【正文】 。 熱平衡收入支出項目熱量/kJ%項目熱量/kJ%鋼水物理熱鋼水物理熱氧化熱和成渣熱其中C氧化Si氧化Mn氧化P氧化Al氧化Cr氧化Fe氧化SiO2成渣P2O5成渣爐渣物理熱吸熱反應(yīng)消耗熱爐氣物理熱煙塵物理熱冷卻水吸熱其他熱損失變壓器系統(tǒng)熱損失．89電能①合計合計①單位電耗計算：因1kJ=104kWh,故單位電耗為（104）1000/=h/t（鋼水）195 電弧爐電氣設(shè)備的計算與選擇5 電弧爐電氣設(shè)備的計算與選擇 變壓器額定功率確定變壓器功率的目的是為了選擇與電爐容量相匹配的變壓器。變壓器功率的確定是一個比較復(fù)雜的問題，它受電爐容量、冶煉時間、爐襯材質(zhì)、電效率、熱效率等諸多因素的影響。目前電爐煉鋼的發(fā)展趨勢是增大變壓器的能力，采用高功率或超高功率供電技術(shù)，加速爐料熔化，提高電爐的生產(chǎn)能力[6]。我們可以通過熔化時間來計算變壓器容量。因為電路熔煉周期中主要是熔化期，其的長短是由供電功率決定的。計算公式如下： （）式中P—電弧爐用變壓器額定容量，kVA；Q—熔化每噸廢鋼料以及相應(yīng)的渣料并且升溫所需要的電量，kWh/t，q≈410kWh/tG—電弧爐裝入量，t；tm—預(yù)期的熔化時間，h,本設(shè)計取值tm=50/60h。cosφ—熔化期平均功率因數(shù)，；??—變壓器有功功率利用率，??=，本設(shè)計取??=；N—熔化期變壓器功率平均利用系數(shù)，N=，本設(shè)計取N=。故計算 kVA故本設(shè)計可選P=110000 kVA 電弧爐額定功率水平分類類別RPHPUHP功率水平/ kVAt1400400~700700 變壓器級數(shù)為了滿足冶煉工藝的要求，在各冶煉期采用不同的功率供電。在功率要求一定時，工作電壓提高，可以減小電流，因而可提高功率因數(shù)cosψ和電效率，故變壓器可以設(shè)置若干級二次電壓[6]。首先選最高一級的二次電壓，其經(jīng)驗公式為： （）故得V最高級電壓，V200～250250～300320～400＞400二次電壓級數(shù)2～44～66～88～18所以本設(shè)計取電壓級數(shù)≥15級。 電極及主要參數(shù)① 電極直徑根據(jù)以下經(jīng)驗公式計算電極直徑： （）式中 d極——石墨電極直徑，mm； I——電流強(qiáng)度，A；A ρ——石墨電極電阻系數(shù)，； K——系數(shù)，；故解得② 電極極心圓直徑其經(jīng)驗值為： （）③電極上的電流密度A/cm2 （）616 主煉鋼種的操作規(guī)程6 主煉鋼種的操作規(guī)程現(xiàn)代新的電爐冶煉軸承鋼GCr15工藝操作過程包括：補爐、裝料、熔化、氧化、出鋼、爐外精煉（還原）、連鑄。 補爐爐襯的壽命的高低是低耗、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的主要因素。① 影響爐襯壽命的因素。1）爐襯的性質(zhì)、質(zhì)量和種類；2）熔渣的化學(xué)侵蝕和高溫電輻射；3）爐渣、鋼液、裝料時的機(jī)械沖刷；所以為了提高爐襯的壽命，除了可以選擇先進(jìn)的筑爐工藝和好質(zhì)量的耐火材料外，還要有必要的維護(hù)，即可以在每爐出鋼后，進(jìn)行補爐。② 補爐部位。爐襯各個部位因工作條件的不同而損壞程度不同。其主要損壞的部位是爐壁渣線部位、出鋼口和爐門附近。故一般電爐補爐時一定要重點對渣線、出鋼口和爐門附近等部位補修。③ 補爐原則：快補、薄補、高溫。④ 補爐方法。主要分為人工補爐和機(jī)械補爐。因人工補爐其質(zhì)量差、作業(yè)時間長、勞動強(qiáng)度大、耐火材料消耗大，而機(jī)械補爐效果好、速度快。