【正文】 鋼水對(duì)鋼包內(nèi)襯的沖刷，出爐后合金化的進(jìn)行提高了合金的回收率；偏心底出鋼電弧爐傾爐角度較出鋼槽電弧爐大為減小，有條件對(duì)短網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。偏心底出鋼是一種應(yīng)用較為廣泛的無(wú)渣出鋼的最好的出鋼方式。圖35所示： 圖35 偏心底出鋼電弧爐示意圖電弧爐是以三個(gè)電極圓心構(gòu)成的圓的直徑Dp來(lái)表示電極在爐內(nèi)的分布，比值Dp/DB決定電極在爐中的位置，同時(shí)也決定爐內(nèi)熱量的分布?？紤]到爐壁熱負(fù)荷的均勻和電極把持器的位置，電極分布圓直徑Dp與DB有如下關(guān)系：Dp/DB≦~ ，所以Dp=。電極直徑取為500mm。電極是將電流輸入熔煉室的導(dǎo)體，當(dāng)電流通過(guò)電極時(shí)，電極會(huì)發(fā)熱，此時(shí)會(huì)有8%左右的電能損失。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電極直徑可按下式確定：式中：ρ——石墨電極500℃時(shí)的電阻系數(shù)，Ωm；ρ石墨=10Ωmm2/m，即10^5Ωm；K——系數(shù)，對(duì)石墨電極K=,即21000 W/m2；I——電極上的電流，A；I=1000P視/()式中：P視——變壓器視在功率，kVA；U——最高二次電壓，為705V；代入上式得：I= d電極= 電極極心圓直徑電弧爐是以三個(gè)電極圓心構(gòu)成的圓的直徑d三極心來(lái)表示電極在爐內(nèi)的分布。若d三極心過(guò)小，則三根電極彼此靠的較近，電極距離爐壁較遠(yuǎn)，對(duì)爐壁壽命有利；但是，爐坡上的爐料難熔化，熔池加熱不均勻，爐頂中心結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，容易損壞，并且電極把持器上下移動(dòng)困難。若d三極心太大，則電弧距爐壁近，加劇爐襯的損壞。電極極心圓直徑的經(jīng)驗(yàn)值為：d三極心=(～)D熔即：d三極心=D熔=1876mm。 電弧爐變壓器容量選擇由熔化時(shí)間來(lái)計(jì)算變壓器容量：熔化期長(zhǎng)短主要是由供電功率來(lái)確定。變壓器的容量由下式計(jì)算： 式中：P——爐用變壓器額定容量，kVA；q——熔化每噸廢鋼料及熔化相應(yīng)的渣料并升溫所需要的電量，kWh/t，q≈410kWh/t；G——電爐裝入量，t；tm——預(yù)期的熔化時(shí)間，h；cosφ——熔化期平均功率因數(shù)，；η——變壓器有功功率的熱效率，；N——熔化期變壓器功率平均利用系數(shù)。所以，計(jì)算得：P=，屬于超高功率范圍。 電弧爐參數(shù)表表34電弧爐參數(shù)表序號(hào)名稱技術(shù)參數(shù)單位1電爐公稱容量150t2出鋼方式偏心爐底出鋼　3爐殼外徑8060mm　爐殼內(nèi)徑8000mm4變壓器容量kVA5電極分布直徑1876mm6爐蓋升降高度300mm7電極升降速度3m/min8出鋼傾角12176。9出渣傾角15176。電爐車間設(shè)計(jì)方案1) 煉鋼主廠房，包括原料跨、爐子跨、精煉跨、澆注跨和出坯跨。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)電修理間及快速分析室；7) 爐襯制作與各種備件修理場(chǎng)地；8) 耐材庫(kù)、備件備品庫(kù)、車間變、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。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。 原料跨煉鋼車間原料工段或原料跨間的任務(wù)是：接收和卸下運(yùn)進(jìn)車間的各種原料，保持一定貯存量，在進(jìn)料間斷的情況下，能保持車間的連續(xù)生產(chǎn)和入爐前原料的準(zhǔn)備。