【正文】 5 56 566電弧爐煉鋼工藝設(shè)計 57 57 58 58 59 60 61 62 63 647電弧爐主要設(shè)備選擇 65 65: 66 66 66 66 67 68 69 70 70 708中間其運載設(shè)備 71 71 72 72 73 73 74 74 74 74 75. 75 75 75 75 78 78 78 78 789車間人員編制及主要經(jīng)濟技術(shù)指標 79 79 79 79 79 79 79...........................................................................................................................................80緒論1電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼是以電能作為熱源，由爐用變壓器供電，靠電極和爐料間放電產(chǎn)生的電弧，使電能在弧光中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，用電弧的熱量來熔化爐料并進行必要的精煉，并借助輻射和電弧的直接作用加熱并熔化金屬和爐渣，冶煉出所需要各種成分的鋼和合金的一種煉鋼方法，它是電爐煉鋼的一種煉鋼方法。20世紀80年代開發(fā)了直流電弧爐，并獲得了迅速發(fā)展。在發(fā)展電爐技術(shù)的同時，與之匹配的各種各樣的爐外精練的方法得到廣泛的應(yīng)用。超高功率電弧爐的主要優(yōu)點是：縮短融化時間、提高生產(chǎn)率、改善熱效率、降低電耗。(3)廢鋼資源不會短缺, 低殘余元素的廢鋼可以以現(xiàn)在的價格甚至更低的價格買到。 電爐煉鋼與其他煉鋼方法比較，由以下特點：靠電弧加熱，溫度可高達2000攝氏度以上；熱量集中，熱效率高；可以根據(jù)工藝要求在不同的氣氛下進行加熱，用電能加熱可以精確的控制出鋼溫度。電弧爐的主體設(shè)備由爐體、電極夾持器及電極升降裝置、爐體傾動裝置、爐蓋提升和旋轉(zhuǎn)裝置組成。傳動方式有鋼絲繩傳動、齒輪傳動、液壓傳動3種。電爐變壓器是降壓變壓器，具有很大的過載容量。氧化法的主要特點是冶煉過程中有氧化期，通過氧化反應(yīng)脫碳脫磷，并使熔池沸騰，以降低鋼種氣體和雜質(zhì)含量。 由于是一臺超高功率電弧爐，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。緩冷區(qū)用來存放良錠、坯件，其間有運輸線路直接通到軋鋼車間。能保證鋼液順利流出。為錐臺與水平的夾角。另外下部的爐襯接近于爐渣，侵蝕快些，爐襯下厚下薄可以使整個熔煉室爐襯壽命趨于均勻。 爐門寬度＝(～) Dr＝ 爐門高度 ＝(～)＝電弧爐煉鋼傳統(tǒng)的“老三期”工藝中，出鋼帶入鋼包的爐渣是還原性的，而超高功率電弧爐及爐外精煉技術(shù)應(yīng)用后，電爐出鋼前的爐渣是氧化性的，生產(chǎn)實踐證明，這種爐渣帶入鋼包對精煉效果有如夏不利影響：1 降低脫氧、脫硫能力，從而降低鋼水質(zhì)量2 降低合金回收率，鋼的化學(xué)成分不穩(wěn)定3 降低鋼包吹氬或攪拌強度4 降低包襯壽命偏心底出鋼是電弧爐底鋼的一種形式，可以實現(xiàn)無渣出鋼。為安全起見，底部排兩層鎂質(zhì)火磚，與鋼水接觸的底部有白云石耐火磚，并搗上一層鎂質(zhì)耐火磚。1）偏心距 即出鋼口中心線至爐子中心線的距離。經(jīng)過計算及經(jīng)驗值的推薦，本設(shè)計出鋼箱的高度取為2000mm。根據(jù)經(jīng)驗選取電極直徑d為1100mm?！妫?W/m以100 Kg金屬爐料（廢鋼+生鐵）為基礎(chǔ)，按工藝階段分別進行計算，然后會總成物料平衡表。