故本設(shè)計選擇機(jī)械補爐。⑤ 補爐材料：白云石、鎂砂并摻入粘合劑（硅酸鹽）。 裝料本設(shè)計采用爐頂料籃裝料，每爐鋼的爐料要分1~3次加入。裝料是否合理影響電極消耗、爐襯壽命、電耗、合金元素?zé)龘p和冶煉時間。而裝料是否合理又取決于料籃中爐料是否合理。裝料的時間主要影響噸鋼電耗和冶煉周期。合理的裝料時間：停電—爐蓋、電極升起旋出—裝料—爐蓋、電極旋回下降，送點間隔約為2min。合理的布料順序：① 先將一些小塊料裝到料籃底部（保護(hù)爐底、早形成的熔池、和合頁板或鏈板，減緩重料對陸地的沖擊）。② 在小料塊上面，即料籃的中心處裝大料塊，并填充小料塊，做到無空隙，致密、平整（保護(hù)電極）。③ 剩余的小料塊和中料塊裝到大料塊的周圍和上邊。④ 最后在料籃的頂部裝入小而輕的料塊（保護(hù)爐頂）?，F(xiàn)場布料的經(jīng)驗：下致密、中間高、上疏松、四周低、爐門口無大料塊，不搭橋、穿井快，效率高、熔化快。 熔化期 熔化期的主要任務(wù)① 快速融化：將塊狀的固體爐料快速熔化，并加熱到氧化溫度。② 提前造渣：提前造渣，早期去磷，減少鋼液揮發(fā)與吸氣。 熔化期的操作熔化期的主要操作是合理供電（熔化期進(jìn)行的重要保障），及時吹氧，提前造渣。① 爐料熔化過程和供電裝料完了以后就可以通電熔化，通電前要調(diào)整好電極，并且要對爐子的絕緣情況和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢查。爐料熔化的過程可分為四個階段：點弧—穿井—主熔化—熔末升溫[7]。 爐料熔化過程與操作熔化過程電極位置必要條件方法點弧期穿井期主熔化期熔末升溫期送電→電極下降到d極d極→爐底爐底→電弧暴露電弧暴露→全熔保護(hù)爐頂保護(hù)爐底快速熔化保護(hù)爐壁較低電壓較大電壓最大電壓低電壓、大電流頂布輕廢鋼石灰墊底水冷加泡沫渣② 及時吹氧開始吹氧的最合適的時間是在廢鋼固體料發(fā)紅（約900℃），過早時浪費氧氣，過遲則增加熔化時間。熔化期吹氧，初期是切割為主，后期即爐料熔化形成熔池時后主要是吹氧了。③ 提前造渣通常會在加料前在爐底用2%~3%的石灰鋪墊，這樣形成熔池時就會有爐渣覆蓋了，這樣的結(jié)果就是電弧穩(wěn)定，有助于爐料的熔化和升溫，并防止金屬的揮發(fā)和吸氣。初期的渣具有較高的堿度和一定的氧化性，可以脫除一部分的磷；當(dāng)磷高時可以采取換新渣、自動流渣的操作等，這樣脫磷的效果要好。 氧化期 氧化期的主要任務(wù)脫磷、脫碳、二去（去除氣體及去夾雜，利用CO反應(yīng)）和升溫。 氧化期的操作① 造渣與脫磷造好高氧化性、流動性好和高堿度的爐渣，并采用換新渣、自動流渣實現(xiàn)脫磷。② 氧化與脫碳因熔池中的氧的來源不同，氧化期操作可分為吹氧氧化，礦石氧化以及氧、礦綜合氧化法。本設(shè)計采用強(qiáng)化吹氧氧化鋼液以降低其中的碳。通過高配碳，吹氧脫碳，來達(dá)到加速反應(yīng)速度，從而使溫度、成分均勻，去除夾雜和氣體。脫碳條件：低一氧化碳分壓，高溫，高氧化性。③ 氣體與夾雜物的去除借助CO反應(yīng)、一氧化碳?xì)馀萆细。沟萌鄢貏×曳序v，使夾雜和氣體去除。故一定要控制好脫碳反應(yīng)，以保證熔池的劇烈沸騰的時間。④ 氧化期的溫度控制在氧化期前期要控制升溫的速度，等到磷含量達(dá)到要求后在快速升溫。一般情況氧化末期的溫度要高于出鋼溫度20~30℃。這是因為：扒渣、造新渣、加合金會使得溫度降低。 出鋼當(dāng)溫度、磷、碳符合要求時就可以出鋼了。采用無渣出鋼，嚴(yán)格控制下渣量，防止回磷。出鋼時也不可過量增碳，這可能會增加內(nèi)部夾雜物和缺陷[7]。 