在原料供應(yīng)系統(tǒng)中，除應(yīng)有符合儲(chǔ)存量需求的場(chǎng)所和容器外，還需設(shè)置按工藝要求的加工、稱量與烘烤設(shè)備。各種原料在車間的儲(chǔ)存量（計(jì)劃儲(chǔ)存待用量）原則上可按下式計(jì)算：儲(chǔ)存量（t）=材料單耗（t/t鋼）日產(chǎn)鋼量（t/d）計(jì)劃儲(chǔ)存天數(shù)由儲(chǔ)存量可計(jì)算各種物料的體積，從而確定分別需要的料坑、料倉(cāng)（斗）、料箱或在地面堆存時(shí)計(jì)劃占用的場(chǎng)地等的大小與數(shù)量。各類料的儲(chǔ)存日數(shù)須考慮物料的來(lái)源、運(yùn)輸距離、運(yùn)輸方式、物料性質(zhì)等因素。企業(yè)外購(gòu)原料的儲(chǔ)存日數(shù)建議如表41所示。表41 煉鋼原料的計(jì)劃儲(chǔ)存日數(shù)序號(hào)原料名稱儲(chǔ)存日數(shù)備注1生鐵5～7由生鐵堆場(chǎng)運(yùn)來(lái)2外購(gòu)廢鋼5由廢鋼處理場(chǎng)（車間）運(yùn)來(lái)3本廠返回廢鋼15～20廠內(nèi)不另設(shè)庫(kù)，由鍛軋車間直接運(yùn)來(lái)4鐵合金5～7由鐵合金庫(kù)運(yùn)來(lái)5鐵礦石5～7由礦石堆場(chǎng)運(yùn)來(lái)6石灰≤2由石灰車間運(yùn)來(lái)，應(yīng)為新燒石灰當(dāng)日使用7螢石5～7由螢石堆場(chǎng)運(yùn)來(lái)8鎂砂5～7由耐火材料庫(kù)運(yùn)來(lái)原材料堆存或存入料倉(cāng)等容器需用的場(chǎng)地面積或容器的容積計(jì)算如下。Q=A單耗指標(biāo)式中：q——原料貯存量，t；Q——原料的全年消耗量，t；n——年作業(yè)天數(shù)；T——計(jì)劃貯存日數(shù)；A——車間年產(chǎn)鋼量，t/a。q=Shα式中：S——材料堆存于地面時(shí)理論占地面積，m2；h——材料堆存允許高度，mα——材料的堆積密度，t/m3；設(shè)計(jì)堆存原材料的場(chǎng)地面積或容器容積時(shí)，應(yīng)考慮各種材料的堆存密度和如需允許堆高（見(jiàn)表42），以及儲(chǔ)料方式。表42 各種材料堆積密度與允許堆高序號(hào)材料名稱堆積密度/tm3堆存高度/m半機(jī)械化倉(cāng)庫(kù)機(jī)械化倉(cāng)庫(kù)1生鐵3～32廢鋼　3　輕型～　　　中型～　　　重型～　　3返回鋼2～～24鐵合金3～4～25鐵屑～32～36焦炭～2～47無(wú)煙煤2～48石灰　　9螢石2310礦石2311白云石　23　生白云石　　　熟白云石　　12鎂砂～23～513球團(tuán)礦～　天車軌面高度。原料跨天車主要把原料從車上卸下和料籃裝料，考慮車廂高度： 天車標(biāo)高：12m； 廠房高度：20m。 爐子跨（熔煉跨）電爐采用高架式橫向布置，計(jì)算機(jī)操作，自動(dòng)加料及密封罩除塵，這樣可大大提高工作效率，改善勞動(dòng)條件。、跨度與高度以配料跨、爐子跨、出鋼澆注跨等組成的平行多跨間布置的電弧爐車間，車間長(zhǎng)度主要依據(jù)爐子跨間設(shè)備布置而定，即爐子跨長(zhǎng)度首先確定后，一般相鄰跨間長(zhǎng)度也取一致，使整個(gè)廠房平面為一長(zhǎng)方形。（1）爐子跨間的長(zhǎng)度：橫向布置車間除布置各電爐及它們之間所必要的存料與操作空間之外，跨間的縱向兩端一般作為修理爐襯、修配水冷塊、砌筑爐蓋和堆存少量耐火材料的用地，此外還留有一定余地，供爐子跨間外運(yùn)爐渣、垃圾的盡頭式線路設(shè)置，跨間兩端各需有約不小于30m長(zhǎng)的上述場(chǎng)地。（2）爐子跨間的寬度：爐子跨間的寬度由爐子本體所占場(chǎng)地及爐前操作需要決定。如車間里裝設(shè)或使用懸掛式或地面行走式加料機(jī)，則必須考慮它們的運(yùn)行回旋所必需的空間，并適當(dāng)留出安全的通道。