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第一篇 电弧炉炼钢与设备的选型1

第一章 电弧炉炼钢1

第一节 电弧炉炼钢的流程与特点1

一、电弧炉炼钢的常用流程1

二、电弧炉炼钢及特点1

三、电弧炉冶炼的常用钢种2

第二节 电弧炉炼钢的原材料4

一、废钢4

二、生铁6

三、直接还原铁6

四、铁水8

五、碳化铁9

六、脱碳粒铁9

第三节 合金与造渣材料10

一、合金材料10

二、造渣材料12

第四节 氧化剂、脱氧剂、增碳剂及其他12

一、氧化剂12

二、脱氧剂13

三、增碳剂14

四、铁合金14

五、电极14

六、各种材料堆积密度与允许堆高15

第五节 原料供应规模与消耗15

一、铸坯（或钢锭）需要量的计算15

二、电弧炉炼钢厂的物料平衡17

三、电炉车间昼夜所需废钢量17

四、废钢料筐的容积和数量18

五、电弧炉冶炼过程物料平衡与能量平衡18

六、物料平衡计算模型18

七、能量平衡计算模型26

八、单项物料平衡与热平衡计算28

九、不同原料配比下的物料平衡与热平衡理论计算33

十、电弧炉炼钢冶炼过程物理与化学热的利用49

第六节 传统老三期电弧炉炼钢过程简介57

一、电弧炉炼钢流程57

二、装料58

三、熔化期61

四、氧化期63

五、还原期64

六、出钢64

七、补炉65

第七节 现代电炉炼钢的特点与操作65

一、现代电炉炼钢的特点66

二、现代电炉炼钢的基本工艺操作66

第二章 电弧炉炼钢生产能力与电弧炉选型69

第一节 电弧炉炼钢车间生产能力与技术经济指标69

一、产量和效率69

二、炉子容量与座数及选型的确定70

三、炼钢电弧炉与连铸机的配合71

第二节 电弧炉炼钢车间工艺设计与布置71

一、电弧炉炼钢车间71

二、炉子跨高度的确定72

三、电炉跨厂房长度的确定73

四、电炉公称容量与配套的起重机能力73

五、工艺设计与土建设计的关系73

第三节 电弧炉在炼钢车间的工艺布置75

一、电弧炉在车间的平面布置75

二、电弧炉在车间的立面布置76

三、炉子跨的布置及尺寸确定76

第二篇 现代电弧炉炼钢设备与设计79

第三章 超高功率炼钢电弧炉79

第一节 超高功率电弧炉的技术特征79

一、超高功率电弧炉的技术特点79

二、电弧炉炼钢工艺及其流程优化80

三、电弧炉产生公害的抑制81

第二节 超高功率电弧炉的技术难点及其克服措施82

一、交流超高功率电弧炉的技术难点82

二、克服措施82

三、对炉衬的要求84

第三节 超高功率电弧炉配套相关技术85

一、水冷炉壁与水冷炉盖技术85

二、无渣出钢技术86

三、泡沫渣埋弧技术87

四、电弧炉吹氧脱碳搅拌87

五、电弧炉底吹搅拌87

六、炭氧喷枪、氧燃烧嘴技术88

七、二次燃烧技术88

八、废钢预热技术89

第四章 高阻抗交流炼钢电弧炉90

第一节 高阻抗交流电弧炉概述90

一、高阻抗交流电弧炉的工作原理90

二、高阻抗电弧炉的主要工作特点91

三、高阻抗交流电弧炉与普通阻抗交流电弧炉的区别91

四、高阻抗电弧炉操作原则93

第二节 高阻抗电弧炉变压器参数的设计94

一、变压器二次侧段间电压的确定95

二、变压器二次侧最高二次电压的确定95

三、变压器二次侧最低电压的确定95

四、恒功率段的确定96

五、恒电流段的确定96

六、二次侧电压级差的确定96

第三节 高阻抗电弧炉电抗器参数的设计96

一、电抗器在高阻抗电弧炉中的作用96

二、电抗器的连接方式97

三、影响运行电抗大小的因素98

四、电抗器容量确定方法98

五、功率因数法计算举例102

六、电弧功率恒定法的计算举例106

七、国外部分不同容量的高阻抗电弧炉参数选取107

八、交流、直流电弧炉和高阻抗电弧炉的比较109

第五章 连续加料炼钢电弧炉110

第一节 水平连续加料电弧弧炉概述110

一、水平连续加料电弧炉工作原理110

二、设备组成特点110

三、工艺的主要特征110

四、国内外水平连续加料电弧炉的使用情况112

第二节 水平连续加料电弧炉机械的结构形式与特点115

一、水平连续加料电弧炉机械的结构形式115

二、水平连续加料电弧炉机械的结构特点115

第三节 炉体与倾动机构设计118

一、废钢在炉内熔化的机理118

二、炉体开口位置与尺寸的选择119

三、倾动机构的设计120

第四节 连续加料预热系统120

一、连续加料预热系统的主要工艺技术参数120

二、连续加料预热系统的结构组成与功能描述121

第五节 连续加料部分的电控装置128

一、连续式上料机构的基础自动化和监视系统的功能129

二、动态密封控制和操作逻辑129

三、连续加料预热的基础自动化及过程控制系统129

四、电气设备131

第六节 连续加料电弧炉的新技术132

一、目前水平连续加料电弧炉存在的问题132

二、连续加料电弧炉设计应注意的事项133

三、新型废钢预热装置134

第六章 直流炼钢电弧炉137

第一节 直流电弧炉的优越性137

第二节 国内外直流电弧炉使用情况139

一、我国引进的大型直流电弧炉情况139

二、我国引进的部分大型直流电弧炉使用情况140

三、我国研制的直流电弧炉140

四、部分已运行的国外直流电弧炉情况141

第三节 直流电弧炉的总体设计142

一、总体布置142

二、炉体各部分尺寸设计143

三、熔炼室尺寸确定的说明145

第四节 直流电弧炉机械设备145

一、直流电弧炉设备的特点146

二、直流电弧炉的短网结构147

三、直流电弧炉的底电极147

四、直流电弧炉底电极的绝缘装置149

第五节 底电极结构形式150

一、风冷多触针型底电极150

二、钢片型风冷底电极151

