下一个钢板切割工件：炼钢板零割厂生产规棋与产品大纲。

钢板零售挂渣炉璧的结构 钢板零售挂渣炉壁（或简称钢板零售炉壁）•按其导热能力（即可通过的热流强度）分为普通功率、高功率与趄高功率三种类型，按其结构则可分为铸管式、板式与管式钢板零售挂渣炉壁。 (I)铸管式钢板零售挂渣炉壁。铸管式钢板零售炉壁的结构见囝3_6。炉费本身为铸铁铸造，内部铸有无缝钢管弯制的冷却水管。水管的形状和根数可有不同的设计（见图3-6、图3-7VW辟移执丁作而卜.铱I*耐火材料打结槽成檯砌耐火砖.W。这种结构的特点是I  困3-7铸管式钢板零售挂渣炉壁（二） 1) 具有与炉壁所在部位的热负荷相适应的冷却能力，适用于炉壁热流强度为（0.056〜0.22)XIOsWAr^的条件，即普通功率电弧炉热点区的热负荷》 2) 结构坚固，具有较大热容量，能抗击炉料撺击和因搭料打孤以及吹氧操作不当造成的局部过热。 3) 具有良好的挂渣能力，易于形成挂渣层，适®炉内热负荷变动9通过挂渣层跟皮变化调节炉壁散热能力与炉内热负荷相平衡。 4) 内部为管式冷却，冷却水流速度快，不易结垢。 (2)板式与管式钢板零售挂渣炉壁。 I) 板式钢板零售炉壁I板式钢板零售炉壁采用锅炉钢板焊接，钢板零售壁内部为由导流板分闸成的冷却水道，道截面积可根据炉壁热负荷来确定。热工作面镶挂渣钉或焊上挂渣妨板 田3-8板式钢板零售炉壁（外袋式）田3-9钢板焊接制造的板式钢板零售炉壁结构（内装式〉 I—炉充》2—挂渣筋板>3—填充耐火材料，4—W充《火讨料与挂潦尾,5—进水O16—出水Ch7、8—安装 (形成挂渣檜)。其结构形式如图3-8,图3-9* 图3-8所示板式钢板零售炉壁的钢板零售板可分为外装式与内装式。外装式钢板零售板又同时采用上、下两部份的分离炉壳，使外部钢板零售板装卸更为方便。图3-9为钢板零售板内装并有水平挂渣筋的结构。为防止水平筋软化耐火材料易于脱落，有的在垂直方向上也加有与水平筋厚度相同的筋板，筋板厚度约为15〜20mm，筋的间距可取50~60mm。 2)管式钢板零售炉壁，用锅炉钢管制作，两根支管的连接采用锅炉钢铸弯头，由多根支管组成钢板零售炉壁的单元件。管子的热工作表面镶有挂揸钉。 板式或管式钢板零售炉壁结构的特点是《 A. 适于炉壁热流为（0.22〜Ul) xlOsW/m*的高热负荷电炉，即HP或UHP电炉。 B. 具有一定厚度（适当的结构设计）的板式或管式炉壁能抗击炉料的撞击或炉料搭接打弧，以及吹氧搡作不当造成的过热。 C. 具有良好的挂渣能力。 D. 采用分离式炉壳（两段式炉壳结构）易于拆卸更换，其结构如图3-10。 3.2.3钢板零售挂渣炉璧主驀参数计算 Cl)钢板零售炉壁的传热模型。钢板零售炉壁受到的热负荷——炉壁所接受的热流7主要取决于电弧功率、电弧电压、炉壁与电弧的距离、以及电弧被炉渣和炉料遮蔽的程度。对于不同的电炉，不同操作工艺，不同的炉内部位是不相同的。伹不论在何部位上热流的瞬间输入和输出应当相同才能维护炉壁（包括挂揸层）不被侵蚀。 即钢板零售炉壁接受的热置通过水的冷却而将热纛散失#钢板零售挂渣炉壁的传热均采用多层圆筒壁的传热模型，如图3-lls M—钢板零售壁综合传热系数，kJ/inz，h*TC或kW/m^C q=^~~ (3-11) U (2)钢板零售挂渣炉壁主要参数的确定。钢板零售炉壁各基本参数确定的主要依据是炉子工作条件下通过炉壁所传出的热量的大小。单位时间内电炉（还应包括其它热源）给予炉壁单位面积上的热童，即式（3-9)、（3-11)中的？。？