电渣重熔钢精铸件技改工程初步设计说明.doc

XX钢铁有限责任公司
电渣重熔钢精铸件技改工程
初步设计
（第一分册）

工程编号：

目 录

1 总论 1
1.1 概述 1
1.2 设计依据 1
1.3 设计原则和设计范围 1
1.4 生产规模及主要设备 1
1.5 公辅设施 4
1.6 建筑结构 5
1.7 总图运输 6
1.8 能源 6
1.9 环保、安全和工业卫生、消防 6
1.10 概算 7
1.11 技术经济分析 8
2 工艺与设备 9
2.1 概述 9
2.2 设计原则和设计范围 9
2.3 建设规模及产品大纲 10
2.4 电渣重熔钢精铸件生产工艺流程及工艺布置 11
2.5 抽锭式电渣重熔炉设备及性能 15
2.6 电渣炉动力消耗 30
2.7 车间劳动定员 31
3 电力 32
3.1 概述 32
3.4 电压等级及计算负荷 32
3.5 供电电源 33
3.6 供配电方式及设备选型 33
3.7 电气传动及控制设备 34
3.8 配电线路的选型及敷设方式 34
3.9 电气防火措施 34
3.10 防雷接地及电力变压器接线方式 34
3.11 照明 35
4 自动化及仪表 35
4.1 概述 36
4.2 自动化系统的构成 36
4.3 控制室 36
4.4 管线敷设 37
4.5 接地 37
5 通讯 38
6 给排水 39
6.1 设计依据 39
6.2 设计范围 39
6.3 给排水外部条件 39
6.4 给排水系统 40
7 暖通空调 42
7.1 设计依据 42
7.2 气象资料 42
7.3 主要设计内容 42
7.4 能源消耗 43
7.5 除尘 43
8 土建 44
8.1 主要设计内容 44
8.2 XX钢电渣重熔精铸件技改项目建筑结构简介 44
9 总图运输 46
9.1 概述 46
9.2 平面布置 46
9.3 竖向布置及场地排雨水 46
9.4 运输 47
9.5 厂区绿化与消防 48
9.6 主要技术经济指标 49
9.7 需说明的问题 49
10 环境保护 50
10.1 设计依据及采用标准 50
10.2 大气污染 50
10.3 工厂绿化 50
10.4 环境监测和环保管理机构 51
11 劳动安全卫生 52
11.1 设计依据 52
11.2 工程概述 52
11.3 生产过程中职业危险、危害因素的分析 52
11.4 劳动安全卫生设计中采用的主要防范措施 54
11.5 劳动安全卫生机构设置及人员配备情况 55
11.6 劳动安全卫生专用投资概算 55
11.7 建设项目劳动安全卫生预评价的主要结论 55
12消防 56
12.1 编制依据及采用的标准 56
12.2 工程火灾危险性分析 56
12.3 工程防火措施 56
12.3.1 总图布置 56
12.4 消防通讯 59
12.5 消防管理 59
12.6 防火及消防措施效果预测与评价 59
13 能源评价 60
13.1 节能设计依据 60
13.2 工程概述 60
13.3 能源种类及供应 60
13.4 能源消耗 61
13.5 能源评价 62
14 投资概算 63
14.1 工程概况 63
14.2 投资构成 63
14.3 编制依据 63
14.4 其他需说明的问题 64
15 技术经济评价 65

