【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 率等 )作為設(shè)計(jì)的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。而各項(xiàng)指標(biāo)又與不同的生產(chǎn)流程、設(shè)備的類(lèi)型 (不同種類(lèi)的初煉爐及其容量大小 )及與所熔煉的鋼種密切相關(guān)。因此，選用計(jì)算時(shí)必須認(rèn)真考慮，并且用這些指標(biāo)來(lái)代表設(shè)計(jì)方案的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性。原料的單位消耗是指平均的單位合格產(chǎn)品所用的原料量，通常以 kg/t 計(jì)。表 是超高功率電弧爐煉鋼主要經(jīng)濟(jì) 技術(shù)指標(biāo)，可供計(jì)算時(shí)參考。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 4 頁(yè) 表 超高功率電弧爐熔煉主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng) 目 單 位 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 冶 煉 周 期 min/爐 40 ～ 70 冶 煉 電 耗 kwh/t 250 ～ 400 石墨電極消耗量 kg/t AC:3； DC: 單位功率水平 kvA/t 700 ～ 1000 電爐的公稱(chēng)容量 t 60 ～ 150 計(jì)算車(chē)間生產(chǎn)物料平衡的意義在于： 1)對(duì)一定規(guī)模的生產(chǎn)車(chē)間顯示出其輸入與輸出任務(wù)的大小，即車(chē)間吞吐量的定量概念。由此又可以選定各 種原材料輸入，成品與廢品的輸出應(yīng)采用的運(yùn)輸方式。計(jì)算所得運(yùn)輸任務(wù)的大小亦是進(jìn)行總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)的依據(jù)。 2)由物料消耗量設(shè)計(jì)各原材料的儲(chǔ)存量與儲(chǔ)存容器或存放場(chǎng)地面積。 3)所選用指標(biāo)的優(yōu)劣直接反映設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理與否，特別是金屬料的消耗與部分金屬在生產(chǎn)流程中的循環(huán)往復(fù)更能顯示所設(shè)計(jì)流程的先進(jìn)與否，顯示金屬利用的水平。 煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)的內(nèi)容 (1) 車(chē)間設(shè)計(jì)的依據(jù)。 煉鋼廠或一個(gè)車(chē)間的設(shè)計(jì)工作應(yīng)按照基建程序來(lái)安排，每段工作均應(yīng)以前一段設(shè)計(jì)內(nèi)容為依據(jù)，若非必要不得任意修改。設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該制定詳細(xì) 的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)是根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際經(jīng)過(guò)充分討論研究之后制定的。 (2) 車(chē)間設(shè)計(jì)的目的和基本內(nèi)容。 設(shè)計(jì)的目的是要建設(shè)新的生產(chǎn)廠。設(shè)計(jì)的任務(wù)是要對(duì)建設(shè)單位作出技術(shù)的與經(jīng)濟(jì)的詳細(xì)規(guī)劃，確定企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)狀況，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。設(shè)計(jì)中所擬定的勞動(dòng)人員編制和建設(shè)投資估算與概算，是企業(yè)招工定額、建立人員編劇和申請(qǐng)撥付投資或貸款的依據(jù)。 煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)一般應(yīng)包含下列各項(xiàng)基本內(nèi)容： 1) 車(chē)間的工藝設(shè)計(jì)部分； 2) 車(chē)間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)； 3) 供電設(shè)施設(shè)計(jì)，電訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)，照明設(shè)計(jì)； 4) 給水、排水 (包括污水處理 )設(shè)計(jì)； 5) 廠房通風(fēng)與局部的采暖、通風(fēng)設(shè)計(jì)； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 6) 廠房與設(shè)備基礎(chǔ)及其它構(gòu)筑物設(shè)計(jì)； 7) 環(huán)境保護(hù)與安全衛(wèi)生。 