【文章內(nèi)容簡介】 率不斷提高，質(zhì)量不斷改進，不銹鋼已成為建筑師們選擇的最具有成本效益的 材料之一。 不銹鋼集性能、外觀和使用特性于一身，所以不銹鋼仍將是世界上最佳的建筑材料之一。 中國不銹鋼營銷 網(wǎng) 整合了不銹鋼及不銹鋼供應(yīng)鏈信息的服務(wù)平臺，通過設(shè)立不銹鋼行業(yè)資訊、行業(yè)觀察、企業(yè)管理、不銹鋼設(shè)計、不銹鋼論壇、設(shè)備材料、展會信息、不銹鋼知識、人才 招聘等各種欄目，通過最新信息、資料庫、數(shù)據(jù)庫、分析預(yù)測、交 流平臺等為會員單位和世界各國用戶，提供中國不銹鋼業(yè)以的信息和咨詢服務(wù)；為不銹鋼業(yè)和相關(guān) 產(chǎn)業(yè)提供貿(mào)易信息，尋找商業(yè)機會；傳播不銹鋼文化和家居生活藝術(shù)，提供不銹鋼消費知識。 6 不銹鋼的標識方法 （ 1） 用國際化學元素符號和本國的符號來表示化學成份，用阿拉伯字母來表示成份含量： 如：中國、俄國 12CrNi3A （ 2） 用固定位數(shù)數(shù)字來表示鋼類系列或數(shù)字；如：美國、日本、 300 系、400 系、 200 系； （ 3） 用拉丁字母和順序組成序號，只表示用途。 7 不銹鋼價格 對于鐵素體不銹鋼來說，由于其鎳含量很少甚至沒 有，所以價格比較低廉。而奧氏體不銹鋼由于鎳含量較高，價格也相對較高。所以奧氏體不銹鋼特別是304 不銹鋼的價格一般跟 LME 鎳價正相關(guān)。市場上最常見的幾種不銹鋼按價格高低依次 為 :201202304j1304321316L309310S。 由于受 LME 鎳價的波動影響，不銹鋼價格波動也比較大（隨 LME 鎳價反應(yīng)最快的是 304 不銹鋼）。 不銹網(wǎng) 提供了 20 20 30 316L、 310S、 430 等常用不銹鋼的每日報價服務(wù)以及銷售服務(wù)。網(wǎng)站報價在每次市場價格變動的時候 第 3 頁 都會及時更新。 第 4 頁 1 電弧爐煉鋼車 間的設(shè)計方案 [1][2] 電爐車間生產(chǎn)能力計算 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。合格率是反映生產(chǎn)技術(shù)水平的重要指標之一，它既與操作水平能夠有關(guān)，也與鋼種有關(guān)。本設(shè)計題目為年產(chǎn)量 100 萬噸不銹鋼的煉鋼車間工藝設(shè)計。 首先估算每次出剛量 Q= .8760aG y?? 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 =年 作 業(yè) 天 數(shù)年 日 歷 天 數(shù)100%，一般 η =90% 94%，取 90%； y— 良坯收得率，連鑄一般 95% 98%。 Q= .8760aG y??= 4100 10 18760 90% 98%????==130t，按電爐工藝設(shè)計技術(shù)規(guī)范制定的電爐容量標準系列為： 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 （ 1）產(chǎn) 量指標 合格鋼產(chǎn)量 100 萬噸 /年 冶煉時間 60min 熔化時間 40min （ 2）質(zhì)量指標 鋼坯 合格率 98% （ 3）作業(yè)率指標 連鑄機作業(yè)率： 80% （ 4）材料消耗指標 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 電極和工具材料。 5） 動力熱力消耗指標 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 連鑄比 100% 鑄坯合格率 98% 連鑄收得率 98% 電爐車間設(shè)計方案 本設(shè)計主要生產(chǎn)不銹鋼，產(chǎn)品需求可根據(jù)市場的要求進行靈活調(diào)整。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中年產(chǎn) 100 萬噸不銹鋼的要求，可確定其產(chǎn)品大綱。詳見于表11： 表 11 產(chǎn)品大綱 序號 代表鋼號 產(chǎn)量（ 104t/a） 比例（ %） 1 1Cr17Ni7 60 60 2 1Cr18Ni9Ti 20 20 3 1Cr17Mo 10 10 4 1Cr13 10 10 合計 100 100 （ 1）建廠條件 1）各種原料的供應(yīng)條件，特別是鋼鐵材料來源； 2）產(chǎn)品銷售對象及其對產(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工藝設(shè)計的基本方案，是設(shè)備選擇，工藝布置等一系列問題的設(shè)計 基礎(chǔ)。 1）冶煉方法：利用超高功率電弧爐進行單渣法冶煉，然后進行爐外精煉； 2）澆注方法：采用全連鑄； 第 6 頁 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。 