【正文】 弧是點熱源，爐內(nèi)溫度分布的不均勻，熔池各部位的溫差較大；（2)爐氣或水分，在電弧的作用下，能解離出大量的H、N，而使鋼中的氣體含量增高。(2) 盡可能地利用電爐冶煉廢熱和化學(xué)能，發(fā)展廢鋼預(yù)熱及煙氣二次燃燒技術(shù)。(4) 擴(kuò)大鐵源應(yīng)用范圍，除廢鋼外廣泛應(yīng)用DRI、HBI、碳化鐵、高爐鐵水、熔融還原鐵、生鐵塊等靈活配比，以適應(yīng)不同地區(qū)的原料供應(yīng)狀況。 世界總鋼產(chǎn)量、電弧爐鋼產(chǎn)量的變化隨著科技的進(jìn)步，電弧爐的鋼產(chǎn)量及其比例始終在穩(wěn)步增長。設(shè)計20CrMnTi鋼種為主的年產(chǎn)120萬噸棒線材鋼廠的電爐煉鋼車間20CrMnTi是滲碳鋼,%%的低碳鋼。20CrMnTi是能保證心部足夠的韌性和強(qiáng)度的理想材質(zhì)。按設(shè)計性質(zhì)不同，電爐煉鋼廠設(shè)計又可以分為新建設(shè)計和擴(kuò)建設(shè)計。建設(shè)單位得到批文之后，找設(shè)計院才能進(jìn)行正式設(shè)計。其主要內(nèi)容有：車間全部土建設(shè)計；繪制各項設(shè)備的施工圖紙；施工時，有關(guān)的文件準(zhǔn)備和說明。盡管如此，它對指導(dǎo)煉鋼生產(chǎn)和設(shè)計仍有重要的意義。表21冶煉鋼種及其成分鋼種類別CSiMnCrTiSPFe備注20CrMnTi化學(xué)成分/%～～～～～≤≤余量熔氧法冶煉控制成分/% ≤≤余量表22 原材料成分名稱CSiMnPSCrTiAlFeH20灰分揮發(fā)分碳素廢鋼 　　　余量　　　煉鋼生鐵 　　　余量　　　FeMn 　　　　　　FeSi　73 　　　　　FeCr　 　　　　　FeTi　　　　30 　　　Al　　　　　　　　　　焦炭 　　　　　　　　 電極 　　　　　　　　　 　名稱CaOSiO2MgOAl2O3CaF2Fe2O3CO2H2OP2O5S石灰 　 螢石 　 鐵礦石 　 　 火磚塊 　 　　　　高鋁磚 　 　　　　鎂砂 　 　　　　焦炭灰分 　 　　 　電極灰分 　　　　　　表23爐料中元素?zé)龘p率成份CSiMnPS燒損率/%熔化期25～40,取3070～95，取8560～70，取6540～50，取45可以忽略氧化期①全部燒損20②25～30，取27② ～%（%）確定（%的脫碳量）；②%來確定。第一步：熔化期計算。計算所用原始數(shù)據(jù)見表25。（2）確定氧氣和空氣消耗量：耗氧項包括礦料中元素的氧化，焦炭和電極中碳的氧化；而礦石則帶來部分氧，石灰中CaO被自身S還原出部分氧。詳見表28。表28 氧氣與空氣實際消耗量氧氣/kg空氣/kg帶入O2帶入N2帶入O2帶入N2注：空氣中N2與O2的質(zhì)量比為77/23，假設(shè)空氣中氧的利用率為100%。（5）確定爐氣量：爐氣來源于爐料以及焦炭和電極中碳的氧化產(chǎn)物CO和CO2，氧氣和空氣帶入的N2，物料中的H2O及其反應(yīng)產(chǎn)物，游離O2及其反應(yīng)產(chǎn)物，石灰的燒減（CO2），焦炭的揮發(fā)分。表210 爐氣量計算項目氣態(tài)產(chǎn)物/kgCOCO2N2H2OH2揮發(fā)物合計爐料中C的氧化 　　　 焦炭帶入　 　 電極帶入 　　　　 礦石帶入　　　 　　 石灰?guī)搿?　 　　 氧氣帶入　　　　　 空氣帶入　　　　游離O2參與反應(yīng):CO+1/2O2=CO2　　　　H2O參與反應(yīng)：H2O+CO=H2+CO2　　 合計 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%注：空氣含水量的計算條件：溫度為20℃，179。由此可列出熔化期物料平衡表211。為了有利去磷，要進(jìn)行換渣，即通常除去70%左右熔化渣，而進(jìn)入氧化期只留下30%的渣。3）爐頂、爐襯的蝕損和電極的燒損量。（3）確定爐氣量：計算方法如同熔化期。表212 氧化期渣量的確定名稱消耗量/kg成渣組分/kgCaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3P2O5CaS合計　 爐料中元素的氧化或燒損Si 　 　　　　　　　 Mn　　　　　　　　P　　　　　　　　Fe　　　　　　　S 　　　　　　　 爐頂蝕損量 略 　　略　　 爐襯蝕損量 　　 　　 電極燒損量 略 略略　　　　　 石灰?guī)? 　　 礦石帶入 　　 火磚塊帶入 　　 　　 合計　 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％　 ①石灰中CaO被自身S還原。引起該期物料變化的因素有：扒除氧化渣，再造稀薄渣；擴(kuò)散脫氧和沉淀脫氧。2）造稀薄渣加入的渣料。其組成列于表218。4）加入合金劑。FeMn加入量QMn。