【正文】 為15米電弧爐變壓器的參數(shù)如表46所示表46 電弧爐變壓器的參數(shù)米長度m 寬度m 高度m 大門尺寸m 爐子中心線到變壓器房的距離m 10 12 10 445 12 電弧爐采用高架式布置電氣室建為兩層控制室在電爐操作平臺上與電氣室并排423 電弧爐出渣和爐渣處理電弧爐直接出渣到爐下的渣罐車渣罐車通過原料跨把電爐渣運(yùn)出廠房424 爐子跨的長度跨度高度 1 爐子跨的長度與原料跨相同取為180m 2 爐子跨的跨度考慮到修筑爐體爐蓋的場地要求以及變壓器房的限定取其跨度為 24m 3 爐子跨間吊車軌面的高度對于橫向布置的電弧爐車間橋式吊車吊起的最高工作點(diǎn)是電弧爐接裝電極時的高度故計算吊車的軌面標(biāo)高為h≥L1L2L3L4L5L6式中L1起重機(jī)吊鉤的極限尺寸取其值為 3000mL2吊換電極用吊具的長度取其值為 1000mmL3需要吊出的電極的長度其值為 4100mmL4余量取其值為300mmL5電極把持器頂端降低到最低位置時與爐門坎的距離取其值為4000mmL6電弧爐爐門坎到車間地面的距離取其值為8000mm計算得 h＝L1L2L3L4L5L6 201m考慮到高位料倉放置在爐子跨軌面標(biāo)高要略有升高故取軌面標(biāo)高為25m43精煉跨431 整體布置此跨設(shè)有公稱容量AOD精煉爐臺AOD爐位于操作平臺上一側(cè)設(shè)有AOD爐的維修區(qū)域另一側(cè)設(shè)有鋼包的修砌區(qū)烘烤區(qū)32 AOD精煉爐的工藝布置 AOD精煉爐布置在精煉跨中間位置公稱容量為考慮到AOD精煉爐的操作平臺精煉過程中吹氬氧所需的設(shè)備以及各種設(shè)備的修砌取精煉跨的跨度為2而此跨的吊車軌面標(biāo)高同樣取為 2長度取為441 總體布置本跨間設(shè)有連鑄機(jī)1臺二冷段維修區(qū)中間包維修區(qū)和結(jié)晶器維修區(qū)442 連鑄機(jī)操作平臺的高度長度寬度1操作平臺的高度一般低于結(jié)晶器上口0304米本設(shè)計中取其值為03米所以平臺的高度為H＝RH1H203式中H連鑄平臺的高度m R連鑄機(jī)圓弧半徑R 9m H1拉矯機(jī)底座到鑄坯底面的距離取為10mH2弧型結(jié)晶器頂面到弧型中心的距離取其值為06m計算得 H 103m2澆注平臺的長度要考慮到中間包車的長度及布置中間包車長度為 5米取澆注平臺的長度為40米3平臺寬度取決于連鑄機(jī)外弧垂直切線至鑄機(jī)內(nèi)側(cè)柱列線之距離和鑄機(jī)外側(cè)的操作空間其值取為13米4平臺上操作室的尺寸554米443 連鑄機(jī)總高和本跨吊車軌面標(biāo)高 連鑄機(jī)的高度一般是指從拉矯機(jī)底座基礎(chǔ)面至中間包頂面的總高度H有H＝RH1H2H3H4式中R連鑄機(jī)圓弧半徑R 9mH1拉矯機(jī)底座基礎(chǔ)面至鑄坯底面距離取為1mH2連鑄機(jī)弧形中心至結(jié)晶器頂面的距離常取結(jié)晶器高度的一半取其值為05mH3結(jié)晶器頂面至中間包水口升至最高位置時的距離取其值為02mH4中間包全高取其值為1m計算得 