直接还原炼铁试验电炉的设计(8)
2.3.2 炉顶的设计
炉顶形式分为平顶、拱顶及悬挂顶（吊顶）三种。一般采用拱顶，炉顶跨度小的用平顶，跨度特别大的用吊顶。本设计中炉膛宽度为500mm，因此选用平顶。炉顶的要求和炉墙相同，保温层要适当加厚，且要求炉顶材料重烧收缩小。由于本设计为高温试验电炉，通过与一般高温电炉炉顶厚度相比较，确定以300mm为炉顶厚度。
高铝砖(LZ)-65，厚度50mm；
普通硅酸铝耐火纤文毡，厚度250mm。
2.3.3 炉底（炉门）的设计
小型电炉的炉底结构和炉墙相似，需要有足够的强度、耐火度和保温性能。炉底作为炉门要求关闭严密，重量轻，保温好，强度大。炉门上应设有适当的压紧机构，使炉门关闭后能够密封。
本设计中，要求转炉煤气通过两种不同的对流方式，即分别在炉墙底部和炉底开孔，以研究不同对流方式时对电炉热效率的影响等。炉底采用三层异型高铝砖，中间设置烟气通道，周围用普通硅酸铝耐火纤文填充。最上层高铝砖开多个小孔，下设空心夹层以便转炉煤气通过并进入烟气道，从而排出炉外。
2.3.4 炉架及炉壳的设计
炉架及炉壳用来承受整个炉体的重量、拱顶产生的横推力以及炉子工作时产生的附加作用力和各种外力，同时增加炉子的整体结构强度，便于安装各种附属机构等。炉架及炉壳应防止高温变形。
本设计中，炉架用角钢、槽钢焊接，炉壳用3mm钢板制作，覆盖在炉体外部。炉架及炉壳焊接后，涂红丹漆，在外层上再刷灰漆或银粉漆，以减少热辐射损失，防止生锈。
2.4 电炉的加热功率
2.4.1 加热物料的有效热量
电炉升温至1400℃，物料被加热至1350℃。由于铺设球团的质量越多，所需热量也越多，取较大热量计算，以铺设6层物料时所需的有效热量为例，含碳球团在1350℃时，c=0.67kJ/(kg•℃)；20℃时，c=0.494kJ/(kg•℃)
2.4.2 炉墙不稳定散热量Qq
(1) 首先设定各种材料加热的平均温度
假设高铝砖(LZ)-65加热终了温度1240℃， (℃)。
轻质耐火砖(NG)-1.3加热终了温度390℃， (℃)。
硅酸铝纤文毡加热终了温度20℃， (℃)。
(2) 各种材料的物性参数
高铝砖(LZ)-65：
轻质耐火粘土砖(NG)-1.3：
普通硅酸铝耐火纤文毡：
(3) 分层计算各层热阻及有关系数
首先，由于高铝砖(LZ)-65的厚度相较另外两层炉墙小很多，因此将高铝砖(LZ)-65看为一层， ，每层厚度
确定第二层、第三层的层数与厚度，
由《工业炉设计手册》中表5-5炉墙外表面温度、传热系数和热损失，炉墙外表温度20℃左右时，选取 ，则 。
系数：
(4) 确定炉墙内表面温度( )
根据升温曲线，第一阶段为20~500℃，0.4h，升温速率为(500-20)/0.4=1200(℃/h)。
2△τ时，第一阶段升温结束后，进入第二阶段500~900℃，0.67h，升温速率为(900-500)/0.67=597(℃/h)。
4△τ时，第二阶段升温结束后，进入第三阶段900~1400℃，2.78h，升温速率为(1400-900)/2.78=180(℃/h)。
(5) 交界面温度及外表面温度计算
温度分布如表所示。
表2-3炉墙不稳定传热温度分布表
(6) 对所假设的加热终了温度进行验算
高铝砖(LZ)-65加热终了温度1249.36℃，误差
轻耐砖(NG)-1.3加热终了温度395.24℃，误差
普通硅酸铝耐火纤文毡加热终了温度20℃，误差
(7) 炉墙不稳定散热量计算
a 高铝砖(LZ)-65蓄热量Q1的计算根据公式 计算：
b 轻质耐火砖(QN)-1.3蓄热量Q2的计算根据公式 计算：