ZXTF—10t鈦鐵精煉電弧爐

 

技術方案

 

 

西安重鑫電爐設備有限公司

高新技術企業(yè)、國家專利產品

二0二零年十一月一十七日

 

 

 

甲方：XXXXXX有限公司   

乙方：西安重鑫電爐設備有限公司

XXXXX有限公司與西安重鑫電爐設備有限公司就XX公司預訂購一臺鈦鐵精煉爐的有關事宜，經XXX實業(yè)有限公司到重鑫公司考察、交流、以XXX有限公司后來發(fā)給重鑫公司車間原設備布置位置等情況經雙方友好協商、交流，明確雙方供貨內容，乙方負責所供設備設計、制造、指導安裝、冷調、操作人員培訓；甲方負責提供精煉爐體、小車，負責土建、基礎、公輔設施、安裝、熱調、電弧冶煉工藝、操作等事宜，雙方就有關技術問題在遵守誠實信用的原則達成本協議。

西安重鑫電爐設備公司三十年來專業(yè)從事冶金高科技智能化、節(jié)能型ZX/ZJ-H電弧爐、ZX/LF鋼包精煉爐、ZX/JXBZ全自動機械泵組式高精度過濾式VD\VOD真空精煉爐、ZX/DZ電渣爐、ZX/GWM24大型24脈波中頻感應爐、ZX/R電阻爐以及ZX/JGL、ZX/CGL過濾除塵設計、生產、開發(fā)的高新技術企業(yè)（0761101B0192），本著技術先進、運行可靠、節(jié)能降耗的原則，置身全球、跟蹤世界冶金領域新技術，科技不斷創(chuàng)新，從自動化、智能化到智慧化不斷發(fā)展，不斷開發(fā)出適合我國科學社會發(fā)展觀具備強大差異化、精準化競爭的新一代的冶金ZX系列電爐、精煉、真空、電渣爐、感應、鐵合金、耐材爐產品，全心全意地為國內外冶金企業(yè)技術升級、提高質量、降低成本、獲得良好效益服務，先后榮獲國家科委國家專利局十項專利、榮獲四項國家軟件版權：電爐精煉爐系統控制、電渣爐控制系統、礦熱爐鐵合金爐等國家電爐精煉爐控制系統軟件版權、國家VDVOD真空爐控制系統軟件版權等四項國家軟件版權、四項填補國內空白，四種爐型首次國內外運行并一次成功，ISO9001認證，國家“重質量、守信用”先進單位，擁有國家電爐專家等。

１、    方案技術說明及基本數據

１、１  設備特點及用途

根據ZXTF鈦鐵精煉爐技術要求并參照國家有關標準、以及西安重鑫電爐的國家精煉爐專利、榮國國家軟件版權、重鑫電爐質量手冊進行設計，同時也根據我公司三十年給其他用戶所設計制造的數百臺精煉爐實際先進經驗參數、科學優(yōu)化經驗設計制造。

根據用戶所發(fā)微信現場實際情況圖，目前用戶采用含二氧化鈦熱礦粉入爐，采用鎂條點燃用鋁熱法還原TIO2中的TI，熔劑為石灰，還原出TI與FE形成TIFE合金，由于鈦金屬的物理及化學性能，一般生成合金便于后續(xù)鋼廠添加使用。（工藝為用戶負責）。用戶預購一套電弧加熱車載式移動精煉裝備，根據雙方技術交流及乙方多年在含鈦的鋼種、鐵合金電弧爐的設計、研發(fā)、制造、電弧加熱冶煉技術和經驗，本鈦鐵精煉爐采用高架車載式布置，用戶根據工藝要求，可在常壓下進行電弧加熱、加合金渣料、人工測溫、取樣、觀察等西安重鑫電爐；可對鈦鐵渣液進行升溫、保溫、脫硫，具有合金成份微調、爐門合金加料等功能，使鈦鐵渣液溫度、成份均勻，從而提高鋼液質量。