三、导电炉底152

四、水冷棒式底电极152

第六节 水冷棒式底电极电能和热能计算154

一、计算目的155

二、已知数据155

三、电极的基本形状155

四、计算条件156

五、计算过程157

六、计算汇总163

七、底电极理论温度曲线164

八、棒式水冷底电极结构设计165

九、底电极熔化深度与通电时间的关系166

第七节 底电极的偏弧计算166

一、设计思想166

二、偏弧的计算过程166

三、结论173

第八节 直流电弧炉的电气设备174

一、电源设备174

二、真空开关柜174

三、整流变压器174

四、整流设备177

五、电抗器183

六、高次谐波滤波器184

七、电极调节装置184

第九节 直流电弧炉主要电参数的确定185

一、概述185

二、整流变压器的额定容量185

三、最高空载直流电压及相应变压器二次电压的确定186

四、直流额定电流与额定电压的确定187

五、直流电抗器188

六、其他参数的确定189

七、直流电弧炉的耐火材料指数与喷溅指数190

八、交流电弧炉改造成直流电弧炉的电参数191

第十节 直流电弧炉的检测及其控制192

一、检测和控制装置192

二、直流电弧炉的控制193

三、直流电弧炉的炉底电极温度监控194

第十一节 直流电弧炉炉衬及耐火材料196

一、直流电弧炉炉盖及耐火材料196

二、直流电弧炉炉墙及耐火材料197

三、直流电弧炉炉底及耐火材料197

四、水冷式棒状底电极用耐火材料198

第十二节 直流电弧炉冶炼工艺198

一、烘炉和起弧198

二、熔化特性199

三、冶金反应特点200

四、供电特点201

五、造渣特点202

六、交流电弧炉与直流电弧炉技术经济指标的比较202

第七章 其他类型电弧炉设备204

第一节 双炉壳炼钢电弧炉204

一、双炉壳电弧炉的工作原理及其主要特点204

二、双炉壳电弧炉可以达到的效果205

三、双炉壳直流电弧炉206

第二节 竖式炼钢电弧炉209

一、竖式电弧炉209

二、竖式电弧炉的优越性211

三、竖式电弧炉的结构211

四、竖式电弧炉的缺点和应用条件212

五、几种废钢预热式电弧炉技术特点212

六、辅助能源利用213

七、双电极竖井式直流电弧炉215

第三节 转炉型炼钢电弧炉217

第四节 环保型高效电弧炉219

一、结构形式及其操作概况219

二、ECOARC的特征219

第三篇 电弧炉的机械设备与设计221

第八章 炼钢电弧炉的总体设计221

第一节 电弧炉设备的初步设计221

一、主要工艺、技术参数设计的内容224

二、工艺布置图设计224

三、几种常见电弧炉工艺布置图224

第二节 电弧炉工艺布置主要尺寸的确定229

一、电弧炉对主厂房建筑及安全设施的要求229

二、电弧炉布置方式与位置的确定230

三、变压器室的布置231

四、高压柜室的布置231

五、低压控制室的布置232

六、液压间的布置232

七、附属设备的布置232

第三节 电弧炉土建用资料设计要点233

一、电弧炉基础图的设计要点234

二、操作平台的设计要点234

三、变压器室设计要点235

四、高压柜室设计要点236

五、低压控制室设计要点236

六、液压室设计要点237

七、介质设计要点237

八、附属设备基础设计要点238

第九章 炉体装配239

第一节 炉体装配的总体设计239

一、熔池的形状与尺寸参数的确定240

二、熔炼室尺寸的确定242

三、炉盖的厚度244

四、炉壳直径与高度244

五、超高功率电弧炉炉型及其结构设计247

第二节 炉体248

一、上炉体248

二、下炉体249

三、偏心底下炉体250

第三节 水冷炉壁252

一、采用水冷炉壁的意义252

二、水冷炉壁使用效果254

三、水冷炉壁的结构254

四、水冷炉壁主要参数的计算257

五、水冷炉壁的试压检验261

第四节 炉门装配262

一、炉门262

二、炉门框262

三、炉门槛263

四、炉门提升装置263

第五节 出钢机构263

一、槽出钢264

二、偏心底出钢264

三、炉底中心出钢266

四、偏位炉底（OBT）出钢266

五、RBT底出钢方式266

六、水平无渣出钢（HT）及水平旋转（HOT）出钢267

七、滑动水口式出钢267

八、低位出钢268

九、塞棒出钢口268

第六节 电弧炉炉衬的砌筑269

一、炉底衬的结构与砌筑269

二、炉壁的结构与砌筑270

三、水冷炉壁衬270

四、EBT出钢口结构与砌筑271

五、出钢槽的砌筑271

第十章 炉盖装配273

第一节 炉盖圈与电极水冷圈273

一、炉盖圈273

二、电极水冷圈274

第二节 箱式水冷炉盖274

一、箱式水冷炉盖的结构形式274

二、箱式水冷炉盖设计时的注意事项276

第三节 管式水冷炉盖276

一、炉盖结构形式276

二、管式水冷炉盖的设计276

第四节 炉盖的砌筑278

一、砌砖炉盖278

二、水冷炉盖278

第十一章 倾炉机构279

第一节 倾炉机构的作用与摇架结构形式279

一、倾动机构的作用与特点279

二、倾动机构的驱动方式279

三、摇架279

四、摇架在支撑底座上的定位方式280

第二节 整体基础式电炉的倾炉机构282

一、整体基础式电炉倾炉机构的结构组成282

二、整体基础式电炉倾炉机构的特点283

第三节 基础分体式电炉的倾动机构284

一、基础分体式电炉倾炉机构的结构组成284

二、基础分体式倾炉机构的特点285

第四节 倾炉机构的其他部分285

一、水平支撑装置285

二、锁定装置285

三、倾炉液压缸285

四、底座286

五、限位装置286

第五节 倾炉计算286

