【正文】 產(chǎn)工藝流程的選擇30CrMo含碳量較低，含有Mn、Cr、Mo等多種合金元素，對(duì)鋼中夾雜要求較為嚴(yán)格，依據(jù)目前較為流行的生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程如下：鐵水+優(yōu)質(zhì)廢鋼（入爐前預(yù)熱致850℃）→150t超高功率電弧爐冶煉→LF爐外精煉處理→VD真空爐夾雜變性處理→圓坯連鑄→圓坯檢驗(yàn)。表1－1 30CrMo的化學(xué)成份（YB6－59），%CSiMnCrMoSPNiCu~~~~~≤≤≤≤表1－2 30CrMo的物理性能臨界溫度（近似值），℃比重γAc1Ac3Ar3Ar1M3757807763693345續(xù)表1－2 30CrMo的物理性能導(dǎo)熱系數(shù) λcal/cm但當(dāng)這些元素接近上限時(shí)，焊接性中等。在中型機(jī)器制造業(yè)中，30CrMo鋼用來制造界面較大的零件，如軸、主軸、受高負(fù)荷的操縱桿、螺栓、雙頭螺栓、齒輪等。年產(chǎn)80萬噸電爐煉鋼車間設(shè)計(jì)書生產(chǎn)工藝流程與產(chǎn)品的選擇依據(jù)天津鋼管集團(tuán)的主要產(chǎn)品，設(shè)計(jì)生產(chǎn)以30CrMo為主的低碳合金鋼，用于生產(chǎn)外徑在48～457mm的各類管坯，然后進(jìn)一步加工成各類套管。它在500℃以下具有足夠的高溫強(qiáng)度，但在550℃強(qiáng)度顯著降低。當(dāng)C、Mn、Cr、Mo的含量在下限時(shí)，鋼的焊接性良好。鋼的切削加工性能：當(dāng)HB＝187～229時(shí)，相對(duì)加工性為65%，在供應(yīng)狀態(tài)下為40%。106mm/mm車間原料需求方案表 1－3 原料需求量及冶煉產(chǎn)品表（單位：1000t）序號(hào)項(xiàng)目質(zhì)量%序號(hào)項(xiàng)目質(zhì)量%1廢 鋼8空 氣2生 鐵9電 極3石 灰10Al4火磚塊11FeMn5礦 石12FeCr6碳粉13FeSi7氧 氣14FeMo合 計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）專用紙、煉鋼車間產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)主鋼號(hào)：30CrMo副鋼號(hào)：25CrMo、35CrMo、42CrMo、22CrMnMo、40CrMnMo表 1－4 產(chǎn)品鋼種成分及產(chǎn)量序號(hào)鋼 號(hào)化學(xué)成分 YB659，%產(chǎn) 量（萬噸）%CSiMnCrMoSPNiCu130CrMo~~~~~≤≤≤≤50%225CrMo~~~~~≤≤≤≤10%335CrMo~~~~~≤≤≤≤5%442CrMo~~~~~≤≤≤≤5%522CrMnMo~~~~~≤≤≤≤5%640CrMnMo~~~~~≤≤≤≤5%第 110 頁 、煉鋼車間金屬料平衡 [ 2 ]相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的論證、本設(shè)計(jì)主鋼種性能和主要設(shè)計(jì)參數(shù)的論證、30CrMo的物理性能論證為了使鋼具有需要的性能，需要在30CrMo中加入合金元素，30CrMo各合金元素的理論值如表2－1所示。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。（3）、鉻在鋼中的作用l 鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度；l 鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能；l 使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性；l 阻止石墨化；l 提高淬透性；l 缺點(diǎn)：① 鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；② 鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。曾對(duì)鐵鋁合金的抗氧化性進(jìn)行了較多的研究；4%Al即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)，加入6%A1可使鋼在980℃以下具有抗氧化性。鑒于以上元素的作用，使得30CrMo具有以下優(yōu)越的性能： [ 3 ]高強(qiáng)度與高韌性，在淬火、回火或正火、回火后使用。