【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 3 頁(yè)都會(huì)及時(shí)更新。 第 4 頁(yè)1 電弧爐煉鋼車間的設(shè)計(jì)方案 [1][2] 電爐車間生產(chǎn)能力計(jì)算 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。合格率是反映生產(chǎn)技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一，它既與操作水平能夠有關(guān)，也與鋼種有關(guān)。本設(shè)計(jì)題目為年產(chǎn)量 100 萬(wàn)噸不銹鋼的煉鋼車間工藝設(shè)計(jì)。首先估算每次出剛量Q= .8760aGy??式中：Ga—車間產(chǎn)品方案中確定的年產(chǎn)量，t； τ—冶煉周期， 取 60min； η—作業(yè)率 η= 100%，一般 η=90% 94%，取 90%；年 作 業(yè) 天 數(shù)年 日 歷 天 數(shù) y—良坯收得率，連鑄一般 95% 98%。Q= = ==130t，??4109%8?爐容量標(biāo)準(zhǔn)系列為：20t、30t、40t、50t、60t、70t、80t 、100t 、125t 、150t 、175t 、200t所以選 150t 超高功率電弧爐一座。 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 100 萬(wàn)噸/年 冶煉時(shí)間 60min 熔化時(shí)間 40min （2）質(zhì)量指標(biāo) 鋼坯合格率 98% （3）作業(yè)率指標(biāo) 連鑄機(jī)作業(yè)率： 80%（4）材料消耗指標(biāo)1） 金屬材料消耗一般為廢鋼、返回廢鋼、合金料與脫氧合金。2） 煉鋼輔助材料消耗石灰、螢石以及其他造渣材料和脫氧粉劑。3） 耐火材料消耗 主要用于爐襯的各種耐火磚以及鋼包的耐火材料。4） 其它原材料消耗 第 5 頁(yè)電極和工具材料。5） 動(dòng)力熱力消耗指標(biāo)主要為電能和各種氣體和燃油等。(5)連鑄生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)連鑄比 100%鑄坯合格率 98%連鑄收得率 98% 電爐車間設(shè)計(jì)方案 主要冶煉鋼種及產(chǎn)品方案本設(shè)計(jì)主要生產(chǎn)不銹鋼，產(chǎn)品需求可根據(jù)市場(chǎng)的要求進(jìn)行靈活調(diào)整。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中年產(chǎn) 100 萬(wàn)噸不銹鋼的要求，可確定其產(chǎn)品大綱。詳見(jiàn)于表11：表 11 產(chǎn)品大綱序號(hào)代表鋼號(hào)產(chǎn)量（10 4t/a）比例（%）1 1Cr17Ni7 60 602 1Cr18Ni9Ti 20 203 1Cr17Mo 10 104 1Cr13 10 10合計(jì) 100 100 電爐煉鋼車間設(shè)計(jì)與建設(shè)的基礎(chǔ)材料（1）建廠條件 1）各種原料的供應(yīng)條件，特別是鋼鐵材料來(lái)源； 2）產(chǎn)品銷售對(duì)象及其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求； 3）水電資源情況，所在地區(qū)的產(chǎn)品加工，配件制作的協(xié)作條件；（2）工藝制度確定工藝制度是整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的基本方案，是設(shè)備選擇，工藝布置等一系列問(wèn)題的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。