值可以通过实测或理论推算得到。设 <7全部为冷却水所带走，根据热平衡原理计算应消耗的水量，并从而确定钢板零售管件的尺寸。 所以，设计钢板零售壁应确定如下几个主要参数I钢板零售壁的热流,钢板零售炉壁的面积,冷却水流最、流速》冷却水通道的尺寸（冷却水管直径>丨以及计算过程中必裔的对流换热系数、综合传热系数和知名热流等参数值。 I)电孤炉炉壁的热流丨电弧炉炉壁承受的热流主要来自电弧辐射热，其大小与电孤功率、电弧与炉壁间距等因素有关。炉壁所接受热流强度直接影响炉殪寿命，所以必须首先确定炉壁热流强度，以便正确地选择钢板零售炉壁的结构，材质和冷却条件。炉壁热流强度是不均匀的，欲知实际数值，可以使用各种热流计实测,可以測定炉壁热而与冷面的表面温度，再应用相应的热流数学模型计算出炉内各部位的热流分布I也可以应用炉壁“热点与“冷点”区接受电弧功率的计算式来计算炉壁热流强度。 电炉炉壁热流强度因不同炉型、不同工艺是不同的。表3-7列出不同条件下具有的炉壁热流蹕堞， 生汽泡，增大热阻，降低钢板零售能力的临界水速。故冷却水通道中水速应大于„•，„〉„••水速M的实际选用值，M与冷却水通道结构关系很大•实际上对一般腔式（钢板零售箱结构〉水速较低，很难>0.7m/s,钢板零售箱内采用导流板后，可达〜U2m/S|铸管钢板零售炉壁中为l*2〜2.5m/s。 1) 管径义水速确定之后，根据所需水流量即可计算管径夂式（3-15)与式(3-16)中冷却水流量G为流经整个钢板零售面积S的流量，即全炉钢板零售板通过的总水流置，若S面积分为N块，单块水流童与管径关系按式（3-24〉, xx3600 C3-24) 式中^—通入单块钢板零售i反的水管直径，ma 2) 平衡挂渣厚度，用式（3-9)计算平衡挂渣厚度，转换式（3-9)为《 L,=〔i^L-七 （3_25) 为计算乙，上式中蘅求出钢板零售管内对流传热系数按式（3-18>、(3-20)计算管内对流传热系数。 art=Q.OiZRe0^Prt.*\/d (3-26) 式中X——水在平均温度约30¾时的导热系数A=0.a98W/m*X：AF,=44.99W/m*X：,、=3.48W/m.'C。Lpe为钢板零售管壁厚度，一般<10mm* 根据式（3-25)可估箅出拽渣层厚度乙，为了保证其厚度，钢板零售壁表面设有挂潦钉或挂渣筋板，约占钢板零售®积的1/3左右。 例如*钢板零售炉遄热流为0,13><10*识/111*(0,47：<10*1^/111**11>,冷却水平均温度30^,管径0.07m,水速M=K6m/s,将30X2水的物性指数代入式（3-19),得《a?，=5157W/InltCe若已知管壁厚IOmm,计算挂渣层厚度，得，L=O.03301, 6)综合传热系数•钢板零售壁的综合传热系数 ^FeXpc 综合传热系数标志着钢板零售炉壁的散热能力强弱，当"大时•可保证挂渣层的稳定，保持一定厚度。图3-11传热模型中“温度不应过髙• 上例中，= Z.,.=0.010m,计算得C/=2402W 设挂渣钉长0.04m，其综合传热系数U=923.36W/m2*X：。 为提高钢板零售银的可靠性，要求在最恶劣条件下必须保证钢板零售壁的表面温度(对碳素钢）应小于500X：*因此按式(3-11)计算临界的综合传热系数U',要求实际的钢板零售炉塞 u>u\ h—h 尸—j一^* U7^ 式中t2—钢板零售管外表温度，G<500X：* [/,=7^7K«=470^C 即,W=ZWx10’ （3-27) 当《=0.13><108\\7111*时，V=277W/m*.X!, 桂淹钉长度0.04m,热流0.31><10*\\7111*,计算得比较计算的f/ 与Uf,C7>Cr,<659>277). 