（3）爐子跨間吊車軌面高度（h）：橋式起重機(jī)吊起的最高工作點(diǎn)是電弧爐接裝電極時(shí)吊起的高度。電極的長(zhǎng)度由爐體的結(jié)構(gòu)尺寸決定，由此可計(jì)算吊車軌面標(biāo)高：h≥L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=式中：L1——起重機(jī)吊鉤極限尺寸，1800mm； L2——吊換電極用吊具長(zhǎng)度，800mm； L3——需吊出電極的長(zhǎng)度，4000mm； L4——余量，取300mm； L5——電極把持器頂端降至最低位置時(shí)與爐門坎面距離，3000mm； L6——爐門坎至工作平臺(tái)距離，1000mm； L7——工作平臺(tái)高度，8000mm； 考慮采用密閉大罩及平臺(tái)厚度等因素，可將軌面高度定位24m。 則車間總高為30m； 跨度為30m； 長(zhǎng)度為190m。 澆注跨天車軌面高度，天車選用260/50t：h≥D+H1+H2+H3+…+H9= 式中： D——澆注平臺(tái)高度，； H1——澆注平臺(tái)至結(jié)晶器蓋板間距離，200mm； H2——結(jié)晶器蓋板至中間包底距離，100mm； H3——中間包全高，1500mm； H4——中間包蓋高，2000mm； H5——中間包蓋至鋼包底距離，5000mm； H6——鋼包包腳至吊耳中距離，2300mm； H7——鋼包龍門鉤高度，1700mm； H8——龍門鉤至吊車上極限安全距，1000mm； H9——吊車上限至軌面距離，2600mm。 取軌面高度為24m； 則車間總高為30m； 澆鑄跨跨度為30m； 長(zhǎng)度為190m。 輔助設(shè)備（1）除塵系統(tǒng)：電爐采用第五孔及房式除塵罩，輔助車間屋頂除塵罩設(shè)計(jì)，電爐煤氣由第四孔出來(lái)至廢鋼預(yù)熱處。（2）供電系統(tǒng)：電弧爐變壓器，LF爐變壓器，真空泵，照明及其他輔助設(shè)施由車間配電室供電。（3）真空系統(tǒng)：水蒸氣噴射泵，水環(huán)泵等供VD抽真空用。（4）供水系統(tǒng)：間用水主要是供水冷爐壁，爐蓋及連鑄冷卻用水，均由液壓室提供和控制。（5）廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)：有效利用熱量，降低電耗，并且能夠燃燒廢氣中CO，凈化空氣，保護(hù)環(huán)境，爐內(nèi)排除的氣體進(jìn)入燃燒室，廢氣中CO在此燃燒放出大量熱量，用以加熱料籃中廢鋼，循環(huán)預(yù)熱，可使廢鋼溫度升高200176。C左右。（6）鋼包加熱裝置及N?、O?、Ar等氣體制備站。電爐煉鋼車間主要設(shè)備 爐外精煉設(shè)備 爐外精煉技術(shù)的選擇（1）爐外精煉的設(shè)備選型這里需要注意以下方面：以鋼種為中心，正確選擇精煉設(shè)備；注意生產(chǎn)節(jié)奏，提高精煉設(shè)備作業(yè)率；注意與初煉爐匹配，降低生產(chǎn)成本；結(jié)合工廠實(shí)際情況選擇精煉設(shè)備，盡可能降低投資成本；努力提高爐外精煉比。（2）爐外精煉設(shè)備的合理配置功能配套:為滿足鋼種冶煉的質(zhì)量要求，可將不同功能的精煉設(shè)備組合起來(lái)，共同完成精煉任務(wù)。能力配套:精煉爐與初煉爐在生產(chǎn)能力和生產(chǎn)節(jié)奏上配套，保證精煉設(shè)備具有較高的作業(yè)率。工藝配套:要求配備有擋渣出鋼、爐渣改質(zhì)、保護(hù)澆鑄、鋼水保溫、自動(dòng)開(kāi)澆、底吹氬、高性能耐材等工藝配套措施。考慮上述條件，生產(chǎn)20GrMnTi鋼采用LFVDCC冶煉工藝路線。在LF爐內(nèi)脫硫、脫氧，成分微調(diào)，均勻溫度；VD精煉爐內(nèi)可進(jìn)一步脫硫、脫氧，還可降低[C]含量，去氣、去夾雜。 