ZXTF—10t钛铁精炼电弧炉

 

技术方案

 

 

西安重鑫电炉设备有限公司

高新技术企业、国家专利产品

二0二零年十一月一十七日

 

 

 

甲方：XXXXXX有限公司   

乙方：西安重鑫电炉设备有限公司

XXXXX有限公司与西安重鑫电炉设备有限公司就XX公司预订购一台钛铁精炼炉的有关事宜，经XXX实业有限公司到重鑫公司考察、交流、以XXX有限公司后来发给重鑫公司车间原设备布置位置等情况经双方友好协商、交流，明确双方供货内容，乙方负责所供设备设计、制造、指导安装、冷调、操作人员培训；甲方负责提供精炼炉体、小车，负责土建、基础、公辅设施、安装、热调、电弧冶炼工艺、操作等事宜，双方就有关技术问题在遵守诚实信用的原则达成本协议。

西安重鑫电炉设备公司三十年来专业从事冶金高科技智能化、节能型ZX/ZJ-H电弧炉、ZX/LF钢包精炼炉、ZX/JXBZ全自动机械泵组式高精度过滤式VD\VOD真空精炼炉、ZX/DZ电渣炉、ZX/GWM24大型24脉波中频感应炉、ZX/R电阻炉以及ZX/JGL、ZX/CGL过滤除尘设计、生产、开发的高新技术企业（0761101B0192），本着技术先进、运行可靠、节能降耗的原则，置身全球、跟踪世界冶金领域新技术，科技不断创新，从自动化、智能化到智慧化不断发展，不断开发出适合我国科学社会发展观具备强大差异化、精准化竞争的新一代的冶金ZX系列电炉、精炼、真空、电渣炉、感应、铁合金、耐材炉产品，全心全意地为国内外冶金企业技术升级、提高质量、降低成本、获得良好效益服务，先后荣获国家科委国家专利局十项专利、荣获四项国家软件版权：电炉精炼炉系统控制、电渣炉控制系统、矿热炉铁合金炉等国家电炉精炼炉控制系统软件版权、国家VDVOD真空炉控制系统软件版权等四项国家软件版权、四项填补国内空白，四种炉型首次国内外运行并一次成功，ISO9001认证，国家“重质量、守信用”先进单位，拥有国家电炉专家等。

１、    方案技术说明及基本数据

１、１  设备特点及用途

根据ZXTF钛铁精炼炉技术要求并参照国家有关标准、以及西安重鑫电炉的国家精炼炉专利、荣国国家软件版权、重鑫电炉质量手册进行设计，同时也根据我公司三十年给其他用户所设计制造的数百台精炼炉实际先进经验参数、科学优化经验设计制造。

根据用户所发微信现场实际情况图，目前用户采用含二氧化钛热矿粉入炉，采用镁条点燃用铝热法还原TIO2中的TI，熔剂为石灰，还原出TI与FE形成TIFE合金，由于钛金属的物理及化学性能，一般生成合金便于后续钢厂添加使用。（工艺为用户负责）。用户预购一套电弧加热车载式移动精炼装备，根据双方技术交流及乙方多年在含钛的钢种、铁合金电弧炉的设计、研发、制造、电弧加热冶炼技术和经验，本钛铁精炼炉采用高架车载式布置，用户根据工艺要求，可在常压下进行电弧加热、加合金渣料、人工测温、取样、观察等西安重鑫电炉；可对钛铁渣液进行升温、保温、脱硫，具有合金成份微调、炉门合金加料等功能，使钛铁渣液温度、成份均匀，从而提高钢液质量。

    熔炼工位电极升降装置采用三相单立柱三臂支撑水冷导电铜管加水冷铜-钢复合导电短臂结西安重鑫电炉构。在保证运行可靠性及安全性的前提下，通过合理设计，可实现最小的电极心圆直径和最小的、稳定的三相阻抗不平衡度。使炉衬的浸蚀更为均匀，有效地提高包衬寿命。使精炼炉的能量制度更趋合理，从而有效地降低能耗及电极消耗。设备的机械，液压及电气系统具有以下优点：

１、   包衬寿命更高

２、   升温速度更快

３、   更高的运行可靠性

４、   维护更方便

５、   设备投资更节省

6 、   备品备件最省

钛铁精炼炉设备的基本任务：

───西安重鑫电炉电弧加热，补偿随后工序处理所需的温降；

───常压下钛铁渣成份的调整，并去钛铁渣液除中的夹杂物；

───进行脱硫；

───升温速度：平均约 ℃/min

1.2   基本设计条件

1.2.1  熔炼设备

      熔炼装置：竖式炉体                    公称容量：10-12t

                                            