一、空炉重心的计算286

二、倾动力矩的计算287

三、倾炉液压缸推（拉）力的计算290

四、倾炉液压缸行程的计算291

五、倾动机构设计时应注意的事项291

第十二章 炉盖提升旋转机构294

第一节 炉盖提升旋转机构的概述294

一、炉盖提升高度和提升与旋转速度294

二、机械驱动式炉盖提升旋转机构294

三、液压驱动式炉盖提升旋转机构295

四、炉盖提升与旋转机构的润滑296

第二节 炉盖提升装置296

一、链条提升装置297

二、连杆式提升方式298

三、柱塞缸顶起提升式298

四、滚轮式炉盖顶起式303

第三节 交叉滚子转盘轴承旋转装置304

一、交叉滚子转盘轴承旋转装置工作原理与特点304

二、轴承选型计算305

三、按静负荷选型计算308

四、按接触应力选型核算308

五、轴承型号和规格的选取309

六、轴承安装位置的设计309

七、旋转油缸推力的计算309

第四节 调心轴承旋转装置310

一、调心轴承旋转装置的工作原理与特点310

二、轴承选型计算311

三、调心轴承旋转装置与交叉滚子轴承旋转装置的比较311

第五节 四连杆旋转装置312

一、四连杆旋转装置的工作原理与特点312

二、四连杆旋转装置的连杆设计312

三、旋转机构设计314

第六节 其他旋转方式的电弧炉315

一、三排圆柱滚子组合转盘轴承旋转装置315

二、立柱回转式316

三、炉体悬挂旋转式316

第七节 常用的基础分体式炉盖提升、旋转式电弧炉316

一、炉盖提升、旋转结构方式317

二、调心轴承在基础分体式旋转装置上的应用318

三、炉盖提升旋转的特点318

第八节 旋转架与吊臂319

一、旋转架319

二、炉盖吊架320

第九节 炉盖旋转装置设计计算321

一、炉盖旋转角度的计算321

二、旋转重心的计算322

三、重心位置在倾炉底座上位置的确定323

第十节 炉体开出式电弧炉简介324

一、机械驱动式炉体开出式装料系统324

二、液压炉体开出式装料系统325

第十三章 电极升降机构327

第一节 电极升降机构及其结构形式327

一、电极升降机构的设计要求327

二、小车升降式结构形式与工作原理328

三、立柱升降式330

四、电极升降速度332

五、电极升降行程的确定333

第二节 小车升降导电管式横臂334

一、横臂的结构设计和材质选择335

二、绝缘部位的设计335

三、导电管的设计与布置335

四、电极夹持器336

第三节 导电横臂336

一、导电横臂的特点与组成336

二、导电横臂体338

三、电极夹持器339

四、电极夹紧松放装置341

五、电极喷淋技术344

第四节 电极升降立柱及其固定装置344

一、立柱的种类345

二、升降式立柱设计345

三、横臂的调节与立柱固定方式346

四、导向轮348

五、电极升降立柱框架与吊架350

第五节 导电体的固定与绝缘设计351

一、导电体的固定351

二、绝缘件的选择351

第十四章 机械设备的其他部分353

第一节 水冷与气动系统353

一、水冷系统的组成353

二、水冷系统的总体设计353

三、冷却水有关参数358

四、系统的阻力359

五、对水冷构件的设计要求361

六、汽化冷却362

七、压缩空气系统362

第二节 润滑系统364

一、电动集中润滑系统364

二、智能润滑系统366

三、润滑部位耗脂量的计算367

四、润滑介质的选择368

五、润滑部位的保养369

第四篇 液压与气动设备的设计371

第十五章 炼钢设备的液压传动371

第一节 液压传动系统概论371

一、液压传动中的压力与传递371

二、液压传动中的流量372

三、液压系统中的压力损失373

第二节 液压系统的组成与特点373

一、液压系统的组成373

二、液压传动的特点373

三、液压介质的污染与控制374

第三节 液压传动在电弧炉设备上的应用375

一、电弧炉液压系统的工作特点375

二、电弧炉对液压系统的基本要求375

三、电弧炉液压系统主要控制对象376

四、液压系统原理376

第十六章 泵站379

第一节 泵站的概述379

一、泵站的组成379

二、控制方式381

三、液压泵的主要参数382

第二节 液压泵简介383

一、液压泵的分类383

二、典型液压泵的工作原理及主要结构特点383

三、液压泵的技术性能385

第十七章 阀站386

第一节 阀站的组成386

一、各阀组公用通道与控制元件388

二、电极升降机构控制阀组388

三、炉盖提升旋转控制阀组390

四、倾炉液压缸控制阀组392

五、炉体部分控制阀组393

六、辅助动作液压缸控制阀组394

第二节 压力控制阀396

一、溢流阀396

二、减压阀399

三、顺序阀400

四、压力继电器404

第三节 流量控制阀406

一、L型节流阀406

二、高压节流阀407

三、调速阀407

四、分流集流阀408

第四节 方向控制阀410

一、单向阀410

二、滑阀式换向阀413

第五节 电液伺服阀420

一、电液伺服阀的分类与特点421

二、电液伺服阀的工作原理421

三、电液伺服阀的应用422

第六节 电液比例控制阀422

一、电液比例控制阀的分类与特点422

二、电液比例压力阀及其应用423

三、电液比例换向阀424

四、电液比例调速阀424

第七节 插装阀425

一、插装阀的特点、基本结构及工作原理425

二、插装式方向控制阀427

三、插装式压力控制阀429

四、插装式流量控制阀430

五、插装阀的应用431

第十八章 液压缸与液压马达432

第一节 液压缸的分类及结构432

一、液压缸的分类与特点432