1 总论
1.1 概述
XX钢铁有限责任公司为了进一步生产一些满足更高性能的特钢，提高企业对市场的竟争能力，实现经济和社会效益的同步增长。拟新建电渣重熔钢精铸件技改工程，该项目主要工艺配置有：一座电渣炉及其相应的公辅设施。
新建电渣重熔钢精铸件技改工程年产特钢电渣锭能力4000t/a。
1.2 设计依据
1.2.1XX钢电渣重熔钢精铸件技改工程技术协议；
1.2.2XX钢铁有限责任公司提供的原始资料；
1.2.3国家、行业现行的标准、规程、规范与规定。
1.3 设计原则和设计范围
1.3.1 设计原则
1）工艺设备选择力求技术先进适用、经济合理、生产可靠；
2）在给定的范围内，精心规划、合理布置，并考虑为将来发展留有余地；
3）严格执行合同，满足合同规定要求。
1.3.2 设计范围与内容
本项目非标设备设计设计由技术公司负责。工厂设计由XX有限公司负责。
1.4 生产规模及主要设备
1.4.1 生产规模
按车间年工作天数300天，电渣锭13t/支，生产周期约24h计算，电渣重熔钢精铸件技改工程年产特钢电渣锭能力4000t/a。
1.4.2 主要设备
主体设备：
电渣炉 1台
型号：ESCC600
辅助设备：
1.4.2 .1、渣料烘烤炉 1台
渣料烘烤采用电阻炉。一台烘烤炉的炉膛体积可以满足放置2只渣料槽的需要。
要求渣料烘烤炉采用炉底开出式，即炉底与整个炉膛可以分离，炉底相当于一台小车，置于轨道上。装料和卸料时可以开出外面，方便吊运。
渣料烘烤炉用耐火材料砌筑而成，电炉功率可按满足炉膛最高温度950℃。
炉膛尺寸: 1600（宽）×2000（长）×1000mm （高）
1.4.2 .2、交流电焊机
自耗电极与假电极（也叫辅助电极）之间的连接采用焊接方式。对于低碳钢可采用普通交流焊电焊机接。
型号：BX-630
1.4.2 .3、悬挂式砂轮机
型号：Φ500×30mm
1.4.2 .4、台称 1台
型号：500kg
1.4.2 .5、钢锭吊具
型号：圆锭2个、方锭各1个
1.4.2 .6、渣料槽
型号：1000（宽）×1500（长）×400mm （高）的耐热不锈钢槽4只
1.4.2 .7、气割工具
型号：氧气瓶、乙炔瓶及气焊把1套
1.4.2 .8、其它常用工器具
型号：维修钳工工具、电工工具、管工工具等
1.4.2 .9、电极水平焊接机
型号：EW500—3000 （非标）
1.4.2 .10、钢锭翻转机
型号：IGT600—6000（非标）
1.4.2 .11、脱氧剂加料器
1.4.2 .12、除尘装置
要求：烟气量为1000Nm3/h。初始烟气含尘量为5g/m3，烟气中灰尘的主要成分为Al2O3、CaF2、CaO、Fe2O3等颗粒。采用机械抽风排烟装置，将烟气经与除尘烟罩相连的管道输送至车间除尘系统，经除尘系统后烟气含尘量降为50mg/m3以下。
1.5 公辅设施
1.5.1 电气
在车间内新建1座6kV高压配电室，为一台电渣炉冶炼变压器提供电源（预留一台电渣炉冶炼变压器高压柜、总进线柜、计量柜和高压开关柜位置）。在车间南侧新建1座630kVA箱式变压器，为车间提供动力电源。为本工程提供的两路6kV电源由业主负责解决。
在车间内建设一座低压电气室和控制室，为电渣炉传动设备供配电；另外预留一台电渣炉传动设备用配电柜和操作台位置。
1）控制水平
本工程中电渣炉传动设备中快速电机均采用变频调速，直流电机采用PLC控制。
2）照明