炉体尺寸:  上口内直径：               Φ1600mm（暂定）

          下口内直径：               Φ1900mm（暂定）

 

自由空间：        300-500mm见下面说明     10T吨渣-液水时

                  炉体总高：       ~1600mm              

      炉衬：

－－－－要求碱性或中性衬

－－－－建议各部位西安重鑫电炉耐材厚度；

              炉壁：100mm

              炉底：320mm

说明：渣液高度比为1.7/1。

使用中的要求：

－－－－炉体使用前应预热到～850-900℃，以避免渣液水温降过大，也避西安重鑫电炉免炉衬因温度急剧变化而损坏；

－－－－使用中的炉体周转要迅速，以避免耐火材料温度的波动；

1.2.3   钛铁精炼炉处理量：尺寸及渣液容量为用户所提

     －－－－炉容量             ~ 10

－－－－最大                 12t  每月一至两炉

－－－－最小                 10t                

     －－－－电弧处理周期       10～15min（处理温度、渣液比例不同而变化）

1.2.4   添加剂的条件

     －－－－为保证处理后达到较低的〔H〕值，以及渣中TIO2充分还原，所有添加剂必须保证是干燥的；并且二元渣系脱钛。

     －－－－软烧石灰CaO含量 ≥90%；

     －－－－合金料粒度满足充分反应   

1.2.5   公共设施条件

      钛铁精炼炉 设备

        －－－冷却水

              进水压力       ＞3×10⁵Pa

              进水西安重鑫电炉温度       ＜32℃

              冷却水耗量      95m³/h

       注：事故状态下应急冷却水30m³/h，持续20分钟。

             冷却水的质量符合GB10067.1—88中的要求。

    

       －－－压缩空气

             压力            （3～5 ）×10⁵Pa

             耗量              1.5 Nm³/h

        －－－动力电           90kw     380V

工艺时间、温度根据需要的西安重鑫电炉温度可延长冶炼时间或缩短时间，加冷料时间延长。

２.   设备说明

2.1   主要技术参数

序号       名称                       数值                    备注

１        精炼能力                    10~12t

２        炉体                                

          炉壳上口直径                Φ1600mm  （暂定）

          炉壳下口直径                Φ1900mm  （暂定）             

          自由空间高度                300-500mm                

３        加热装置    

          电极直径                   Φ200mm    

          炉盖上电极园直径           暂定Φ460±15mm

          电极最大行程               暂定1500-1700mm

          电极升降速度               3.6/2.5m/min      上升/下降

          电极升降方式：             液压油缸         单立柱升降式

４        变压西安重鑫电炉器（允许超载20%）

          额定容量                   1000KVA

          一次电压                   10kV

          二次电压                   暂定180~121V        4级无载调压

          二次额定电流               4000A

5         短网

          软联+水冷铜管+水冷电缆

6         高压柜                      10KV

7         加热炉盖结构

          提升高度                   400mm

          提升方式                   链条－液压缸

8         小车

          最大承载量                 ～30t

          行走速度                   12m/min                 变频可调

          驱动方式                   电机－减速器

9         冷却水

          冷却水压力                 3×10⁵Pa

          耗量                       95Nm³/h

10       液压系统                   西安重鑫电炉 比例阀、变量泵系统

          系统压力                   10MPa                   可调

          介质                       水—乙二醇

11       压缩空气

          压力                       （3～5 ）×10⁵Pa

          耗量                       5 m³/h_­­

2.2    设备技术说明

2.2.1  钛铁精炼单臂炉设备说明

  1) 精炼炉体:（用户提工艺参数）

    精炼用炉体比浇注西安重鑫电炉包要求更高更严格,它既是盛渣-液的容器又是精炼炉体,既作接受渣液用,又作为精炼炉体用,受的热负荷大，渣-液停留时间长,它不仅要容纳一定量的渣-液,还需留有必要的自由空间,以防止冶炼喷溅溢出，自由空间不得小于500毫米，为此精炼炉体的设计，耐火材料（用户自备）的选用及寿命要西安重鑫电炉求都有别于普通的盛液炉体。

