【正文】 ～ ～ ～ ～ 石灰成分 CaO SiO2 MgO AlO2 燒減 S ～ ～ ～ ～ 余數(shù) ～ 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 19 頁 共 63 頁 螢石成分（％） CaF SiO2 MgO Al2O3 P2O5 S ～ ～ ～ ～ ～ ～ 礦石成分（％） CaO SiO2 MgO Al2O3 P2O5 S Fe2O3 H2O ～ ～ ～ ～ ～ 磚塊成分（％） CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 ～ 61～ 74 ～ 33～ 37 ～ 高鋁磚成分（％） CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 ～ ～ ～ ～ ～ 爐襯配比（鎂碳磚） CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 ～ ～ ～ ～ ～ 鐵合金成分 1) 硅鐵（ 70＃） C Si Mn P S 余 Fe ～ ～ ～ ～ 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 20 頁 共 63 頁 2) 錳鐵（ 75＃） C Si Mn P S 余 Fe ～ ～ 76～ ～ ～ 3）鉻鐵 C Si Cr P S 余 Fe ～ ～ ～ 68 ～ ～ 4）鋁 Al： ～ Fe： ～ 5)鎳 Ni:99 工藝參數(shù)設定 配碳量 配碳量＝（ C 鋼種規(guī)格下限 －（ ～ ）％＋（ ～ ）％） /（ ～ ） 化期脫碳量： 30％ 其它原料加入量 為提前造渣脫磷，先加入部分石灰（ 15～ 20Kg/t(金屬料 )）和礦石（ 10kg/t(金屬料 )。電弧爐的爐型主要是指爐子的內(nèi)部空間形狀與尺寸。 熔池的形狀和尺寸 (1) 120t 鋼液所占體積： V=G V0 式中 G—— 爐子額定容量， t； G=120t V0—— 一噸鋼液的體積， m3/t。綜合考慮取： H1/D= ,則 : H1== ＝ 爐頂拱高 h3與熔煉室直徑 D 熔 的關系，由于爐頂是高鋁磚，所以 取 h3＝ D 熔 /9,即： h3=D 熔 /9=。 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 共 63 頁 偏心底出鋼出鋼箱 偏心底出鋼砌筑耐火材料后，出鋼口直徑為 200mm，但在爐殼底部需開一直徑為 φ 603mm 的孔，以便出鋼口砌筑耐火磚。 h S—— 水冷爐壁的受熱面積， m2 Cp—— 水的熱容， 103KJ/Kg ③ 電爐除塵煙道安裝在大爐蓋上，其直徑為 φ 1000mm，與爐蓋中心相距2900mm；爐蓋圈上設有四個吊掛點，為爐蓋吊掛、提升，安裝使用。 爐子變壓器功率的計算 計算公式為： P=Gq/(tmcosφη N) 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 的渣 料并 升 溫所 需的 電量 ，kwh,q=410kwh/t G—— 電爐裝入量， t tm—— 預期的熔化時間， h。 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 30 頁 共 63 頁 5. 供料系統(tǒng)計算 廢鋼的供應 廢鋼堆場的面積決定于廢鋼的儲存定額，通常也考慮廢鋼來源，運輸?shù)惹闆r。高位料倉起到臨時儲料的作用。 靜電 除塵的原理是利用放電作用，使煙氣中氣體分子電離，因此導致塵粒帶電，然后被靜電吸引，沉積于集塵電極上，從而起到除塵效果。 電除塵器的干塵排出系統(tǒng)一般有兩種方式：一種是氣體輸送法，另一種是機械排出法。 盛鋼桶容納鋼水量 設盛鋼桶的額定容量為 P(t)，一般考慮 10％的過裝余量，則盛鋼桶內(nèi)鋼水實際容量為 (t)。 LF 爐爐蓋設計 為了保持盛鋼桶的強還原氣氛，及防止鋼桶散熱和提高加熱效率， LF 爐爐蓋是水冷的。 VD 爐的設計 VD 爐的配置有真空罐、鋼包、加料系統(tǒng)、真空泵、終點控制儀表和取樣、測溫裝置等組成。 其它設備設計 料籃的設計 料籃主要 用來載運廢鋼、生鐵料，供應電弧爐的冶煉。 連鑄機機型 按連鑄機外形分，有立式、立彎式、 弧形、超低頭和水平連鑄機。