前后二者之差為所需凈氧量， 表46凈耗氧量的計算項目名稱元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量（㎏）耗氧量（㎏）供氧量（㎏）耗 氧項爐料中的元素的氧化CCO30%70%＝CO230%30%＝SiSiO285%＝MnMnO65%＝PP2O545%＝FeFeO2%15%＝Fe2O32%85%＝合計電極中C的氧化CCO99%70%＝CO299%30%＝合計供氧項礦石石灰SO2O合計凈耗氧量 = 注：令鐵燒損2%，其中80%生成Fe2O3成為煙塵的一部分；20%成渣，在這20%中，按3：1 分別生成FeO和。5)爐氣確定量：爐氣來源于爐料和電極中碳的氧化產(chǎn)物CO，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，石灰的燒堿（CO2）結(jié)果列于49。根據(jù)表34給出的值可計算產(chǎn)物量，詳見表411。表411氧化期渣量的確定名稱消耗量Kg成渣組分KgCaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3P2O5CaS合計留渣爐料元素氧化SiMnPFeS爐頂爐襯電極礦石石灰火磚合計%表412 凈耗氧量的計算項目名稱元素反應(yīng)產(chǎn)物燒損量耗氧量供氧量金屬中元素的氧化爐料中的元素的氧化CCOCO2SiSiO2MnMnOPP2O5FeFeOFe2O3電極中C CCOCO2合計石灰SO金屬SO礦石Fe2O3O2合計凈耗氧量表413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）＝+=+=表414爐氣量項目氣態(tài)產(chǎn)物備注COCO2N2H2OH2合計金屬中C 電極帶入石灰?guī)胙鯕鈳肟諝鈳胗坞x氧0H2O全部消耗掉合計0質(zhì)量分數(shù)%100表415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）%廢鋼金屬生鐵爐渣電極 爐氣礦石鐵的揮發(fā)火磚塊石灰爐頂爐襯氧氣空氣合計合計注：計算誤差=（）/＝%氧化期末金屬成分如下： W(C)= W(Si)=0W(Mn)= W(P)= W(S)= 第三步：還原期計算。2）造稀薄渣加入的渣料。還原期需往爐內(nèi)加入錳鐵、鉻鐵和硅鐵進行合金化。（2）金屬脫硫量98（）%=㎏反應(yīng)消耗CaO：（56/32）=㎏（3）令：還原末期渣中（FeO）%，㎏，則被還原的（FeO）㎏；（Fe2O3）㎏；渣中的（FeO）和（Fe2O3）有40%被C還原，5CaF2 有50%參加反應(yīng)。1）爐料的物理熱，計算結(jié)果列于表4－232）元素氧化熱及成渣熱計算結(jié)果列表424。表426 吸熱量名稱消耗量化學(xué)反應(yīng)△H（KJ/Kg）吸熱量（KJ）金屬脫碳%＝[]＋（）＝[]＋[Fe]62443896渣中和C=+[]=（）+26244金屬脫硫[]＋（）＝（）＋（）2143石灰燒減%＝＝＋4177水分揮發(fā)石灰?guī)?＝→{}1200℃1227空氣帶入++＝礦石帶入%=小計合計4)爐氣物理熱Qx。開啟爐蓋熱損失。 電弧爐在廠房布置（位置與方向）基本類型有兩種，即橫向布置與縱向布置 電弧爐車間一般來說生產(chǎn)力小于轉(zhuǎn)爐車間，原材料供應(yīng)較少，且多以固體冷料（廢鋼與生鐵）為主要原料的車間，故運輸量比轉(zhuǎn)爐車間小，但是電弧爐車間的特點是返回鋼的品種多，批量小，需要的合金量種類多，遭渣料的質(zhì)量要求嚴格，因此，電弧爐車間的供料工作又比轉(zhuǎn)爐車間復(fù)雜。本跨配有吊車進行車間的高空吊運，爐下渣罐車出渣。故計算吊車的軌面標高為： h≥L+L+L+L+L+L 式中 L—起重機吊鉤的極限尺寸，取其值為 3000m； L—吊換電極用吊具的長度，取其值為 1000mm； L—需要吊出的電極的長度，其值為 4200mm； L—余量，取其值為300mm；L—電極把持器頂端降低到最地位置時與爐門坎的距離，取其值為3800mm； L—電弧爐爐門坎到車間地面的距離，取其值為8000mm?？