该厂房照明侧灯选用新型高效灯具，顶灯采用高频无极灯具。变配电室和控制室选用荧光灯具。
3）要考虑系统接地、防火等。
1.5.2 自动化
电渣重熔过程自动化控制系统的核心是编程逻辑控制器（PLC）等。
1.5.3 通信设施，设置行政调度电话系统、无线对讲系统。该部分内容由XX钢公司统一考虑。
1.5.4 能源介质
电渣炉设施所需的水、氮气及煤气均接自XX钢公司指定相应系统接点。
1）给排水
一期工程在车间7~8轴处建一座板式换热器换热站机组，车间东侧新增一台开式冷却塔，提供一次冷却用水，循环水系统补水及设备事故冷却水引自
2）氮气
本工程所需低压氮气接自线材厂高线三车间北侧厂区综合管网低压氮气管道，接管设计压力：1.1MPa，接管管径DN50，经管架敷设至电揸炉厂房内，氮气管道在厂房入口处设阀门、放散管、流量计，及所需操作平台。经厂房内综合管网架空敷设至工艺用点
3）煤气
煤气管道引自车间厂区主煤气管网，在车间西侧入口处设置计量装置
4）空调暖通
控制室内设KER-61LW风冷冷暖柜式空调1台
高压配电室需设置事故通风系统
控制室及低压配电室内设2台LF-14风冷单冷空调机
1.6 建筑结构
主要包括新建的电渣炉车间厂房、高压配电室、电气室、控制室和设备基础等。
1）建、构筑物结构设计
电渣炉车间厂房为钢结构门式刚架型式。高度约17.64m，跨度为27m，平面尺寸27m×45m，该跨设一台32/5t桥式吊车，轨道为QU80，轨顶标高12.5m。主厂房采用钢结构门式刚架型式、钢屋面、墙体采用彩色压型钢板围护，地坪为混凝土地面。屋顶留设弧性形通风器(喉口宽度:6m,长度L=38.1m)
2）高压配电室、电气室、控制室
均采用砖混结构。高压配电室平面尺寸为6m×12m，层高4.5m；电气室、控制室平面尺寸为15m×4.2m，层高3.5m。
1.7 总图运输
根据工艺流程合理、运输顺畅、充分利用地形及最大限度减少拆迁等原则，结合XX钢厂区现有的总图布置现状，进行本工程总平面布置。
新建电渣炉车间位于线材厂高线三车间的北侧，110KV站东侧，冷却塔西侧，线材厂更衣楼南侧。高压配电室布置在电渣炉车间西南角处，电渣炉与高压配电室贴临布置；电气室、控制室位于电渣炉车间北侧，与电渣炉相对位置。在电渣炉车间的东、西两侧开门处设置车间引道与厂区既有路相接，保证运输、消防通道畅通。
1.8 能源
电渣炉设施所需能源品种有：水、煤气及电。
电渣炉设施及辅助生产设施在生产中消耗的水、煤气及电等耗能工质折标准煤为210.86kgce/t 。
1.9 环保、安全和工业卫生、消防
本工程配套设置袋式除尘器一套，对点渣重熔生产过程中产生的烟气进行治理后达标排放。
根据爆炸和火灾危险场所的类别、等级、范围选择电气设备、安全距离以及防雷、防静电措施。
金属设备做保护接地和保护接零。
部分设备设集中和机旁两地操作。
平台设有防护栏杆和梯子，可有效防止高空坠落事故。
本工程增加消防设施，并由XX钢公司炼铁厂统一管理。
接受当地政府消防部门的监督和指导。
1.10 概算
投资内容包括厂房、电渣炉主体、辅助设备以及与之配套的水、电、动力设施和总图等。
1.10.1 投资构成
工程或费用名称
估 算 价 值 （ 万 元 ）
建筑费
安装费
设备费
其它费
合 计
工程静态投资
294.27
182.28
801.52
155.16
1433.23
工程费
294.27
182.28
801.52