鋼在冷變形時(shí)，塑性中等。數(shù)據(jù)見表2－2和2－3。t1（金屬料）35233814注：電弧爐均為150t超高功率電弧爐。必須將合金鋼廢料儲(chǔ)存于專用貯存室內(nèi)。車間廢料和廢鋼含有大量的雜質(zhì)（如氫氣、硫、磷等非金屬夾雜物），根據(jù)鋼種質(zhì)量的要求，車間廢料的含量通常在一定的范圍之內(nèi)。另外，料筐中的料可在原料跨間或貯料場上提前裝好，時(shí)間充裕、布料合理，裝入爐內(nèi)的爐料仍能保持它在料筐中的布料位置，如爐料質(zhì)量好，一次即可完成裝料。爐料裝得致密，可求得一次裝完，并能改善爐料的導(dǎo)電傳熱性能，電極穿并時(shí)，弧光穩(wěn)定，有利于熔化。其余的中小料裝在大料或難熔料的上邊及四周，%～%的雜鐵，以利于起弧、穩(wěn)定電流和減輕弧光對(duì)爐蓋的輻射損傷。爐膛裸露后，應(yīng)迅速將料筐吊入爐內(nèi)的中心位置，不得過高、過偏與過低。、熔化期的操作送電后應(yīng)緊閉爐門，堵好出鋼口，扣嚴(yán)爐蓋與爐壁的接臺(tái)處及加料孔等，以防冷空氣進(jìn)入爐內(nèi)。在爐料熔化過程中，加入石灰20kg/t（金屬料）和礦石10 kg/t（金屬料）提前造渣與脫磷等。如果認(rèn)為脫磷困難或發(fā)現(xiàn)熔渣中含有大量的MgO，也可進(jìn)行全扒渣，重新造渣。爐料全熔經(jīng)攪拌后，取樣分析C、Mn、S、P、Ni、Cr、Si、Cu等元素。為了掌握脫碳、脫磷情況及準(zhǔn)確地知道不氧化元素的成分，在氧化中途還應(yīng)分析有關(guān)的含量。無論是脫磷還是脫碳，都要求熔渣具有較高的氧化能力和良好的流動(dòng)性。出鋼采取無渣出鋼，出鋼后，電爐內(nèi)留渣，有助于下爐熔池的形成。補(bǔ)充鋼液從電爐進(jìn)入精煉爐中的溫降，精煉過程中加造渣材料、合金等的吸熱，底吹氬氣帶走的熱量等造成的鋼包爐內(nèi)的鋼液熱損失，保證鋼液能夠順利地進(jìn)行精煉和最終滿足出鋼要求的溫度。如暫定鋼水質(zhì)量為98kg。、VD爐的操作需要處理的鋼液在LF爐處理后，將鋼包坐入真空室內(nèi)，接通吹氬管吹氬攪拌，測(cè)溫取樣，再蓋上真空蓋，啟動(dòng)真空泵，大約10～15min后可達(dá)到工作真空度（～），在真空下保持10min中左右，達(dá)到脫氣、去夾雜、均勻成分和溫度的作用，整個(gè)精煉時(shí)間約30min，吹氬攪拌貫穿整個(gè)精煉過程。表3－2 原料成分表（%）名稱CSiMnPSCrAlFeH2OMo灰分揮發(fā)份碳素廢鋼余量煉鋼生鐵余量FeMnFeSiSiMnFeMo3070FeCrAl焦炭電極續(xù)表3－2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3－3 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可予忽略氧化期①全部燒損20②25～30，取27① ～%（%）確定（%的脫碳量）；② %來確定。第一步：熔化期計(jì)算確定物料消耗量：A、金屬爐料配入量。B、其它原材料消耗量。前后二者之差即為所需凈氧量——。結(jié)果見表3－9。由此可得到熔化期物料平衡表3－11。B、金屬中元素的氧化產(chǎn)物。D、造新渣時(shí)加入石灰、礦石和火磚塊帶入的渣量。熔化期和氧化期的綜合物料平衡表列于表3－16。B、造稀薄渣加入的物料。C、加入脫氧劑。爐外精煉期需要往爐內(nèi)加入FeMn、FeCr、FeSi和FeMo進(jìn)行合金化。K）溫度（K）消耗量（kg）物理熱（kJ）名稱熱容（kJ/kg計(jì)算結(jié)果列于表3－25。爐氣物理熱Qx、煙塵物理熱Qy、冷卻水物理熱Ql列于表3－28。變壓器及短網(wǎng)系統(tǒng)的熱損失Qb。SiO2) P2O5成渣 4(CaO)+(P2O5)=(4CaOh。自60年代中期提出電弧爐超高功率概念以來，電孤爐建造趨于大型化、高功率化，出現(xiàn)了多種新型式的電弧爐。為了確定電爐的座數(shù)和容量，首先要估算每次出鋼量Q：式中：Ga—— 車間產(chǎn)品方案中確定的年產(chǎn)量，； τ—— 冶煉周期，60分鐘，1h； η—— 日歷作業(yè)率，η＝有效工作日數(shù)/年日歷天數(shù)100%，取η＝%。日歷作業(yè)率＝有效工作日數(shù)/365100%。此處取275天。我國連鑄法生產(chǎn)的收合率為95～96%。由以上參數(shù)和設(shè)計(jì)原則可知：故車間設(shè)計(jì)150t超高功率電弧爐一座。熔池：容納鋼液和熔渣的那部分容積。