1）冶煉方法：利用超高功率電弧爐進(jìn)行單渣法冶煉，然后進(jìn)行爐外精煉； 第 6 頁(yè)2）澆注方法：采用全連鑄；3）連鑄坯的冷卻處理與精整：鑄坯在冷床上冷卻并精整；4）在技術(shù)或產(chǎn)量方面應(yīng)留有一定的余地。 電爐煉鋼車間的組成完整的電弧爐車間應(yīng)包括：（1）煉鋼主廠房，包括原料跨、爐子跨、精煉跨及鋼水連鑄跨；（2）廢鋼料堆場(chǎng)及配料間包括廢鋼處理設(shè)施（預(yù)熱、烘烤等） ；（3）鐵合金及散狀材料間；（4）鋼錠、坯存放場(chǎng)地；（5）中間渣場(chǎng)；（6）機(jī)電維修間及快速分析室；（7）爐襯制作與各種備件修理場(chǎng)地；（8）耐火材料庫(kù)、備件備品庫(kù)、車間變壓器室、配電室；（9）水處理、煙氣凈化設(shè)施及車間管理、生活服務(wù)設(shè)施。 電爐各車間的布置情況由于是一臺(tái)超高功率電弧爐，且是全連鑄，考慮到物料順行、勞動(dòng)安全條件和未來(lái)發(fā)展，采用橫向高架式布置。（1）原料跨:此跨主要是為廢鋼、返回廢鋼，散狀料及耐火材料等提供場(chǎng)地。 （2）爐子跨：此跨配一臺(tái) 150 噸超高功率的偏心底出鋼電弧爐，爐體爐蓋修理區(qū)，電爐裝料配置，電爐變壓器房。（3）精煉跨：此跨配公稱容量 150 噸的精煉爐一座，供氧系統(tǒng)，鋼包烘烤區(qū)，精煉設(shè)備維修區(qū)及鋼包維修區(qū)，高架行車進(jìn)行跨間的整體運(yùn)輸工作。（4）連鑄跨：此跨設(shè)有二機(jī)二流的弧形板坯連鑄機(jī) 1 臺(tái)、二冷裝置維修區(qū)、中間包維修區(qū)和結(jié)晶器維修區(qū)以及連鑄機(jī)設(shè)備維修區(qū)。（5）出坯跨：主要是鑄坯堆放區(qū)，拉矯機(jī)及切割機(jī)維修區(qū)等的布置。鑄坯堆放區(qū)用來(lái)存放良錠、坯件，其間有運(yùn)輸線路直接通到軋鋼車間。 第 7 頁(yè)2 電弧爐爐型設(shè)計(jì) [3] 電弧爐爐型設(shè)計(jì) 電弧爐爐型電弧爐爐型是指爐子內(nèi)部空間的形狀和尺寸，不同的熔煉爐因工作條件不同，供熱熱源不同而有不同的內(nèi)部空間。電弧爐近于球形體，從減少散熱面出發(fā)，以球形為最好。現(xiàn)代電弧爐爐體中部是圓筒形，爐底為弧型，爐頂為拱形。作為發(fā)熱體，電極端部的三電弧位于爐內(nèi)中心部位。電弧爐設(shè)計(jì)應(yīng)保證高的生產(chǎn)率，電能、耐火材料、電極等消耗要低，同時(shí)要滿足冶金反應(yīng)順利進(jìn)行，故應(yīng)考慮以下因素：（1）選用大功率變壓器；（2）保證高的熱效率和電流效率；（3）采用高質(zhì)量的耐火材料砌筑材料；（4）爐子各部分形狀和尺寸設(shè)計(jì)布局合理；（5）爐子熔煉室容積能一次裝入堆比量中等的全部爐料；（6）爐子傾斜 10176。～20176。能保證鋼液順利流出。 熔池的形狀和尺寸（1）熔池的形狀。熔池的容積應(yīng)能足夠容納適宜熔煉重量的鋼液和爐渣，并留有余地，它應(yīng)能滿足冶金反應(yīng)順利進(jìn)行。