中：

S———材料堆存占用面积，米2； Q———材料全年消耗量，吨；

T———全年中需用材料的时间总数，天； t———储存日期，天；

h———材料允许堆放高度，米； γ———材料的堆比重，吨/米3。 原料实际所占面积或料坑、料仓数应大于计算所得数值。由于料坑等设备在实际使用中不会完全充实装满，和原料运送的不均匀性，所得理论计算值应加以扩大，应考虑容积有效利用系数，一般为1.2-1.4。贮料设施一般采用料坑和料仓。料坑多用于贮存未加工原料，料仓用于贮存合格料。

未加工原料的贮存采用料坑较为合适。料坑的长度，若原料采用火车运入车间，最好等于火车车箱长度的整数倍，料坑的宽度要大于抓斗张刀时最大尺寸的两倍，料坑的深度可以深达车间地面以下4米，若地下水位高时可适当减小，为了保证安全和增加料坑的容量，料坑边缘应有高出地面的短墙，短墙的高度约为1米。

合格料的贮存用料仓较为合适。采用抓斗供料时，料仓上口尺寸边长应小于抓斗张开最大尺寸再加0.8米，排料口的短边长要大于原料最大粒度的4-5倍，料仓壁的倾角要大于原料的自然堆角。

原料加工包括破碎、筛分、干燥等。原料破碎一般采用颚式破碎机和辊式破碎机。矿石（含硅石）用型号600×400颚式破碎机破碎，进厂原料块度要求小于300×350毫米。焦炭用型号φ610×400辊式破碎机破碎。钢屑采用立式或弯式破碎机破碎。原料筛分可采用圆筒筛和双层振动筛，硅石采用圆筒筛进行分级，同时进行水洗；焦炭多使用双层振动筛和圆筒筛筛分，因筒筛既可用于硅石筛分，又可用于焦炭筛分，在必要时可实现一机多用。采用竖式干燥炉和转筒干燥机，目前采用转筒干燥机较多。 将原料间合格原料送至炉上，目前小型电炉多采用斜桥卷扬机或电梯或胶带输送机上料，手推车供料，见图3。大型还原电炉车间，采用胶带输送机上料，电动配料称量车供料，见图4，或采用斜桥卷扬机上料，高架贮料仓存料，电动称量车供料，见图5除上述供料方式外，还有采用斜桥卷扬机上料，手推车供料，见图6。

图3 胶带输送、斜桥或电梯上料、手推车供料(a—电梯上料；b—斜桥上料；c—胶带输送机上料)(1—胶带输送机；2—转运漏斗；3—手推小车；4—斜桥卷扬及料车；5—电梯；6—电炉)

图4 胶带输送机上料、电动配料称量车供料(1—胶带输送机；2—转运漏斗；3—带卸料小车的水平胶带输送机；4—高架贮料仓；5—电动配料称量车；6—料斗溜管；7—电炉)

图5斜桥卷扬机上料、高架贮料仓存料、电动配料称量车供料(1—受料斗；2—斜桥卷扬及料车；3—转运漏斗；4—带卸料小车的水平胶带运输机；5—高架贮料仓；6—电动配料称量车；7—料斗溜管；8—电炉)

图6 斜桥卷扬机上料、手推车供料(1—配料仓；2—称量漏斗及秤；3—斜桥卷捞及料车；4—受料漏斗；5—手推车（翻斗或底开门）；6—料斗溜管；7—电炉)

原料间的布置要很好的适应生产工艺和建筑上的要求。有时候，在工艺过程上布置得合理，但土建工程不一定经济，不一定合乎设计规范标准，必须进行适当的修正。设计布置总的原则应当是：原材料运输卸车，合格原料送至炉上要方便，不论何种运输工具应使其运行距离尽量缩短。料坑、料仓等各种容器的型式尺寸宜尽量划一而减少类型，减轻复杂多样的土建设计，给予建筑施工便利；多方面考虑降低基本建设费用，减少建筑面积。