球冠形電爐爐底使得熔化了的鋼液能積蓄在熔池底部，迅速形成金屬熔池，加快爐料熔化并及早造渣去磷。當(dāng)用鎂砂補(bǔ)爐時(shí)利用鎂砂自然滾落的特性，可以很容易的使被侵蝕的爐坡得到修補(bǔ)，恢復(fù)原狀；② 出鋼時(shí)爐子傾斜12176。根據(jù)定義：V池＝V金+V渣電爐的氧化期具有最大的渣量。在熔池容積一定的條件下，D/H大，則熔池淺。在氧化期應(yīng)對(duì)金屬進(jìn)行良好的加熱，并對(duì)熔池中金屬進(jìn)行強(qiáng)烈沸騰攪拌，以使金屬成分和溫度均勻。（1）、熔煉室直徑D熔爐坡與爐壁交接處的直徑，為了防止鋼液沸騰時(shí)爐渣沖刷爐壁磚或爐渣到達(dá)爐坡與爐壁交界處（薄弱處），爐坡應(yīng)高于爐門檻（渣面與爐門檻平齊）約100mm左右，即當(dāng)選定爐坡傾角為45176。但是如果熔煉室高度H1太大，則爐殼散熱面積增大導(dǎo)致電耗增多，電極增長導(dǎo)致電阻增大。另外下部的爐襯接近于爐渣，侵蝕較快，爐襯下厚上薄可以使整個(gè)熔煉室的爐襯壽命趨于均勻。按經(jīng)驗(yàn)值選：爐頂襯磚厚度如表4－1所示。爐壁厚度為δ壁＝460+75＝535mm。則D殼＝D熔＋2δ壁＋2δz＝6495+2535+238＝7641mm=、爐門尺寸的確定一般電爐設(shè)一個(gè)加料爐門和一個(gè)出鋼爐門，其位置相隔180176。所以，L＝D熔＝＝；b＝＝。l 電弧爐水冷爐壁的水冷面積可從出鋼槽出鋼的70%增加到87%～90%，從而提高爐襯壽命15%及擴(kuò)大爐膛直徑（）。減少到12176。l 縮短出鋼時(shí)間75%，出鋼溫度可降低30℃，因而可縮短冶煉時(shí)間，降低電耗6%，降低電極消耗，生產(chǎn)率提高10%～15%。在一定范圍內(nèi)，α越小，出鋼箱內(nèi)鋼水流動(dòng)性越差，其與爐中心溫度差越大，一般情況下，出鋼箱內(nèi)溫度比爐心的溫度低50℃～80℃，如果過低會(huì)造成出鋼時(shí)箱體內(nèi)仍有固體冷塊和未熔渣料，出鋼時(shí)會(huì)堵塞出鋼口造成事故。考慮到弧形架對(duì)爐底的支撐，150t超高功率電弧爐的α取112176?？紤]到出鋼口填料方便，出鋼口到爐體中心的距離取爐殼最大外徑的一半再加上200mm，即4025mm。＝arccos[(10210h41200)/(102101260]，所以h4＝330mm，取h4＝350mm。出鋼箱高度為箱底襯磚厚度及箱底鋼板厚度（38mm ）共1200mm，鋼液高度970mm，安全高度1760mm，三者之和即3930mm。熔煉室上緣直徑 D17004偏心度E4025爐壁襯磚厚度 δ350出鋼傾翻角β12176。由于電弧爐單位功率水平的提高，導(dǎo)致電弧爐內(nèi)熱負(fù)荷的急劇增加，爐內(nèi)溫度分布的不平衡加劇，從而大幅度地降低了電弧爐爐襯的使用壽命。本設(shè)計(jì)使用板式水冷爐壁。、水冷爐蓋電弧爐水冷爐蓋的結(jié)構(gòu)主要是管狀的，根據(jù)水冷卻管的布置，將其結(jié)構(gòu)分為管式環(huán)狀、管式套圈和外環(huán)套圈組合式、管式環(huán)狀與耐火材料組合式等。由于電極自身被加熱，電極孔應(yīng)由具有良好導(dǎo)熱性的水冷卻管組成的金屬環(huán)構(gòu)成。影響電爐工作的因素很多，目前，電爐利用系數(shù)以1000kV為了簡化計(jì)算，把變壓器功率與爐殼直徑聯(lián)系起來，拋開其他影響因素。A； —— 爐殼直徑，m； τ—— 額定裝量時(shí)的熔化時(shí)間，h。A。一般：最高級(jí)二次電壓/V200～250250～300320～400 400電壓級(jí)數(shù)2～44～66～88～18改變二次電壓通過改變變壓器高壓側(cè)線圈匝數(shù)及其接線方法來實(shí)現(xiàn)。電極直徑增大，電極上的電流密度I/S減小，電能損失減小，因此希望電極直徑大點(diǎn)。表5－1 不同尺寸的電極I/S值/mm100200300400500600I/S / (A/cm2)282017151412為了減少電極消耗，露出爐頂外的那部分電極溫度：石墨電極≯500℃，為此電極上的電流密度不應(yīng)超過該尺寸電極的I/S允許值，以免電極溫度過高。電極心圓直徑的經(jīng)驗(yàn)值為：d三極心＝（～）D （5－4）式中：D—— 熔池直徑。這一段線路不長，約10m～20m，但是導(dǎo)體的橫截面積大，電流大。從變壓器低壓側(cè)出線端到變壓器室外面的軟電纜接頭處是硬銅母線。軟電纜的長度應(yīng)能滿足電極升降、爐體傾動(dòng)及爐蓋旋轉(zhuǎn)的需要。水冷銅管管壁厚度一般為10