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、坯存放場地； （ 5）中間渣場； （ 6）機電維修間及快速分析室； （ 7）爐襯制作與各種備件修理場地； （ 8）耐火材料庫、備件備品庫、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 由于是一臺超高功率電弧爐，且是全連鑄，考慮到物料順行、勞動安全條件和未來發(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地。 （ 2）爐子跨：此跨配一臺 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)， 高架行車進行跨間的整體運輸工作。 （ 4）連鑄跨： 此跨設(shè)有二機二 流的弧形板坯連鑄機 1 臺、二冷裝置維修區(qū)、中間包維修區(qū) 和結(jié)晶器維修區(qū)以及連鑄機設(shè)備維修區(qū)。 （ 5）出坯跨：主要是鑄坯堆放區(qū)，拉矯機及切割機維修區(qū) 等的布置。 鑄坯堆放 區(qū)用來存放良錠、坯件，其間有運輸線路直接通到軋鋼車間。 第 7 頁 2 電弧爐爐型設(shè)計 [3] 電弧爐爐型設(shè)計 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?，F(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，同時要滿足冶金反應(yīng)順利進行，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)順利進行。熔池設(shè)計為錐球形，圓錐部分對水平線的傾角為 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，并留有適當余量。 熔池體積 V 池 （ m3）的計算公式為： V 池 = 222 ( D )12 h dD dD d? ???+ 2 21(3 +h )64dh? ? 式中： h1—— 球冠部分高度， m，一般取 h1=H/5。 h2—— 截錐部分高度， m， h2=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=5H85 H=175 H。 則： V 池 == V 池 =V 金 +V 渣 電爐的氧化期具有最大渣量。對堿性電爐： G 鋼 /G 渣 =7%。而渣的比重為 第 8 頁 ，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 =?V0 式中： G— 爐子容量， t； V0— 噸鋼液體積，取 。 則對于 150 噸電弧爐： V 池 = 金 =?V0=179。 150179。 = 熔池深度 H= = m 熔池直徑 D= 3 = 球冠部分高度 1h =5H = 截錐部分高度 2h =45H =45 = 球冠直徑 d=175 H=175 179。 = 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爐渣沖刷爐壁磚或爐渣到達爐坡與爐壁磚交界處，爐坡應(yīng)高于爐門檻約 100mm 左右，及當選定爐坡角度為 45176。 時： D 熔 =D+2179。 100 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)的熱交換情況來確定。經(jīng)驗值為： H1/D=~，40t 電 爐； H1/D=~， 40t 電爐。此處取 。 所以： H1=179。 D=179。 = （ 3）爐頂高 h3 shD熔=1179? （因爐頂磚不同而異， 取 18 ） 第 9 頁 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（ H1100）的 10%左右。 所以： D1=D 熔 +2179。 （ H1100） 179。 10%=+2179。 （ ） 179。 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)濟的做法是選擇優(yōu)質(zhì)材料，使用較輕薄的爐襯，按經(jīng)驗值選，爐頂爐襯厚度見下表 : 表 21 爐頂爐襯厚度 噸位 /t 20 2040 40 δ /mm 230 300 350 對 150t 電弧爐 取 350mm。 爐壁部位厚度見下表： 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 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 δ z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產(chǎn)生的膨脹力，承受裝料時的撞擊力。 爐殼厚度一般為爐殼直徑的 1/200，即 δz=200D殼 ,爐殼厚度與爐殼直徑的關(guān)系見下表： 表 23 爐殼厚度與爐殼直徑的關(guān)系 D 殼 /m 3 3~4 4~6 6 δ z/mm 12~15 15~20 25 28~30