【文章內(nèi)容簡介】 的擁有比較完備的水、陸、空立體交通網(wǎng)絡(luò)的城市，逐步成為區(qū)域重要的交通樞 4 紐和交通運輸中心。 （ 4）氣候資源 萬州區(qū)境內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤帶，氣候四季分明，冬暖、多霧；夏熱，多伏旱；春早，氣溫回升快而不穩(wěn)定，秋長，陰雨綿綿，以及日照充足，雨量充沛，天氣溫和，無霜期長，霜雪稀少。境內(nèi)多年平均氣溫 176。 C ，最高年平均氣溫 ℃ （ 1982 年），最低平均氣溫 ℃（ 1974 年）；多年極端最高氣溫為41 ℃ （ 1972 年 8月 26日），極 端最低氣溫零下 ℃ （ 1955 年 1月 27日， 1975 年12月 15日），多年平均年日照時數(shù) ，最高年日照時數(shù) 1713小時，最小年日照時數(shù) 924小時，據(jù)境內(nèi)大灘口水文站資料統(tǒng)計，多年平均降水 1243毫米，最多年降水量為 （ 1982 年）。最低年降水量為 毫米（ 1976年），多年平均年水面蒸發(fā)為 620毫米，年蒸發(fā)總量達 。 （ 5）地質(zhì)條件 萬州區(qū)地處四川盆地東緣，重慶市東北邊緣，面積 3457平方公里（耕地面積100萬畝，其中田 萬畝；大于 25度坡地 萬畝，其中旱地 ），城市面積 平方公里。區(qū)內(nèi)山丘起伏，最高點普子鄉(xiāng)沙坪峰，海拔 1762 米，最低點黃柏鄉(xiāng)處長江邊，海拔 106 米，西北部高升鄉(xiāng)鳳山材肖埡口，海拔高度為 米，境內(nèi)相對高差分別為 米、 米，低山、丘陵面積約占四分之一，低中山和山間平地面積約占四分之一，極少平壩和臺地，且零星散布。 境內(nèi)河流縱橫，河流、溪澗切割深，落差大，高低懸殊，呈枝狀分布，均屬長江水系。長江自西南石柱、忠縣交界的長坪鄉(xiāng)石槽溪（海拔 118米）入境，向東北橫貫腹地，經(jīng)黃柏鄉(xiāng)白水灘（海拔 106米）流入云陽縣，流程 。境內(nèi)流域面積在 100平方公里以上的河流有江北的苧溪河、渡河、石橋河、汝溪河、浦里河，江南的泥溪河、五橋河、新田河共八條，溪溝 93條，總水域面積為 （ ）。 境內(nèi)出露地層的地質(zhì)年代多見于中生代三疊紀和侏羅紀，形成時間距今~，以侏羅紀分布最廣，三疊紀次之，局部地方有距今 ~的古生代二疊紀地層，也有距今 250萬年的新生代第四紀地層，境內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造線，屬新華夏系第三巨型隆起帶武陵山褶皺 帶西緣與大巴山弧形褶皺帶控制的四川菱形構(gòu)造盆地的北東三北東方向延伸出境外，消失于七曜山背斜構(gòu)造的北西側(cè)，形 成向突向北西的萬縣弧形構(gòu)造線。 產(chǎn)品方案 在這節(jié)里，年產(chǎn)量、冶煉鋼種及其產(chǎn)量比例均有設(shè)計任務(wù)書規(guī)定得知。具體鋼號可給定也可自行選擇（包括每類選 2個以上鋼號，其比例自定），選擇原則如 5 下： （ 1）所選鋼號必須是該鋼種中典型的常用代表鋼號； （ 2）綜合考慮中國的礦產(chǎn)資源狀況，我國的礦產(chǎn)資源基本是缺鉻少鎳多硅錳。 （ 3）考慮市場需求情況。 以下內(nèi)容，將舉例說明。 冶煉的鋼種，代表鋼號及化學(xué)成分確定 表 11給出各冶煉鋼種代表鋼號及其化學(xué)成分表。 