    熔煉工位電極升降裝置采用三相單立柱三臂支撐水冷導電銅管加水冷銅-鋼復合導電短臂結西安重鑫電爐構。在保證運行可靠性及安全性的前提下，通過合理設計，可實現最小的電極心圓直徑和最小的、穩(wěn)定的三相阻抗不平衡度。使爐襯的浸蝕更為均勻，有效地提高包襯壽命。使精煉爐的能量制度更趨合理，從而有效地降低能耗及電極消耗。設備的機械，液壓及電氣系統具有以下優(yōu)點：

１、   包襯壽命更高

２、   升溫速度更快

３、   更高的運行可靠性

４、   維護更方便

５、   設備投資更節(jié)省

6 、   備品備件最省

鈦鐵精煉爐設備的基本任務：

───西安重鑫電爐電弧加熱，補償隨后工序處理所需的溫降；

───常壓下鈦鐵渣成份的調整，并去鈦鐵渣液除中的夾雜物；

───進行脫硫；

───升溫速度：平均約 ℃/min

1.2   基本設計條件

1.2.1  熔煉設備

      熔煉裝置：豎式爐體                    公稱容量：10-12t

                                            

爐體尺寸:  上口內直徑：               Φ1600mm（暫定）

          下口內直徑：               Φ1900mm（暫定）

 

自由空間：        300-500mm見下面說明     10T噸渣-液水時

                  爐體總高：       ~1600mm              

      爐襯：

－－－－要求堿性或中性襯

－－－－建議各部位西安重鑫電爐耐材厚度；

              爐壁：100mm

              爐底：320mm

說明：渣液高度比為1.7/1。

使用中的要求：

－－－－爐體使用前應預熱到～850-900℃，以避免渣液水溫降過大，也避西安重鑫電爐免爐襯因溫度急劇變化而損壞；

－－－－使用中的爐體周轉要迅速，以避免耐火材料溫度的波動；

1.2.3   鈦鐵精煉爐處理量：尺寸及渣液容量為用戶所提

     －－－－爐容量             ~ 10

－－－－最大                 12t  每月一至兩爐

－－－－最小                 10t                

     －－－－電弧處理周期       10～15min（處理溫度、渣液比例不同而變化）

1.2.4   添加劑的條件

     －－－－為保證處理后達到較低的〔H〕值，以及渣中TIO2充分還原，所有添加劑必須保證是干燥的；并且二元渣系脫鈦。

     －－－－軟燒石灰CaO含量 ≥90%；

     －－－－合金料粒度滿足充分反應   

1.2.5   公共設施條件

      鈦鐵精煉爐 設備

        －－－冷卻水

              進水壓力       ＞3×10⁵Pa

              進水西安重鑫電爐溫度       ＜32℃

              冷卻水耗量      95m³/h

       注：事故狀態(tài)下應急冷卻水30m³/h，持續(xù)20分鐘。

             冷卻水的質量符合GB10067.1—88中的要求。

    

