【正文】 A 25 LF 處理周期 /min 50 LF 電極直徑 /mm φ450 LF 升溫速度 /℃ 令總熱收入為： Qs ＝ ++++++Qs（ 8%＋6%） 整理得： Qs= KJ 故應(yīng)供電為 = KJ 其中 Qq＝ Q s＝ ； Qb＝ KJ 熱平衡總表列于表 321 表 321 熱平衡表 收入 支出 項目 熱量（ kJ） % 項目 熱量（ kJ） % 物料物理熱 鋼水物理熱 氧化熱和成渣熱 爐渣物理熱 其中 C 氧化 吸熱反應(yīng)消耗熱 Si氧化 爐氣物理熱 Mn 氧化 煙塵物理熱 P 氧化 冷卻水吸熱 Fe 氧化 其它熱損失 SiO2 成渣 變壓器系統(tǒng)熱損失 P2O5 成渣 電能 * 合計 合計 單位電耗計算：因 1kJ=104kW包括爐體表面散熱熱損蝕。SiO2) 1620 2171 P2O5 成渣 4（ CaO） +(P2O5)＝ (4CaO熔化期和氧化期的綜合物料平衡表列于表 316。 B． 金屬中元素的氧化產(chǎn)物。 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 17 頁 表 38 氧氣與空氣的實際消耗量 氧氣 （ kg） 空氣 （ kg） 帶入氧氣 帶入氮?dú)? 帶入氧氣 帶入氮?dú)?① 1%= （ 77/23） = （ ) ① 計算式中 77/23 為空氣中氮?dú)馀c氧氣的質(zhì)量比 3） 確定爐渣量：爐渣源于爐料中的 Si、 Mn、 P、 Fe 等元素的氧化產(chǎn)物，爐頂和爐襯的蝕損，碳粉和電極的灰分，以及加入的各種溶劑。 B 其它原材料消耗量。 計算步驟 .以 100Kg 金屬爐料為基礎(chǔ)，按工藝階段 —熔化期、氧化期和還原期分別進(jìn)行計算， 然后匯成總物料平衡表。采用超高功率電弧爐冶煉，為了延長爐蓋的使用壽命，采用水冷爐蓋，該爐蓋由上下兩層鋼板焊接而成，上薄下厚，其厚度各為 20 ㎜， 30 ㎜，水冷層厚度為 200 ㎜。水冷爐壁材質(zhì)有鋼質(zhì)與銅質(zhì)，其中銅質(zhì)水冷爐壁在爐壁的下面靠近渣線附近。為了減輕三相功率不平衡的不良后果，可以采取如下措施： （ 1） 盡可能使短網(wǎng)導(dǎo)體對稱布置， 把 短網(wǎng)由原來的平面布置改為等邊三角形布置，或改進(jìn)平面型布置。這種三相功率的不平衡，是由三相的阻抗不平衡引起的。在我國目前多數(shù)電爐的硬銅母線是采用三相平面布置，有個別電爐采用了等邊三角形布置，也有采用改進(jìn)平面布置。 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 11 頁 短網(wǎng)的設(shè)計 電爐的短網(wǎng)是指變壓器低壓側(cè)的引出線至電極這一段傳導(dǎo)低壓大電流的導(dǎo)體。 電 弧爐變壓器容量和參數(shù)的確定 確定變壓器的容量 由熔化時間來計算變壓器容量；熔化期長短主要是由供電功率來確定。經(jīng)過查詢了許多的現(xiàn)有的偏心年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 9 頁 距后，確定本設(shè)計的偏心距為 3800mm。 1） 出鋼箱切角 α 出鋼箱切角 α ，即出 鋼箱與爐體中心的夾角。出鋼口用擺動式鉸鏈蓋板密封。偏心底出鋼電爐采用全水冷爐壁爐殼，出鋼時爐子傾動僅為 15。使用鎂砂磚和鎂質(zhì)搗打料。 90t 電爐爐底厚度取900mm。故可得爐缸上緣直徑為 D+100～ 200 這里取其值為 Db=5250mm 熔化室的尺寸 （ 1） 熔化室直徑 熔化室直徑 Dr=D+（ ～ ） =5250mm 球冠部分高度 h1=H/5=204mm 截錐部分高度 h2=Hh1=816mm 球冠直徑 d=D2h2=3418mm （ 2）熔化室的高度 H1（即為爐壁的高度） 熔化室的高度應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)的熱交換情況來確定。截錐形電爐爐坡便于補(bǔ)爐，爐坡傾角 45。 ～ 20。還設(shè)有連鑄機(jī)備件，備品檢修區(qū)，鑄坯精整區(qū)等。 電爐各車間的布置情況 由于是兩臺超高功率電弧爐，且是全連 鑄，考慮到物料順行、勞動安全條件和未來發(fā)展，采用橫向高架式布置。 C 耐火材料消耗 主要用于爐襯的各種耐火磚以及鋼包的耐火材料。 