  2) 电极升降装置

电极升降装置采用重鑫电炉公司的专有产品——三相电极单臂升降西安重鑫电炉装置，三根铜-钢复合爆炸焊接导电短臂及主臂横臂均为箱式结构，前部热区进行强制水冷，保证了足够的热态强度及刚度，三根短的夹紧装置结构尺寸完全一致，具有良好的互换性，大大减化了用户的备品备件管理，减少了设备的运行故障，使维护工作更为简单，热停工时间大为减小，电极的夹紧装置置于短臂中，具有良好的工作环境，利用碟簧夹紧，液压缸进行放松，工作可靠，维护调整极为方便。

设备结构特点：

（１） 三套电极夹持装置安装一个支臂上，使用一套升降导向机构，三相电极同时升降，采用墩齐平台及电流自补偿原理。操作特别简单。

（２） 电极心圆直径可微调，相对增大了电极与炉衬间西安重鑫电炉距离，减少电极对炉衬辐射，提高了炉衬寿命。

（３） 三套电极夹持装置相同，可任意互换，减少备品备件库存，缩短维修时间。

（４） 电极升降系统减化到只要一个升降立柱，一套升降系统。这样，即简化系统又优化了设备结构，也节省了设备投资，提高了可靠性及生产效益。

（５） 三相电极同时升降，使得电弧起弧快，稳定性好，电极消耗减少。大约运行十几炉后，三相电极的烧损长度会出现偏差，这时只需在小车上的检修平台将其墩齐西安重鑫电炉即可。调整极其简单，降低了作业劳动强度。实际运行中发现，电极的烧损具有自动找平的趋向。特别适用于精炼炉。

 3) 大电流线路

    包括变压器二次出线端补偿器、穿墙铜管、大截面水冷软电缆等。

    设计选用国产大截面水冷软电缆，具有节约铜材，阻抗值稳定，防止磨损，使用寿命长，运行可靠，安装方便，维修简单等特点。

 ４) 加热工位桥架及炉盖提升机构

    加热炉盖为板式水冷炉盖，加料孔等。加热平台是作炉盖吊挂、提升、安装电极立柱导向轮用。炉盖升降机构由液压缸、链条及连接件组成。拆装炉盖时首先把炉盖放在钢包上，再旋西安重鑫电炉动垂直调节螺栓可把炉盖放松，拆掉（或接上）炉盖提升吊耳上的插销，把炉盖与提升机构拆开（或装上）。

 ５) 小车及传动系统

    小车是安放运送精炼炉体的工具。用车运到加热工位精炼，精炼完成后，车运行至吊炉工位。小车轨道中间基础作成一定斜度，填以适当耐火材料，万一漏钢时储放漏液用。用户根据需要配置轨道两端防事故用牵引设施。小车运行要使炉体中心和电极心圆精确对位，所以采用变频传动，电缆卷筒自动收放线缆。

 ６) 精炼炉变压器

    精炼炉用变压器为渣-液升温来提供能量，和炼钢电弧炉相西安重鑫电炉比，TF精炼炉液面平静，电弧稳定，熔池面直径和自由空间比电弧炉更小，为了兼顾获得尽可能高的升温能力，尽可能小的炉衬损耗，采用埋弧操作，为了有效提升渣温，采用较高电压，中电流长弧电阻-电弧操作，其中一部分电压、电流为电阻加热热熔渣，高效置换TIO2中的TI，考虑到生产线平衡生产所需的升温能力及包衬寿命，选用1000KVA精炼炉专用变压器。

  额定容量                   1000KVA       可超载20％

  一次电压                   10KV

  二次电压                   180~121V       4级无载调压

 二次额定电流                4000A

７) 高压供电设备

     高压开关柜系三相交流50赫芝单母线系统，户内保护型成西安重鑫电炉套装置，作为接受和控制10kv的电能之用。配用的10kv真空断路器，具有开断能力强、易维护、工作可靠等特点。因而特别适合于需要频繁合分操作的冶金行业。成套装置包括隔离开关、 真空断路器、电流互感器、电压互感器、组合式氧化锌避雷器、R- C 过电压保护装置、高压熔断器、电流、电压表，功率表（含脉冲计量，与PLC+IPC通讯可在计算机画面上显示电耗）。分别安装在高压开关柜内。