1278.07
工程建设其它费用

86.91
86.91
基本预备费

68.25
68.25
1.10.2 编制依据
1）设备价格的确定主要依据询价，并考虑了市场因素做适当调整。设备运杂费按设备原价的4.5 %计取。
2）建筑工程执行《冶金工业概算定额（指标）》编制，并调整到当地现行价格水平。建筑费包括建筑物、构筑物、基础、建筑钢结构、工艺钢结构、管道、混凝土道路等。
3）安装工程执行《冶金工业概算定额（指标）》编制，并调整到当地现行价格水平。安装费包括所有设备的安装及单体调试。
4）其他工程费按《冶金工业建设初步设计概算编制办法》编制。
1.11 技术经济分析
经计算，项目全部投资所得税前财务内部收益率为33.02%，财务净现值(IC=12%)为2340.96万元，投资回收期为5.18年（动态）。项目全部投资所得税后内部收益率为25.52%，财务净现值(IC=12%)为1485.76万元，投资回收期为6.74年（动态）。
本项目的各项评价指标均优于基准值，和同行业的平均水平。项目具有良好的财务盈利能力、清偿能力和较强的抗风险能力。因此本项目在财务上是可行的。
2 工艺与设备
2.1 概述
本项目为XX钢铁有限责任公司新建电渣重熔钢精铸件技改工程，整个工程项目设计、建设分两期进行。一期计划建设1台电渣炉，具备年产4000吨电渣钢的能力。根据场地情况规划二期总图布置。
2.2 设计原则和设计范围
2.2.1 设计原则
（1）项目设计分两期进行，本设计合同范围仅为一期工程设计内容。
（2）车间厂房及公辅设施按1台电渣炉设计。同时规划二期工艺及总图布置，形成完整的电渣生产车间。
在工艺设备的选择上，力求技术先进适用、经济合理、生产可靠；在工艺布置上，力求在新建车间和业主给定的范围内精心规划、合理布置、并为日后的发展留有余地。
2.2.2 工程设计范围
本项目非标设备设计设计由技术公司负责。工厂设计由XX有限公司负责。
设计范围包括该项目的车间厂房、起重机、电渣炉各系统设备、冷却循环水系统、配套设备（渣料烘烤炉、焊接设备、退火炉、吊具等）、缓冷坑、除尘系统、原辅材料准备设施、介质供应系统（含管道外线）等全部内容的工艺、土建、电气仪表、给排水、总图等专业设计，高压电源至变压器（含变压器）的电缆和设备的设计，采暖通风、消防、安全、卫生、给排水及环境保护等。
2.3 建设规模及产品大纲
2.3.1 建设规模
本项目规划新建电渣炉1台，主要用于生产特殊钢圆锭，最大锭重13吨，冷态钢锭断面尺寸为280×325mm、φ400mm～600mm，钢锭最大长度为6000mm。钢种主要以轴承钢、合金结构钢、不锈钢、冷轧辊用钢为主。
新建电渣重熔钢精铸件车间，工程项目设计、建设分两期进行。一期计划建设1台电渣炉，具备年产4000吨电渣钢的能力。根据场地情况规划二期总图布置。
该工程项目位于XX责任有限公司厂区内，南临线材厂高线三车间，北临线材厂更衣楼，西临110KV变电1站，东临冷却塔。其南、北、东、西四周均有道路。
2.3.2 产品大纲
本电渣炉主要用于生产特殊钢圆锭或方锭，最大锭重13吨，冷态钢锭断面尺寸为φ400～600mm、280×325mm，钢锭最大长度为6000mm。
采用连铸坯作为自耗电极，其尺寸规格为：280×325×3000mm、320×320×3000mm（4根160×160×3000mm拼焊），300×300×3000mm（4根150×150×3000mm拼焊）。
生产钢种及代表牌号见表2.1。
表2.1 生产钢种及代表牌号表
序号
钢种
代表牌号
1
合金结构钢
20MnV，25CrNiMoV，30Mn2MoW，
12CrMo，12CrNi4A等
2
合金工具钢
9SiCr，5CrW2Si，Cr12Mo1V1，
5Cr4W5Mo2V等
3
冷作模具钢
Cr12MoV，9CrWMn，Cr5MoWVSi，4Cr5MoVSi，6Cr4W3Mo2VNb等
4
高速工具钢
W18Cr4V，W18Cr4V2Co8，
CW6Mo5Cr4V2，
W6Mo5Cr4VCo5等
5
高碳铬滚珠轴承钢
GCr9，GCr15，
GCr15SiMn，GMnMoV等
6
渗碳轴承钢
G20CrNi2MoA
7
弹簧钢
60Si2MnA，50CrVA等
8
不锈钢和耐热钢
Cr13，304L(0Cr18Ni9)，
316L(0Cr18Ni16Mo5)，420(1Cr15)，
1Cr18Ni9Ti，1Cr19Al3，25CrNi1MoV
25Cr2Ni4MoV，34CrNi3Mo，
34CrNi1Mo，30Cr2Ni4MoV
9
冷轧辊用钢
9Cr2Mo
MC3A
MC5
2.4 电渣重熔钢精铸件生产工艺流程及工艺布置
2.4.1 工艺流程
（1）工艺流程图
转炉→LF精炼→RH精炼→大方坯连铸→电渣→电渣锭外卖
开坯→轧制