嚴(yán)格 按照設(shè)計任務(wù)書的要求，先后進(jìn)行并完成了 不銹鋼 1Cr17Ni2 的 物料平衡和熱平衡的計算，電弧爐爐型尺寸的計算及確定、相應(yīng)配備設(shè)備的計算及確定如：變壓器、 AOD、 鋼包、中間包 、板坯連鑄機(jī) 等設(shè)備尺寸的選擇確定、爐外 精煉方式的選擇確定，電弧爐車間的整體布置以及人員配備和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的核算等任務(wù)。電弧爐新技術(shù)的開發(fā)給電弧爐煉鋼帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境優(yōu)勢，本文針對現(xiàn)代電弧爐煉鋼新技術(shù)方面作了詳細(xì)的討論。 D 其他原材料消耗 電極和工具材料。 （ 1） 原料跨：此跨主要是為了返回廢鋼，耐火材料，散狀料等提供場地。 （ 4） 出坯跨：主要是緩冷區(qū)、良錠存放區(qū)及配電室等的布置。 能保證鋼液順利流出。 （ 1） 熔池的容積： 90 噸鋼液，則 鋼液體積為： V 鋼 =90=(式中的 為一噸鋼液的體積）； ，溶氧期具有最大渣量，渣量和鋼液之比為 ，則熔年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 5 頁 渣重量為 90= 噸，假定 1m3 爐渣重量為 3 噸，故渣的體積為： V 渣 =。一般?。?～ ） Dr,取 ，計算得， H1=2205mm （ 3） 熔化室上部直徑 采用耐火材料爐壁，特別是散狀料和粘結(jié)劑打結(jié)爐壁時，為了提高爐襯壽命，便于修補(bǔ)和節(jié)省材料，將爐壁做成傾斜式的，傾角 β=6。 絕熱層是爐底的最下層，它的作用是減少電爐的熱損失，并保證熔池上下鋼液的溫差小。 [3] (4)爐殼內(nèi)徑：熔化室直徑加上兩倍的爐壁厚度為 6350mm； (5)爐殼外徑： 爐殼要承受爐襯和爐料的 質(zhì)量，抵抗部分襯磚在受熱膨脹時產(chǎn)生的膨脹力，承受裝料時的撞擊力。 左右，可避免鋼水和水冷爐壁的接觸，從而提高爐襯壽命。為防止變形，密封處的蓋板和出鋼口尾磚均有石墨構(gòu)成。出鋼箱與爐體 (殼 )的連接要滿足耐火材料能平滑過渡 ,故要求相切 ,其切角隨著爐殼直徑的增大而減小 ,90176。 3）出鋼口直徑 出鋼口直徑的確定應(yīng)保證鋼液在盡可能短的時間內(nèi)出凈。壓器的容量由以計算式來求： tm cos NqGp ??? 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 10 頁 式中 P—爐用變壓器額定容量， KVA q—熔化每噸廢鋼料及熔化相應(yīng)的渣料并升溫所需要的電量，KWh/t,q≈410KWh；由于本設(shè)計采用偏心底出鋼，實現(xiàn)留渣操作，可節(jié)約電量 1/4 多，故取其值為 q=300 KWh G—電爐裝入量， 90t； tm—預(yù)期的熔化時間， 55min； cosφ—熔化期平均功率因數(shù)，本設(shè)計選取 ； л—變壓器有功功率的熱效率 選取 ； N—熔化期變壓器功率平均利用系數(shù)， 選取 ； 95 903 00p ???? ?? 若按電弧爐的額定容量計算其單位功率則為 59504/90＝ 661kVA/t，屬于超高功率范圍。這一段線路不長，約 10m～ 20m，但是導(dǎo)體的橫截面積大，電流大。 軟電纜的長度應(yīng)能滿足電極升降、爐體傾動及爐蓋旋轉(zhuǎn)的需要。一般短網(wǎng)三相導(dǎo)體是平面布置的，并且相間的距離是相等的。 （ 2） 要求近爐門的電極成為增強(qiáng)相，進(jìn)出鋼口 側(cè)的電極為減弱相。水冷爐壁布置，對于偏心底出鋼電爐，水冷爐壁布置在距渣線附近。內(nèi)襯掛渣鉚釘為 20 ㎜。 計算步驟。為了提前造渣脫磷，先加入一部分石灰（ 20kg/t（金屬料））。結(jié)果見表 39。根據(jù)表 32 給出的值可計算產(chǎn)物量，詳見表312。 表 315 爐氣量 項目 氣態(tài)產(chǎn)物 CO CO2 N2 H2O H2 合計 金屬中 C 電極帶入 礦石 石灰?guī)? 