7)临界热流貴与知名热流量，当各项主要参数计算确定之后，即水流量，流速、水流通道尺寸及对流传热系数已确定。此时所设计的钢板零售炉壁就可以承受给定的热负荷，传递热流强度为？的热流，并保持一定的挂渣层厚度。若炉壁热负荷波动，或者挂渣层脱落,熔蚀，则钢板零售壁将承受较大的热流量，如继续增大以致产生局部沸腾，则此时的热流强度称作局沸热流，为热流的临界值。此值可以使用y流传热方程估算， =®(t»~^H2O) 如用前边计箅得到的《i>«=5157W/m2tC与C-rHiO=100-30=70X3计算得，和=5157x70=0.36xIO6WZm2-tCo 当热流超过临界热流值并继续增大时，钢板零售板或水管中的氷由泡状沸腾转为膜状沸腾，此时，热阻急剧增大恶化了传热条件而引起钢板零售壁烧毁，此时的热流称作知名热流。若使用软水循环冷却，或者用较大的冷却水流速以防止局部沸腾，则钢板零售壁的临界热流就是知名热流为钢板零售壁的烧毁点。可应用麦克亚当斯经验_式估计嫩大热流值I ^«*=3.19C4XIO5Mus+4800(^. (3-28) 若C=IOO1C,4,0=30¾,«=1.6m/s丨则=l.62xIO1WAn' 3.1 直流电弧炉的特点与结构3.3.1直流电弧炉的特点 在70年代已开始研究直流电弧炉，到1982年成功用于生产。UHP电炉的发展大大提髙了炉子生产率，与RP炉相比还降低了电耗•但也暴露出某些问题，即电炉对电网容壜的要求较高并对电网有影响，电极消耗仍然较高，这是电炉工作者极力探索而又难以解决的问题.随着大功率电子器件的产生发展直流电弧炉成为可能。目前直流炉在国际上发展很快，尤其在日本采用这一新技术的生产厂较多。据统计截止到1993年国外已投产.S流炉共36台,知名容量达150to 直流电孤炉之所以能取得较快的发展，是由于它除具备UHP交流炉的全部优点外，与 交流炉比还有以下特点： (1) 对电网干扰小。三相交流电弧炉存在的重要问题是对供电电网千扰大.使其它用户出现“闪烁现象”，降低对其它用户的供电质量，影响设备的正常运行。为了把8闪烁”控制到可能接受的程度，网路的短路容量应为电炉变压器容量的50〜80倍，否则必须设置无功补偿装置。而直流炉引起的电压波动小，与交流炉相比前者闪烁要小得多，而且比较好控制。据报导，对直流炉来说上述要求降低到4O倍即可。 (2) 电耗较低。据现有资料报导，直流炉电耗比交流炉能降低3〜5%。 (3) 电极消耗S少。电弧炉生产中降低电极消耗费用也是降低生产成本的重要方面。由于直流电通过导体没有集肤效应，电流分布均勻，电弧稳定而且没有外吹现象，电弧电极中心线下燃烧,由于减少了电极侧面的氧化，又因为电极由三支减为一支（也有三电极直流炉>,从而可大大降低电极消耗，与三相交流炉比约可降低60%。表3-10列举两种电弧炉的电极耗量比较。 表3-10直流炉，交流炉电极消耗比较 厂家 炉容 变压器容量 电极消 耗，kg/t t MVA DC炉 AC炉 多姆那尔维特厂 40 11 1.7 3.4 阿维斯待公司 65 15 2.3 4.7 施罗5西-¾克公司 12 9 1.8 6.7 佛罗里达公珀坦帕厂 35 18 1.589 4.5 组科公词达灵顿广 30 12/17.2 1.589 4.5 托比X业公司（日） 30 15 1.7 3.7 大问别公司（曰〉 20 15 1.2 3.4 (4) 耐火材料消耗减少。