炼钢厂低压电机工艺_低压电动机施工工艺

炼钢厂低压电机工艺由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“低压电动机施工工艺”。

炼钢厂低压电机工艺

一、炼钢厂工艺流程概述

图1-1典型工艺流程

铁粉是经过矿山开采由选矿厂生产的，铁份含量一般多在60%以上（越高越好），要从铁粉中得到铁，办法是采用高炉还原法。为了适应高炉的冶炼，必须要将铁粉先加工成块状，这就需要将铁粉加上石灰石采用烧结机或球团设备制成大小均匀的块状。在加入到高炉中时，同时配入焦炭（作燃料同时起支撑作用），高炉鼓入热风（1150度左右），这样，在高炉的底部就会形成液态的铁水，从高炉的出铁口定时放出。

在联合企业，为了利用能源，液态的铁水是通过铁水罐直接送往炼钢厂的。

由于炼铁工艺是还原气氛（把三氧化二铁还原成氧化亚铁的过程），不能去除有害成分硫，为了保证钢的质量，现在有的工艺是在炼铁厂炉前或在炼钢厂入炉前，还配有脱硫工序。现在炼钢的工艺设备有2种，即转炉、电炉。各有优缺点。

炼铁厂的铁水一般温度在1350度左右（低于1200就会开始凝固了），加入到炼钢炉，吹入氧气，再配以脱硫造渣剂（石灰石）、铁合金（用于调整成分）、废钢（调整温度、降低成本）等，最后出钢，通过模铸或连铸的方式生产出钢锭或连铸坯，以后再送往轧钢厂。

1、焦化厂工艺

主要是生产炼铁所需要的燃烧原料。主要工艺是将原煤碳化。生产工艺为：配煤、捣固、炼焦、湿熄焦及干熄焦、余热发电、回收、煤化工。

图1-2 焦化厂工艺流程图

2、烧结厂

烧结矿：将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程就是烧结，所得到的块矿叫烧结矿。

球团矿：球团矿是细磨铁精矿或其它含铁粉料造块的又一方法。它是将精矿粉、熔剂（有时还有粘结剂 和燃料）的混合物，在造球机中滚成直径8～15mm（用于炼钢则要 大些）的生球，然后干燥、焙烧，固结成型，成为具有良好冶金性质的优良含铁原料，供给钢铁冶炼需要。球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。

图1-3 烧结矿工艺流程

图1-4 球团矿工艺流程

3、炼铁

将金属铁从含铁矿物（主要为铁的氧化物）中提炼出来的工艺过程，主要有高炉法，直接还原法，熔融还原法，等离子法。高炉炼铁是指把铁矿石和焦炭，一氧化碳，氢气等燃料及熔剂，装入高炉中冶炼,去掉杂质而得到金属铁（生铁）。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁占世界铁总产量的95％以上。高炉炼铁是指将烧结矿、球团矿以及焦炭和溶剂加入钟炉内炼制成铁水。

图1-5 高炉炼铁工艺流程图

4、转炉炼钢

现代炼钢法：转炉炼钢法（空气转炉炼钢法、氧气转炉炼钢法、复合吹炼转炉炼钢）、电弧炉炼钢法、平炉炼钢法。

根据炼钢工艺流程，转炉炼钢法可以把炼钢作业分为4部分：冶炼前的铁水预处理工序、铁水冶炼、钢水精炼、钢水浇铸。

在铁水进入炼钢炉冶炼前，除去其中的某些有害成分或提取其中某些有益成分的工艺过程。可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理。前者有铁水预脱硫，铁水预脱硅，铁水预脱磷；后者有铁水提钒，铁水提铌，铁水脱铬等。原理：铁水预处理是在原则上不外加热源的情况下，利用处理剂中活性物质和铁水中待脱除(或富集)元素进行快速反应，形成稳定的渣相而和铁水分离的过程。

转炉炉体可转动，用于吹炼钢的冶金炉。

5、钢水浇铸有模铸和连续浇铸（简称“连铸”）二种方法。

1、模铸是传统的铸造方法，虽然存在很多缺陷和问题，但不少钢厂仍然采用模铸作为浇铸的手段。同时，由于它具有某些特殊的优点，仍然是某些钢种从钢水变成钢锭的主要浇铸方法。模铸一般用于浇铸一些高碳高合金钢以及一些特殊规格要求的坯锭。

模铸是传统的浇注方法。模铸必须要有钢锭模。钢锭模有不同的形状及不同型号。模铸又有上铸和下铸之分，上铸由于固有的缺陷大多数情况下已被下铸法所代替。模铸坯的断面形状有方形、圆形、矩形、多角形等。钢水——模铸——开坯——成材工艺路线的收得率低。而钢水连铸成材工艺路线的收得率高，产品质量高。