二、液压缸的辅助装置433

第二节 液压缸的一般计算与选用436

一、无杆腔进油，有杆腔回油436

二、有杆腔进油，无杆腔回油437

三、两腔连接同时进油而无回油437

四、液压缸的设计选用438

第三节 液压马达438

一、概述438

二、齿轮液压马达439

三、叶片液压马达440

四、轴向柱塞马达440

五、液压马达的选用441

六、液压马达使用注意事项442

第十九章 液压系统的辅助装置444

第一节 油箱装配444

一、油箱装配的组成444

二、油箱装配用液压元件控制原理445

三、油箱装配用液压元件的控制446

第二节 油箱447

一、油箱的功能、分类与特点447

二、开式油箱结构设计要点448

三、油箱的容量计算450

四、油箱装配的其他附件451

第三节 过滤器454

一、对过滤器的要求454

二、过滤器的主要性能参数454

三、过滤器的类型及特点454

四、带堵塞指示发信装置的滤油器455

五、过滤器的选择455

六、过滤器的安装456

第四节 热交换器457

一、冷却器457

二、冷却器的选择及计算458

三、加热器460

第五节 蓄能器461

一、蓄能器的类型及特点461

二、蓄能器在液压系统中的作用462

三、蓄能器的性能和用途463

四、蓄能器的容量计算464

五、蓄能器的安装和使用464

第六节 液压介质465

一、液压介质的种类465

二、液压介质的ISO分类法466

三、液压油的密度467

第二十章 液压系统基本回路与液压系统的设计468

第一节 压力控制回路468

一、调压回路468

二、保压回路468

三、减压回路469

四、卸荷回路469

五、顺序动作回路470

六、平衡回路472

第二节 速度控制回路473

一、节流阀调速回路473

二、容积调速回路475

三、速度换接回路476

第三节 方向控制回路476

一、换向回路476

二、锁紧回路477

三、多缸控制回路478

第四节 同步回路478

一、液压缸机械连接的同步回路479

二、串联液压缸的同步回路479

三、并联液压缸的同步回路480

四、用分流阀（同步阀）的同步回路480

五、用流量控制阀的同步回路481

第五节 液压系统的设计481

一、液压系统的设计步骤与设计要求481

二、制定基本方案和绘制液压系统图482

三、液压元件的选择与专用件设计484

四、设计液压装置，编制技术文件486

五、进行工况分析，确定液压系统的主要参数488

第二十一章 液压系统的安装与维护494

第一节 液压系统的安装494

一、安装前的准备494

二、管道的安装494

三、管路的焊接496

四、液压件的安装496

五、系统的清洗498

第二节 液压系统的调试502

一、调试的目的502

二、调试的主要内容及步骤502

三、液压控制系统的安装、调试504

第三节 液压系统的运转与维护505

一、运转505

二、维护505

第二十二章 气动系统507

第一节 气压传动的概述507

一、气压传动的特点507

二、气压传动系统的基本组成507

第二节 气源装置及辅助设备508

一、空气508

二、压缩空气的污染509

三、空气压缩机509

第三节 气动辅助元件511

一、过滤器511

二、油雾器511

三、消声器512

四、其他附件512

第四节 气动执行元件及其应用512

一、气缸512

二、气动马达515

第五节 气动控制元件及其应用517

一、压力控制阀517

二、流量控制阀518

三、方向控制阀520

第六节 气压传动基本回路520

一、压力控制回路520

二、速度控制回路522

三、换向控制回路524

第四篇 附录526

一、常用液压元件符号526

二、常用液压术语535

第五篇 电弧炉的电气设备与设计539

第二十三章 电弧炉的主电路539

第一节 电弧炉主电路的组成539

一、电弧炉主电路539

二、电弧炉电气设备540

第二节 电弧炉的主要技术参数541

一、工作短路电流541

二、主电路总感抗541

三、三相电弧功率不平衡度541

四、功率因数542

第三节 电弧炉的电气特性542

一、短网等值电路542

二、电弧炉的电气特性542

三、电弧炉运行工作点的选择与设计545

第四节 电弧炉供电制度的确定与优化546

一、经济电流的确定546

二、工作电流的确定547

三、供电对功率因数的影响547

第五节 三相AC电弧的特征548

一、作用于三相AC电弧的电磁力548

二、AC电弧的推力550

第二十四章 高压供电系统552

第一节 高压柜552

一、高压开关柜的分类552

二、对高压柜功能的要求553

三、高压柜计量的参数553

四、高阻抗电弧炉电抗器的过电压保护措施554

五、高压开关柜的组成及元器件554

六、电弧炉设备常用高压柜柜型的选取557

第二节 高压隔离开关与高压熔断器563

一、高压隔离开关563

二、高压熔断器565

第三节 高压断路器与操动机构566

一、真空断路器566

二、六氟化硫断路器567

三、ZN107-40.5系列永磁式户内高压真空断路器568

四、断路器的操动机构570

第四节 电压互感器与电流互感器装置571

一、电压互感器572

二、电流互感器572

第五节 避雷器、微机中保与直流屏572

一、避雷器572

二、微机中保573

三、直流屏573

第六节 测量、保护及信号装置573

一、测量仪表装置573

二、保护装置574

三、信号装置574

第七节 高阻抗电弧炉的供电主电路与保护措施574

一、高阻抗电弧炉的主电路574

二、电抗器的过电压保护措施577