顯然上述眾多設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)由各種專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員共同協(xié)作完成，各專(zhuān)業(yè)之間形成一個(gè)完整的組合體，不同專(zhuān)業(yè)為一個(gè)共同目的而互相協(xié)作，密切配合，而由該項(xiàng)目的總設(shè)計(jì)師 (項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人 )組織、協(xié)調(diào) 各方面的設(shè)計(jì)工作， 共同的任務(wù)。 (3)車(chē)間工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)。具體地說(shuō)，工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，對(duì)下列各項(xiàng)內(nèi)容完成較詳細(xì)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ，編制設(shè)計(jì)況明書(shū)，繪制相應(yīng)的圖紙： 1)制訂詳細(xì)的產(chǎn)品計(jì)劃方案 (產(chǎn)品大綱 )； 2)根據(jù)不同鋼種，制訂生產(chǎn)工藝大綱； 3)主體設(shè)備的選型，確定設(shè)備數(shù)量，型號(hào)等； 4)選擇各種輔助設(shè)備，提出非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的設(shè)計(jì)工藝要求； 5)設(shè)計(jì)并繪制車(chē)間的工藝布置平面圖，及剖面圖； 6)提供水、電、熱力、土建、通風(fēng)、照明，設(shè)備制造及總圖運(yùn)輸?shù)雀鲗?zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)所需要的資料； 7)計(jì)算各項(xiàng)原材料的消耗量，計(jì)算煉鋼 — 澆鑄生產(chǎn)過(guò)程的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)； 8)編制勞動(dòng)定員計(jì)劃； 9)連鑄坯生產(chǎn)成本計(jì)算或提出成本計(jì)算的技術(shù)資料，提出進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析所需要的資料。 由上述各項(xiàng)可見(jiàn)，工藝設(shè)計(jì)部分是決定一個(gè)車(chē)間 (或廠 )面貌的主要因素，是決定和影響其它專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的前提條件。正確進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)便成為完成設(shè)計(jì)任務(wù)、保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的要求，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)工作所應(yīng)遵循的程序，既避免繁瑣，又不可簡(jiǎn)略草率，保證設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)主要解決的是工藝設(shè)計(jì)部分。概括地說(shuō)，是制定了產(chǎn)品大綱，確定了主體工藝流程，選定了各項(xiàng)主要生產(chǎn)設(shè)備 (電爐、精煉設(shè)備、連鑄設(shè) 備以及各跨間所需的相關(guān)起重設(shè)備等的確定 )，解決生產(chǎn)車(chē)間各組成部分的布置問(wèn)題（主要指電爐、精煉設(shè)備、連鑄設(shè)備等的工藝布置），繪制了車(chē)間布置的平面圖、剖面圖以及電弧爐的爐型圖，核算了車(chē)間主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)方案的確定 產(chǎn)品大綱的制定 產(chǎn)品大綱 （ 1）冶煉鋼種 主要鋼種：軸承鋼 其他鋼種：碳素鋼 、 合金結(jié)構(gòu)鋼 、 冷鐓鋼 、 碳素工具鋼 （ 2） 代表鋼號(hào)成分。 見(jiàn)表 。 表 代表鋼號(hào)成分 成分 牌號(hào) C Si Mn P S Cr GCr9（ 軸承鋼 ） ~ ~ ~ ≤ ~ Q235（ 碳素鋼 ） ≤ ≤ ~ ≤ ~ 30Mn2（ 合金結(jié)構(gòu)鋼 ） ~ ~ ~ ML15（ 冷鐓鋼 ） ~ ~ ~ ≤ T7（ 碳素工具鋼 ） ~ ≤ ≤ ≤ ≤ （ 3） 各鋼種 代表鋼號(hào)、 產(chǎn)量 以及 產(chǎn)量比 （ %）。