2、连铸是在经过几十年的发展得到广泛应用的新技术新工艺。由于它的明显优点，如产品成本低、金属收得率高、基建投资少、质量好、劳动条件好等，已正在取代模铸成为铸造方法的主体。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。

连铸原理：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。

连铸的主要工艺设备介绍: 钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成。中间包：短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。

结晶器：在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。

拉矫机：在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。

电磁搅拌器：实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。

二、转炉的变频器改造

1、转炉倾动负载特点

目前炼钢方法主要有3种，即平炉炼钢法、转炉炼钢法、电炉炼钢法。大部分采用氧气顶吹转炉炼钢，其优越性是有利于实现生产过程自动化。

氧气顶吹转炉炼钢主要设备有：原料供应设备，包括铁水废钢、散状材料及铁合金等供应；转炉主体设备，由炉体、炉体支承装置和炉体倾动电力拖动控制系统等组成；吹氧装置，氧气转炉炼钢时，用氧量大，要求供氧及时，氧压稳定，安全可靠，必须有一套完善设备来保证向转炉供氧；烟气净化处理设备；炉渣处理设备，炉外精炼设备，铸锭设备。

工艺要求转炉倾动角度为±360°。转炉炉子耳轴下部比上部高，下部比上部重，按正力矩设计。当转炉电控系统失灵或抱闸力不够时，依靠炉体本身正力矩来确保炉口向上，不发生倒钢事故。

转炉正常工作时，需要倾倒钢水，就由电动机输出正力矩，带动转炉缓慢倾动。倒完钢水后，需要缓慢把炉体回归正位。

2、转炉对传动系统有很高要求：

（1）机械倾动转炉能连续回转360°，能准确停止任意位置上，还应具有调速性能。其倾动位置要求能与氧枪、盛钢桶车及烟罩等相关设备联锁。

（2）运转过程中，必须有最大安全可靠性，电气或机械中某一部分发生故障时，倾动机械应有能力继续进行短时间运转、维持到炼钢一炉结束。倾动机械发生无法控制事故时，炉子会自动倾翻发生“倒钢”事故。

（3）倾动机械应有良好柔性性能，以缓冲冲击负荷和由启动、制动产生的扭振。

三、结晶器

1、结晶器振动的作用

结晶器振动的作用有如下两点：

（1）防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现坯壳拉裂或漏钢事故。在结晶器上下振动时，按振动曲线周期性地改变钢液面与结晶器铜壁的相对位置，对坯壳有一个强制脱模的作用，并使得拉漏的坯壳在结晶器内部得以焊合。

（2）减小拉坯阻力及改善铸坯表面质量。在结晶器振动过程中，通过保护渣在结晶器铜壁的渗透可以改善其润滑条件，防止高温凝壳与结晶器铜壁的粘结，同时减少了拉坯时的摩擦阻力及改善了铸坯的表面质量。

2、连铸与电磁搅拌理论

随着用户对钢材质量提出越来越高的要求，使得提高铸坯质量成为连铸生产中的首要问题。铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。但是在连铸坯实际凝固过程中，由于钢水冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生搭桥现象，带来缩孔偏折、疏松、夹杂物聚集等缺陷。

由于电磁场的作用具有非接触的特点，特别适合于高温钢水这种特殊场合，连铸机的电磁搅拌技术随之应运而生，它可以显著改善铸坯质量，因此在国内外受到高度重视并得到广泛应用。目前，炼钢厂连铸机电磁搅拌装置已经成为冶炼高件性能品种钢水必不可少的设备。

电磁搅拌的工作原理基于电磁感应定律，载流导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。就此而言，电磁搅拌的工作原理和异步电机相同，搅拌器相当于电机的定子，钢水相当于电机的转子。由电磁搅拌器的线圈绕组产生旋转磁场，在导电的钢水中产生感应电流，感应电流与磁场作用产生电磁力，对钢水起到了搅拌作用。连铸电磁搅拌的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力来强化钢水运动。带有电磁搅拌器的结晶器结构形式如下图所示：

图1-6 结晶器电磁搅拌示意图

3、电磁搅拌对电源的特殊要求

电磁搅拌系统由两大部分组成：电磁搅拌器和变频电源。钢水之所以能被搅拌，是由于搅拌器激发的交变磁场穿透到铸坯的钢水内，在其中产生感应电流，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，电磁力作用在钢水体积元上，从而推动钢水运动。其中感生电磁力与电流强度的平方成正比。电流越大，中心磁感应强度越高。一般情况下，结晶区电磁搅拌器要求中心磁感应强度幅值>500Gs；为保证达到磁感应强度要求，必须要有足够大的电流。这就要求变频电源必须能够长时间提供大电流，通常要在达到400A以上。