紤]到車間整體高度及經(jīng)驗所得，一般取回轉(zhuǎn)臺的高度為 15 米。本跨間設(shè)有連鑄機一臺、二冷段維修區(qū)、拉矯及切割維修區(qū)、中間包維修區(qū)和結(jié)晶器維修區(qū)以及精煉設(shè)備維修區(qū)。 主要是緩冷區(qū)、良錠存放區(qū)及配電室等的布置。（1）鋁粉鋁粉脫氧能力強，主要用于冶煉低碳不銹鋼和某些低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，以提高合金元的收得率和縮短冶煉還原時間，鋁粉使用前也應(yīng)干燥，使用粒度≤，水分≤%，Al95%；（2）硅鐵粉 硅鐵粉是用含硅75%得硅鐵磨制而成的，這樣比重輕，含硅量高，有利于進行擴散氧，使用粒度≤1毫米，水分≤%；（3）石灰 由石灰石在800～1000℃的高溫下焙燒而成，一般要求石灰中CaO含量90%，硫含量%，入爐石灰要求水量%；（4）白云石 主要成分為CaO、MgO，用于電弧爐補爐和堵爐門坎，也用于造渣，造渣用輕燒白云石，補爐用重燒白云石；（5）螢石 主要成分為CaF2，要求含量85%、SiO24%、CaO5%、S%、H2O%，使用前應(yīng)在100～200℃的低溫下干燥4小時以上，溫度不宜過高，可作為爐渣調(diào)節(jié)劑，改善爐渣流動性；（6）焦炭粉 主要作用1）在熔化后期和氧化期造泡沫渣；2）作為增碳劑加入爐內(nèi)或包內(nèi)。（2）隨廢鋼配料的合金料供應(yīng)方案 高碳鉻鐵采用隨廢鋼配料的方案，高碳鉻鐵料倉布置在廢鋼跨，來料采用底開式料罐供料方式，由料倉頂部卸入料倉配料時，利用起重機的吊鉤電子稱稱量，用簸箕將高C鉻Fe加入到廢鋼料籃內(nèi)，隨廢鋼加入電弧內(nèi)。裝入法、返回法不足之碳可用電極粉增碳，不得配入生鐵。B由于采用超高功率供電,電弧爐只做為一臺高效的熔化裝置,現(xiàn)代電弧爐煉鋼過程在熔化期就有吹氧助熔,又由于偏心底出鋼是留鋼留渣操作,實際上熔化和氧化并無明顯的界限,故稱之為熔氧期. 熔氧期的主要任務(wù)是：在保證爐體壽命的前提下，用最少的電耗快速地將爐料熔化及升溫，迅速形成熔池，并完成脫磷、脫碳、去氣、去除非金屬夾雜的工藝任務(wù)。吹入熔池中的氧氣與熔池中的氧劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生的CO氣泡在上浮過程中將非金屬夾雜物帶入爐渣，同時，碳氧反應(yīng)放出的熱量使熔池升溫，進而使鋼液達到出鋼溫度，從而減少一部分電能的輸入。 鋼的爐外精煉是把電弧爐中要完成的任務(wù),如脫氧,脫硫。在出鋼過程中,爐體要保持輕微連續(xù)的傾動，,爐體迅速復(fù)位,向鋼包中加入活性脫硫渣劑,進行預(yù)脫硫處理,同時鋼包底部吹A(chǔ)r攪拌。4） 熔末階段：爐料被熔化四分之三后，電弧完全暴露，而遠離電弧的低溫區(qū)部分爐料尚未熔化，若長時間采用最大功率用電，電弧會強烈損壞爐襯和爐蓋，所以要在好泡沫渣，以屏蔽電弧，同時合理用氧，并不斷將剩余爐料推入熔池，以加速熔化。合理的布料應(yīng)該是：先在爐底鋪一層石灰，%，再在石灰上加已定量的氧化鐵皮或碎礦石，之后加入部分小塊廢鋼，在小塊廢鋼的電弧作用區(qū)加入大塊廢鋼和難溶爐料，其周圍及上面裝入中型廢鋼；最后將小塊廢鋼裝入最上層填充空隙。凡航空鋼、艦板鋼、炮鋼、輕武器及特殊要求帶“頂”“發(fā)”“軍”%。其中供應(yīng)電爐生產(chǎn)用散狀料采用經(jīng)稱量后，直接用溜槽加入爐內(nèi)的方式，供爐后合金化。下面從原料要求、車間冶煉的工藝特點及操作要領(lǐng)等方面進行說明。連鑄機總長度的計算公式為：L＝R+L+L+L+L+L 式中 R—連鑄機圓弧半徑，R=9m； L—矯直切點至拉矯機最后一個棍子的距離，主要有拉矯機的類型來定，取其值為2m； L—拉矯機至切割機前的距離，適當加長冶金長度延長段有利于提高拉速，這里取其值為4m； L—切割區(qū)長度，3m； L—輸出軌道或鑄坯等待區(qū)長度