 ８) 低压供电设备

    低压供电设备是由动力柜组成，用以完成向各低压用电点提供电源，通过低压断路器和熔断器来保护设备出现的短路故障。

 9) 低压控制设备国家专利：ZL 2006 2 0135948.9 一种电弧炉的模糊智能控制装置

低压控制设备由操作台（计算机IPC）、控制柜PLC、变频柜西安重鑫电炉、信号柜、炉前操作台等组成，可以完成高压合分闸、电极升降、小车变频行走、定位控制、（吹氩控制）、包盖升降控制、液压泵站控制、测温显示、事故报警显示等功能。本控制系统为本公司专为中小型厂家设计，方便实用，故障率低，提高劳动生产率。

ZX-GK04模糊智能自动控制及低压控制设备     

ZX-GK04西安重鑫电炉模糊智能自动控制部分特点介绍：随着社会主义市场经济进一步推进，节约型社会迫在眉捷的被提出推广,而我国一些中小型钢厂、铸钢厂、合金厂还在使用一些老式淘太的电弧炉等低水平高能耗的炉子形式炼钢，其中有些吨电耗很高；工厂综合费用偏高。企业老总束手无策。那么如何最快捷的解决此问题呢？采用ZX-GK04模糊智能自动控制计算机控制技术以降低各项消耗指标，提高生产率，乃当务之急。

我公司以实际情况出发，针对此些企业研制开发的计算机电极自动调节器可广泛应用于三相炼钢电弧炉、直流电弧炉、铁合金精练炉等，系统采用西安重鑫电炉先进成熟的我公司国家专利产品技术，总结十几年电炉、精炼炉控制的先进经验，以目标函数为追踪点、以三维空间分段数字曲线为控制手段接合小炉型机械响应慢、工艺落后、具前瞻性的总结出了较为符合炉况的机械液压-工艺-电器一提体化考虑的智能型模糊西安重鑫电炉控制技术，加之机械作一些改造，节能效果相当明显，为企业的技术改造提供了行之有效的办法。

本调节系统由研华IPC586/610/P4/2G/500G工业控制计算机、韩国三星或同等17″LED液晶显示器、高精度稳压电源、UPS不间断电源、军工专用WB信号隔离采集模板，日本三菱FX光电隔离模数转换A/D模块、D/A模块、日本三菱FX主机可编程控制器、比例可控制阀板数据处理及ZX型专利控制软件等组成。

一、       主要功能：

1.        自适应功能，20%~150%运行范围，按照整定值，自动调节控制电弧电流；

2.         无干扰仿真画面直观逼真西安重鑫电炉，冶炼参数显示齐全准确；

3.         以空间三维曲线计算优化控制、数字形式显示电流整定值，实测三相电弧电流、电弧电压、耗电量等参数，并显示其历史曲线及动态三相平横棒图；

4.         显示通断电时间及电压等级等辅助参数；

5.         显示班次、炉次等管理参数；

6.         无干扰切换自动和手动工作状态；

7.         预留USB通讯接口，可与上位机连网通讯，实现生产管理信息化；

8.         具有故障自证西安重鑫电炉断功能；

二、主要技术特点：

1．   操作简单、直观，人机对话效果非常友好；

2．   电极升降调速范围大，能够迅速提升电极；

3．   非灵敏区连续可调，可根据炉况随时调节非灵敏区的大小；系统响应时间短，调节精度高；

4．   稳弧快，电流调节准确，电网冲击小；

5．   由于采用PLC光电隔离控制，因而抗电磁干扰能力强，再加上系统采用模块化设计，工作稳定、可靠，故障率极低；

6．   采用PLC编程，可进行较为复杂的计算，如三相功率、电流、电压平西安重鑫电炉衡控制等，而且程序修改极为方便；

7．   操作简单明了，维护方便；

8．   投资少，见效快，能耗低。

9．   工艺性极强、软件编程先进。

10．     分析其热力学过程的出，提高钛的回收率，和降低氧含量主要有俩个方向，一是增加铝的含量。二是降低氧化铝的活西安重鑫电炉度。为了得到低成本低氧的高钛铁，有研究人员采用复合还原剂来制备高钛铁。复合还原剂主要有AI-Mg，AI-Ca，AI-Mg-Ca等，采用复合还原剂有如下好处：Mg，Ca都属于强还原剂，同时其生成物MgO，CaO都属于强碱性氧化物，较易与氧化铝结合，降低了氧化铝的活性，可以保证TiO2被充分还西安重鑫电炉原。而电控合理控制渣阻和弧阻有效保持温度，为提纯钛向更优化方向前进，提供自动控制。

   