器作用在钢水中电磁力和钢水搅拌的速度不仅与电流强度有关，电源频率对其影响也大。频率的选择主要和结晶钢管的导磁率、厚度、断面等因素密切相关，它们不仅影响最大电磁力的量值，选择不当还会弱化搅拌功率。一般情况下，为了保证磁场的穿透效果，最佳搅拌频率在1-8Hz之间，一般铸坯断面大，结晶器钢管厚的电源频率取低一点；断面小。钢管薄的电源频率取高一点。

电流和钢水的热效应，搅拌器线圈温度较高，为了散热，搅拌器浸泡在冷却水中。这就要求搅拌器线圈的绝缘要很高，进而造成搅拌器线圈造价不菲。为了尽可能延长搅拌器的使用寿命，变频电源要采用低电压、大电流的设计原则，并要有平滑的输出波形，以防止输出电压中的高压峰值对线圈绝缘造成破坏。

综上所述，电磁搅拌配套的变频电源要能够在低电压、频率低、大电流的情况下长时间可靠工作，对电磁搅拌器要提供必要的保护。另外，通常情况下，启用电磁搅拌时，会有多台大功率变频电源同时工作，这就要考虑避免对电网产生有害影响，影响其它用电设备的正常运行。

4、变频器适于电磁搅拌使用的特点

电磁搅拌电源基本可以分为两类：一是采用分力组件，配合PLC或单片机、工控机，组成变频电源；二是采用改装通用型变频器的方法。很多电源厂家通过攻关，研制出了分力组建的变频电源，但是由于国内电力电子技术和产品工艺相对落后，只能采用通用型控制芯片和电子技术，难以制造出高性能的交-直-交模式的专用电源；同时因为组件数目多，而生产没有规模，制造厂缺乏严格的质量控制手段，这种电源的可靠性比大规模生产的通用型变频器更低，故障率偏高，而且出现问题时不易查找到准确的故障点。采用改装通用型变频器的方法与采用分立组件组装相比，电源的可靠性要高很多，但并不是每一种变频器都适合用来改造。这主要是因为通用型变频器是为控制交流电机而设计的，并不适于用作电磁搅拌电源。

SVF-EV变频器，与同类变频器相比较，更为适合改装成电磁搅拌用的变频电源。SVF-EV变频器内部安置了直流电抗器，可以在电网电压瞬间波动时，保护变频器的整流部分，同时也抑制了由于整流所产生的部分谐波电流对电网的影响，改善了输入到变频器的电流波形，增强了变频器抵抗电网电压浪涌的能力，同时交流电抗器还减小了由于谐波电流所产生的谐波电压，减小了对同电源系统中的影响。变频器输出电流波形为正弦波，波形畸变率小，这对于保护搅拌器线圈十分重要。在分立组件组成的电源系统中不可缺少的隔离变频器，在使用SVF-EV变频器时就不再需要。

SVF-EV变频器采取了齐全的保护功能，这为适应冶金系统的恶劣环境，达到高性能的要求提供了保证。例如：SVF-EV变频器采用了三相输出电流检测，而不是常规的二相输出电流信号检测，因此变频器能根据三相输出电流检测，而不是常规的二相输出电流信号检测，因此变频器能根据三相输出电流的检测值，计算三相输出电流之和，较快地输出保护功能，在采用SVF-EV变频器制造成的低频电源上得以全部实现。另外，诸如过流保护、接地保护、欠压保护、过压保护、欠载保护、变频器低温/过热保护、过热保护、输入/输出相保护等保护功能也一应俱全。

四、高炉料车卷扬机

1、高炉料车卷扬机简介

高炉是炼铁生产的核心设备，其卷扬机的基本结构如下：

（1）高炉的上料设备在冶金高炉炼铁生产线上，一般把按照品种、称量好的炉料从地面的贮矿槽运送到炉顶的生产机械称为高炉上料设备，它是高炉供料系统的重要设备，主要包括：料车坑、料车、斜桥、卷扬机或带式上料机。

高炉上料机主要有两种：斜桥料车上料机和带式上料机。

对于3000m以上的大型高炉几乎完全采用带式上料机，3000m以下的高炉或使用热烧结矿的高炉，目前，还是以斜桥式料车上料机为主。

料车式上料机主要由斜桥、料车、卷扬机三部分组成。（2）斜桥料车上料机斜桥与料车工作示意图，如图1所示

斜桥上的料车行走轨道分为三段，如图1所示。A为料坑段、倾角66；B为中间段，倾角45-60；C为卸料曲轨段。在这三段，料车按一定的速度图运行，料车在曲轨上运行要求平稳，钢绳张力无急剧变化，禁止出现严重冲击现象，以免料车进入炉内发生事故。0033