第二十五章 电弧炉变压器与电抗器579

第一节 电弧炉变压器的主要参数579

一、电弧炉变压器的特点579

二、电弧炉变压器的结构579

三、电弧炉变压器的调压582

四、电弧炉变压器的冷却583

五、电弧炉变压器的主要参数583

第二节 电弧炉变压器功率及电气参数的确定585

一、变压器容量的确定因素585

二、变压器容量的确定586

三、二次电压的确定586

四、二次侧额定电流的确定588

第三节 电抗器588

一、电抗器的作用588

二、电抗器的结构形式589

三、电抗器的主要参数590

四、电抗器在线路上的接法590

五、电抗器的性能数据591

六、电抗器的铭牌591

第二十六章 电弧炉短网593

第一节 短网的组成及特点593

一、短网的组成593

二、短网的工作特点597

三、短网导体允许负荷598

四、短网的安装603

第二节 短网线路的空间布置方式604

一、变压器低压线圈封口位置的确定604

二、短网导体的空间布置方式606

第三节 功率转移现象608

一、功率转移现象产生的原因608

二、功率转移现象的结果610

三、防止功率转移的方法610

第四节 短网的优化设计610

一、短网设计应注意的事项610

二、短网的优化设计611

三、导电横臂的优化设计612

第五节 电极613

一、炭素、石墨、自焙电极的物理机械性能614

二、电极直径的选择计算614

三、电极的连接615

四、电极的电弧616

第二十七章 短网阻抗的计算617

第一节 短网电阻的计算617

一、导体交流电阻617

二、集肤效应618

三、邻近效应620

四、平行导电束的电阻计算622

第二节 接触电阻622

一、决定接触电阻的有关因素622

二、电极-电极夹持器之间的接触电阻623

三、连接母线搭接623

四、介入电阻624

五、大直径电极电阻624

第三节 短网电抗的计算625

一、自感和互感的计算625

二、三相母线的电感计算632

第四节 短网电感的简化计算633

一、三相补偿母线束的简化633

二、单相往复交错组合母线束的简化634

三、软电缆束及非平行直导线的简化634

四、导体面积间自几何均距的计算634

五、导体面积间互几何均距的计算636

第五节 三相阻抗的计算646

一、三相阻抗的计算公式646

二、三相阻抗不平衡度的计算公式646

三、电弧炉工作短路参数的计算646

第二十八章 炼钢电弧炉低压控制设备与自动化技术649

第一节 炼钢电弧炉低压电控与自动化设备649

一、低压电控设备的组成649

二、自动化系统的主要功能649

三、电弧炉自动化系统设计651

第二节 电弧炉炼钢自动化控制对象653

一、废钢配料控制653

二、散装料配料与铁合金加料控制653

三、电极升降调节654

四、炉体PLC控制系统654

五、液压系统控制654

六、设备冷却水系统的监控655

七、钢水测温和定氧、定碳656

八、出钢车的控制656

九、高压控制657

十、变压器／电抗器监控与换挡控制658

十一、氧-燃助熔与吹氧、喷碳控制658

十二、电弧炉排烟与除尘系统的操作与控制659

十三、其他控制659

第三节 电弧炉电极升降控制659

一、数据测量659

二、设定点和被控量的计算660

三、调节器算法661

四、保护环节661

五、优先级逻辑662

六、输出匹配662

七、电极升降调节装置的种类663

第四节 电弧炉排烟除尘系统的操作与控制663

一、控制系统的组成664

二、操作方式664

三、系统连锁664

四、操作程序665

五、系统开机666

六、正常关机666

七、系统运行趋势667

八、系统故障报警667

九、画面显示667

十、常用电弧炉排烟与除尘系统的控制668

第五节 电弧炉仪表测量系统669

一、炼钢电弧炉设备的主要检测项目669

二、电弧炉炼钢过程的检测仪表669

三、钢水重量检测仪表671

四、钢水成分检测仪表672

五、其他检测仪表674

六、排烟除尘系统检测仪表675

第二十九章 电网公害的治理676

第一节 电弧炉对电网产生的公害与治理676

一、电弧炉与LF炉对电网产生的公害676

二、公害治理的办法678

三、电压波动678

四、等效闪变680

第二节 静止型无功补偿装置设置原则和条件681

一、静止型无功补偿装置的应用功能681

二、静止型无功补偿装置的设置原则681

三、静止型无功补偿装置的类型与使用情况681

四、公共供电点682

五、SVC设计所需要的电力系统及负荷参数资料682

六、SVC电气主接线方式及有关问题683

第三节 电弧炉供电线路的电参数685

一、一级电路685

二、二级电路686

三、供电线路的电参数686

四、线路电参数计算举例687

第四节 电弧炉用静补装置及其容量的选择方法与估算688

一、电压、无功功率波动值的计算688

二、静补装置及其容量的选择689

三、相控型无功补偿装置容量的计算691

四、计算实例692

第五节 电弧炉用TCR型SVC设计计算693

一、电弧炉的供电线路与功率圆图693

二、工作短路状态的无功功率与电压最大波动量693

三、多台电弧炉工作时的最大无功功率波动量与等效闪变值694

四、TCR容量的计算694

五、计算实例697

第六节 电弧炉用自饱和电抗器（SR）型SVC的设计计算701

一、电弧炉变压器一次侧母线空载电压值和有载调压变压器的调压范围701

二、最大无功功率波动量和电压波动值与静止补偿器的无功输出量702

三、静止补偿器无功电流输出值与阻抗702

四、静止补偿器V-A特性曲线和等值电路703

五、死区电流与下垂区电流计算703