熔池設(shè)計(jì)為錐球形，圓錐部分對(duì)水平線的傾角為 45176。，這樣的形狀可保證爐料加速熔化，鋼液可積蓄在球形熔池底上，且易于修爐。（2）熔池的尺寸計(jì)算。熔池的容積應(yīng)能容納全部鋼水和約為鋼水量的 7%8%的熔渣，并留有適當(dāng)余量。熔池體積 V 池 （m 3）的計(jì)算公式為：V 池 = +22(D)1hd??21(3h)64d??式中：h 1——球冠部分高度，m，一般取 h1=H/5。 h2——截錐部分高度，m，h 2=Hh1=4/5H； D——熔池液面直徑，m，通常采取 D/H=5，即 D=5H； d——球冠直徑，m。因 d=D2h2=5H H= H。857則：V 池 ==V 池 =V 金 +V 渣電爐的氧化期具有最大渣量。對(duì)堿性電爐：G 鋼 /G 渣 =7%。而渣的比重為 第 8 頁(yè) ，取每立方米渣重 ，則每噸鋼的體積為 。則：V 渣 /V 金 = =?????所以：V 池 = 金=?V 0式中：G—爐子容量，t； V0—噸鋼液體積，取 。則對(duì)于 150 噸電弧爐：V 池 = 金 =?V0=150=熔池深度 H= = 熔池直徑 D= =球冠部分高度 = =截錐部分高度 = = =球冠直徑 d= H= = 熔化室的尺寸熔煉室是指熔池以上至爐頂拱基的那部分容積，其大小應(yīng)能一次裝入堆積密度中等的全部爐料。（1）熔煉室下緣直徑 D 熔爐坡與爐壁交接處的直徑，為了防止鋼液沸騰時(shí)爐渣沖刷爐壁磚或爐渣到達(dá)爐坡與爐壁磚交界處，爐坡應(yīng)高于爐門檻約 100mm 左右，及當(dāng)選定爐坡角度為 45176。時(shí)：D 熔 =D+2100因 D==6295mm，則 D 熔 =6495mm（2）熔煉室的高度 H1金屬爐門檻至爐頂拱基的空間高度為熔煉室高度。爐襯門檻較金屬門檻高出 80~100mm。熔煉室的高度應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)的熱交換情況來(lái)確定。經(jīng)驗(yàn)值為：H1/D=~，40t 電爐； H1/D=~，40t 電爐。此處取 。所以：H 1=D== （3）爐頂高 h3= （因爐頂磚不同而異，取 ）sD熔 79?8 第 9 頁(yè)則 h3=D 熔 /8=至此，爐底至爐頂中央高度H2=H1+H+h3=++=（4）熔煉室上緣直徑 D1熔煉室一般為上大下小，爐壁上薄下厚，即 D1D 熔 ，其爐墻內(nèi)側(cè)斜度，一般為爐坡水平面至拱基高度（H 1100）的 10%左右。所以：D 1=D 熔 +2（H 1100）10%=+2（）10%= 爐襯厚度 δ 的確定爐襯組成：爐殼→石棉（10mm）→絕熱層→工作層。比較經(jīng)濟(jì)的做法是選擇優(yōu)質(zhì)材料，使用較輕薄的爐襯，按經(jīng)驗(yàn)值選，爐頂爐襯厚度見(jiàn)下表:表 21 爐頂爐襯厚度噸位/t 20 2040 40δ/mm 230 300 350對(duì) 150t 電弧爐取 350mm。爐壁部位厚度見(jiàn)下表：表 22 爐壁部位厚度噸位/t 20 2040 40工作層/mm 230 345 460絕熱層/mm 75 75 75爐底部位 總厚度近似等于熔池深度對(duì) 150t 電弧爐爐壁厚度取工作層 460mm，絕熱層 75mm，爐底厚度1259mm，爐壁厚度為 δ 壁 =460+75=535mm。 爐殼及厚度 δz 的確定爐殼要承受爐襯和爐料的重量，抵抗部分襯磚在受熱膨脹時(shí)產(chǎn)生的膨脹力，承受裝料時(shí)的撞擊力。