計算過程同F(xiàn)eMn，根據(jù)表22和表24以及應(yīng)增加的w[Cr]=%確定：QCr=FeTi加入量QTi。計算過程同F(xiàn)eMn，根據(jù)表22和表24以及應(yīng)增加的w[Si]=%和擴(kuò)散脫氧FeSi粉帶入金屬中的Si確定：QSi= 24 表218 還原期造渣的確定名稱成渣組分/kgCaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3Cr2O3TiO2CaF2P2O5CaS合計殘渣量/kg爐頂蝕損/kg略略略爐襯蝕損/kg造渣劑石灰/kg螢石/kg火磚塊/kg脫氧劑Al塊（預(yù)脫氧）/kgC粉/kg略略FeSi粉Al塊（終脫氧）/kg脫硫:[CaO]+[FeS]═(CaS)+(FeO)小計其他反應(yīng)(FeO)+C═[Fe]+{CO}(Fe2O3)+3C═2[Fe]+3{CO}2(FeO)+Si═2[Fe]+(SiO2)2(Fe2O3)+3Si═4[Fe]+3(SiO2)2(P2O5)+5Si═4[P]+5(SiO2)2(CaF2)+(SiO2)═2(CaO)+{SiF4}合金劑FeMn/kgFeCr/kgFeTi/kgFeSi/kg合計質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％注：1）預(yù)脫氧Al的燒損率是100%，終脫氧Al的燒損率是60%；%；FeSi粉中Si的燒損率50%，Al的燒損率是100%；2）金屬脫硫量98*（）%=；該反應(yīng)消耗CaO：*（56/32）=。表219 凈耗氧量計算名稱元素?zé)龘p量/kg反應(yīng)產(chǎn)物耗氧量/kg供氧量/kg電極中碳的氧化C C→｛CO｝ 　C粉中碳的氧化C C→｛CO｝　FeSi粉中Si、Al的氧化Si Si→(SiO2) 　Al Al→(Al2O3) 　Al塊的氧化Al Al→(Al2O3) 　FeMn中Mn的燒損MnMn→(MnO)　FeCr中Cr的燒損Cr Cr→(Cr2O3) 　FeTi中Ti的燒損TiTi→(TiO2) 　FeSi中Si、Al的燒損SiSi→(SiO2)　Al Al→(Al2O3) 　石灰中S還原CaOS CaO+S═CaS+O　 金屬中S還原CaO供氧S CaO+S═CaS+O　 合計　　 凈耗氧量　　　　注：C粉中約10%的C轉(zhuǎn)入金屬中，*%*10%=；（FeO）和（Fe2O3）。表225 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值名稱入爐物料產(chǎn)物鐵水①廢鋼其他原料爐渣爐氣煙塵溫度(℃)12502525與鋼水相同14501450① 純鐵熔點為1536℃表226 物料平均熱容物料名稱生鐵鋼爐渣礦石煙塵爐氣固態(tài)平均熱容(kJ/kg計算結(jié)果列于表229。根據(jù)消耗的熱量確定。按鋼水量和熱容算出物理熱Qg=[()+272+()]=。詳見表232。將鐵的揮發(fā)物計入煙塵中，(kg其損失量與設(shè)備的大小、冶煉時間、開啟爐門和爐蓋的總時間以及爐內(nèi)的工作溫度有關(guān)。本計算取6％。由計算公式可得，每次出鋼量q(t)=，取電爐公稱容量為G=150t。采用高架式超高功率偏心底出鋼電弧爐。 圖31 電弧爐的爐型 爐缸將爐體剖開，向爐門方向看，熔池形狀見圖32。使被侵蝕后的爐坡容易得到修補(bǔ)（補(bǔ)爐鎂砂的自然傾角為45176。熔池的直徑和深度應(yīng)有一定的比例，通常D/H=～。D熔=6500+2100=6700mm（2）熔化室高度H1。（3）熔化室上緣直徑D1。 出鋼口偏心底出鋼電爐的出鋼口位于出鋼箱的底部出鋼口為圓形或修砌成方（或長方）形，直徑約150～200mm。 爐門尺寸、流鋼槽現(xiàn)代電弧爐一般只設(shè)一個工作門，用于加料、爐前操作和觀察爐況。流鋼槽外殼用鋼板或角鋼做成，其斷面為槽形，固定在爐殼上，內(nèi)襯凹形預(yù)制磚（稱流鋼槽磚），長度與出鋼傾爐方式和爐子在車間內(nèi)的布置有關(guān)，原則上流鋼槽應(yīng)盡量短，以減少出鋼過程的鋼液溫降和吸收氣體。計算依據(jù)的條件是爐殼在操作末期被加熱的溫度不大于200℃，以免爐殼變形。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電弧爐爐頂用磚形狀尺寸和理化性能指標(biāo)，按經(jīng)驗值選爐頂磚厚度d如表32所示。爐殼厚度z與爐殼直徑D殼的關(guān)系見表33。分為爐殼內(nèi)裝式和框架懸掛式兩種。 式中：Dg——水冷爐蓋的直徑Dr——熔化室直徑dc——添加系數(shù)其值為300mm 偏心底出鋼的設(shè)計偏心底出鋼電弧爐(EBT電爐)采用留鋼留渣操作，不但做到了無渣出鋼，而且留鋼操作增加了電弧爐冶煉的連續(xù)性，熔化期電弧穩(wěn)定，熔池形成較快，可以實現(xiàn)提前吹氧，有效地提高了氧利用率以及