未加工的原料常用火车进料，一般贮存在料坑内。为了卸车方便，将铁路设置在中间，料坑设在两边。个别原料需汽车运输时，应留有汽车进料的空地。原料间的一端要留有检修抓斗起重机的空地。

原料间的跨度和起重机轨面标高取决于电炉容量，原料间跨度为15-30米，轨面标高8-12米。对于容量为9000-16500千伏安的电炉，其跨度为24-30米，轨面标高为9.5-11米。 四、浇注间

浇注间与炉子间平行。在此间围绕着合金的浇注，一般应布置以下设备和作业场地：锭模或浇注机、铁水包、渣包、再制铬铁的粒化装置。合金浇注的方式有沙窝浇注、锭模浇注、浇注机浇注及粒化。大型电炉趋向用浇注机代替锭模浇注。 浇注设备有铁水包、锭模或浇注机、渣包、粒化装置等。 铁水包有铸钢铁水包和带内衬的铁水包。铸钢铁水包使用前需挂渣，铁水包的容积可按下式

计算： 式中:

V2———铁水包的几何容积，米3； k———出铁不均衡系数，取1.2； P———电炉昼夜产量，吨/昼夜； n———昼夜出铁次数，次； γ1———铁水比重，吨/米3；

m1———铁水包装满系数，无渣法取0.85-0.9，有渣法取0.7-0.75。

每座电炉一般有2-3个铁水包，其中使用一个备用一个，大修（或小修）一个。如果在同一车间内的炉子容量相同，产品一致，可以几个炉子共用一个铁水包作为备用或修理。 常用的渣包有圆口和方口两种。采用渣罐车运渣或者冲水渣时，使用圆口渣罐较好（即无内

衬铸钢铁水包）。渣包的数量可按下式计算：

式中:

Q———需要的渣包数量，个；

Q1———正常生产时一昼夜内周转使用的个数，个； t2———渣包周转时间（小时），一般取8小时； i———渣铁比，吨/吨；

m2———渣包装满系数，取0.9； V2———渣包容积，米3； γ2———熔渣比重，吨/米3； Q2———备用的渣包数量（个），一般取1-2个； Q3———扒渣用渣包数量（个），一般取1-2个。 其余符号同前式。

常用的锭模有浅锭模和深锭模两种。浇注75%硅铁及碳素铬铁用浅锭模，浇注其它还原电炉产品用深锭模。性能见表3。

锭模数量按下式计算：

式中:

Q———需要锭模数量，个；

Q1———正常生产一昼夜周转使用的锭模数，个； Q2———备用锭模（个），取1-2个；

t2———锭模周转时间；

m2———锭模装满系数，取0.9； V2———锭模容积，米3；

其余符号同铁水包容积计算公式。

大电炉趋向用浇注机浇注，浇注机性能见表4。

浇注间设有桥式吊车，其起重能力根据铁水包最大装铁水重量（即炉子一次最大出铁量）、铁水包重和吊具重确定。需要桥式吊车台数按下式计算： 式中:

N———吊车台数；

T———吊车的昼夜工作时间，分；

K———吊车的附加工作时间系数，一般为1.2； A———吊车的作业率；

0.8———吊车有效工作时间系数。

浇注间的布置，浇注合金锭模一般均与车间纵向垂直摆放,（除硅75%外），浇注机也与车间纵向垂直布置。浇注再制铬铁，通常设有合金粒化装置，粒化池最好放在屋外，但要注意防雨。

从浇注间到各固定式炉子的排出口筑有铁路，在铁路上运行的小车用来运输铁水包和渣包。 合金锭凝固后，顺着横向铁路把合金锭运往相邻的精整工段，有渣冶炼时，炉渣运往炉渣场。 浇注间跨度、吊车轨面标高取决于电炉容量，浇注间跨度一般为15-24米，轨面标高为9-13米。对于容量为9000-16500千伏安电炉，其跨度为18-21米，吊车轨面标高为10-11米。