六、SVC的总电流和V-A特性曲线上最低点电压及电容器组容量704

七、SR特性参数计算704

第七节 谐波与滤波器设计705

一、电弧炉熔化期谐波电流发生量706

二、电弧炉同次谐波电流的叠加计算706

三、谐波电压及谐波电流标准706

四、滤波器的设计原则707

五、滤波器的安全性能校核708

六、交流电弧炉补偿运行与应用中存在的问题708

第八节 TCR型SVC总体说明710

一、控制原理说明及框图710

二、SVC系统的组成及控制原理711

三、采用Steinmetz原理进行分相调节和抑制负序电流712

第九节 SVC装置主要设备简介713

一、滤波器（FC）713

二、晶闸管相控电抗器（TCR）714

三、控制系统716

四、TCR故障自诊断系统717

五、滤波器的保护718

第六篇 电弧炉附属设备与设计719

第三十章 电弧炉常规附属设备的配备719

第一节 盛钢桶719

一、盛钢桶尺寸确定因素与主要设计参数719

二、桶体720

三、内衬720

四、塞棒控制系统721

五、不同容量盛钢桶技术参数的参考值722

第二节 出钢车723

一、概述723

二、机械传动式出钢车驱动力的计算725

三、液压传动的出钢车驱动能力的计算726

四、出钢车的结构设计727

第三节 加料筐与加料筐平车728

一、链条底板式料筐728

二、蛤式料筐728

三、加料筐平车728

第四节 电极接长及出钢口维修平台729

一、电极接长及存放装置729

二、出钢口维修平台731

第五节 散装料供应系统732

一、低位料仓732

二、从低位料仓向炉上高位料仓供料733

三、高位料仓734

四、下料装置735

五、铁合金供应系统737

第六节 补炉机738

一、离心补炉机738

二、喷补机739

三、旋转补炉机739

四、火焰喷补机740

第七节 电弧炉底吹装置740

一、电弧炉底吹气体搅拌技术740

二、电弧炉底吹装置类型741

三、电弧炉底吹元件对耐火材料的要求742

四、底吹装置用耐火材料742

五、底吹氩系统744

第八节 其他附属设备745

一、渣罐与渣盘745

二、出渣车745

三、风动送样设备745

第三十一章 短流程炼钢用氧技术748

第一节 强化用氧工艺与设备748

一、炉门吹氧工艺与设备748

二、氧-燃助熔供氧工艺与设备751

三、炉壁助熔工艺758

四、电弧炉炼钢集束射流氧枪759

五、二次燃烧764

六、底吹工艺771

七、泡沫渣工艺777

第二节 电弧炉氧枪的技术基础781

一、电弧炉氧枪设计781

二、电弧炉燃氧枪设计786

三、氧枪冷热态实验791

四、数值模拟794

第三节 电弧炉用氧自动化控制796

一、石横特钢65t Consteel电弧炉供氧系统796

二、衡阳钢管集团90t电弧炉供氧系统799

三、安阳钢铁公司100t竖炉供氧系统801

四、天津钢管集团150t超高功率电弧炉供氧系统801

第七篇 炉外精炼设备与设计805

第三十二章 炉外精炼概述805

第一节 炉外精炼的作用及种类805

一、炉外精炼的作用805

二、炉外精炼的功能806

三、钢包炉的特点807

四、钢包炉的种类807

第二节 炉外精炼方法的分类808

一、渣洗809

二、喷吹810

三、真空脱气811

四、大吨位钢液的真空脱气811

五、带有加热装置的炉外精炼方法812

六、低碳钢液的精炼方法812

七、固体料的添加方法812

第三节 炉外精炼技术的特点813

一、工艺特点813

二、各种炉外精炼技术的冶金功能比较813

第三十三章 LF钢包精炼炉815

第一节 概述815

一、LF钢包炉的特点815

二、典型的钢包炉精炼法816

三、钢包的降温速率816

四、LF钢包精炼炉的结构形式816

第二节 钢包822

一、钢包体822

二、滑动水口824

三、钢包底吹氩位置的选择828

四、钢包支座829

五、钢包各部尺寸的确定829

六、钢包重心的计算831

七、钢包的工况832

第三节 钢包精炼炉其他主体设备834

一、钢包车834

二、桥架式LF炉的机械结构834

三、第四立柱式LF炉的其他机械结构836

四、管式水冷包盖的计算838

五、LF炉的其他部分840

第四节 LF炉的加热系统840

一、LF炉变压器技术参数的确定840

二、大电流装置及电极升降机构842

三、钢包精炼炉产品系列参数842

第五节 钢水的搅拌与氩气系统843

一、电磁搅拌843

二、气体搅拌843

三、氩气系统的组成844

四、供氩系统参数的选择846

第六节 喂线（WF）法847

一、概述847

二、喂线机847

三、喂线工艺参数的选择848

第七节 其他附属设备850

一、加料装置850

二、扒渣装置850

三、喷粉装置850

四、烤包器850

第八节 LF精炼炉工艺技术简介852

一、LF精炼工艺过程852

二、转炉配LF炉精炼853

三、电弧炉配LF精炼炉854

第九节 钢包炉精炼装置用耐火材料854

一、LF精炼钢包854

二、透气砖855

三、耐火材料指数856

第三十四章 喷射真空泵857

第一节 真空与真空冶炼基础知识857

一、真空与真空度857

二、真空测量单位858

三、冶金工业中常用真空泵的类型859

四、真空泵的用途859

五、真空泵的基本参数860

六、真空机组860

七、常用真空精炼炉真空泵的选择861

第二节 水喷射泵861

一、水喷射泵的工作原理861

二、水喷射泵的结构862

三、泵的性能参数和尺寸计算863

第三节 水蒸汽喷射泵865

一、水蒸气喷射泵的工作原理865

二、水蒸气喷射泵的抽气特性866

