【正文】 計(jì)的合理性直接決定著產(chǎn)品的高質(zhì)量和良好性能，而制定生產(chǎn)工藝是根據(jù)具體鋼中、產(chǎn)品要求而定的。連鑄機(jī)的高度一般是指從拉矯機(jī)底座基礎(chǔ)面至中間包頂面的總高度H，有：H＝R+H+H+H+H式中 R—連鑄機(jī)圓弧半徑，R=9m；H—拉矯機(jī)底座基礎(chǔ)面至鑄坯底面距離，； H—連鑄機(jī)弧形中心至結(jié)晶器頂面的距離，常取結(jié)晶器高度的一半，；H—結(jié)晶器頂面至中間包水口升至最高位置時(shí)的距離，； H—中間包全高，；計(jì)算得： H＝ 取12米由于連鑄機(jī)與精煉爐同跨，故取其軌面標(biāo)高相同，即24m。中間包修砌區(qū)位于鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)一側(cè)至跨間端頭，可方便結(jié)晶器及中間包的修理，與其相對的一面即與爐子跨相臨的一側(cè)。公稱容量為180噸。電弧爐變壓器的參數(shù)如表4—6所示：表4—6 電弧爐變壓器的參數(shù)（米）長度m寬度m高度m大門尺寸m爐子中心線到變壓器房的距離m101247電弧爐采用高架式布置，電氣室建為兩層，控制室在電爐操作平臺(tái)上與電氣室并排。由于廢鋼間的選取為70＋55＋35＝160m，再留有一定的預(yù)留空間，故確定的總長度為：170m,其中45m為電爐操作平臺(tái)的長度。本計(jì)算取6%。設(shè)爐子公稱容量為100t，冷卻水消耗為60t/h，冷卻水進(jìn)出水溫差為20℃，則得，Ql ＝(60100020)/600＝（KJ/100Kg）7)其它熱損失Qq。2）爐渣物理熱Qr .計(jì)算結(jié)果如表423所示表423物料帶入的物理熱名稱熱容（KJ/Kg/K）溫度（K）消耗量（Kg）物理熱（KJ）廢鋼298生鐵298石灰298螢石298火磚塊298礦石298爐頂高Al磚873爐襯成Mg砂873氧氣298空氣298電極723Al298錳鐵298硅鐵298合計(jì)表424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｝116393224+=C+｛O2｝＝｛CO2｝348344145金屬中Si+=[Si]+2(FeO)＝（SiO2）＋2[Fe]113293773中4937金屬中Mn+=[Mn]＋（FeO）＝ [MnO]＋（Fe）2176875金屬中P+=2P＋5（FeO）＝（P2O5）＋5[Fe]2419Fe[Fe]+1/2｛O2｝＝(FeO)4250129732[Fe]+3/2｛O2｝＝(Fe2O3)646010383SiO2成渣%+%+=2（CaO）+(SiO2)＝(2CaO該物料平衡見表見表421。根據(jù)表32和34以及應(yīng)增加的[Mn]=%－%=%確定質(zhì)量為： 加入量。采用沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧相結(jié)合的方式，即稀薄渣形成后，㎏/t插鋁預(yù)脫氧；再分批加入碳粉（㎏/t）和硅鐵粉（5㎏/t）進(jìn)行擴(kuò)散脫氧；待渣變白色，㎏/t插鋁脫氧。工藝上要求盡量扒凈氧化渣，但實(shí)際操作條件下難以完全除去。2) 確定金屬量：根據(jù)熔化期的金屬量及表411得元素?zé)龘p量和礦石還原出的鐵量，即可求得氧化末期得金屬量為：（++++++=㎏。為了有效的去磷，要進(jìn)行換渣，通常除去70%的熔化渣，而進(jìn)入氧化期只留下30%的渣。3）確定爐渣量：爐渣源于爐料中的Si，Mn，P，F(xiàn)e等元素的氧化產(chǎn)物，爐頂和爐襯的損蝕，電極中的灰分以及加入的各種溶劑。為了提前造渣脫磷，先加入一部分石灰（20Kg/t金屬料）。支出項(xiàng)有：鋼水、爐渣、爐氣、揮發(fā)的鐵、焦炭中的揮發(fā)分。