渣料烘烤
↓
连铸坯→拼焊（自耗电极）→与假电极焊接→电渣重熔→电渣锭→修磨
（2）基本工艺
电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其目的主要是提纯金属，并获得结晶组织均匀致密的钢锭。经电渣重熔的钢，纯度高、含硫量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀。
根据XX钢现有生产条件和产品要求，本项目1台电渣炉采用单相交流供电、液渣启动、双极串联、固定式T型结晶器、抽锭方式的电渣重熔工艺。
（3）自耗电极准备
自耗电极来源：采用连铸坯作为自耗电极，其尺寸规格为：280×325×3000mm、320×320×3000mm（4根160×160×3000mm拼焊）或300×300×3000mm（4根150×150×3000mm拼焊）。
电极质量要求：
A 化学成分
化学成分要符合钢种规格成分要求，其中Si、Mn、V、Ti等易氧化元素控制在规格的中上限。
B 气体含量
按成品要求控制。由于电渣过程无法去氢，因此对氢含量严格的钢种，要考虑电渣过程可能增[H]0.5ppm。
C 外观及内部质量
电极外观平直，平直度1：100，尺寸符合要求。必要时，要对电极表面进行抛丸处理或手工清理。
D 电极焊接
自耗电极与假电极（也叫辅助电极）之间的连接采用焊接方式。对于容易开裂的钢种，焊接前要对电极预热至300℃以上以保证焊缝不开裂。电极预热可采用煤气烘烤方式。焊口预热一直保持到电极使用前。为了保证焊接强度和导电面积，焊缝厚度不小于25mm。焊后直线度1:100。
（4）渣料准备与化渣
A 造渣料种类和质量要求
造渣用原料主要有萤石、工业氧化铝和石灰等，具体成分要求如下：
（1）萤石：CaF2≥95.0%，SiO2≤2%，S、P≤0.05%，粒度≤5~10mm；
（2）氧化铝：Al2O3≥97%，粒度≤0.5mm；
（3）石灰：CaO≥90%，SiO2≤2.5%，S、P≤0.05%，粒度10~20mm；
（4）镁砂：MgO≥95%，SiO2≤2.0%，S、P≤0.01%，粒度≤3~5mm；
（5）硅石：SiO2≥95%，粒度1~5mm。
B 烘烤制度
采用箱式电阻炉对渣料进行烘烤：
（1）萤石、氧化铝、镁砂、硅石的烘烤温度≥800℃，保温时间≥8小时；
（2）石灰烘烤温度≥800℃，保温时间≥10小时，使用时温度不小于200℃。
（5）电渣重熔工艺
在铜制水冷结晶器中加入固态炉渣，先采用石墨电极造渣，造好渣后交换金属电极，将自耗电极的端部插入其中。当自耗电极、炉渣、电极通过短网与变压器形成供电回路时，便有电流从变压器输出，通过液态熔渣。由于上述供电回路中，熔渣的电阻相对较大，占据了变压器二次电压的大部分压降，从而在渣池中产生了大量的焦耳热，使其处于高温熔融状态。由于渣池的温度远大于金属的熔点，从而使自耗电极的端部被逐渐加热熔化，熔化的金属聚集成液滴，在重力的作用下金属熔滴从电极端头脱落，穿过渣池进入金属熔池，由于水冷结晶器的强制冷却，液态金属逐渐凝固成钢锭。当钢锭达到一定高度后，开始抽锭。抽锭速度与自耗电极的熔化速度相匹配。结晶器内钢水液面位置通过钢水液面检测装置进行监测。
由于在电极熔化、金属液滴形成、滴落过程中以及金属熔池内的金属和炉渣之间要发生一系列的物理化学反应，从而可去除金属中有害杂质元素和非金属夹杂物。渣池使结晶器内壁和钢锭之间形成一层渣壳，它不仅使钢锭表面平滑光洁，而且降低了径向导热，有利于自下而上的顺序结晶，改善了钢锭内部的结晶组织。
2.4.2 工艺布置见附图
2.5 抽锭式电渣重熔炉设备及性能
2.5.1抽锭式电渣重熔炉
2.5.1.1 工作原理和特点
本设计采用固定的T型结晶器，抽锭式快速电渣重熔方式进行生产。其特点是打破了金属电极直径必须小于钢锭直径的传统规律，并使渣池中高温区上移远离渣金界面，其改变了结晶器内热分配，使钢—渣界面远离自耗电极端头，熔化金属液滴温度以接近液相线温度滴汇聚于金属熔池中，使金属熔池深度与输入功率和电极熔化速度之间的关联度显著减小。这样在大幅度提高电极熔化速度，即在相应地大幅度提高抽锭速度的条件下，铸坯的结晶质量仍然能保持传统电渣钢锭的水平。显然，这种用固态金属自耗电极，T型结晶器生产钢坯。与传统电渣重熔生产方式相比，在保证钢锭凝固质量的条件下，生产效率可提高20～30%。大幅度降低了电耗，提高了生产效率，降低了生产成本。
2.5.1.2设备的结构形式
设备主要由供电系统、电极升降系统、结晶器系统、抽锭系统、控制系统和冷却水等公辅系统等组成。
供电系统由高压开关柜、变压器、短网由铜排、铜管和电缆组成。电源形式为单相交流。
本套设备的电极升降系统采用两个独立可旋转立柱，升降支臂，支臂升降为滚珠丝杠传动。单熔炼工位，交换电极方式重熔。
结晶器采用水冷T型结晶器，采用结晶器固定和底水箱移动的抽锭操作方式。采用液渣启动。
2.5.1.3基本技术参数
经计算本项目的抽锭式电渣重熔炉的基本参数见表2.2。
表2.2 本项目电渣重熔炉主要参数
项目
类型或参数值
备注
最大吨位/t
13
φ600×6000mm
钢锭断面尺寸/mm
280×325、φ400～φ600

