【文章內(nèi)容簡介】 率等 )作為設計的指標進行計算。而各項指標又與不同的生產(chǎn)流程、設備的類型 (不同種類的初煉爐及其容量大小 )及與所熔煉的鋼種密切相關。因此，選用計算時必須認真考慮，并且用這些指標來代表設計方案的技術可行性和經(jīng)濟合理性。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。表 是超高功率電弧爐煉鋼主要經(jīng)濟 技術指標，可供計算時參考。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 4 頁 表 超高功率電弧爐熔煉主要經(jīng)濟技術指標 項 目 單 位 主要經(jīng)濟技術指標 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 電爐的公稱容量 t 60 ～ 150 計算車間生產(chǎn)物料平衡的意義在于： 1)對一定規(guī)模的生產(chǎn)車間顯示出其輸入與輸出任務的大小，即車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采用的運輸方式。計算所得運輸任務的大小亦是進行總圖運輸設計的依據(jù)。 2)由物料消耗量設計各原材料的儲存量與儲存容器或存放場地面積。 3)所選用指標的優(yōu)劣直接反映設計的經(jīng)濟合理與否，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)往復更能顯示所設計流程的先進與否，顯示金屬利用的水平。 煉鋼車間設計的內(nèi)容 (1) 車間設計的依據(jù)。 煉鋼廠或一個車間的設計工作應按照基建程序來安排，每段工作均應以前一段設計內(nèi)容為依據(jù)，若非必要不得任意修改。設計之前，應該制定詳細 的設計任務書。設計任務書是根據(jù)當?shù)氐膶嶋H經(jīng)過充分討論研究之后制定的。 (2) 車間設計的目的和基本內(nèi)容。 設計的目的是要建設新的生產(chǎn)廠。設計的任務是要對建設單位作出技術的與經(jīng)濟的詳細規(guī)劃，確定企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟狀況，技術經(jīng)濟指標。設計中所擬定的勞動人員編制和建設投資估算與概算，是企業(yè)招工定額、建立人員編劇和申請撥付投資或貸款的依據(jù)。 煉鋼車間設計一般應包含下列各項基本內(nèi)容： 1) 車間的工藝設計部分； 2) 車間機械設備設計； 3) 供電設施設計，電訊系統(tǒng)設計，照明設計； 4) 給水、排水 (包括污水處理 )設計； 5) 廠房通風與局部的采暖、通風設計； 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 5 頁 6) 廠房與設備基礎及其它構筑物設計； 7) 環(huán)境保護與安全衛(wèi)生。 顯然上述眾多設計內(nèi)容應由各種專業(yè)設計人員共同協(xié)作完成，各專業(yè)之間形成一個完整的組合體，不同專業(yè)為一個共同目的而互相協(xié)作，密切配合，而由該項目的總設計師 (項目總負責人 )組織、協(xié)調(diào) 各方面的設計工作， 共同的任務。 (3)車間工藝設計的任務。具體地說，工藝設計的任務是以設計任務書為依據(jù)，對下列各項內(nèi)容完成較詳細的設計與計算 ，編制設計況明書，繪制相應的圖紙： 1)制訂詳細的產(chǎn)品計劃方案 (產(chǎn)品大綱 )； 2)根據(jù)不同鋼種，制訂生產(chǎn)工藝大綱； 3)主體設備的選型，確定設備數(shù)量，型號等； 4)選擇各種輔助設備，提出非標準設備的設計工藝要求； 5)設計并繪制車間的工藝布置平面圖，及剖面圖； 6)提供水、電、熱力、土建、通風、照明，設備制造及總圖運輸?shù)雀鲗I(yè)設計所需要的資料； 7)計算各項原材料的消耗量，計算煉鋼 — 澆鑄生產(chǎn)過程的各項技術經(jīng)濟指標； 8)編制勞動定員計劃； 9)連鑄坯生產(chǎn)成本計算或提出成本計算的技術資料，提出進行技術經(jīng)濟分析所需要的資料。 由上述各項可見，工藝設計部分是決定一個車間 (或廠 )面貌的主要因素，是決定和影響其它專業(yè)設計的前提條件。正確進行工藝設計便成為完成設計任務、保證設計質量的關鍵。因此，設計者必須根據(jù)設計任務所提出的要求，嚴格按照設計工作所應遵循的程序，既避免繁瑣，又不可簡略草率，保證設計工作的質量。 本設計主要解決的是工藝設計部分。概括地說，是制定了產(chǎn)品大綱，確定了主體工藝流程，選定了各項主要生產(chǎn)設備 (電爐、精煉設備、連鑄設 備以及各跨間所需的相關起重設備等的確定 )，解決生產(chǎn)車間各組成部分的布置問題（主要指電爐、精煉設備、連鑄設備等的工藝布置），繪制了車間布置的平面圖、剖面圖以及電弧爐的爐型圖，核算了車間主要經(jīng)濟技術指標。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 6 頁 2 設計方案的確定 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 、 合金結構鋼 、 冷鐓鋼 、 碳素工具鋼 （ 2） 代表鋼號成分。 見表 。 表 代表鋼號成分 成分 牌號 C Si Mn P S Cr GCr9（ 軸承鋼 ） ~ ~ ~ ≤ ~ Q235（ 碳素鋼 ） ≤ ≤ ~ ≤ ~ 30Mn2（ 合金結構鋼 ） ~ ~ ~ ML15（ 冷鐓鋼 ） ~ ~ ~ ≤ T7（ 碳素工具鋼 ） ~ ≤ ≤ ≤ ≤ （ 3） 各鋼種 代表鋼號、 產(chǎn)量 以及 產(chǎn)量比 （ %）。見表 。 表 各鋼種 代表鋼號、 產(chǎn)量 以及 產(chǎn)量比 單位：萬噸 鋼 種 代表鋼號 產(chǎn)量 產(chǎn)量比 (%) 高碳鉻軸承鋼 GCr9 39 60 碳素鋼 Q235 13 20 合金結構鋼 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 ,我 國軸承市場 發(fā)展迅速， 與 機械、汽車 等 行業(yè) 的 發(fā)展 迅猛有關 ,為軸承行業(yè)的 發(fā)展提供 了 市場空間 ， 軸承市場 空間的 拓展 ,為軸承鋼 的發(fā)展 帶來了 機遇和前景 。 