       －－－壓縮空氣

             壓力            （3～5 ）×10⁵Pa

             耗量              1.5 Nm³/h

        －－－動力電           90kw     380V

工藝時間、溫度根據需要的西安重鑫電爐溫度可延長冶煉時間或縮短時間，加冷料時間延長。

２.   設備說明

2.1   主要技術參數

序號       名稱                       數值                    備注

１        精煉能力                    10~12t

２        爐體                                

          爐殼上口直徑                Φ1600mm  （暫定）

          爐殼下口直徑                Φ1900mm  （暫定）             

          自由空間高度                300-500mm                

３        加熱裝置    

          電極直徑                   Φ200mm    

          爐蓋上電極園直徑           暫定Φ460±15mm

          電極最大行程               暫定1500-1700mm

          電極升降速度               3.6/2.5m/min      上升/下降

          電極升降方式：             液壓油缸         單立柱升降式

４        變壓西安重鑫電爐器（允許超載20%）

          額定容量                   1000KVA

          一次電壓                   10kV

          二次電壓                   暫定180~121V        4級無載調壓

          二次額定電流               4000A

5         短網

          軟聯+水冷銅管+水冷電纜

6         高壓柜                      10KV

7         加熱爐蓋結構

          提升高度                   400mm

          提升方式                   鏈條－液壓缸

8         小車

          最大承載量                 ～30t

          行走速度                   12m/min                 變頻可調

          驅動方式                   電機－減速器

9         冷卻水

          冷卻水壓力                 3×10⁵Pa

          耗量                       95Nm³/h

10       液壓系統                   西安重鑫電爐 比例閥、變量泵系統

          系統壓力                   10MPa                   可調

          介質                       水—乙二醇

11       壓縮空氣

          壓力                       （3～5 ）×10⁵Pa

          耗量                       5 m³/h_--

2.2    設備技術說明

2.2.1  鈦鐵精煉單臂爐設備說明

  1) 精煉爐體:（用戶提工藝參數）

    精煉用爐體比澆注西安重鑫電爐包要求更高更嚴格,它既是盛渣-液的容器又是精煉爐體,既作接受渣液用,又作為精煉爐體用,受的熱負荷大，渣-液停留時間長,它不僅要容納一定量的渣-液,還需留有必要的自由空間,以防止冶煉噴濺溢出，自由空間不得小于500毫米，為此精煉爐體的設計，耐火材料（用戶自備）的選用及壽命要西安重鑫電爐求都有別于普通的盛液爐體。

  2) 電極升降裝置

電極升降裝置采用重鑫電爐公司的專有產品——三相電極單臂升降西安重鑫電爐裝置，三根銅-鋼復合爆炸焊接導電短臂及主臂橫臂均為箱式結構，前部熱區(qū)進行強制水冷，保證了足夠的熱態(tài)強度及剛度，三根短的夾緊裝置結構尺寸完全一致，具有良好的互換性，大大減化了用戶的備品備件管理，減少了設備的運行故障，使維護工作更為簡單，熱停工時間大為減小，電極的夾緊裝置置于短臂中，具有良好的工作環(huán)境，利用碟簧夾緊，液壓缸進行放松，工作可靠，維護調整極為方便。

設備結構特點：

（１） 三套電極夾持裝置安裝一個支臂上，使用一套升降導向機構，三相電極同時升降，采用墩齊平臺及電流自補償原理。操作特別簡單。

（２） 電極心圓直徑可微調，相對增大了電極與爐襯間西安重鑫電爐距離，減少電極對爐襯輻射，提高了爐襯壽命。

（３） 三套電極夾持裝置相同，可任意互換，減少備品備件庫存，縮短維修時間。

（４） 電極升降系統減化到只要一個升降立柱，一套升降系統。這樣，即簡化系統又優(yōu)化了設備結構，也節(jié)省了設備投資，提高了可靠性及生產效益。

（５） 三相電極同時升降，使得電弧起弧快，穩(wěn)定性好，電極消耗減少。大約運行十幾爐后，三相電極的燒損長度會出現偏差，這時只需在小車上的檢修平臺將其墩齊西安重鑫電爐即可。調整極其簡單，降低了作業(yè)勞動強度。實際運行中發(fā)現，電極的燒損具有自動找平的趨向。特別適用于精煉爐。

 3) 大電流線路

    包括變壓器二次出線端補償器、穿墻銅管、大截面水冷軟電纜等。

    設計選用國產大截面水冷軟電纜，具有節(jié)約銅材，阻抗值穩(wěn)定，防止磨損，使用壽命長，運行可靠，安裝方便，維修簡單等特點。

 ４) 加熱工位橋架及爐蓋提升機構

    加熱爐蓋為板式水冷爐蓋，加料孔等。加熱平臺是作爐蓋吊掛、提升、安裝電極立柱導向輪用。爐蓋升降機構由液壓缸、鏈條及連接件組成。拆裝爐蓋時首先把爐蓋放在鋼包上，再旋西安重鑫電爐動垂直調節(jié)螺栓可把爐蓋放松，拆掉（或接上）爐蓋提升吊耳上的插銷，把爐蓋與提升機構拆開（或裝上）。