見(jiàn)表 。 表 各鋼種 代表鋼號(hào)、 產(chǎn)量 以及 產(chǎn)量比 單位：萬(wàn)噸 鋼 種 代表鋼號(hào) 產(chǎn)量 產(chǎn)量比 (%) 高碳鉻軸承鋼 GCr9 39 60 碳素鋼 Q235 13 20 合金結(jié)構(gòu)鋼 30Mn2 10 冷鐓鋼 ML15 5 碳素工具鋼 T7 5 制定產(chǎn)品大綱的依據(jù) 近年來(lái) ,我 國(guó)軸承市場(chǎng) 發(fā)展迅速， 與 機(jī)械、汽車(chē) 等 行業(yè) 的 發(fā)展 迅猛有關(guān) ,為軸承行業(yè)的 發(fā)展提供 了 市場(chǎng)空間 ， 軸承市場(chǎng) 空間的 拓展 ,為軸承鋼 的發(fā)展 帶來(lái)了 機(jī)遇和前景 。 工程機(jī)械軸承 占軸承鋼比例較大 。從長(zhǎng)期發(fā)展 著眼 ，中高檔轎車(chē)軸承 、 航空航天 軸承 、數(shù)控機(jī)床軸承、前景 很不錯(cuò) 。 由于 市場(chǎng)對(duì)軸承的要求 的因素如 質(zhì)量 ,噪音和使用壽命 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 等越來(lái)越高 ,軸承行業(yè)對(duì)軸承鋼的要求 也隨之增高 。比如 ,航空航天 、 機(jī)床主軸精密軸承 ,計(jì)算機(jī)專(zhuān)用軸承等 ,這些產(chǎn)品對(duì)軸承的要求很高。 所以， 在 現(xiàn)階段， 除了保證軸承鋼的產(chǎn)量 ， 還 應(yīng)大力提高冶煉水平，生產(chǎn) 優(yōu)質(zhì) 軸承鋼，為國(guó)內(nèi)航空航天、汽車(chē) 輪船、計(jì)算機(jī) 等行業(yè)的未來(lái)發(fā)展 提供保障 。 鋼種的特性以及用途 (1) 高碳鉻軸承鋼 GCr9。 表 GCr9的化學(xué)成分 1) 特性： 淬透性 和 耐磨性高，冷應(yīng)變塑性 和 切削加工性中等，焊接性差，對(duì)白點(diǎn)形成敏感，熱處理有回火脆性?xún)A向。 GCr9 因?yàn)?具有良好性能、合金含量較少 而成為 最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過(guò)淬火加回火后具有均勻的組織、良好的耐磨性、較高的硬度、高的 接觸疲勞性能。 2) 用途： 用于制作各種滾動(dòng)體 以及 軸承套圈 。 例如 :制作汽車(chē)、機(jī)床、 火車(chē) 、鉆探機(jī)、 各種機(jī)械 ,傳動(dòng)軸承的套圈 、 鋼球、滾子 。 有時(shí)也用來(lái)制造沖模、量具 等 工具 (2) 碳素鋼 Q235 1) 特性： 含碳量適中，塑性、韌性、焊接性能、冷加工性能 良好。 強(qiáng)度 良好 ，易于加工。 2) 用途： 大量生產(chǎn)鋼板、鋼筋 、 型鋼、橋梁、車(chē)輛等。 質(zhì)量好 的 含 S、 P 量低 的 C、 D 級(jí) Q235，相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，適于制造機(jī)座、支架、連桿、軸、軸套圈等對(duì)焊接性 和 韌性要求較高的工程結(jié)構(gòu)機(jī)械零部件。 （ 3）碳素工具鋼 T7 1） 特性： 亞共析鋼，韌性和強(qiáng)度 良好 。 2） 用途： 元素 C Si Mn Cr P S N H O Ti 含量(％ ) ~ ~ ~ ~ ≤ ≤ 80 ppm ≤ 1~2 ppm ≤ 12 ppm ≤ 15 ppm 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 用于制造能夠承受沖擊負(fù)荷的工具，如沖頭、鍛模、鉗工工具、錘和沖模、鉆子、手用大錘的錘頭、鋼印、較純的外科醫(yī)療用具等。 （ 4）冷鐓鋼 ML15 1） 特性： 塑性和韌性 良好 ， 較好的 冷鐓和沖擊性能。 2） 用途： 常用來(lái) 制作鉚釘、開(kāi)口銷(xiāo)、彈簧插銷(xiāo)、螺釘、等。 （ 5）合金結(jié)構(gòu)鋼 30Mn2 1） 特性： 經(jīng)處理后，具有 很好的 強(qiáng)度 、 韌性 和 耐磨性能 。 拉絲、冷鐓、熱處理工藝 在 制造截面尺寸小的零件時(shí) 表現(xiàn)更好 ，可加工性 與 焊接性尚 可，一般不作為焊接件 。 具有較高的淬透性，淬變性小，但有過(guò)熱、脫碳敏感性及回火脆性。 2） 用途： 汽車(chē)、拖拉機(jī)中的車(chē)架、變速箱齒輪、軸、較大截面的調(diào)質(zhì)件 多是用其制造 ，起重機(jī)的后車(chē)軸等心部強(qiáng)度較高的滲碳件 也可用其制造 。 工藝方案與工藝流程的選擇 爐容量與座數(shù)的確定 大電爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，熱損失和電耗較小 ，因此 一般力求選用較大容量的電爐。