表 11 冶煉鋼種化學(xué)成分表 (%) 鋼種 成分 優(yōu)質(zhì)碳素 結(jié)構(gòu)鋼 合金 結(jié)構(gòu)鋼 碳工鋼 硅鋼 軸承鋼 彈簧鋼 不銹鋼 45 20 40Cr 20MnSi[1] T8 D22 GCr15 60Si2Mn 1Cr18Ni9Ti C ～ ～ ～ ～ ～ ≤ ～ ～ ≤ Si ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ≤ Mn ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ≤ P ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ S ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Ni ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ～ Cu ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Cr ≤ ≤ ～ ≤ ～ 17～ 19 Ti [2] 注： [1]： C+1/6Mn= [2]:5179。 ()～ 本設(shè)計只以軸承鋼（ GCr15SiMn）為例來確定配料計算，爐型設(shè)計 (爐子容量及座數(shù)確定，爐型尺寸計算、變壓器及電器參數(shù)選擇等 )，連鑄車間設(shè)計，電爐和精煉車間的設(shè)計和選擇 (車間設(shè)備選擇及布置，各跨間的設(shè)計 ),煙氣凈化設(shè)計等。 下面給出軸承鋼（ GCr15SiMn）的目標(biāo)成分表 表 12 冶煉鋼種及其成分 6 鋼種 成分（ %） 備注 C Si Mn P S Cr Fe GCr15SiMn ～ ～ ～ ≤ ≤ ～余量 氧化法冶煉 鋼種簡介 軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和 軸承套圈 的鋼。軸承在工作時承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的 硬度 和耐磨性，以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、 非金屬夾雜物 的含量和分布、 碳化物 的分布等要求都十分嚴格，是所有 鋼鐵 生產(chǎn)中要求最嚴格的鋼種之一。 1976年 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO將一些通用的軸承 鋼號 納入國際標(biāo)準(zhǔn)，將軸承鋼分為：全淬透型軸承鋼、表面硬化型軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等四類共 17個鋼號。有的國家增加一個類別為特殊用途的軸承鋼或合金。我國已納入標(biāo)準(zhǔn)的軸承鋼分類方法與 ISO相似，分別對應(yīng)為高碳鉻軸承鋼、 滲碳 軸承鋼、不銹 耐蝕軸承鋼 、高溫軸承鋼四大類。近五十年來我國還在軸承鋼鋼種及其軸承用材料方面，如無鉻軸承鋼、中碳軸承鋼、特殊用途軸承鋼及合金、金屬陶瓷等取得了很大的進展。高碳鉻軸承鋼GCr15是世界上生產(chǎn)量最大的軸承鋼，含碳 Wc為 1%左右，含鉻量 Wcr為 %左右，從 1901年誕生至今 100多年來，主要成分基本沒有改變，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，研究工作任在繼續(xù)，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，占世界軸承鋼生產(chǎn)總量的 80%以上。以至于現(xiàn)在我們所說的軸承鋼如果沒有特殊的說明，那就是指 GCr15。 鋼的冶煉水平是軸承鋼內(nèi)在質(zhì)量好壞的先決條件。鋼中的氧含量、成分偏析，夾雜物數(shù)量及分布，大顆粒碳化物的狀況是影響軸承鋼內(nèi)在質(zhì)量的重要冶金因素。 