爐殼厚度一般為爐殼直徑的 1/200，即 δz= ,爐殼厚度與爐殼直徑的關(guān)20D殼系見(jiàn)下表：表 23 爐殼厚度與爐殼直徑的關(guān)系D 殼 /m33~4 4~66δ z/mm 12~15 15~202528~30 第 10 頁(yè)因 D=，故 D 殼 6m，因 δ z與爐殼直徑 D 殼的關(guān)系為 ，取120δz=30mm，則：D 殼 =D 熔 +2δ 壁 +2δ z=+2+2= 工作門和出鋼口 現(xiàn)代電弧爐只設(shè)一個(gè)工作門，用于加料，爐前操作和觀察情況。爐門應(yīng)該滿足以下的要求：(1)能清楚看見(jiàn)爐內(nèi)的爐料，爐頂中心，并便于觀察爐內(nèi)情況；(2)能方便的修補(bǔ)爐壁和爐底；(3)熔煉過(guò)程中，電極折斷時(shí)能將電極從爐門取出；(4)方便噴吹爐料和氧氣。爐門尺寸的經(jīng)驗(yàn)值： 爐門寬度 l＝()D 熔 ＝爐門高度 b＝?l＝ 偏心底出鋼箱的設(shè)計(jì)（1）出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α 的大小直接影響箱體內(nèi)鋼水的流動(dòng)性，從而影響鋼水的溫度。在一定范圍內(nèi)，α 越小，出鋼箱內(nèi)鋼水流動(dòng)性越差，其與爐子中心溫度差越大，一般情況下，出鋼箱溫度比爐子中心的溫度低 50℃～80℃，如果過(guò)低會(huì)造成出鋼時(shí)箱體內(nèi)仍有固體冷塊料和未熔渣料，出鋼時(shí)會(huì)堵塞出鋼口造成事故。因此出鋼箱內(nèi)口和中心夾角 α 要確保鋼水流動(dòng)性好，鋼水溫差小。α=100176。時(shí)鋼水在出鋼箱的流動(dòng)性最好?？紤]到弧形架對(duì)爐底的支撐，150t 超高功率電弧爐的 α 取 112176。（2）出港口到爐子中心的距離——偏心度 E出鋼口位置的確定應(yīng)該考慮填料方便，便于檢修。如果出鋼口到爐子中心距離——偏心度 E 過(guò)大，則出鋼口到爐子中心的距離越遠(yuǎn)，箱內(nèi)鋼液的溫度與爐內(nèi)的鋼液的溫度差越大。因此，在填料、維修方便的前提下，偏心度越小越好。考慮到出鋼口填料方便，出鋼口到爐體中心的距離為：E=[D 殼 /2+（350~400）]=4213mm（3）出鋼箱遠(yuǎn)離中心內(nèi)測(cè)距離爐子中心的距離 L當(dāng)爐壁厚度 S 為 535mm 時(shí)有 L=E+S=4213+535+600=5348mm。（4）出鋼箱高度出鋼箱的高度為箱底爐襯厚度及箱底鋼板厚度（38mm）共 1300mm，鋼液高度 838mm，安全高度 1400mm，三者之和為 3538mm。（5）出鋼口直徑出鋼口為一個(gè)圓形孔洞，其直徑一半為 120～150mm，為縮短出鋼時(shí)間，取 第 11 頁(yè)出鋼口直徑為 150mm。80t 超高功率電弧爐各部分尺寸列于表 34，設(shè)定值見(jiàn)表 35。表 24 150t 超高功率電弧爐各部分尺寸項(xiàng)目 尺寸/mm 項(xiàng)目 尺寸/mm熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460熔池直徑 D 6295 爐襯絕熱層厚度 75熔池深度 H 1259 爐底厚度 1259球冠部分高度 h1 252 爐殼厚度 δ z 30截錐部分高度 h2 1007 爐殼直徑 D 殼 7625球冠直徑 d 4281 爐門寬度 L 1624熔煉室下緣直徑 D 熔 6495 爐門高度 b 1300熔煉室高度 H1 2644 出鋼口直徑 150爐頂高 h3 812 出鋼箱內(nèi)口