氧氣帶入 空氣帶入 游離氧 2HO 合計 質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 22 頁 表 316 熔化期和氧化期綜合物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量（ Kg） % 項目 質(zhì)量（ Kg） % 廢鋼 100 金屬 焦炭 渣量 電極 爐氣 礦石 鐵的揮發(fā) 火磚塊 石灰 爐頂 爐襯 氧氣 空氣 合計 注：計算誤差 =（ ） /=% 熱平衡計算 以 100Kg 金屬料進(jìn)行計算。P2O5) 4880 220 合計 32084 4)爐氣物理熱 Qx。開啟爐門熱損失。h，故單位電耗為 min1 4 連鑄設(shè)備選擇 根據(jù)所煉鋼種和尺 寸的要求選擇連鑄機(jī)。 表 4—2 LF 設(shè)備主要參數(shù) LF 座數(shù) /座 2 LF 平均出鋼量 /t 110 LF 最大出鋼量 /t 140 LF 變壓器容量 /MV本計算取 6%。設(shè)爐子公稱容量為 90t，冷卻水消耗為 55t/h，冷卻水進(jìn)出水溫差為 20℃ ，冶煉時間為 1h，則得， Ql ＝ (551000120)/500＝ （ KJ/100Kg） 7)其它熱損失 Qq。 2）爐渣物理熱 Qr .計算結(jié)果如表 317 所示 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 23 頁 表 317 物料帶入的物理熱 表 318 元素氧化熱及成渣熱 名稱 氧化量 化學(xué)反應(yīng) △ H（ KJ/Kg） 放熱量（ KJ） 電極中 C C+1/2｛ O2｝＝｛ CO｝ 11639 4039 C+｛ O2｝＝｛ CO2｝ 34834 5155 焦炭中 C C+1/2｛ O2｝＝｛ CO｝ 11639 1571 C+｛ O2｝＝｛ CO2｝ 34834 2020 金屬中 Si [Si]+2(FeO)＝（ SiO2）＋ 2[Fe] 11329 2832 金屬中 Mn [Mn]＋（ FeO）＝ [MnO]＋（ Fe） 2176 862 金屬中 P 2P＋ 5（ FeO）＝（ P2O5）＋ 5[Fe] 2419 36 Fe [Fe]+1/2｛ O2｝＝ (FeO) 4250 3175 2[Fe]+3/2｛ O2｝＝ (Fe2O3) 5460 10003 SiO2 成渣 2（ CaO） +(SiO2)＝ (2CaO 表 314 氧氣與空氣的實際消耗量 氧氣（㎏） 空氣（㎏） 帶入 O2 帶入 N2 帶入 O2 帶入 N2 = 1% = (77/23) = () 3） 確定爐氣量：計算方法如同熔化期：先求靜耗氧量，（表 313）再確定氧氣與空氣得消耗量（表 314）最后將各種物料或化學(xué)反應(yīng)帶入的氣態(tài)產(chǎn)物規(guī)類，結(jié)果列表（ 315）。其組成見表 312。 根據(jù)表 35中的假定，應(yīng)由氧氣的供給的氧為 50%，即 50%＝ ，空氣供氧量應(yīng)為 ，由此可計算凈耗氧量，見表 3－ 8。在這 20%中，按 3:1 的比例分別生成 (FeO)和 (Fe2O3)。 支出項有：鋼水、爐渣、爐氣、揮發(fā)的鐵。整個水冷爐蓋可由一個水冷構(gòu)件組成或由 5～ 6 個水冷構(gòu)件組成。整個水冷爐壁由 6～ 12 個水冷構(gòu)件組成。 [5] 三相電弧功率不平衡對電弧爐煉鋼時不利的，會造成熔池受熱不均，局部爐墻損壞嚴(yán)重，從而降低爐襯壽命，直接影響電爐生產(chǎn)率。 當(dāng)電弧爐工作時，即使在變壓器二次側(cè)三個相的電壓和電弧電流相等的情況下，三個相的電弧功率卻是不相等的。有的電爐為了簡化結(jié)構(gòu)，減少維修，采用空心鋼管，中心通水冷卻，以提高平均電流 密度。對中等爐子： d 三極心 /Db=(～)，故 d 三極心 ==5250=1840mm。 熔煉室上緣直徑 D1 5714 偏心度 E 3800 爐頂襯磚厚度 δ 350 出鋼傾翻角 γ 12176。在不影響出鋼的情況下，此距離應(yīng)盡可能的小。 出鋼箱設(shè)計參數(shù) EBT 電爐的特征是設(shè)置了一個偏心區(qū)，該偏心區(qū)相對構(gòu)成一個小熔池，并通過圓滑過渡與電爐主熔池相連，爐體回到正常位置是將部分鋼水和全部的爐渣留在爐內(nèi)，出鋼口垂直設(shè)置在偏心區(qū)的底部，這樣一個結(jié)構(gòu)使得偏心區(qū)的設(shè)計顯得相當(dāng)重要，下述四點(diǎn)的設(shè)計優(yōu)良直接影響到爐子的正常工作。出鋼口類似鋼包水口，所用耐火材料材質(zhì)為鎂碳磚。 爐殼 偏心底出鋼電弧爐的爐殼上部的爐身為圓形，下部帶有突出的圓