炉用
电源
真空开关
XGN2型，6.3kV

变压器/kVA
2400
有载有级调压
一次电压/ kV
6.3

二次电压/V
42～96
最终设计联络时确定
二次电流/kA
25

电极升降系统
电极布置方式
双极串联

自耗电极断面尺寸/mm
280×325×3000或320×320×3000

传动方式
滚珠丝杠

支臂快速/mm.min-1
2500

支臂慢速/mm.min-1
0～40

支臂伸缩/mm
±50
最终设计联络时确定
升降主体数量
2套

电极行程/mm
3800
最终设计联络时确定
结晶器
T型结晶器/mm
φ400～600×800
280×325×800
组合式
抽锭
机构
慢速/mm.min-1
2～60

快速/mm.min-1
500

行程/mm
6500
满足6000mm锭高重熔
控制
检测系统
钢水液面检测系统
射线法（Cs137）
设计精度为±5mm
计算机系统
采用两级计算机（PLC+工控机）自动化控制系统
PLC采用德国SIEMENS公司产品
生产
指标
电耗/kWh.t-1
≤1300

熔化率（最大）kg/h
1200

单锭生产周期/h
≤24
13t钢锭
平均月产量/t
350
13t钢锭
平均年产量/t
4000

2.5.1.4自耗电极重熔系统
2.5.1.4.1自耗电极
生产φ600×6000mm钢锭时需280×325×3000 mm连铸方坯电极6支。生产过程中根据锭尺寸灵活选择电极长度，请见表2.3。
表2.3 不同钢锭所需电极的根数
电极/mm
钢锭/mm
电极/根
280×325×3000
160×160×3000
φ600×6000
6
20
280×325×6000
2
8
2. 5.1.4.2电极升降系统和电极位置调整
本设计电极升降系统采用悬臂式结构，每个横臂具有独立升降功能。横臂升降驱动系统由滚珠丝杠、差动减速机、直流电机和交流电机组成。直流电机完成慢速升降，交流电机完成快速升降。快速升降速度为2500mm/min。慢速升降速度为0~40mm/min。有效行程设计为3800mm。
采用交流电机变频调速带动立柱旋转，旋转速度为0~5°/s，最大旋转角度范围为65°，利用立柱旋转和电极伸缩实现电极对中。电极卡持器采用弹簧夹紧，液压放松。
2. 5.1.4.3结晶器
采用铜－钢制结晶器，焊接结构。上部为大的矩形用于熔化电极，下部为小圆形或矩形，用于凝固钢锭。采用组合式结构。
2. 5.1.4.4钢水液面检测系统
采用钢水液面检测装置（射源为Cs137）进行钢水液面检测，由于拉速较慢，所以设计精度为±5mm。
2.5.1.5高压供电系统及变压器
高压系统由高压开关柜、单相有载电动调压变压器、油水冷却器、低压大电流短网组成。
根据初步计算需要变压器容量为2400kVA（设计联络时确定）。采用单相交流，一次电压6.3kV，二次电压有载有级可调，调节范围为42～96V，最大二次电流为25kA。变压器采用强油水冷，1用1备。
高压开关柜由高压隔离开关、高压计量、继电保护及电压互感器、高压真空断路器及电流互感器组成，并采用氧化锌、压敏电阻的过压保护措施。6.3kV电能计量采用与计算机通讯的智能仪表，可检测有功、无功、cosΦ、电压和电流。这些高压设备均安装在变压器室内，通过电缆与变压器相联。高压开关采用真空断路器以适应电渣炉频繁开闭的要求。高压真空断路器的合、分闸控制，可同时由高压柜和控制室的主操作台进行。
2.5.1.6短网
短网的设计在满足电渣重熔过程最大二次电流通过的前提下要尽可能地减少电阻和电抗以降低短网的压降损失，同时要保证短网的使用寿命和操作上的工艺要求。从变压器二次侧出口端子采用铜排连接，采用平行布置铜排出墙，以减少感应损失。出墙的铜排到支臂的连接采用大截面集束水冷软电缆。
短网用铜排和电缆的截面要保证实际工作时硬短网电流密度≤1.5A/mm2，水冷软电缆电流密度≤4.5A/mm2，水冷铜管≤5A/mm2。
短网设计时应采用最短、最佳路径，以保证系统稳定性。
2.5.1.7低压供电系统
低压动力及控制电源由低压配电柜接受车间馈电，进线电压为380V/220V三相四线制，自动开关进行开断及保护。为保证低压控制电源可靠供电，可采用双电源馈电，低压配电柜可实现双电源自动断电切换。采用分路自动开关分别为电渣炉横臂升降、抽锭机构升降、立柱回转、高压控制系统电源、油水冷却器系统和控制系统等各支路低压动力电源供电。低压配电柜的仪表板上安装有电压表和信号灯，指示系统电压与状态。
2.5.1.8抽锭系统
抽锭系统由2个立柱和1套驱动系统构成，驱动系统由滚珠丝杠、差动减速机、直流电机和交流电机组成。抽锭速度范围为：慢速2～60mm/min；快速500 mm/min。抽锭平台的载重量为20吨。
2.5.1.9电渣炉辅助设施
2.5.1.9.1冷却水系统
电渣炉冷却水用于结晶器、底水箱、水冷电缆、支臂、卡持器和电渣炉变压器等的冷却。采用内循环和外循环两个冷却水回路。其中内循环系统用于设备的直接冷却，采用软水闭路循环。而外循环冷却水则采用工业清水，通过热交换器冷却内循环水。
内循环系统为压力回水，配有水冷管路、水路分水器和集水器；底水箱、结晶器采用不锈钢快速接头；各冷却水管路配置流量开关；底水箱、结晶器配置电磁流量计，实时监控冷却水流量，并通过气动调节阀控制冷却水流量。冷却水路分水器、底水箱和结晶器的出口配置冷却水测温装置。上述信号通过PLC的信息采集和处理，通过上位计算机的自动化控制软件实现故障报警，其中冷却水路分水器安装压力传感器。
结晶器的冷却水流量是关键，本设计是以电渣钢锭重熔时允许的最大功率（即结晶器可能承受的最大热负荷）和当地夏季可能最高的冷却水入口温度（约35℃）的条件下，保证进出水温差最大为10℃前提下计算出需要的最大冷却水流量进行系统的设计。
经初步估算，总的流量180m3/h，进出水压差≥0.2MPa，进水温度≤35℃，出水温度≤55℃。冷却水要求与连铸结晶器冷却水要求相同。采用软水闭路冷却，然后通过热交换器用工业清水冷却纯水。其主要指标见表2.4。
表2.4 冷却水的水质要求
水质项目
单 位
工业用水
纯水
回用水
PH