三、多级喷射泵系统867

第四节 水蒸气喷射泵的参数选择计算871

一、工作蒸汽参数的选择871

二、冷却水温度的选择871

三、多级泵系统中压缩比的分配871

四、气体负荷的估算872

五、工作蒸汽消耗量的计算873

六、喷嘴尺寸的计算874

七、扩压器尺寸的计算875

八、混合室入口直径的计算875

九、冷却水消耗量的计算875

第五节 水蒸气泵设备组成876

一、水蒸气泵的结构原理876

二、水蒸气泵的机械结构安装880

第六节 低真空系统设计与计算882

一、气体负荷的计算882

二、抽气时间的计算884

三、真空室压力的计算886

四、真空泵的选择与匹配计算887

五、气体冷却除尘系统的选择889

六、真空系统的结构设计890

第三十五章 真空精炼炉892

第一节 VD精炼炉的主要功能与工艺过程892

一、VD法的方法与特点892

二、VD法的工艺过程简介892

三、VD法的精炼效果893

第二节 VOD精炼炉的主要功能与工艺过程894

一、VOD炉的主要功能894

二、VOD法的工艺过程简介895

第三节 VD/VOD精炼炉的机械设备897

一、机械设备组成897

二、真空罐体897

三、真空罐罐盖900

四、罐盖升降及移动装置车901

五、真空加料装置902

六、氧枪及氧枪升降机构903

七、液压系统905

八、其他附属设施905

第四节 VD/VOD炉的能源介质905

一、冷却水系统905

二、供氧系统906

三、氮气系统908

四、压缩空气908

五、真空检验908

第五节 VD/VOD炉的电气自动化控制系统909

一、低压电气控制设备的组成及主要功能909

二、控制系统简介909

第六节 LFV精炼炉911

一、LFV型钢包精炼炉结构描述911

二、LFV炉真空室的结构形式912

三、LFV炉用钢包与包盖913

四、LFV炉的精炼工艺过程简述913

五、LFV炉的精炼效果914

六、LFV炉用真空泵的选择914

第三十六章 氩氧精炼炉915

第一节 氩氧（AOD）精炼炉915

一、概述915

二、工艺特点915

三、炉子本体设备组成916

第二节 AOD炉炉体917

一、炉体结构917

二、炉型设计概述918

三、主要参数的确定918

四、炉体的砌筑923

第三节 AOD炉炉体支撑机构923

一、托圈923

二、炉体与托圈的连接925

三、耳轴925

四、耳轴与托圈的连接926

五、耳轴轴承926

第四节 AOD炉的倾动机构927

一、对倾动机构的要求928

二、倾动机构的类型928

三、倾炉重心的计算930

四、倾炉力矩的计算931

五、电动机功率的选择933

第五节 AOD炉的附属设备934

一、氩-氧枪934

二、气体调节控制系统934

三、除尘系统935

四、供料系统936

五、冶炼操作工艺简介936

第六节 AOD精炼炉在冶炼车间的布置937

一、炉子安装位置的确定937

二、耳轴标高的确定938

三、操作平台高度的确定938

第三十七章 气氧（GOR）精炼炉940

第一节 GOR炉特点与设计参考940

一、GOR炉的特点940

二、GOR炉主要技术参数的选择941

第二节 GOR炉的设备组成942

一、机械设备942

二、工艺过程自动控制系统及监控仪表943

第三节 GOR炉的冶炼工艺946

一、对初始钢水的要求946

二、GOR炉工艺过程采用的能源介质946

三、冶炼不锈钢钢种与能源消耗947

四、GOR工艺生产不锈钢的工艺流程简介948

第四节 GOR炉的车间配置与冶炼指标950

一、车间配置950

二、冶炼指标950

三、炉衬的使用寿命与砌筑951

第八篇 电弧炉炼钢除尘设备953

第三十八章 电弧炉炼钢的排烟与除尘953

第一节 电弧炉炼钢烟气的来源953

一、电弧炉烟气和烟尘953

二、主要有害物的来源956

三、电弧炉炉气量956

第二节 烟尘性质957

一、烟气性质957

二、烟气温度与湿度960

三、粉尘的性质961

第三十九章 排烟方式和排烟量的确定963

第一节 电弧炉排烟方式963

一、电弧炉炉内排烟方式963

二、电弧炉炉外排烟方式964

三、烟气导流板（罩）排烟966

四、炉内外结合排烟966

第二节 其他生产设备的排烟967

一、钢包精炼炉的排烟967

二、铁水倒罐站排烟967

三、铁水脱磷站排烟968

四、电弧炉散装料和辅助原料的除尘968

第三节 电弧炉排烟量的计算968

一、电弧炉炉内排烟的计算968

二、电弧炉炉外排烟量的计算978

三、影响排烟量的因素981

第四节 其他装置排烟量的计算982

一、钢包精炼炉炉气量982

二、钢包精炼炉排烟量983

三、铁水倒罐站排烟量983

四、铁水脱磷站排烟量983

五、电弧炉散状料和辅原料的排尘量估算983

第四十章 除尘系统985

第一节 除尘设备985

一、滤袋除尘器985

二、文氏管洗涤器985

三、电除尘器985

第二节 电弧炉炼钢车间除尘系统985

一、电弧炉除尘986

二、钢包精炼炉除尘986

三、铁水倒罐站除尘986

四、铁水脱磷站除尘986

五、电弧炉散状料和辅原料除尘986

第四十一章 袋式除尘器987

第一节 袋式除尘器的技术性能987

一、袋式除尘器简介987

二、长袋脉冲式除尘器988

三、大型反吹风袋式除尘器989

第二节 袋式除尘器主要技术参数的选择与计算990

一、常用术语的含义990

二、过滤面积的计算990

三、滤袋数量的计算及规格的选型990

四、过滤速度的选择原则991

五、除尘效率991

六、设备阻力的计算992

七、漏风率计算992

八、清灰气源要求及耗气量的计算992