 ５) 小車及傳動系統

    小車是安放運送精煉爐體的工具。用車運到加熱工位精煉，精煉完成后，車運行至吊爐工位。小車軌道中間基礎作成一定斜度，填以適當耐火材料，萬一漏鋼時儲放漏液用。用戶根據需要配置軌道兩端防事故用牽引設施。小車運行要使爐體中心和電極心圓精確對位，所以采用變頻傳動，電纜卷筒自動收放線纜。

 ６) 精煉爐變壓器

    精煉爐用變壓器為渣-液升溫來提供能量，和煉鋼電弧爐相西安重鑫電爐比，TF精煉爐液面平靜，電弧穩(wěn)定，熔池面直徑和自由空間比電弧爐更小，為了兼顧獲得盡可能高的升溫能力，盡可能小的爐襯損耗，采用埋弧操作，為了有效提升渣溫，采用較高電壓，中電流長弧電阻-電弧操作，其中一部分電壓、電流為電阻加熱熱熔渣，高效置換TIO2中的TI，考慮到生產線平衡生產所需的升溫能力及包襯壽命，選用1000KVA精煉爐專用變壓器。

  額定容量                   1000KVA       可超載20％

  一次電壓                   10KV

  二次電壓                   180~121V       4級無載調壓

 二次額定電流                4000A

７) 高壓供電設備

     高壓開關柜系三相交流50赫芝單母線系統，戶內保護型成西安重鑫電爐套裝置，作為接受和控制10kv的電能之用。配用的10kv真空斷路器，具有開斷能力強、易維護、工作可靠等特點。因而特別適合于需要頻繁合分操作的冶金行業(yè)。成套裝置包括隔離開關、 真空斷路器、電流互感器、電壓互感器、組合式氧化鋅避雷器、R- C 過電壓保護裝置、高壓熔斷器、電流、電壓表，功率表（含脈沖計量，與PLC+IPC通訊可在計算機畫面上顯示電耗）。分別安裝在高壓開關柜內。

 ８) 低壓供電設備

    低壓供電設備是由動力柜組成，用以完成向各低壓用電點提供電源，通過低壓斷路器和熔斷器來保護設備出現的短路故障。

 9) 低壓控制設備國家專利：ZL 2006 2 0135948.9 一種電弧爐的模糊智能控制裝置

低壓控制設備由操作臺（計算機IPC）、控制柜PLC、變頻柜西安重鑫電爐、信號柜、爐前操作臺等組成，可以完成高壓合分閘、電極升降、小車變頻行走、定位控制、（吹氬控制）、包蓋升降控制、液壓泵站控制、測溫顯示、事故報警顯示等功能。本控制系統為本公司專為中小型廠家設計，方便實用，故障率低，提高勞動生產率。

ZX-GK04模糊智能自動控制及低壓控制設備     

ZX-GK04西安重鑫電爐模糊智能自動控制部分特點介紹：隨著社會主義市場經濟進一步推進，節(jié)約型社會迫在眉捷的被提出推廣,而我國一些中小型鋼廠、鑄鋼廠、合金廠還在使用一些老式淘太的電弧爐等低水平高能耗的爐子形式煉鋼，其中有些噸電耗很高；工廠綜合費用偏高。企業(yè)老總束手無策。那么如何最快捷的解決此問題呢？采用ZX-GK04模糊智能自動控制計算機控制技術以降低各項消耗指標，提高生產率，乃當務之急。

我公司以實際情況出發(fā)，針對此些企業(yè)研制開發(fā)的計算機電極自動調節(jié)器可廣泛應用于三相煉鋼電弧爐、直流電弧爐、鐵合金精練爐等，系統采用西安重鑫電爐先進成熟的我公司國家專利產品技術，總結十幾年電爐、精煉爐控制的先進經驗，以目標函數為追蹤點、以三維空間分段數字曲線為控制手段接合小爐型機械響應慢、工藝落后、具前瞻性的總結出了較為符合爐況的機械液壓-工藝-電器一提體化考慮的智能型模糊西安重鑫電爐控制技術，加之機械作一些改造，節(jié)能效果相當明顯，為企業(yè)的技術改造提供了行之有效的辦法。