7～8
6～7
7～8
悬浮物
Mg/l
£10
-
£30
全硬度
Mg/l (CaCO3)
<150(<180)
微量
<300
Ca 硬度
Mg/l (CaCO3)
<100
微量
<200
M- 碱度
Mg/l (CaCO3)
<110
<1
<220
Cl-
Mg/l (Cl-)
<60(<220)
<1
<600
SO42-
Mg/l (SO42-)
<50
-
<500
全铁
Mg/l (Fe)
£1
微量
不限
可溶性 SiO2
Mg/l (SiO2)
<6
<0.1
不限
电导率
mS/cm
<500(<800)
£10
<1500
TOC
mg/l

<100
不限
说明：准确数据以卖方最终提交的设计资料为准。
2.5.1.9.2除尘系统
车间新增抽锭式电渣重熔炉1台，产生的烟气量为1000Nm3/h。初始烟气含尘量为5g/m3，烟气中灰尘的主要成分为Al2O3、CaF2、CaO、Fe2O3等颗粒。采用机械抽风排烟装置，将烟气经与除尘烟罩相连的管道输送至车间除尘系统，经除尘系统后烟气含尘量降为50mg/m3以下。
2.5.1.9.3液压系统
液压系统由一个液压站和一套电磁阀构成。
2.5.1.9.4电渣炉设备基础
电渣炉基础包括立柱基础和地坑两部分。立柱基础采用钢筋混凝土结构，每个立柱对应的基础要求将两者连成一体。地坑尺寸根据现场布置而定，侧墙和底面均采用钢筋混凝土结构并做防水层。
2.5.1.10电渣炉计算机控制系统
2.5.1.10.1控制系统设计概述
本抽锭式电渣炉控制系统设计充分考虑现场的强磁干扰，由工业控制计算机及液晶显示屏作为监控管理站，PLC作为下位机，构成一个二级监控系统。
以PLC为核心的基础检测与控制级，承担I/O点的过程逻辑控制、物理量采集以及故障诊断，实现熔炼过程实时控制。PLC采用德国西门子公司的S7-300系列产品和ET200M系列产品，并采用最先进的现场总线（PROFIBUS-DB）通讯，组成分布式I/O结构。解决现场与电控室（PLC系统）距离较远及操作台信号线多的问题，大大减少现场接线，提高系统的可靠性，维护简单。PLC的数字量输出加接继电器（信号指示灯除外）。将熔炼炉次的工艺配方、参数的设定数据下载至PLC的存储器内，以确保在上位计算机故障时，熔炼能继续进行。
监控管理系统通过现场总线与PLC系统通信，实现设定控制策略，获得实时数据，监视整个设备的运行状态，以及重熔过程中各个量的变化趋势，故障报警等功能，帮助操作人员及时、全面地完成各种操作。
电控设备包括一台配电柜，两台直流调速柜，两台交流控制柜，一台PLC柜、一台主操作台、一台炉前操作台、一台水系统控制箱。UPS 选用在线双转换，后备时间15分钟。
2.5.1.10.2 PLC控制功能说明
(1) 变压器调压及保护
计算机系统根据工艺设定电压曲线控制有载有级自动调压。变压器过流、油温过高、瓦斯等有关实时状态和参数由PLC实现自动检测与记录并联锁到高压跳闸、合闸控制中，通过高压断路器自动跳闸，对变压器进行保护。
(2) 自耗电极升降控制
采用交流电机和直流电机完成电极快速、慢速升降控制。采用变频器控制交流电机，起停时有充分的速度缓冲，即电极升降速度变化过程平缓。利用西门子直流调速器控制直流电机，从而满足工艺要求的电极低速运行要求，实现熔炼过程的电流控制。利用编码器确定电极参考位置，并实现准确的零速控制。利用限位开关，确保电极运行的安全性。
(3) 立柱旋转
立柱旋转采用变频器控制交流电机来驱动，实现立柱旋转的控制。通过限位开关防止旋转过量。
(4) 支臂伸缩
