【正文】 計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。連鑄機的高度一般是指從拉矯機底座基礎(chǔ)面至中間包頂面的總高度H，有：H＝R+H+H+H+H式中 R—連鑄機圓弧半徑，R=9m；H—拉矯機底座基礎(chǔ)面至鑄坯底面距離，； H—連鑄機弧形中心至結(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的距離，； H—中間包全高，；計算得： H＝ 取12米由于連鑄機與精煉爐同跨，故取其軌面標高相同，即24m。中間包修砌區(qū)位于鋼包回轉(zhuǎn)臺一側(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，再留有一定的預留空間，故確定的總長度為：170m,其中45m為電爐操作平臺的長度。本計算取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合計表424元素氧化熱及成渣熱名稱氧化量化學反應(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。采用沉淀脫氧和擴散脫氧相結(jié)合的方式，即稀薄渣形成后，㎏/t插鋁預脫氧；再分批加入碳粉（㎏/t）和硅鐵粉（5㎏/t）進行擴散脫氧；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得元素燒損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，要進行換渣，通常除去70%的熔化渣，而進入氧化期只留下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，使爐內(nèi)熱負荷急劇增加，爐內(nèi)分布不平衡加劇，從而使爐壁的壽命大大降低，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)爐子上的熱點來計算電弧爐壁的熱流強度，有如下公式：q熱點 q熱點式中：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)計算得，q熱點＝㎡，q冷點 ＝㎡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—電極上的電流強度，I=P/=74617A；ρ—石墨電極500℃時的電阻系數(shù)，10Ωmm178。經(jīng)驗表明，對70噸以上的電弧爐，出鋼口的直徑一般在120mm以上，本設(shè)計取200mm。一般為3176。采用偏心底出鋼后，出鋼時爐子傾動只有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算公式可得，熔體體積V池（m3）的計算公式為： 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：此跨主要是進行鋼坯的凝固工作。 電爐車間生產(chǎn)技術(shù)指標1）產(chǎn)量指標 合格鋼產(chǎn)量 200萬噸/年； 冶煉時間 45min 2）質(zhì)量指標 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、橫壁和放松電極機構(gòu)等3部分組成。電弧爐設(shè)備簡單。氣體/團塊狀類型的DRI工藝還將占主導地位, 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、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一步擴大, 特別是在扁平材方面。生鐵是廣受歡迎的, 預計上市的生鐵會越來越多。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。傳動方式有機械傳動和液壓傳動。 電極升降自動調(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)計方案 電爐容量和臺數(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)檢驗合格的鋼坯產(chǎn)量。廢鋼坑可按其塊度大小分幾個不同的坑；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，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10～12176。同時，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)鋼水流動性越差，甚至會造成出鋼時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)理論和實踐，%以下，加入量為鋼水的2%～3%，本計算取3%。計算結(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算公式如下：q＝QT/n；Q＝A單耗指標；q—某種原材料的儲存量，t；Q—該種材料的全年消耗量，t；n—年作業(yè)天數(shù)；T—計劃儲存天數(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?；剞D(zhuǎn)臂的另一端則停在鋼水接受跨，以更換鋼包。計算得: H=，取11米(2)澆注平臺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，所以澆注平臺的長度為45米。緩冷區(qū)位于連鑄機旁側(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、拉矯機控制室分別位于良錠存放區(qū)一邊靠近連鑄機的位置，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）裝料為能有效地進行煉鋼操作，在考慮金屬料配比量和裝料時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，進第二籃料的時機應(yīng)選在既能提高熱效率，又不使爐料過高而影響送電；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、輕薄料多時要適當配入含碳材料，降低熔點，加速熔化；加海綿鐵時如連續(xù)加入，應(yīng)從電極穿井后開始直至出鋼這段時間內(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，又能使爐壁處殘存的廢鋼起到保護耐火材料，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。綜合氧化可以擴大鋼渣反應(yīng)界面，造出高堿度高氧化性爐渣，促進了脫磷和脫碳反應(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 當鋼水成分，溫度符合條件時，且出鋼和精煉的準備工作已完成時便可出鋼。此時，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，一般穿井時間為10分鐘，約占熔化時間的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，進行計算做到準確真實；裝料時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）必須正確地進行配料計算和準確地稱量爐料重量； 2）爐料的大小要求按比例搭配，以達到好裝，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)計的其它數(shù)據(jù)請參閱電爐車