本調節(jié)系統由研華IPC586/610/P4/2G/500G工業(yè)控制計算機、韓國三星或同等17″LED液晶顯示器、高精度穩(wěn)壓電源、UPS不間斷電源、軍工專用WB信號隔離采集模板，日本三菱FX光電隔離模數轉換A/D模塊、D/A模塊、日本三菱FX主機可編程控制器、比例可控制閥板數據處理及ZX型專利控制軟件等組成。

一、       主要功能：

1.        自適應功能，20%~150%運行范圍，按照整定值，自動調節(jié)控制電弧電流；

2.         無干擾仿真畫面直觀逼真西安重鑫電爐，冶煉參數顯示齊全準確；

3.         以空間三維曲線計算優(yōu)化控制、數字形式顯示電流整定值，實測三相電弧電流、電弧電壓、耗電量等參數，并顯示其歷史曲線及動態(tài)三相平橫棒圖；

4.         顯示通斷電時間及電壓等級等輔助參數；

5.         顯示班次、爐次等管理參數；

6.         無干擾切換自動和手動工作狀態(tài)；

7.         預留USB通訊接口，可與上位機連網通訊，實現生產管理信息化；

8.         具有故障自證西安重鑫電爐斷功能；

二、主要技術特點：

1．   操作簡單、直觀，人機對話效果非常友好；

2．   電極升降調速范圍大，能夠迅速提升電極；

3．   非靈敏區(qū)連續(xù)可調，可根據爐況隨時調節(jié)非靈敏區(qū)的大小；系統響應時間短，調節(jié)精度高；

4．   穩(wěn)弧快，電流調節(jié)準確，電網沖擊??；

5．   由于采用PLC光電隔離控制，因而抗電磁干擾能力強，再加上系統采用模塊化設計，工作穩(wěn)定、可靠，故障率極低；

6．   采用PLC編程，可進行較為復雜的計算，如三相功率、電流、電壓平西安重鑫電爐衡控制等，而且程序修改極為方便；

7．   操作簡單明了，維護方便；

8．   投資少，見效快，能耗低。

9．   工藝性極強、軟件編程先進。

10．     分析其熱力學過程的出，提高鈦的回收率，和降低氧含量主要有倆個方向，一是增加鋁的含量。二是降低氧化鋁的活西安重鑫電爐度。為了得到低成本低氧的高鈦鐵，有研究人員采用復合還原劑來制備高鈦鐵。復合還原劑主要有AI-Mg，AI-Ca，AI-Mg-Ca等，采用復合還原劑有如下好處：Mg，Ca都屬于強還原劑，同時其生成物MgO，CaO都屬于強堿性氧化物，較易與氧化鋁結合，降低了氧化鋁的活性，可以保證TiO2被充分還西安重鑫電爐原。而電控合理控制渣阻和弧阻有效保持溫度，為提純鈦向更優(yōu)化方向前進，提供自動控制。

   

10）液壓系統

    本設備使用的液壓泵閥站，設有不銹鋼油箱，比例閥、變量油西安重鑫電爐泵及控制回路、蓄能器等。

    液壓系統的執(zhí)行機構為：

    三個電極放松單向活塞缸

二個爐蓋升降缸

一個電極升降缸

    工作介質為水—乙二醇。

11）冷卻水系統

    冷卻水系統由水分配器、回水箱、水壓表、水溫計等監(jiān)測系統組成。進水壓力不少于3×10⁵Pa，水溫不超過32℃，每個水分配器上都設定壓力最低值，溫度最高值。當低于或高于設定值時，提醒操作人員處理。

12）壓縮空氣系統（用戶選擇使用）

    壓縮空氣系統是車間壓縮空氣經氣體三連體（過濾器、油霧器，減西安重鑫電爐壓閥）由空氣分配器通過電磁換向閥控制，接往執(zhí)行機構。壓縮空氣壓力5×10⁵Pa，瞬時耗量：爐子本體2m³/min。