PLC通过中间继电器控制电磁阀来驱动液压油缸，实现自耗电极在生产工位上的对中控制。
(5) 钢水液位检测
通过采集钢水液位检测系统模拟输入量确定钢水液面位置。
(6) 手动/自动控制转换
熔炼前期电极与结晶器的位置调整完全采用手动控制。可在炉前或控制室操作台完成，这给操作员带来很大的方便。熔炼过程可采用手动/自动控制。手动/自动采用无扰切换。
(7) 水泵、风机的启动/停止控制信号可由操作台发出。
(8) 液压站控制由炉前操作台手动控制完成。
(9) 卡头放松由液压缸及电磁阀控制。
(10) 闭路循环冷却水控制。
2.5.1.10.3上位机软件设计
在上位监控机上利用西门子组态软件开发一套汉化的实时监控与管理软件，具体功能如下：
(1) 冶炼过程用电制度的输入与选择使用
上位监控允许工艺技术人员输入钢种、电极尺寸、重量、冶炼用渣系、渣量和重熔过程的供电制度等工艺参数，并存储在上位机中。操作人员可根据冶炼工艺要求通过用电制度查询窗口利用简单的键操作选择供电制度曲线。控制级根据对应的曲线完成钢锭重熔的控制，从而使系统具有多品种、多规格生产能力，适应市场的各种需求。
此外，根据特殊要求，可在线修改供电制度及画面。
(2) 自学习功能
控制系统的自学习功能包括二个方面：第一，在实际运行过程中能通过对电流和电压曲线的在线跟踪检测，自动调整电参数实现电极最优插入位置的控制；第二，对系统调节的控制算法中的有关参数进行自学习以不断提高控制精度。
(3) 实时监控画面
画面显示主要设备运行状况：包括炉口电压、二次电压、熔炼电流、电极熔化速度、抽锭速度、电极剩余长度、瞬时功率和电能消耗量在内的实时熔炼参数；以数据形式显示钢锭和电极位置的变化；循环水温度、压力和流量值显示；设备主要故障显示，如各电机、变频器、调速器故障，变压器故障，各监测参量超限报警等；对PLC各I/O口及程序执行状态信息指示，方便操作人员监视设备运行，及时了解与处理各种故障。
(4) 实时及历史趋势
电极熔化过程的炉口电压、二次电压、熔炼电流、电极熔化速度、坯料位置、抽锭速度、变压器油温、循环冷却水水温、流量等可通过实时趋势画面选择观察，同时，也提供历史趋势画面，以便于工艺分析，监视冶炼工艺过程。
(5) 故障报警记录、主要操作记录
设备运行中出现的电机故障、冷却水系统故障、高压系统故障、熔炼过程故障、抽锭系统故障、机械限位等各种故障及时声光报警，故障报警及主要操作全部记录保存下来，可随时调入画面查看。
(6) 报表生成和打印
每炉钢、每个班及每日分别自动生成报表记录，可通过计算机屏幕查看或打印，熔炼中的主要消耗和参数一目了然，有利于生产管理和成本核算，也可打印实时趋势和历史趋势曲线及故障信息。
(7) 参数修改与系统维护授权保护
该功能是对重要生产、系统参数实现授权保护，通过密码进行相关画面及相关参数域，完成时间修改、记录文件和生产参数的修改、拷贝与删除，确保相关人员对这些重要参数的修改，保证生产的正常进行。
以上具体参数、功能根据现场生产要求进行修改确定。
2.5.2抽锭式电渣重熔炉主要设备、辅助设备组成
表2.5 抽锭式电渣重熔炉主要设备（单台）、辅助设备组成
序号
分项名称
规格型号
重量/t
数量
备注
一、电渣炉主体设备
1 主电路部分
1.1
高压柜
XGN2 ，6.3kV

1套

1.2
变压器
2400kVA

1套
有载有级调压
1.3
铜排、铜管
支架及绝缘材料

1套

1.4
水冷电缆

1套

1.5
罗高斯线圈

3台

1.6
底水箱

1套

2 机械部分
(1)平台上部分
2.1.1
立柱部分

2件

2.1.2
横