爐外精煉、連鑄LF爐操作工藝流程如下：無渣出鋼→鋼包運至鋼包車上→進(jìn)準(zhǔn)備位→測溫→預(yù)吹氬→鋼包加熱位→測溫、定氧、取樣→加熱、造渣→調(diào)成分→測溫、定氧、取樣→鋼包入等待位→喂絲、軟吹氬→加保溫劑→連鑄。 LF爐處理工藝過程7 煙氣凈化系統(tǒng)的選擇7 煙氣凈化系統(tǒng)的選擇電爐煉鋼，其主要的的原理是廢鋼。而廢鋼料中有很多的雜物，如表面的泥沙、油污、塑料等。而在煉鋼過程中，還會產(chǎn)生的大量的爐氣。爐氣中肯定會帶有大量的金屬鐵、氧化鐵和其他細(xì)小顆粒煙塵。爐氣流從爐口進(jìn)入煙罩時，會吸入空氣，其中的CO部分燃燒，其后的煙塵的性質(zhì)均勻和氣體成分都與爐內(nèi)氣體不一樣。為了區(qū)分這兩種氣體，爐內(nèi)的叫做爐氣，爐氣出了爐口以后的叫煙氣。延期后的特點就是氣體多、含塵量大、溫度高、爆炸性和具有毒性。這些氣體會對環(huán)境造成污染，因此煙塵必須經(jīng)過凈化處理。煙氣凈化處理不僅是環(huán)保的需要，也是可以回收大量的化學(xué)熱、物理熱以及氧化鐵粉塵[5]。 煙氣特征 煙氣成分、來源煙氣成分是空氣與爐氣混合燃燒后的產(chǎn)物，電弧爐的煙氣主要來源時熔池中碳氧反應(yīng)后生產(chǎn)的CO和CO2。其次來源是爐氣從爐口沖出時吸入部分空氣，其中可燃成分少量燃燒產(chǎn)生的廢氣，還有來自爐襯和爐料中的少量水分等。 煙氣溫度煙氣溫度是凈化系統(tǒng)和設(shè)計冷卻的基本數(shù)據(jù)之一。電弧爐排出的煙氣溫度一般情況波動不大，為800～1100℃，超高功率電弧爐的煙氣溫度要偏高，進(jìn)入電弧爐煙管道處的煙氣溫度一般在900～1200℃。 煙氣量煙氣量的凈化系統(tǒng)設(shè)計的最重要依據(jù)，其主要取決于爐氣量。一般是按照最大爐氣量進(jìn)行設(shè)計的，而其最大量是在氧化期。 煙塵特征~ kg/t。其主要成分是鐵的氧化物（）。粒度很細(xì)，主要是小于5 181。m（）。 電弧爐煙塵成分成分Fe2O3FeO∑FeSiO2Al2O3CaoMgOMnO含量/%19~654~115~361~91~132~222~15~12成分Cr2O3NiOPbOZnOPSC堿含量/%0~120~30~40~440~10~10~41~11 電弧爐煙塵的粒度分布粒度/181。m4020105含量/%82~10067~9861~9543~72 煙氣凈化方法的選擇電弧爐煙氣凈化方法有濕法和干法之分，大多時候要用干法。干法中又有靜電除塵和不帶除塵等，而大多數(shù)采用布袋除塵法。其與其他除塵設(shè)備相比，優(yōu)點是：設(shè)備簡單、價格便宜、操作容易、運行可靠以及便于增容。 煙塵凈化系統(tǒng)的設(shè)計煙氣凈化系統(tǒng)包括一整套設(shè)備。其主要功能是對煙氣降溫和除塵。由于車間條件不同和生產(chǎn)特點的不盡相同，可供使用的降溫和除塵方法及設(shè)備各異，因此煙氣凈化系統(tǒng)的類型也有所區(qū)別。電弧爐煙氣凈化系統(tǒng)包括爐氣的排出與收集、煙氣冷卻、除塵等幾個主要環(huán)節(jié)。目前電弧爐煙氣大多從爐內(nèi)直接抽出和收集。這可使煙量大大減少，因此設(shè)備體積也隨之變小。有利于煙氣的回收煙氣。本次設(shè)計采用布袋除塵法。由于電爐冶煉時，從爐內(nèi)排出的一次煙氣溫度和煙氣濃度均遠(yuǎn)高于電爐屋頂罩和密閉罩捕集的二次煙氣的溫度和濃度，而一次煙氣系統(tǒng)所需要的煙氣處理量又遠(yuǎn)小于二次煙氣系統(tǒng)的煙氣處理量，所以從除塵系統(tǒng)的規(guī)模大小和操作維護(hù)管理考慮，電爐除塵系統(tǒng)方案設(shè)計時可將一次煙氣和二次煙氣的除塵分開設(shè)置。 