13）氬氣系統（選用）

    吹氬攪拌是精煉自始至終采用的關鍵技術之一，關系著渣液內氣體、夾雜物的去除及溫度均勻性的效果。為取得吹氬攪拌的良好效果，又不使鋼液飛濺，吹氬強度、壓力及流量的控制是重要的，不同容量精煉爐鋼液壓強不同，精煉調試時通過觀察鋼液面沸騰情況，調節(jié)氬氣的壓力、流量、吹氬強度，以適應不同鋼種冶煉工藝的需要。

氬氣匯流排設備組成：氬氣系統本體及匯流排

氬氣系統本體由減壓閥、節(jié)流閥、單向閥西安重鑫電爐、球閥、壓力表、銅管路、活接等軟吹調整、硬吹并聯而成。

匯流排由氬氣瓶（用戶自備）、匯流排、高壓閥門（銅制）、低壓閥門（銅制）、不銹鋼分閥、減壓器（含高低壓表）、不銹鋼卡具、不銹鋼主管、不銹鋼金屬軟管以及連接管道等組成。

設備功能：

氬氣西安重鑫電爐由氬氣瓶經匯流排調壓后首先進入手動球閥，分兩路：一路正常軟吹、正常吹，在球閥后設有一個調壓閥（帶壓力表），將氬氣減壓到所需的壓力，調壓閥后再設一個手動球閥，手動球閥的作用是檢修管路時用，然后進入節(jié)流閥，過單向閥，確保主回路關閉，使用旁通強吹時，氬氣形成倒流，最后進到出口，有個調壓閥（帶壓力表）西安重鑫電爐，達到控制吹氬強度和壓力。為了檢修的方便和不影響生產，并聯一支路，支西安重鑫電爐路上設一個球閥，當吹氬透氣磚堵塞時，打開此閥可將高壓氬氣直接通向透氣磚，以消除堵塞故障。

主要技術參數：

  　壓力 1.2～1.6 Mpa (入口)

  　耗量    ～60-80 Nl/min 

  　純度 99.99％

3、 設計分工及設備分交范圍

3、1   設計分工

    鈦鐵爐成套設計范圍除按3、2，3、3中設備成套范圍外，還包括與成套設計相關的技術文件，如設備說明書、安裝說明書等。并提供鈦鐵爐精煉爐設備基礎資料，包括控制室、爐子的工藝布置資料。

在鈦鐵爐設備成套設計中不包括鈦鐵爐爐除塵系統的設計。

3、2  鈦鐵爐設備成套范圍

  1）   加熱工位橋架及爐蓋提升機構

    含：機架、鏈輪、鏈條、爐蓋提升缸等；

  2）   水冷爐蓋

    含：板式爐蓋體等；

  3）   電極升降裝置

    含：單立柱三相電極銅-鋼復合水冷導電裝置，含電極夾緊缸、碟簧、銅西安重鑫電爐夾頭、導向輪、立柱、電極升降缸、絕緣件等。

  4）   大電流線路 

    含：補償器、穿墻銅管、水冷電纜、西安重鑫電爐安裝支架、絕緣件、電流互感器等。

  5）   變壓器   

    含：油水冷卻器、電控設備等。

  6）   10KV高壓電器 

    含：進線隔離開關，電壓互感器、阻容吸收裝置、氧化鋅避雷器，真空斷路器、電流互感器等。

  7）   鈦鐵爐爐低壓控制系統

含：主操作臺（含計算機+PLC）、動力柜、變頻柜、液壓控制柜、爐前操作臺等。

8）小車（變頻調速）（不含外接電纜電線、西安重鑫電爐管線、滑線等外部連線）

9）爐體   一套         

10）液壓系統含：電極夾緊回路、爐西安重鑫電爐蓋提升回路、電極升降回路等。不含管路

  含：變量泵泵、比例閥、油箱、閥門、油箱內管路、濾油器、液位計等各種控制回路