H＝117m取澆注跨吊車軌面標(biāo)高25m444 連鑄機(jī)總長度連鑄機(jī)總長度的計算公式為L＝RL1L2L3L4L5式中R連鑄機(jī)圓弧半徑R 8mL1矯直切點(diǎn)至拉矯機(jī)最后一個棍子的距離主要有拉矯機(jī)的類型來定取其值為2mL2拉矯機(jī)至切割機(jī)前的距離適當(dāng)加長冶金長度延長段有利于提高拉速這里取其值為6m L3切割區(qū)長度3mL4輸出軌道或鑄坯等待區(qū)長度一般至少大于最大定尺尺寸的15倍取其值為10mL5冷床或者出坯區(qū)長度取決于最大定尺尺寸在增加1米這里取為7m故L＝RL1L2L3L4L5＝8＋4＋4＋3＋10＋7＝34m445 連鑄跨跨度連鑄跨跨度是根據(jù)連鑄機(jī)的曲率半徑圓弧中心零點(diǎn)以前的部分都布置在鑄跨內(nèi)和鑄操作所需要的寬度來確定參照國內(nèi)部分車間鑄跨跨度尺寸設(shè)計中取m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)放區(qū)位于跨間另一側(cè)用來存放良錠坯件其間有運(yùn)輸線路直接通到軋鋼車間拉矯機(jī)及切割機(jī)維修區(qū)位于跨間另一側(cè)另外還有配有出坯操作室等其他具體設(shè)施依具體情況而定46 備注1跨間依具體空間情況可設(shè)置一定數(shù)量的休息室吸煙區(qū)廁所等2各級平臺均設(shè)有樓梯臺階此設(shè)計可依靠具體空間及相應(yīng)地點(diǎn)的構(gòu)造予以修建安全方便的通道本設(shè)計的其它數(shù)據(jù)請參閱電爐車間平面布置圖和剖面圖各跨間的基本情況請見下表表47 電爐煉鋼車間各跨間的基本情況表序號 跨間名稱 跨度 m 長度 m 軌面標(biāo)高 m 1 原料跨 22 180 12 2 爐子跨 24 180 25 3 精煉跨 27 180 25 4 連鑄跨 27 180 25 5 出坯跨 28 180 15 5 電弧爐煉鋼車間工藝設(shè)計電弧爐生產(chǎn)工藝設(shè)計的合理性直接決定著產(chǎn)品的高質(zhì)量和良好性能而制定生產(chǎn)工藝是根據(jù)具體鋼中產(chǎn)品要求而定的下面從原料要求車間冶煉的工藝特點(diǎn)及操作要領(lǐng)等方面進(jìn)行說明51 廢鋼廢鋼包括返回廢鋼和外來廢鋼廢鋼外形尺寸不一分重中輕三種類型為了滿足冶煉工藝及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與鋼水質(zhì)量的要求對入爐的廢鋼料一般有如下要求1按廢鋼鐵分類標(biāo)準(zhǔn)的組別進(jìn)行分類管理供應(yīng)不得混亂不允許由成套機(jī)器設(shè)備及結(jié)構(gòu)件2少銹入爐鐵銹太多不能準(zhǔn)確掌握鋼水成分和重量造成成分不符或短錠還會使鋼液增氫3不應(yīng)混入鉛銅鋅錫砷等有色金屬和冶煉鋼種限制的合金元素這些元素在冶煉條件下很難去除不但會影響鋼材的純凈度還會增加操作難度惡化技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)縮短電弧爐爐體壽命4廢鋼中不得混有爆炸物品密閉容器有毒物質(zhì)以及塑料橡膠等5應(yīng)限制入爐料的磷硫含量否則嚴(yán)重惡化電弧爐操作指標(biāo)6清除爐料中泥沙等酸性物質(zhì)以免降低爐渣堿度增加造渣劑消耗侵蝕爐襯增加電耗降低生產(chǎn)率7爐料單位外形尺寸不能過大否則裝料困難還可能砸壞爐體或因塌料砸斷電極8裝料密實(shí)不松散52 