由于電弧爐的高功率化，使?fàn)t內(nèi)熱負(fù)荷急劇增加，爐內(nèi)分布不平衡加劇，從而使?fàn)t壁的壽命大大降低，故采用水冷掛渣爐壁來解決上述情況，對于超高功率電弧爐爐壁熱流很高，故采用管式水冷掛渣爐壁，其特點(diǎn)如下：1） 一定厚度的爐壁可抗擊爐料撞擊或搭接打弧，以及吹氧不當(dāng)造成的過熱2） 具有良好的掛渣能力1）電弧爐爐壁的熱流根據(jù)爐子上的熱點(diǎn)來計(jì)算電弧爐壁的熱流強(qiáng)度，有如下公式：q熱點(diǎn) q熱點(diǎn)式中：PH ＝平均每相電弧功率，KW，其值為cosφP/3＝85288/3＝19901KWR—熔池面直徑，K—三電極極心圓與熔池直徑之比， 經(jīng)計(jì)算得，q熱點(diǎn)＝㎡，q冷點(diǎn) ＝㎡冷卻水流量根據(jù)電弧爐水冷爐壁得熱全部被冷卻水吸收之熱平衡關(guān)系得式中 q—爐壁熱流，KJ/㎡式中 I—電極上的電流強(qiáng)度，I=P/=74617A；ρ—石墨電極500℃時(shí)的電阻系數(shù)，10Ωmm178。經(jīng)驗(yàn)表明，對70噸以上的電弧爐，出鋼口的直徑一般在120mm以上，本設(shè)計(jì)取200mm。一般為3176。采用偏心底出鋼后，出鋼時(shí)爐子傾動(dòng)只有15176。配備水冷爐壁與水冷爐的電弧爐結(jié)構(gòu)。由截椎體和球冠體的體積計(jì)算公式可得，熔體體積V池（m3）的計(jì)算公式為： 式中——球冠部分高度，一般取=H/5；——截錐部分高度，=H=4/5HD——熔池液面直徑，通常采取D/H=5，即D=5H；d——球冠直徑，因d=D2=5H8/5H=17/5 帶入上式，整理后得：V池= =利用上式可求得H和D值。為球缺狀鋼液高度。隨著超高功率電弧爐及相關(guān)設(shè)備與工藝的發(fā)展,電弧爐爐體結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很變化(包括水冷爐壁、水冷爐蓋、偏心底出鋼等)。(4)連鑄跨：此跨主要是進(jìn)行鋼坯的凝固工作。 電爐車間生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)1）產(chǎn)量指標(biāo) 合格鋼產(chǎn)量 200萬噸/年； 冶煉時(shí)間 45min 2）質(zhì)量指標(biāo) 鋼壞合格率98%。不氧化法在冶煉過程中沒有氧化期，能充分吸收原料中的合金元素。主電路的任務(wù)是將高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪捍箅娏鬏斚螂娀t，并以電弧的形式將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。一般由夾頭、橫壁和放松電極機(jī)構(gòu)等3部分組成。電弧爐設(shè)備簡單。氣體/團(tuán)塊狀類型的DRI工藝還將占主導(dǎo)地位, 但是提高工藝水平還是可以增加其市場份額。生產(chǎn)工藝要與用二次燃燒技術(shù)加熱到的300℃的廢鋼相匹配。根據(jù)電源的不同，電弧爐分為直流電弧爐和交流電弧爐。電爐冶煉碳素鋼的產(chǎn)量從1960年的3100萬噸增至1970年的7400萬噸，因普通鋼的需求量很大，促使電爐容量增大，70年代先后出現(xiàn)300t，360t，400t容量的大型電弧爐。電弧爐容量不斷擴(kuò)大，最大到400噸級。電弧爐煉鋼始于1878年，第一座電弧爐是由德國西門子（Willian Von Simens）制造的，為單相間電弧爐。1940年以前，所有的電弧爐都被用來冶煉制造飛機(jī)、坦克用的合金鋼及不銹鋼、工具鋼。電弧爐的迅速發(fā)展是由于ＤＣ電弧爐的出現(xiàn),但非連續(xù)出鋼操作仍為其生產(chǎn)障礙,因此當(dāng)今電弧爐技術(shù)將朝著連續(xù)作業(yè)方向發(fā)展節(jié)能、節(jié)省勞力，有利于環(huán)保，將是對未來電弧爐的主要要求堿性電弧爐爐襯用堿性耐火材料，造堿性渣，能大幅度地去除鋼中的有害雜質(zhì)磷、硫等，廣泛用于煉鋼。電爐鋼的市場份額將進(jìn)一步擴(kuò)大, 特別是在扁平材方面。生鐵是廣受歡迎的, 預(yù)計(jì)上市的生鐵會(huì)越來越多。冶煉出各種特種鋼和合金。