第三节 滤料993

一、选择滤料需要考虑的事项993

二、滤料的选用994

第四节 常用袋式除尘器994

一、常用LFSF-D大型反吹风袋式除尘器特点及性能994

二、常用LCM-D/G型系列大型长袋脉冲袋式除尘器特点及性能995

第五节 袋式除尘器的应用996

一、长袋低压脉冲式除尘器在3台30t电弧炉除尘系统上的应用996

二、长袋脉冲式除尘器在60t电弧炉除尘系统上的应用997

三、长袋低压脉冲式除尘器在100t直流电弧炉上的应用997

四、反吹风袋式除尘器在150t电弧炉除尘系统上的应用998

第四十二章 除尘设备999

第一节 烟气冷却设备999

一、直接冷却999

二、间接冷却1001

第二节 燃烧室1002

一、燃烧室的作用1002

二、燃烧室的设计1003

三、燃烧室的控制1003

第三节 储灰排灰设备1004

一、储灰仓1004

二、螺旋输送机1005

三、埋刮板输送机1006

四、斗式提升机1007

五、排灰装置1009

第四节 除尘管道1010

一、管道设计要求1010

二、管道结构1011

三、管道支座1012

四、管道膨胀补偿技术1013

五、保温和涂装1014

第五节 风机1014

一、风机的主要参数1014

二、风机的并联和串联1015

三、风机的选用1017

四、电机的选用1018

五、液力耦合器的选用1020

六、风机的隔振和消声措施1021

第六节 除尘配套设备1022

一、管道阀门1022

二、火花捕集器1022

三、烟气混合室1023

四、烟囱1024

第四十三章 除尘系统方案设计1025

第一节 除尘系统的排烟方式1025

一、一次烟气排烟方式和除尘系统1025

二、二次烟气排烟方式和除尘系统1028

三、一次烟气与二次烟气排烟系统合并的除尘系统1029

第二节 其他形式的电弧炉除尘系统1034

一、炉外预热型电弧炉除尘系统1035

二、双炉壳型电弧炉除尘系统1035

三、竖式电弧炉除尘系统1035

四、水平连续加料型电弧炉除尘系统1037

第八篇附录1038

附录一 大气污染与工业炉窑大气污染物排放标准（GB 16297—1996、GB 9078—1996）摘录1038

附录二 工业企业厂界噪声标准（GB 12348—1990）摘录1041

第九篇 连续铸钢设备1043

第四十四章 连铸车间与连铸机的选型1043

第一节 连铸车间主要尺寸的确定1043

一、连铸机在车间的工艺布置1043

二、连铸机在车间的位置1044

三、浇注跨的标高、跨度、长度1044

第二节 连铸机机型的分类与特点1047

一、连铸机简介1047

二、连铸机的机型分类1047

三、各类型连铸机的特点1049

第三节 连铸机主要设计参数的确定1050

一、钢包允许浇注时间1050

二、铸坯断面1051

三、拉坯速度1052

四、理论拉速1052

五、工作拉速1053

六、冶金长度（液芯长度）1054

七、连铸机曲率半径1055

八、流数1056

第四节 生产能力的计算1057

一、浇注能力1057

二、浇注周期1057

三、连铸机年作业率1057

四、连铸坯收得率1058

五、连铸机的年产量1058

六、最高日浇注炉数及最高日产量1058

第四十五章 连铸机设备组成的简介1060

第一节 钢包回转台1060

一、对钢包回转台的要求1060

二、钢包回转台一般形式1060

三、钢包回转台工作特点1060

四、钢包回转台的组成1062

五、钢包回转台的主要参数1063

第二节 中间包1064

一、中间包的作用及对中间包的要求1064

二、中间包的形状与结构1065

三、中间包主要参数的确定1067

四、中间包的水口参数1068

五、连铸中间包用耐火材料1069

第三节 中间包车1069

一、中间包车的作用1069

二、中间包车的类型1070

三、中间包车的结构1071

第四节 结晶器1071

一、结晶器的特点1071

二、结晶器的形式1072

三、结晶器的尺寸参数1074

四、结晶器的冷却水耗水量1076

五、结晶器的材质与寿命1076

第五节 结晶器的振动与振动装置1077

一、结晶器振动的作用1077

二、结晶器振动的规律1077

三、振动机构方式1078

四、振动参数的选择1080

第六节 铸坯的二次冷却与导向装置1080

一、二次冷却装置的作用及工艺要求1080

二、对二次冷却装置的基本要求1080

三、二次冷却装置的结构1081

四、喷水冷却系统1082

五、铸坯的导向装置1085

第七节 拉坯矫直机1089

一、对拉坯矫直机的要求1089

二、拉坯矫直机的基本结构和工作原理1090

三、板坯拉矫机1091

第八节 引锭杆1093

一、引锭杆的作用1093

二、引锭杆的组成1094

三、引锭杆的形式1094

第九节 铸坯切割装置和后步工序其他设备1096

一、铸坯切割装置1096

二、后步工序其他设备1097

第十篇 炼钢机械设备的安装、验收与节能1099

第四十六章 炼钢机械设备工程安装验收规范1099

第四十七章 现代炼钢工艺与电弧炉炼钢的节能1183

第一节 现代电弧炉炼钢工艺1183

一、现代电弧炉炼钢工艺及其流程1183

二、强化冶炼技术的概述1183

第二节 吨钢电耗与电极消耗1186

一、吨钢电耗1186

二、影响电耗的因素1187

三、吨钢电极消耗1190

第三节 电弧炉节能措施1191

一、节能措施1191

二、提高生产率、降低能量单耗的对策1191

三、电弧炉热停电时间的构成1192

四、电弧炉炼钢成本的构成1192

五、不同废钢料的收得率1192

附录1195

参考文献1206