輔助料521 對輔助料的要求1鋁粉鋁粉脫氧能力強(qiáng)主要用于冶煉低碳不銹鋼和某些低碳合金結(jié)構(gòu)鋼以提高合金元的收得率和縮短冶煉還原時間鋁粉使用前也應(yīng)干燥使用粒度≤05毫米水分≤020Al 952硅鐵粉 硅鐵粉是用含硅75得硅鐵磨制而成的這樣比重輕含硅量高有利于進(jìn)行擴(kuò)散氧使用粒度≤1毫米水分≤0203石灰 由石灰石在800～1000℃的高溫下焙燒而成一般要求石灰中CaO含量 90硫含量 01入爐石灰要求水量 034白云石主要成分為CaOMgO用于電弧爐補(bǔ)爐和堵爐門坎也用于造渣造渣用輕燒白云石補(bǔ)爐用重?zé)自剖?螢石主要成分為CaF2要求含量 85SiO2 4CaO 5S 01H2O 05使用前應(yīng)在100～200℃的低溫下干燥4小時以上溫度不宜過高可作為爐渣調(diào)節(jié)劑改善爐渣流動性6鐵合金 1 合金材料應(yīng)分類堆放顏色相近的不宜鄰近堆放 2 合金材料不應(yīng)露天堆放以防生銹或混入雜物 3 合金塊度應(yīng)符合使用要求 4 合金料使用前應(yīng)烘烤以去除合金中的氣體和水分7焦炭粉 主要作用1在熔化后期和氧化期造泡沫渣2作為增碳劑加入爐內(nèi)或包內(nèi)一般要求焦炭中碳含量 80灰分 15石墨電極粉中碳含量 95灰分 2硫含量均 01水分 058氧氣氧氣的使用強(qiáng)化了冶煉過程縮短了熔化時間降低電耗提高了鋼液溫度加速熔池激烈沸騰有力地去除廢鋼中的氣體和夾雜對氧氣有如下幾點(diǎn)要求含氧量 99水分≤3103kgm3工作壓力5065～12156105Pa9鐵礦石鐵礦石在電弧爐煉鋼過程中主要用于脫磷硫氣和夾雜物鐵礦石主要成分為磁鐵礦要求含鐵量高522 供應(yīng)方案1高位料倉供應(yīng)方案所需的散狀料和合金料中冶金石灰螢石礦石以及硅鐵錳鐵硅鋁鐵硅錳合金采用高位料倉供應(yīng)方案共設(shè)17個高位料倉上料采用垂直皮帶機(jī)加配包皮帶機(jī)的方式分系統(tǒng)設(shè)置加料設(shè)施其中供應(yīng)電爐生產(chǎn)用散狀料采用經(jīng)稱量后直接用溜槽加入爐內(nèi)的方式供爐后合金化2廢鋼的供應(yīng)方案通過料籃車將廢鋼從原料跨間運(yùn)到爐子跨再通過天車將料籃吊至爐子上方加入爐內(nèi)523 