10）液压系统

    本设备使用的液压泵阀站，设有不锈钢油箱，比例阀、变量油西安重鑫电炉泵及控制回路、蓄能器等。

    液压系统的执行机构为：

    三个电极放松单向活塞缸

二个炉盖升降缸

一个电极升降缸

    工作介质为水—乙二醇。

11）冷却水系统

    冷却水系统由水分配器、回水箱、水压表、水温计等监测系统组成。进水压力不少于3×10⁵Pa，水温不超过32℃，每个水分配器上都设定压力最低值，温度最高值。当低于或高于设定值时，提醒操作人员处理。

12）压缩空气系统（用户选择使用）

    压缩空气系统是车间压缩空气经气体三连体（过滤器、油雾器，减西安重鑫电炉压阀）由空气分配器通过电磁换向阀控制，接往执行机构。压缩空气压力5×10⁵Pa，瞬时耗量：炉子本体2m³/min。

13）氩气系统（选用）

    吹氩搅拌是精炼自始至终采用的关键技术之一，关系着渣液内气体、夹杂物的去除及温度均匀性的效果。为取得吹氩搅拌的良好效果，又不使钢液飞溅，吹氩强度、压力及流量的控制是重要的，不同容量精炼炉钢液压强不同，精炼调试时通过观察钢液面沸腾情况，调节氩气的压力、流量、吹氩强度，以适应不同钢种冶炼工艺的需要。

氩气汇流排设备组成：氩气系统本体及汇流排

氩气系统本体由减压阀、节流阀、单向阀西安重鑫电炉、球阀、压力表、铜管路、活接等软吹调整、硬吹并联而成。

汇流排由氩气瓶（用户自备）、汇流排、高压阀门（铜制）、低压阀门（铜制）、不锈钢分阀、减压器（含高低压表）、不锈钢卡具、不锈钢主管、不锈钢金属软管以及连接管道等组成。

设备功能：

氩气西安重鑫电炉由氩气瓶经汇流排调压后首先进入手动球阀，分两路：一路正常软吹、正常吹，在球阀后设有一个调压阀（带压力表），将氩气减压到所需的压力，调压阀后再设一个手动球阀，手动球阀的作用是检修管路时用，然后进入节流阀，过单向阀，确保主回路关闭，使用旁通强吹时，氩气形成倒流，最后进到出口，有个调压阀（带压力表）西安重鑫电炉，达到控制吹氩强度和压力。为了检修的方便和不影响生产，并联一支路，支西安重鑫电炉路上设一个球阀，当吹氩透气砖堵塞时，打开此阀可将高压氩气直接通向透气砖，以消除堵塞故障。

主要技术参数：

  　压力 1.2～1.6 Mpa (入口)

  　耗量    ～60-80 Nl/min 

  　纯度 99.99％

3、 设计分工及设备分交范围

3、1   设计分工

    钛铁炉成套设计范围除按3、2，3、3中设备成套范围外，还包括与成套设计相关的技术文件，如设备说明书、安装说明书等。并提供钛铁炉精炼炉设备基础资料，包括控制室、炉子的工艺布置资料。

在钛铁炉设备成套设计中不包括钛铁炉炉除尘系统的设计。

3、2  钛铁炉设备成套范围

  1）   加热工位桥架及炉盖提升机构

    含：机架、链轮、链条、炉盖提升缸等；

  2）   水冷炉盖

    含：板式炉盖体等；

  3）   电极升降装置

    含：单立柱三相电极铜-钢复合水冷导电装置，含电极夹紧缸、碟簧、铜西安重鑫电炉夹头、导向轮、立柱、电极升降缸、绝缘件等。

  4）   大电流线路 

    含：补偿器、穿墙铜管、水冷电缆、西安重鑫电炉安装支架、绝缘件、电流互感器等。

  5）   变压器   

    含：油水冷却器、电控设备等。

  6）   10KV高压电器 

    含：进线隔离开关，电压互感器、阻容吸收装置、氧化锌避雷器，真空断路器、电流互感器等。

  7）   钛铁炉炉低压控制系统

含：主操作台（含计算机+PLC）、动力柜、变频柜、液压控制柜、炉前操作台等。

8）小车（变频调速）（不含外接电缆电线、西安重鑫电炉管线、滑线等外部连线）

9）炉体   一套         

10）液压系统含：电极夹紧回路、炉西安重鑫电炉盖提升回路、电极升降回路等。不含管路

  含：变量泵泵、比例阀、油箱、阀门、油箱内管路、滤油器、液位计等各种控制回路