图1-7斜桥各段与料车工作示意图

（3）料车式上料机料车式上料机结构紧凑，占地面积小，对于中小高炉，有足够的上料能力，能实现自动控制，并且运转可靠。料车式上料机的结构特点主要有两点：

①工作过程中，两个料车交替上料，当装满炉料的料车上升时，空料车下行，空车重量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的车箱自重。这样，当上行或下行二个料车用一个卷扬机拖动时，不但节省了拖动电动功率，而且电机运转时，总有一个重料车上行，没有空行程。从而，使得电动机总是处于电动状态运行，免去了电动机处于发电运行状态所带来的种种问题。料车机械传动系统示意图如图所示。

图1-8 料车机械传动系统示意图

②在斜桥顶端主轨道两侧，装有上升的辅助导轨。料车的两对前后轮不同，前轮的轮缘两侧设有内外两个踏面。当料车行到斜桥顶端时，前轮继续沿主轨下降，后轮则靠外踏面被上升的辅助导轨抬起，整个料车以前轮为中心倾翻，将料倒入受料漏斗中，料车的运动有卷扬机通过钢绳（缆）传动。当卷扬机反转时，空料车依靠自重返回，另一个重料车上行。这套自动卸料的动作，是完全依靠机械的方式完成的。

2、工作特点

料车卷扬机是料车上料机的拖动设备，卷扬机示意图如下图所示

图1-9料车卷扬机示意图 1-电动机

2-联轴器

3-抱闸 4-减速器

5-卷筒齿轮传动机构 6-卷筒7-断电器

根据料车运行的工作过程，其工作特点是：

（1）能够频繁启动、制动、停车、反向，转速平稳，过度时间短。（2）能按照一定的速度图运行。

（3）能够广泛的调速，调速范围一般为0.5-3.5m/s,目前料车最大线速度可达3.8m/s。（4）系统工作可靠,在进入曲轨段及离开料坑时不能有高速冲击,确保终点位置准确停车。

3、对拖动系统的要求（1）料车的运行分析

料车的运动料车在斜桥上的运动分为启动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动六个阶段，在整个过程中包括两次加速和减速。

料车提升一次所需时间与料车的运动速度和加速度有关，其变化曲线为图1-10所示。

图1-10料车速度和加速度图

t1时间内：料车起动，重料车开始上行，同时空料车自炉顶极限位置下行，此时钢绳自卷筒退出的加速度不应超过料车的加速度，以免产生钢绳松弛现象，一般加速度a1取0.2～0.4m/s。

t2时间内：重料车上行并继续加速到最大速度，一般加速度a2取0.4-0.8 m/s t3时间内：料车以最大速度v稳定运行。

t4时间内：重料车进入卸料曲轨段之前的（第一次）减速时间，加速度a4=-0.4-0.8 m/s。t5为重料车在卸料曲轨段等速走行时间，速度vp=1m/s左右。t6为重料车第二次减速到停车的时间，一般加速度a6=-0.4-0.8 m/s。

（2）实例某钢厂300m高炉的速度、加速度和钢绳行程图如图1-11所示。由图知，料车提升一次所需的时间：t= t1+ t2+ t3+ t4+ t5+ t6=33.94 s

32222

图1-11某钢厂某高炉料车上料计算例图

在实际生产中，料车卷扬机一般有三挡速度控制，如下图所示。图中OA为料车起动并以等加速度加速到最大的加速段；AB为料车高速运行段；BC为料车的一次减速段；CD为料车的中速运行段；DE为料车的二次减速段；EF为料车低速运行段；FG为料车制动停车段。

图1-12料车实际速度图

对于300m的高炉，其料车卷扬机的技术参数为料车载重量最大7.5t,额定5t，料车自3重2t，卷筒直径1200mm,减速机的传动比为29.77：1，行程78 m。（3）卷扬机的负载机械特性及电动机运行状态分析  机械特性

料车卷扬机负载是典型的摩擦性负载。负载机械特性如图1-13所示。

图1-13负载机械特性

 运行状态

在上述实例中，料车在料坑段起动时，负载最大，α1以65º计算，α2以50º（α1，α2的含义见图1）计算，当右小车满载从斜桥底部提升时，钢绳拉力为：

7.5t*sin65º=6.8 t 这时左小车空载从斜桥顶部下放，钢绳拉力为： 2t*sin50º=1.53 t 卷筒静力矩为：（6.8-1.53）t*1.2m*1/2=3.162t.m 折算到卷扬电动机轴上的负载转矩：

TL=3.162t.m*1/29.77=106.147kg 当右小车带载上升时，电动机的电磁转矩要克服负载转矩才能提升，起动时还要克服一定的静摩擦力矩。电动机的电磁转矩的方向与旋转方向相同，故电动机处于电动状态，工作于第一象限。

当左小车带载上升时，电动机的电磁转矩仍要克服同样的负载转矩，电动机的电磁转矩的方向与旋转的方向相同，只不过电机的方向反了，所以电动机处于反向电机状态，工作于第三象限。