配料配料是電弧爐煉鋼工藝中不可缺少的組成部分合理配料將保證煉鋼工人按照工藝要求正常的進(jìn)行冶煉操作合理使用原材料及返回廢鋼能節(jié)約合金元素縮短冶煉時間1配料注意事項(xiàng)1必須正確地進(jìn)行配料計算和準(zhǔn)確地稱量爐料重量2爐料的大小要求按比例搭配以達(dá)到好裝快化的目的3各類爐料應(yīng)根據(jù)鋼的質(zhì)量要求和冶煉方法搭配使用4配料成分必須符合工藝要求5注意上爐冶煉含NiCrWMo等元素的高合金鋼下爐應(yīng)配相應(yīng)的鋼種進(jìn)行澆爐并注意殘余元素不得出格2配料基本原則鋼鐵料的使用原則主要考慮冶煉方法裝料方法鋼種的化學(xué)成分及產(chǎn)品對質(zhì)量的要求等如氧化法有較高的脫P(yáng)去氣去夾雜能力應(yīng)使用普通的粗料返回法和不氧化法因脫P(yáng)去氣除夾雜能力不強(qiáng)但能回收貴重合金元素所以應(yīng)盡量使用優(yōu)質(zhì)返回料凡航空鋼艦板鋼炮鋼輕武器及特殊要求帶頂發(fā)軍字樣的鋼種一律按氧化法配料并多配碳010嚴(yán)禁將成分不明的返回料配入爐料中殘余元素配料時不得超標(biāo)裝入法返回法不足之碳可用電極粉增碳不得配入生鐵3配料計算1鋼鐵料綜合收得率＝∑配料比收得率一般鋼鐵料收得率為9354～95返回鋼收得率為95～962合金返回鋼的收得率按下式計算x＝ 10005Mn Si005 02Cr007W03VTiAl 3合金元素全爐回收率按下式計算x＝成品成分配料量配料成分補(bǔ)加合金量合金成分出鋼量4配料量度＝出鋼量合金加入量鋼鐵料綜合收得率5鋼鐵料裝入量＝出鋼量鐵合金加入量其他如礦石等鋼鐵料綜合收得率524 裝料和補(bǔ)料12布料布料原則下致密上疏松中間高四周低爐門口無大料穿井快不搭橋布料順序底部裝小料其用量為小料總量的一半然后在料罐的下部中心區(qū)裝入全部大料低碳廢鋼或難熔爐料在大料之間填充中小料中型料裝在大料的上面及四周在料的最上面電極下面放入剩余的小料輕廢鋼以便通電后電極能很快穿井埋入料中減輕電弧光對爐蓋的輻射熔點(diǎn)高的鐵合金應(yīng)放在高溫區(qū)但不能裝在電極下面易揮發(fā)的合金元素避免放在電極下高溫區(qū)若配入增碳劑如生鐵焦粉電極粉電極塊等應(yīng)將增碳劑放在生鐵大料塊上部破碎電極塊或大包焦粉電極粉放在料籃底部小料之上裝料完畢進(jìn)行計算做到準(zhǔn)確真實(shí)裝料時料籃中心與爐膛中心線必須在同一條垂直線上料籃不得不碰撞爐襯和水冷件525 電弧爐冶金工藝[3]1裝料裝料方式對爐料的熔化速度合金元素?zé)龘p率以及爐襯壽命有很大影響裝料應(yīng)做到快速密實(shí)布料合理合理的布料應(yīng)該是先在爐底鋪一層石灰約為料重量的1525再在石灰上加已定量的氧化鐵皮或碎礦石之后加入部分小塊廢鋼在小塊廢鋼的電弧作用區(qū)加入大塊廢鋼和難溶爐料其周圍及上面裝入中型廢鋼最后將小塊廢鋼裝入最上層填充空隙配料時大小料配比如下小型料占20中型料占40大型料占402由于采用超高功率供電電弧爐只做為一臺高效的熔化裝置現(xiàn)代電弧爐煉鋼過程在熔化期就有吹氧助熔又由于偏心底出鋼是留鋼留渣操作實(shí)際上熔化和氧化并無明顯的界限故稱之為熔氧期熔氧期的主要任務(wù)是在保證爐體壽命的前提下用最少的電耗快速地將爐料熔化及升溫迅速形成熔池并完成脫磷脫碳去氣去除非金屬夾雜的工藝任務(wù)爐料的熔化過程分為四個階段起弧階段電爐剛送電一般選用中級電壓功率為額定功率的三分之二左右起弧階段約為5～10min也可以一開始就采用最大功率送電以加速