世界上生產(chǎn)軸承鋼最著名的廠家有瑞典 SKF公司，日本的山陽特殊鋼廠，美國Timken公司等。 日本山陽公司的棒線生產(chǎn)工藝流程： UHP電爐－ LF精煉爐－ RH精煉爐－連鑄或模鑄－初軋－三輥行星軋機或大型軋機－無損探傷－修磨－連軋機組－無損檢驗－連續(xù)爐球化退火－無損檢測－檢驗入庫。 SKF公司 OVaK0鋼廠棒線生產(chǎn)工藝流程：電爐－ LFV精煉爐－模鑄－均熱爐－初軋－火焰清理－ 150179。 150坯料－檢驗、噴丸、修磨－加熱－除鱗－軋制－冷卻－剪切－打包－發(fā)貨。該廠年產(chǎn) 45萬 t鋼，全部采用模鑄，初軋開坯，而沒有采用連鑄。 我國某著名特殊鋼廠軸承鋼棒材 4條生產(chǎn)線工藝流程： 7 （ 1）電爐－ VHD精煉爐－模鑄（ 680 kg錠）－鋼錠修磨（需要時）－Φ 650軋機－酸洗、拋丸、檢查－修磨－需要時退火－包裝－入庫。 （ 2） UHP電爐－ LF+VD精煉爐－連鑄或模鑄（ 3 t錠）、 850開坯－檢查－修磨－連軋（需要時連續(xù)退火）－檢查－修磨－校直－包裝入庫。 （ 3）電爐－模鑄電極－電渣冶金－軋制－或熱處理－ 精整－包裝入庫。 （ 4）真空感應(yīng)爐－真空自耗爐－軋制－精整－或熱處理－包裝入庫。 本設(shè)計采用的工藝流程為： UHP電爐－ LF+VD精煉爐－連鑄－檢查－修磨－連軋（需要時連續(xù)退火）－檢查－修磨－校直－包裝入庫。 9 2 超高功率電弧爐爐型設(shè)計計算 電弧爐是煉鋼電爐的一種，也是目前世界上焙煉優(yōu)質(zhì)鋼、特殊用途鋼種的主要設(shè)備。電弧爐的整體設(shè)計是包括機械、電氣、熱工、冶煉、耐火材料等多門專業(yè)的工程。隨著鋼的質(zhì)量不斷提高，熔煉工藝在革新，也向爐子結(jié)構(gòu)（包括耐火材料砌襯）提出了更高的要求。自 60 年代中期提出電弧爐超高功率概念以來，電孤爐建造趨于大型化、高功率化，出現(xiàn)了多種新型式的電弧爐。本次設(shè)計的電弧爐具有如下特點：具有較高的生產(chǎn)率，電能、耐火材料和電極消耗低，滿足多鋼種冶煉時冶金反應(yīng)的要求。 電爐容量和座數(shù)的確定 電 爐 容量和座數(shù)的選擇與車間的生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn) 的 鋼種以及 設(shè) 備供 應(yīng)情況等因素有關(guān) 。 一 般在要求一定的車 間 產(chǎn)鋼量的條件下 ， 力求選用較大容量 的 電爐 ，因為大型電爐的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)較好 ， 單位熱損失較小 ， 電能等單位消耗較低。操作人員和管理人員相對較小。 另外，車間內(nèi)的電爐類型不宜過多，一般不超過兩種。同一車間電爐類型過多對車間的設(shè)備配置，備品備件的準(zhǔn)備以及爐子的維護檢修都有困難。但車間內(nèi)設(shè)置一、二座小容量電爐對生產(chǎn)是有利的座數(shù)也不宜過多，座數(shù)過多時車間生產(chǎn)調(diào)度復(fù)雜，各個電爐之間相互影響和干擾，同時車間勞動條件亦會惡化。 為了確定電爐 的座數(shù)和容量，首先要估算每次出鋼量： (1)求車間每次出鋼量 Gst=yftcQst ??? ??8760= %69%948760 10000010 ?? ? = 注意 :Gst是指車間內(nèi)各座電爐每次出鋼的總和，而電爐的每次出鋼量是指該電爐的平均出鋼量。 式中： Gst —— 車間產(chǎn)品方案中規(guī)定年產(chǎn)量， t tc—— 冶煉周期， h，取 1h f?? —— 電爐作業(yè)周期率 %，一般為 90～ 94%，取 94%(344天 /年 ) y—— 良錠收得率 96% 公式中幾個主要技術(shù)指標(biāo)的確定和計算如下： ①日歷作業(yè)率 有效作業(yè)日數(shù)占日歷日數(shù)的百分比，稱為日歷作業(yè)率。 