電爐爐內(nèi)排煙系統(tǒng)（一）1—EAT；2—水冷彎頭；3—沉降室；4—水冷煙道；5—火粒補集器；6—強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻器；7—大布袋除塵器；8—主風(fēng)機(jī)；9—反吹風(fēng)機(jī)；10—煙囪；11—刮板機(jī)；12—斗提機(jī)；13—貯灰倉；14—簡易過濾器 電爐爐內(nèi)排煙系統(tǒng)（二）1—電爐；2—水冷彎頭；3—鼓風(fēng)機(jī)；4—燃燒室；5—水冷煙道；6—強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻器；7—脈沖除塵器；8—主風(fēng)機(jī)；9—煙囪；10—刮板機(jī)；11—斗提機(jī)；12—貯灰倉；13—簡易過濾器，以防止布袋被火粒燒壞。除塵器通常選用大布袋反吹風(fēng)除塵器或選用脈沖除塵器。，即在燃燒室進(jìn)口處設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)和燒嘴，保證燃燒室內(nèi)有一恒定的高溫環(huán)境和氧氣含量，以燒除煙氣中粉塵和有機(jī)廢氣等有害氣體，同時能有效處理煙氣中的二惡英[8]。 煙塵凈化系統(tǒng)的主要設(shè)備① 煙氣收集設(shè)備—煙罩煙罩位于電爐之上，用來收集冶煉過程中產(chǎn)生的煙氣。且可控制吸入的空氣量。煙罩一般有固定段與活動段兩部分組成，二者用水封連接。本設(shè)計采用移動式煙罩。② 煙氣冷卻設(shè)備煙氣冷卻設(shè)備是采用噴淋塔。噴淋塔主要用于煙氣冷卻，同時也起一定的凈化作用。③ 煙氣凈化設(shè)備（除塵器和脫水器）除塵器主要有旋風(fēng)除塵器，平面旋風(fēng)除塵器，文氏除塵器（溢流文氏管和調(diào)徑文氏管），靜電除塵器，布袋除塵器。本設(shè)計采用布袋除塵器。脫水器主要有重力脫水器，彎頭脫水器，平面旋風(fēng)脫水器，擋板脫水器，絲網(wǎng)脫水器。本次設(shè)計將采用重力脫水器。④ 抽氣設(shè)備（抽煙機(jī)）煉鋼煙氣經(jīng)降溫除塵后，靠抽風(fēng)機(jī)抽引派出或回收利用。選用抽風(fēng)機(jī)時，要求抽氣量大不等于進(jìn)入風(fēng)機(jī)的最大煙氣量，風(fēng)壓應(yīng)足以克服凈化系統(tǒng)的阻力損失。8 爐外精煉設(shè)備選型8 爐外精煉設(shè)備選型隨著對特殊鋼質(zhì)量要求的不斷提高，就必須不斷強(qiáng)化特殊鋼的冶煉。為此，近些年來發(fā)展了以爐外精煉法為中心的煉鋼新技術(shù)。鋼的爐外精煉是把電弧爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、去除有害氣體及非金屬夾雜物、調(diào)整成分及溫度等，移到爐外的鋼包或?qū)Ｓ萌萜髦羞M(jìn)行。這樣就把煉鋼工藝分成兩步進(jìn)行，在轉(zhuǎn)爐和電弧爐中進(jìn)行熔化和初煉，這些爐子稱為初煉爐；初煉后的鋼水倒入鋼包或?qū)ｉT容器中進(jìn)行精煉，這些鋼包或?qū)Ｓ萌萜鞣Q為精煉爐。所以也可以把爐外精煉叫做二次煉鋼。電弧爐與精煉爐雙聯(lián)取消了電弧爐的精煉操作，提高了電爐變壓器的時間利用率和功率利用率，可以大大提高電弧爐的生產(chǎn)率。爐外精煉技術(shù)由于得到幾乎同時出現(xiàn)的超高功率電爐這一新技術(shù)的配合而更加理想，超高功率電弧爐將作為一個高效率的熔化爐而存在，而鋼液的精煉任務(wù)則由爐外精煉法去承擔(dān)，可見這是兩個相互依存的新技術(shù)。鋼包精煉爐同時具備真空脫氣、精