電弧爐爐體由金屬構(gòu)件和耐火材料兩部分組成，爐體的金屬構(gòu)件包括爐殼、爐門、出鋼槽、爐蓋圈和電極密封圈。傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。 電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)冶煉要求，通過調(diào)整電極和爐料之間的距離，調(diào)節(jié)電弧電流和電壓。2 電弧爐煉鋼車間的設(shè)計(jì)方案 電爐容量和臺(tái)數(shù)的確定 電爐車間產(chǎn)量系指一定的生產(chǎn)期內(nèi)合格產(chǎn)品的產(chǎn)量，通常指經(jīng)檢驗(yàn)合格的鋼坯產(chǎn)量。廢鋼坑可按其塊度大小分幾個(gè)不同的坑；另外還有金屬料庫，熱裝鐵水的供應(yīng)區(qū)；合金料和散裝料的烘烤區(qū)。電弧爐近于球形體，從減少散熱面出發(fā)，以球形為最好。隨著超高功率電及相關(guān)技術(shù)發(fā)展,爐體形狀向著制造簡便、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、砌筑容易及散熱少的方向發(fā)展。帶有球冠部分的熔池，球冠高ｈ1=Ｈ/5,爐底采用球形便于在熔化初期聚集一定的鋼液,既可保護(hù)爐底,又有利于吹氧助熔,加速熔化。爐底厚度δ底取為1100ｍｍ，裝有電磁攪拌設(shè)備時(shí)，爐底厚度應(yīng)該減薄10~15%，最終取為1000mm。偏心底出鋼電弧爐的爐殼上部仍為圓形，下部帶有突出的圓弧形出鋼箱。 一般偏心底出鋼電弧爐，向爐門傾動(dòng)10～12176。同時(shí)，考慮到在出鋼口上蓋的操作方便，偏心區(qū)不能過小。在一定范圍內(nèi)，該角度越小，出鋼箱內(nèi)鋼水流動(dòng)性越差，甚至?xí)斐沙鲣摃r(shí)仍有固體冷快或未熔化渣料，造成出鋼口堵塞事故，本設(shè)計(jì)取該角為120176。故選取的電極直徑是合理的?！鍾e=＝122448從而熱區(qū)冷區(qū)6）綜合傳熱系數(shù) 水冷爐壁的綜合傳熱系數(shù)U：W/m以100Kg金屬爐料（廢鋼、生鐵）為基礎(chǔ)，結(jié)果列入表45。=，由此計(jì)算氧氣和空氣的消耗量。3)+4)＋5)＋6)便是熔化期的物料支出量。根據(jù)表35得假定，其結(jié)果一并列入表411。引起該期物料變化的因素有：扒除氧化渣，再造稀薄渣。根據(jù)理論和實(shí)踐，%以下，加入量為鋼水的2%～3%，本計(jì)算取3%。計(jì)算結(jié)果列于表317。（4）合金成分和收得率見表43和表45，燒損部分以氧化物形式入渣。根據(jù)消耗的熱量確定。K），由爐氣量可得: Qx＝[（120025）]＝ KJ5)煙塵物理熱Qy。其損失量與設(shè)備大小，冶煉時(shí)間等等因素有關(guān)。原材料堆存或者存入料倉等容器所需用的場合面積或容器容積的計(jì)算公式如下：q＝QT/n；Q＝A單耗指標(biāo)；q—某種原材料的儲(chǔ)存量，t；Q—該種材料的全年消耗量，t；n—年作業(yè)天數(shù)；T—計(jì)劃儲(chǔ)存天數(shù)；A—車間年產(chǎn)鋼量，t/a 。對于偏心底出鋼電弧爐，考慮到鋼包車及鋼包的高度。設(shè)有公稱容量180噸的LF精煉爐，LF爐另一側(cè)設(shè)有LF爐的維修區(qū)域及鋼包的修砌區(qū)，另一側(cè)設(shè)有鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)。回轉(zhuǎn)臂的另一端則停在鋼水接受跨，以更換鋼包。計(jì)算得: H=，取11米(2)澆注平臺(tái)的長度要考慮到中間包車的長度及布置，通常中間包車長度為 7米，所以澆注平臺(tái)的長度為45米。緩冷區(qū)位于連鑄機(jī)旁側(cè)；良錠存放區(qū)位于跨間另一側(cè)，用來存放良錠、坯件，其間有運(yùn)輸線路直接通到軋鋼車間；連鑄備件的存放和修理區(qū)位于跨間另一側(cè)，另外還有配電室、剪切控制室、拉矯機(jī)控制室分別位于良錠存放區(qū)一邊靠近連鑄機(jī)的位置，其他具體設(shè)施依具體情況而定。