日歷作業(yè)率＝有效工作日數(shù) /365100%。 10 有效作業(yè)時間＝日歷時間 停工時間。停工時間除去出鋼、出鋼后的熱修補爐襯和裝料操作之外的所有停歇時間，含有計劃檢修、更換爐襯及臨時性（事故性的）的熱停工、停電、停止熔煉時間在內(nèi)。當(dāng)電爐與全連鑄配合時，電爐有效作業(yè)日數(shù)為 275～ 290 天，當(dāng)電爐與全模鑄配合時，電爐有效作業(yè)日數(shù)為 3l0～ 320 天。此處取 310 天。則 η＝ 310/365100%＝ %。 ②良坯收得率 α＝合格鋼錠量 /全部入爐金屬料量 合格鋼錠量＝全部入爐金屬料量 熔損量 （湯道 +鑄余 +包底量） 廢品量 收合率的倒數(shù)稱為金屬消耗系數(shù)。 金屬收合率與冶煉鋼種、方法、鋼 鐵料質(zhì)量、錠型大小、鑄錠方法、爐子公稱容量等因素有關(guān)。我國連鑄法生產(chǎn)的收合率為 95～ 96%。取 95%。 另外，要注意鋼錠收合率與鋼水收得率的區(qū)別。 鋼水收得率＝合格鋼錠量 /合格鋼水量 ③冶煉周期 電爐冶煉周期一般為 60～ 70 分鐘，取 60 分鐘，約為 1 小時。 (2)座數(shù)及容量確定 在不同生產(chǎn)規(guī)模下，一般選用的電爐容量可參考表 21。 表 21 生產(chǎn)規(guī)模與電爐容量的選擇 電爐座數(shù) N= PGst 式中： P—— 實際出鋼量 P=Ti(1+fch)； fch—— 超裝系數(shù)為 10～ 20%，取 10%； Ti—— 公稱容量， t； n—— 電弧爐座數(shù)，取 2座。 所以： P= = Ti= =≈ 75t 故確定公稱容量為 75t。 序號 車間年產(chǎn)鋼錠量， (t) 電爐公稱容量， (t) 1 ＜ 70000 ； 3； 5； 10 2 70000～ 202000 5； 10； 20； 30 3 ＞ 202000 20； 30； 50； 75； 100 11 (3)車間生產(chǎn)能力的核算 Qst=Σ ti(1+fch)ni ytc f?8760 式中： ni—— 電弧爐座數(shù)，指同一公稱容量爐子的座數(shù)。 其余稱號同前 Qst=75(1+)179。 2179。1 ?179。 96%=1304329t100萬噸 年良錠設(shè)計產(chǎn)量為 130萬噸，故滿足要求。 超高功率爐型設(shè)計 設(shè)計步驟： ①求出爐內(nèi)鋼液和熔渣的體積； ②計算熔池的深度和直徑； ③確定熔煉室空間的高度和直徑； ④確定爐頂?shù)墓案吆秃蜖t蓋的厚度； ⑤確定爐襯的尺寸和爐殼的直徑； ⑥確定偏心爐尺寸 圖 21 電爐爐型 熔池的形狀和尺寸 電弧爐的大小以其額定容量（公稱容量）來表示，所謂額定容量是指新設(shè)計的電爐熔池所能容納的鋼水量。實際生產(chǎn)過程中，隨著熔煉爐數(shù)的增多，熔池容積不斷增，裝入量或者出鋼量也就不斷增大。另外生產(chǎn)中還經(jīng)常用提高爐門門檻即造假門檻的辦法來增加爐產(chǎn)量，這樣就出現(xiàn)了超裝問題，一般認為超裝 20％左右為宜，不宜超裝太多，大電弧爐基本上不超裝。熔池：容納鋼液和熔渣的那部分容積。熔池的容積應(yīng)能足夠容納適宜熔煉的鋼液和熔渣，并留有余地。 （ 1）熔池形狀 12 其形狀應(yīng)有利于冶煉反應(yīng)的順利進行，砌筑容易修補方便。本設(shè)計使用目前較為流行的錐球形 熔池，上部分為倒置的截錐，下部分為球冠。球冠形電爐爐底使得熔化了的鋼液能積蓄在熔池底部，迅速形成金屬熔池，加快爐料熔化并及早