在一定的工藝，設備條件下，選擇拉速主要應保證鑄坯出結晶下口時有一定的坯殼厚度，以防止變形太大甚至漏鋼，還要保證鑄坯內(nèi)部外 部質(zhì)量良好。 鑄坯的液相深度和冶金長度 鑄坯的液相深度 所謂鑄坯的液相深度（即液芯長度）是指鋼液從結晶器液面到鑄坯全部凝固完畢時的長度。 就提高連鑄機產(chǎn)量而言，連澆爐數(shù)越多，鑄機產(chǎn)量越高。 連鑄機生產(chǎn)能力的確定 連鑄 澆注周期計算 連鑄澆注周期時間包括澆注時間和準備時間，計算如下式： T＝ t1＋ nt2 式中： T—— 澆注周期時間， min t1—— 準備時間， min；指從上一連鑄爐次中間包澆完至下一連鑄爐次開澆的間隔時間，板坯連鑄機約 25～ 45min，此設計取 30min。 當一臺連鑄機只澆注一種斷面時，其流數(shù) N 的計算如下： N＝ G/(tFvρ )， 式中： G—— 鋼包容量， t t—— 鋼包澆注時間， min。在鋼種、鑄坯斷面和流數(shù)確定后，拉速大小對連鑄機的生產(chǎn)能力起著決定作用。 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 38 頁 共 63 頁 8. 連鑄設備的設計與計算 本世紀 50 年代連續(xù)鑄鋼技術開始用于工業(yè)，從 60 年代起連鑄得到普遍應用和發(fā)展。本設計采用含 casi合金粉料的包芯線，用來脫氧和使夾雜變性加入 casi合金可防止連鑄過程水口堵塞現(xiàn)象，且降低過程溫降，利于連鑄生產(chǎn)。根據(jù)電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用反應良好，靈敏度高的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 盛鋼桶殼壁厚：δ c=＝ ＝ 盛鋼桶殼底厚度δ d＝ ＝ ＝ 已求得鋼桶內(nèi)部尺寸、磚襯厚度，鋼殼厚度，即可計算外殼的外部尺寸： （ 1） 外殼內(nèi)高： H1== ＝ （ 2） 外殼全高： H2＝ ＝ ＝ （ 3） 外殼上部內(nèi)徑： D1== = （ 4） 外殼上部外經(jīng) ： D2＝ ＝ ＝ （ 5） 外殼下部內(nèi)徑： D3＝ ＝ ＝ （ 6） 外殼下部外徑： D4＝ ＝ ＝ D 2D 1D bδ cT cδ cT cH2H1HbHbδbTdD HD 3D 4y0 圖 盛鋼桶 盛鋼桶質(zhì)量 （ 1）空盛鋼桶質(zhì)量 W0＝ W1＋ W2=+＝ Db3＝ ＝ 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 36 頁 共 63 頁 (2)裝滿鋼水和熔渣后盛鋼桶質(zhì)量 W’ ＝ ++ W0＝ 150＋ 150＋ ＝ 盛鋼桶耳軸的安裝 通過計算可知，空盛鋼桶比盛滿鋼水、熔渣時的重心低，因此只需算出盛滿鋼水、熔渣時的重心位置，就無傾覆的危險。 盛鋼桶設計 為了簡化生產(chǎn)工藝過程， LF 爐選取的是精練用盛鋼桶，所以它的外形看起來比較瘦高。在長度方面可根據(jù)除塵效率要求而增加。 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 32 頁 共 63 頁 6. 除塵系統(tǒng)的選擇 電爐在冶煉過程中將產(chǎn)生大量煙塵，為了不使這些煙塵排放到大氣中造成公害，就要安裝除塵系統(tǒng)，對煙塵加以收集和凈化。其供應系統(tǒng)包括散狀料堆場及高位料倉。 對堿性電弧爐選用最高一級二次電壓 U=15P1/3，對本設計中 120t UHP 電弧爐的最高級電壓為： U=15P1/3=15 (115013)1/3=729 V，電壓級數(shù)決定于最高一級電壓和供給爐子能量在各冶煉期不同的要求。電弧爐變壓器是電弧爐的主要電器設備，其作用是降低輸入電壓，產(chǎn)生大電流供給電爐。 ② 爐蓋中心部位套裝一小爐蓋（ φ 3500mm），使用耐 火材料砌筑而成，邊緣有水冷管（φ 81 8mm 無縫鋼管）支撐與保護，并與大爐蓋連接。 h。大于 80t 的爐子最好設有兩個加料門，正門和側門，以加速修補爐襯、向爐內(nèi)供氧、用裝料機械向爐內(nèi)加入爐料及合金料，并順利地取樣和測溫。