對氧氣有如下幾點(diǎn)要求：含氧量99%、水分≤3103kg/m工作壓力（～）105Pa；（9）鐵礦石 鐵礦石在電弧爐煉鋼過程中主要用于脫磷、硫、氣和夾雜物。合金成分在5%以下的合金可按照鋼水成分要求稱量好后直接加入到鋼包內(nèi)，隨鋼包利用在線烘烤器一起烘烤。 （1）裝料為能有效地進(jìn)行煉鋼操作，在考慮金屬料配比量和裝料時(shí)總是以最大可能地提高生產(chǎn)率作為主要因素，提高熔化速度的基本條件如下：料籃容積一般設(shè)計(jì)成爐子容量相同，裝料后爐料不能高出爐子上口；第一籃料通電熔化后，進(jìn)第二籃料的時(shí)機(jī)應(yīng)選在既能提高熱效率，又不使?fàn)t料過高而影響送電；根據(jù)爐子容量，變壓器功率和吹氧情況確定合適的廢鋼堆積密度，密度過大，廢鋼落入熔池后使熔化條件變壞；密度過輕，廢鋼下落不穩(wěn)定，熔化速度減慢；廠內(nèi)自產(chǎn)或壓塊等大塊廢鋼應(yīng)裝在料籃下部，以防止熔化時(shí)滑落碰斷電極；裝料次數(shù)應(yīng)盡可能少，以減少熱損失；原料中低碳、高熔點(diǎn)、輕薄料多時(shí)要適當(dāng)配入含碳材料，降低熔點(diǎn)，加速熔化；加海綿鐵時(shí)如連續(xù)加入，應(yīng)從電極穿井后開始直至出鋼這段時(shí)間內(nèi)連續(xù)不斷地加入；如果分批加入，每次加入量宜少，既要避免發(fā)生爐料架橋，又能使?fàn)t壁處殘存的廢鋼起到保護(hù)耐火材料，免遭電弧輻射的損害；石灰溶劑可和爐料一起加入爐內(nèi)，以利早期成渣脫磷。也可以一開始就采用最大功率送電，以加速爐料熔化。綜合氧化可以擴(kuò)大鋼渣反應(yīng)界面，造出高堿度高氧化性爐渣，促進(jìn)了脫磷和脫碳反應(yīng)的順行。還原精煉期的具體任務(wù)是:盡可能脫除鋼液中的氧；脫除鋼液中的硫；最終調(diào)整鋼液的化學(xué)成分,使之滿足規(guī)格要求；調(diào)整鋼液溫度,并為鋼的正常澆注創(chuàng)造條件。C 出鋼條件及操作 當(dāng)鋼水成分，溫度符合條件時(shí)，且出鋼和精煉的準(zhǔn)備工作已完成時(shí)便可出鋼。此時(shí)，電弧全部被爐料包圍，熱量全部被爐料吸收，故使用最大功率供電，一般穿井時(shí)間為10分鐘，約占熔化時(shí)間的1/4。（2）布料布料原則：下致密，上疏松，中間高，四周低，爐門口無大料，穿井快，不搭橋；布料順序：底部裝小料，其用量為小料總量的一半，然后在料罐的下部中心區(qū)裝入全部大料，低碳廢鋼或難熔爐料，在大料之間填充中小料，中型料裝在大料的上面及四周；在料的最上面（電極下面），放入剩余的小料（輕廢鋼），以便通電后電極能很快穿井埋入料中，減輕電弧光對爐蓋的輻射；熔點(diǎn)高的鐵合金應(yīng)放在高溫區(qū)，但不能裝在電極下面，易揮發(fā)的合金元素避免放在電極下高溫區(qū)；若配入增碳劑，如生鐵、焦粉、電極粉、電極塊等，應(yīng)將增碳劑放在生鐵大料塊上部，破碎電極塊或大包焦粉，電極粉放在料籃底部小料之上；裝料完畢，進(jìn)行計(jì)算做到準(zhǔn)確真實(shí)；裝料時(shí)料籃中心與爐膛中心線，必須在同一條垂直線上，料籃不得不碰撞爐襯和水冷件；冷裝完后兌鐵水，執(zhí)行兌鐵水規(guī)程。 ： 1）必須正確地進(jìn)行配料計(jì)算和準(zhǔn)確地稱量爐料重量； 2）爐料的大小要求按比例搭配，以達(dá)到好裝，快化的目的； 3）各類爐料應(yīng)根據(jù)鋼的質(zhì)量要求和冶煉方法搭配使用； 4）配料成分必須符合工藝要求； 5）注意上爐冶煉含Ni、Cr、W、Mo等元素的高合金鋼，下爐應(yīng)配相應(yīng)的鋼種進(jìn)行澆爐，并注意殘余元素，不得出格。 （1）高位料倉供應(yīng)方案所需的散狀料和合金料中，冶金石灰、螢石、礦石以及硅鐵、錳鐵、硅鋁鐵、硅錳合金。本設(shè)計(jì)的其它數(shù)據(jù)請參閱電爐車