車(chē)間的生產(chǎn)規(guī)模，冶煉周期，作業(yè)率等因素 對(duì) 電弧爐的爐容量 影響較大 。每次的出鋼量q 由此可以估算出： yGq ???? ???8760 () 式中 ?G —— 車(chē)間產(chǎn)品方案中確定的年產(chǎn)量， t； τ —— 冶煉周期， 取 51 分鐘即 ； η —— 作業(yè)率， 100%? ??年 作 業(yè) 天 數(shù)年 日 歷 天 數(shù)，取 88%； y —— 良坯收得率，連鑄一般 95%~96%； 求得 q = 75 t 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 留鋼量 設(shè)計(jì) 為爐子公稱(chēng)容量的 %， 由此 確定電弧爐 的公稱(chēng)容量為 95 t 。 現(xiàn)代電弧爐煉鋼車(chē)間一般配置 1 座電弧爐 ——1 套爐外精煉裝置 ——1 臺(tái)連鑄機(jī)——1 套成品連軋機(jī)的“四位一體”一 對(duì)一的生產(chǎn)作業(yè)線(xiàn)。這種配置方式具有生產(chǎn)管理方便，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，相對(duì)投資省的優(yōu)點(diǎn)。 工藝方法與工藝流程的選擇與論證 現(xiàn)代電爐生產(chǎn)流程是以電爐生產(chǎn)的現(xiàn)代化、高效化為出發(fā)點(diǎn)。而超高功率供電技術(shù)、爐外精煉技術(shù)和用氧技術(shù)是提高電爐生產(chǎn)效率的最重要的技術(shù)。由于精煉任務(wù)移到爐后的精煉爐中進(jìn)行，傳統(tǒng)電爐所承擔(dān)的熔化、脫碳、還原等多項(xiàng)任務(wù)被分解，電爐的任務(wù)單純化，主要任務(wù)是熔化廢 鋼。通過(guò)提高電爐功率，發(fā)展用氧技術(shù)，增強(qiáng)化學(xué)能的使用，提高了熔化廢鋼所需能量的輸入強(qiáng)度。并改進(jìn)能源在爐內(nèi)的分布，極大地縮短了電爐冶煉周期，實(shí)現(xiàn)了與連鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏匹配，為建立現(xiàn)代電爐流程奠定基礎(chǔ)。從電爐生產(chǎn)普鋼開(kāi)始，電爐鋼廠逐漸形成了現(xiàn)代電爐 — 精煉 — 連鑄 — 連軋的生產(chǎn)線(xiàn)，成為有競(jìng)爭(zhēng)能力的煉鋼生產(chǎn)線(xiàn)。 在 生產(chǎn)高碳鉻軸承鋼 方面 江陰興澄特種鋼鐵有限公司居全國(guó)領(lǐng)先 、世界先進(jìn)水平 。品種包括棒材和線(xiàn)材，其生產(chǎn)的主要工藝流程為： 較大規(guī)格棒材生產(chǎn)工藝流程為： 高爐鐵水十優(yōu)質(zhì)廢鋼 → 100t EAF 超高功率偏心底出鋼直流電弧 爐 → 100t LF 精煉爐 → 100t VD 真空脫氣爐 → R12m 、 5 機(jī) 5 流 300mm300mm 大方坯連鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連軋軋制 ( → 拋丸 → 矯直 → 渦流探傷 → 超聲波探傷 )。 較小規(guī)格棒材生產(chǎn)工藝流程為： 高爐鐵水十優(yōu)質(zhì)廢鋼 → 100t EAF 超高功率偏心底出鋼直流電弧爐 → 100tLF 精煉爐 → 100tVD 真空脫氣爐 → R12m 、 5機(jī) 5流 300mm300mm大方坯連鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連軋開(kāi)坯 → 中間坯加熱 → 連軋軋制 ( → 拋丸 → 矯直 → 倒角 → 渦流探傷 → 超聲波探傷 )。 線(xiàn)材生產(chǎn)藝流程為： 高爐鐵水十優(yōu)質(zhì)廢鋼 → 100t EAF 超高功率偏心底出鋼直流電弧爐 → 100tLF 精煉爐 → 100tVD 真空脫氣爐 → R12m 、 5 機(jī) 5 流 300mm300mm 大方坯連鑄 CC 。 本次設(shè)計(jì)考慮到實(shí)際和先進(jìn)性，采用： 95t Consteel 交流 電弧爐（ UHPEAF， EBT）遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) → 80t LF 精煉爐 → 80t VD 真空脫氣爐 → R12m 、 3 機(jī) 3 流 300mm300mm 大方坯連鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連 軋軋制 ( → 拋丸 → 矯直 → 渦流探傷 → 超聲波探傷 )。 （ UHP 超高功率， EBT 偏心爐底出鋼法 ） （ 1） Consteel 電弧爐 可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料、連續(xù)預(yù)熱廢鋼、生鐵、預(yù)還原鐵礦等金屬料，同時(shí)減少煙塵排放量的電弧爐煉鋼技 術(shù)。 它從廢鋼料場(chǎng)或鐵路車(chē)皮把廢鋼裝上爐