工程機械軸承 占軸承鋼比例較大 。從長期發(fā)展 著眼 ，中高檔轎車軸承 、 航空航天 軸承 、數(shù)控機床軸承、前景 很不錯 。 由于 市場對軸承的要求 的因素如 質量 ,噪音和使用壽命 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 7 頁 等越來越高 ,軸承行業(yè)對軸承鋼的要求 也隨之增高 。比如 ,航空航天 、 機床主軸精密軸承 ,計算機專用軸承等 ,這些產(chǎn)品對軸承的要求很高。 所以， 在 現(xiàn)階段， 除了保證軸承鋼的產(chǎn)量 ， 還 應大力提高冶煉水平，生產(chǎn) 優(yōu)質 軸承鋼，為國內(nèi)航空航天、汽車 輪船、計算機 等行業(yè)的未來發(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的化學成分 1) 特性： 淬透性 和 耐磨性高，冷應變塑性 和 切削加工性中等，焊接性差，對白點形成敏感，熱處理有回火脆性傾向。 GCr9 因為 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： 用于制作各種滾動體 以及 軸承套圈 。 例如 :制作汽車、機床、 火車 、鉆探機、 各種機械 ,傳動軸承的套圈 、 鋼球、滾子 。 有時也用來制造沖模、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。 強度 良好 ，易于加工。 2) 用途： 大量生產(chǎn)鋼板、鋼筋 、 型鋼、橋梁、車輛等。 質量好 的 含 S、 P 量低 的 C、 D 級 Q235，相當于優(yōu)質碳素結構鋼，適于制造機座、支架、連桿、軸、軸套圈等對焊接性 和 韌性要求較高的工程結構機械零部件。 （ 3）碳素工具鋼 T7 1） 特性： 亞共析鋼，韌性和強度 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 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 8 頁 用于制造能夠承受沖擊負荷的工具，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 制作鉚釘、開口銷、彈簧插銷、螺釘、等。 （ 5）合金結構鋼 30Mn2 1） 特性： 經(jīng)處理后，具有 很好的 強度 、 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 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，但有過熱、脫碳敏感性及回火脆性。 2） 用途： 汽車、拖拉機中的車架、變速箱齒輪、軸、較大截面的調(diào)質件 多是用其制造 ，起重機的后車軸等心部強度較高的滲碳件 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 大電爐技術經(jīng)濟指標較好，熱損失和電耗較小 ，因此 一般力求選用較大容量的電爐。車間的生產(chǎn)規(guī)模，冶煉周期，作業(yè)率等因素 對 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 。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 9 頁 留鋼量 設計 為爐子公稱容量的 %， 由此 確定電弧爐 的公稱容量為 95 t 。 現(xiàn)代電弧爐煉鋼車間一般配置 1 座電弧爐 ——1 套爐外精煉裝置 ——1 臺連鑄機——1 套成品連軋機的“四位一體”一 對一的生產(chǎn)作業(yè)線。這種配置方式具有生產(chǎn)管理方便，技術經(jīng)濟指標先進，相對投資省的優(yōu)點。 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。而超高功率供電技術、爐外精煉技術和用氧技術是提高電爐生產(chǎn)效率的最重要的技術。由于精煉任務移到爐后的精煉爐中進行，傳統(tǒng)電爐所承擔的熔化、脫碳、還原等多項任務被分解，電爐的任務單純化，主要任務是熔化廢 鋼。通過提高電爐功率，發(fā)展用氧技術，增強化學能的使用，提高了熔化廢鋼所需能量的輸入強度。并改進能源在爐內(nèi)的分布，極大地縮短了電爐冶煉周期，實現(xiàn)了與連鑄機生產(chǎn)節(jié)奏匹配，為建立現(xiàn)代電爐流程奠定基礎。從電爐生產(chǎn)普鋼開始，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，成為有競爭能力的煉鋼生產(chǎn)線。 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領先 、世界先進水平 。品種包括棒材和線材，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 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 5流 300mm300mm大方坯連鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連軋開坯 → 中間坯加熱 → 連軋軋制 ( → 拋丸 → 矯直 → 倒角 → 渦流探傷 → 超聲波探傷 )。 線材生產(chǎn)藝流程為： 高爐鐵水十優(yōu)質廢鋼 → 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 5 流 300mm300mm 大方坯連鑄 CC 。 本次設計考慮到實際和先進性，采用： 95t Consteel 交流 電弧爐（ UHPEAF， EBT）遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 10 頁 → 80t LF 精煉爐 → 80t VD 真空脫氣爐 → R12m 、 3 機 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 可以實現(xiàn)連續(xù)加料、連續(xù)預熱廢鋼、生鐵、預還原鐵礦等金屬料，同時減少煙塵排放量的電弧爐煉鋼技 術。 它從廢鋼料場或鐵路車皮把廢鋼裝上爐