爐料熔化穿井階段起弧弧后電極下四周的爐料迅速熔化電極隨著爐料的熔化而不斷下降在爐料中打出三個洞稱為穿井此時電弧全部被爐料包圍熱量全部被爐料吸收故使用最大功率供電一般穿井時間為10分鐘約占熔化時間的14電極上升階段穿井到底后爐底形成熔池鋼液面形成了一層熔渣四周爐料受電弧輻射熱而繼續(xù)熔化鋼液面逐漸升高電極逐漸上升此階段仍用最大功率供電熔末階段爐料被熔化四分之三后電弧完全暴露而遠(yuǎn)離電弧的低溫區(qū)部分爐料尚未熔化若長時間采用最大功率用電電弧會強(qiáng)烈損壞爐襯和爐蓋所以要在好泡沫渣以屏蔽電弧同時合理用氧并不斷將剩余爐料推入熔池以加速熔化爐料全部熔化熔池溫度符合要求后為完成脫磷脫碳去氣去夾雜的任務(wù)繼續(xù)吹氧進(jìn)行氧化吹入熔池中的氧氣與熔池中的氧劇烈反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣泡在上浮過程中將非金屬夾雜物帶入爐渣同時碳氧反應(yīng)放出的熱量使熔池升溫進(jìn)而使鋼液達(dá)到出鋼溫度從而減少一部分電能的輸入本設(shè)計采用吹氧和礦石綜合氧化綜合氧化可以擴(kuò)大鋼渣反應(yīng)界面造出高堿度高氧化性爐渣促進(jìn)了脫磷和脫碳反應(yīng)的順行氧化終了取樣分析當(dāng)鋼液成分和溫度符合要求時即可出鋼3出鋼條件及操作當(dāng)鋼水成分溫度符合條件時且出鋼和精煉的準(zhǔn)備工作已完成時便可出鋼出鋼的操作如下先將鋼包車開到出鋼箱下面出鋼時爐體稍向后緩慢移動將出鋼口底塞擋板打開使堵塞填料露出鋼液隨后也落入鋼包中在出鋼過程中爐體要保持輕微連續(xù)的傾動使出鋼口上部的小熔池內(nèi)部沒有熔渣覆蓋當(dāng)鋼包中的鋼液達(dá)到預(yù)定出鋼量時爐體迅速復(fù)位隨后鋼包開至精煉跨開始精煉出鋼過程中向鋼包中加入活性脫硫渣劑進(jìn)行預(yù)脫硫處理同時鋼包底部吹A(chǔ)r攪拌偏心爐底出鋼后采用留鋼留渣操作可將10～15的鋼液和全部爐渣留在爐內(nèi)出完鋼后趁熱用氧槍由上而下將出鋼口頂部的水冷鋼蓋打開用一根長頸漏斗由上而下插入出鋼口把填料經(jīng)漏斗填入準(zhǔn)備下爐精煉出鋼終點(diǎn)的控制主要指中點(diǎn)碳的控制一般控制在016025而磷硫則控制在P≤0020S≤0030526 精煉工藝[4]鋼的爐外精煉是把電弧爐中要完成的任務(wù)如脫氧脫硫繼續(xù)去氣去除非金屬夾雜并調(diào)整成分及溫度還原精煉期的具體任務(wù)是盡可能脫除鋼液中的氧脫除鋼液中的硫最終調(diào)整鋼液的化學(xué)成分使之滿足規(guī)格要求調(diào)整鋼液溫度并為鋼的正常澆注創(chuàng)造條件AOD爐的冶煉時間一般為1～2h氣體消耗視原料情況及終點(diǎn)碳水平而不同一般氬氣消耗標(biāo)態(tài)為12～23 m3t氧氣消耗標(biāo)態(tài)為15～25 m3tFeSi用量為8～20 kgt石灰40～80 kgt冷卻材為鋼水量的3～10AOD法一般為電爐AOD爐雙聯(lián)工藝電爐爐料以不銹廢鋼車屑和高碳鉻鐵合金為標(biāo)準(zhǔn)成分配碳量一般為15～20也可以更高