鋼包爐精煉法（LF法）鋼包爐精煉法采用氬氣攪拌、大氣壓力下石墨電極埋弧加熱和有渣精煉，為了脫氣，也可采用真空系統(tǒng)。它是一種集電弧加熱、氣體攪拌、真空脫氣于一體的鋼液精煉方法，通過(guò)強(qiáng)化熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，使鋼液在短時(shí)間內(nèi)得到高度凈化和均勻，從而實(shí)現(xiàn)各種冶金目的。LF 爐具有加熱功能，可以為連鑄提供溫度合格的鋼液，保證連鑄生產(chǎn)的順行，是連接初煉爐與連鑄工序之間的韌性環(huán)節(jié)。LF爐的設(shè)備如圖51所示，其工藝流程見(jiàn)圖52。LF 精煉爐工藝參數(shù)有：鋼液加熱升溫速度2～5℃/min；氬氣攪拌時(shí)鋼液溫度下降速度1℃/min；℃/min；埋弧加熱鋼液，電弧穩(wěn)定、熱效率高而噪音小。LF 主要由電極加熱系統(tǒng)、氣體攪拌、鋼包、合金料和合成渣添加裝置及為脫氣需要的真空系統(tǒng)等部分組成。LF 爐精煉工藝的主要環(huán)節(jié)包括：①鋼包準(zhǔn)備( 烘烤1200℃) ；②造渣—合理造渣可以達(dá)到脫硫、脫氧、脫磷甚至脫氮的目的；可吸收鋼液中的夾雜物并控制夾雜物形態(tài)；可形成泡沫渣(或稱為埋弧渣)淹沒(méi)電極，埋弧加熱，提高熱效率，減少耐火材料侵蝕；③電極加熱—LF 爐加熱過(guò)程，應(yīng)采用低電壓、大電流操作。開(kāi)始加熱時(shí)，爐渣尚未熔化完全之前，加熱速度慢一些，隨后提高加熱速度。④攪拌LF 精煉期間攪拌的目的是均勻鋼液成分和溫度，加快傳熱和傳質(zhì)；強(qiáng)化鋼渣反應(yīng)；加速夾雜物上浮去除。圖51 LF鋼包精煉爐圖 圖52 鋼包精煉爐的工藝流程圖 VD精煉爐VD精煉爐的真空抽氣泵工作時(shí)蒸汽壓力穩(wěn)定而流量具有周期性。VD精煉爐是一種利用高參數(shù)蒸汽管網(wǎng)。通過(guò)蓄熱器來(lái)滿足要求的方法。該方法在一系列精煉爐上使用取得成功。該系統(tǒng)不僅投資省,而且操作簡(jiǎn)便。盛鋼桶為煉鋼生產(chǎn)重要設(shè)備之一，爐外精煉技術(shù)又對(duì)盛鋼桶的使用與結(jié)構(gòu)提出了更新更高的要求。盛鋼桶的設(shè)計(jì)是冶煉工藝與冶金設(shè)備兩種專業(yè)共同完成的工作。 精煉鋼包的設(shè)計(jì) 盛鋼桶尺寸計(jì)算（1）盛鋼桶容納鋼水量。電爐每爐出鋼150t，一般考慮應(yīng)用10%的過(guò)裝余量，則鋼桶內(nèi)鋼水實(shí)際容量為： G+==165t（2）盛鋼桶內(nèi)渣量。出鋼時(shí)一般將爐內(nèi)熔渣全部或絕大部分隨鋼水傾入盛鋼桶，采用留渣出鋼操作除外。在留渣操作中桶內(nèi)新加渣料熔成新渣層覆蓋保護(hù)。渣量一般為金屬量的13%~15%，設(shè)計(jì)時(shí)取較大值15%，即渣量為： ==（3）盛鋼桶的容積。根據(jù)盛鋼桶實(shí)際容納金屬液與熔渣量計(jì)算容積。因此，鋼與渣的總體積即鋼桶容積應(yīng)為：+==若采用D/H=1，錐度為15%，則成鋼桶下部?jī)?nèi)徑為：DH==盛鋼桶內(nèi)空間尺寸見(jiàn)圖53。圖53 盛鋼桶內(nèi)形 盛鋼桶的容積按圓錐臺(tái)計(jì)算有 ： 將H=D，DH= ：V=，=，從而可得出成鋼桶基本尺寸與容量的關(guān)系式如下：盛桶上部?jī)?nèi)徑：D=；盛桶下部?jī)?nèi)徑：DH=；盛鋼桶高度：H=。注：上面三個(gè)計(jì)算式是在內(nèi)襯厚度上下一致的情況下推出的。（4）盛桶磚襯厚度盛鋼桶磚襯包含保溫層（外層）與耐火工作層（內(nèi)層），一般砌筑總厚度100～250mm。工作層砌磚有多種型式，除列入標(biāo)準(zhǔn)的盛鋼桶襯磚磚型外，可針對(duì)專用盛鋼桶依據(jù)其錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)計(jì)專用襯磚，則砌筑工作更為方便順利，砌