這個距離越大，爐頂壽命越高，裝入堆比重輕的爐料也越多。 本次設計的是 2 120t 超高功率電弧爐，采用偏心底出鋼、水冷掛渣爐壁、廢鋼預熱等技術，以達到最優(yōu)化。 煙塵量 按 7～ 8％ Kg/t(金屬料 )考慮。 生產(chǎn)鋼種 鋼種 普碳鋼 低合金鋼 特殊鋼 年產(chǎn)量（萬噸） 比例（％） 10 10 80 主要生產(chǎn)鋼種成分 鋼種分類 鋼號 主要化學成分 C Si Mn S P Ni Cr 特殊鋼 10F ～ ≤ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ 普碳鋼 Q235 ～ ≤ ～ ≤ ≤ 低合金鋼 16Mn ～ ～ ～ ≤ ≤ 連鑄機斷面規(guī)格及產(chǎn)量分配 鑄坯斷面尺寸（ mm） 150 1000 150 800 170 1000 定尺長度（ m） 8 10 8 年產(chǎn)量（萬噸） 80 10 10 金屬平衡 年產(chǎn)良坯 100 萬噸，需廢鋼量為 萬噸。 【 5】 陳雷主編 .連續(xù)鑄鋼 .冶金工業(yè)出版社 .1994 年 【 6】 楊曉江 .連鑄薄板坯的質(zhì)量 .連鑄 .2020 年第 1 期 【 7】 殷瑞鈺 .關于中國薄板坯連鑄連軋的工藝裝備優(yōu)化和投資問題 .鋼鐵 . 2020 年 8 月第 38 卷第 8 期 . 【 8】 霍向東等 .CSP 層流冷卻工藝對低碳鋼組織和性能的影響 .鋼鐵 . 2020 年 8 月第 38 卷第 8 期 . 【 9】 郭亮 .薄板連鑄連軋（ CSP）工藝特性及鋼種開發(fā) .冶金叢譯 .1999 年第 3 期 【 10】蔡開科 .薄板坯連鑄技術的發(fā)展 .連續(xù)鑄鋼學術會議論文選集（唐山） . 【 11】 G .Flemming 等 .CSP 工藝及其對擴大生產(chǎn)規(guī)模的適應性 .國外鋼鐵 ,1994(5) 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 13 頁 共 63 頁 第二篇 設計部分 年產(chǎn) 100 萬噸鑄坯的電爐的全連鑄電爐煉鋼 內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 共 63 頁 摘 要 本設計內(nèi)容是 2 120t 超高功率電弧爐，主要采用了偏心底出鋼，廢鋼預熱，爐外精煉，鋼水全連鑄等新技術。保證鋼水碳含量在包晶鋼之外和采用合理的拉速也可減少縱裂缺陷。 在設備方面，國內(nèi)的 CSP 鋼廠生產(chǎn)實踐表明，漏斗型結晶器存在容易卷渣的缺點，引發(fā)鑄坯增碳、冷彎發(fā)裂、縱向裂紋等缺陷。鑄坯進入二冷區(qū)后由于薄板連鑄的工藝特性，必須采用強的二冷方式，足輥區(qū)噴 水量非常大，這又進一步增加了坯殼內(nèi)部熱應力的集中，加重了縱裂紋的擴展延伸和鑄坯表面凹陷程度。以珠江 CSP 鋼廠為例，對于碳含量大于 ％的鋼種，其拉速大于 ， 紋比較發(fā)達。因此，只要具備生產(chǎn)低碳鋼水（ ％）的內(nèi)蒙古科技大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 9 頁 共 63 頁 成功經(jīng)驗，就能防止鋼水在鋼包內(nèi)和中間包內(nèi)增碳，保證中間包內(nèi)鋼水含碳量小于 ％，從根本上避免裂紋的發(fā)生。當鋼收縮量大時，凝固坯殼會脫離結晶器壁，造成平均熱流的減少。鞍鋼 ASP 生產(chǎn)線采用的 VAI 公司直弧型 CONROLL 鑄機，是一種中薄板坯鑄機，鑄坯厚度為 135mm。 10 多年來我國鋼鐵企業(yè)的連鑄發(fā)展得很快，連鑄比由 1990 年的 ％ 提高至 2020 年的 ％ ，超過了世界的平均水平。要抓好連澆率問題，必須在以下幾個方面有進一步的突破： ① 鋼包鋼水下渣檢測或準確判斷的問題，殘留量控制在 4%以內(nèi)。 隨著現(xiàn)代化電爐效率的提高，冶煉周期一般可穩(wěn)定在 55min 之內(nèi)，因此 CSP 短流程鋼廠生產(chǎn)線中的連鑄成為限制因素。采用該技術后，在拉速為 5m/min 時浸入式水口流出的鋼水沖擊深度和結晶器鋼水表面流速波動均大幅度減少。 NUCOR 公