三相交流电孤炉中热董分布不均，有炉壁上的三个热点，炉壁侵蚀严重。而直流电弧炉一般有一支炉顶电极位于炉子中央，四周炉壁受热均匀，而且电弧没有外吹现象，故耐火砌衬材料消耗小得多。据报导，可降低2〜5kg/t钢。 (5) 设备维修费用低。直流炉与交流炉比较，维修工作在电气方面有所增加，而机械方面减少^—般型式炉顶电极为一支，因而电极把持器、横诗、立柱等都少了两套，维修工作量减少了2/3。炉衬修补因没有热点而耐火砌衬寿命延长，也减少了修炉工作。 C6)噪声污染下降。直流炉因电弧稳定，瞬时功率波动较小，故产生噪声低于交流电弧。由于采用单根电极，炉顶仅一个电极孔，相对于三相交流炉，改善了炉体密封性，也就减少了噪声传递。熔化期中直流炉较交流炉电弧噪声约可降低10〜15dB。 (7)高功率化和工艺上的灵活性。直流炉与交流炉比较，除去供电需用直流电源、炉底电极有较复杂的结构外，凡不属高功率交流电弧炉所应用的新技术，一般均可应用于直流炉，例如，氧一燃助烙技术；留钢留渣操作；为达到留钢留渣而采用的偏心底出钢炉型以及钢板零售炉壁炉盖结构等等I均可以在直流炉上应用。 3.3.2直流电弧炉的结构特点 (1) 直流炉供电设备布置。直流炉由电网高压供电，需经由电炉变压器降压，再经整流设备，而后通向炉子正（炉底电极）负（炉顶电极）极。电炉电气设备较之交流炉复杂化。因之•电气房的设备布置与结构型式也与一般交流电弧炉不同。图3_12是一台]2t直流炉的炉体与电气房总体布置图。图3-13是美佛罗里达钢公司35t直流炉的布置图，这台电炉原是交流电弧炉，原地改造成为直流炉，保留了原有变压器，在变压器室之上添加了一层安装可控硅整流与控制台等设备。由上二图可见，电气设备的布置要紧凑，且与炉体尽量靠近以缩短二次出线和通向炉底的导线，电气房通常呈二层或兰层结构型式》而电炉炉体下部设备复杂，当然以采用炉体高架式设置较好。 (2) 炉底电极的不同形式。炉底电极的设置和形式是直流炉设备的重要一环，它的作用是导电入炉底与炉料（或熔融钢水）连通，炉料带电与炉顶电极间起弧，构成功率输入回路•国外备电炉制造厂家研制过多种炉底电极，目的和要求是力求导电良好和提高其 SS 图3-13佛罗里达钢公司直流电弧炉的布* 使用寿命，并使炉内温度均匀。在国外研究直流炉的同时，我国也研制成功了不装炉底电极型的直流炉，太原重型机器厂于1985年投入生产的磁镜式直流电孤炉，该广并已完成了此种炉型的系列设计。 I) 空气冷却多针状电极，此种炉底电极为德国MAN—GHH公司的UNARC型直流炉所采用，电极根据炉子容量大小由多根普碳钢钢棒组成，圆钢棒末端车有螺纹固定在炉底 集电板上，与电缆相连接，构成炉P正极。炉底处用强制空冷以冷却埋入的电极榨，电极榉内还插入测温电偶，实行对电极消耗的监测。 图3-14之a表示空冷多电极的结构，图3-14之6为底电极的分布与冷却空气通道。炉底壳有圆形开孔f，在此开孔上连接法兰盘，底电极穿过此法兰盘（固定）并与冷却箱的下底板所固定，在上下板之间装有空气流导向片，底电极布置在每两个导向叶片之间的空隙里。由中央通入的冷风强制冷却各底电极，然后沿导向片向四周放散。有些底电极上有孔，用 以装入热幢，順親示麵各底鎌匪度，醒炉刊滕SW衬龍，温度在 onA_c^