【導讀】清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，紙應符合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，與我一同工作的同志對本設計（研究）所做的任何貢獻。均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。低、技術(shù)新等原則，優(yōu)化設計年產(chǎn)200萬噸的電爐車間。本設計查閱了國內(nèi)外相關文獻和內(nèi)容，選擇了較為先進的短流程工藝。從而確定了廠址—原平市；鋼種—軸承鋼（主要鋼。機3流；車間布置等。解，對于平時課堂所學加深了認識。

　　

【正文】 冠部分高度 h1 截錐部分高度 h2 球冠直徑 d 熔化室高度 H1 熔化室上緣直徑 D1 熔池上緣直徑 D 熔 爐底厚度 δB 45176。 爐壁傾角 β 拱頂高 h3 電弧爐爐內(nèi)空間高度 H2 爐門寬度 l 爐門高度 b 門框向內(nèi)傾斜角 度 出鋼口直徑 爐壁底部厚度 δ 爐頂爐襯磚厚度 δD 爐殼厚度 δZ 爐殼直徑 D殼 6176。 10176。 150mm 4 電弧爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 13 4 電弧爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 物料平衡計算 現(xiàn)代電弧爐冶煉工藝與傳統(tǒng)三段式工藝有較大的變化，目前主要方式是：在高超功率電弧爐內(nèi)借助大功率供電、高強度供氧和氧燃燒嘴等輔助供熱手段快速熔化廢鋼并完成脫碳脫磷任務，然后在精煉爐內(nèi)完成 脫氧、脫硫、微調(diào)合金成分、去除夾雜等任務。但仍有部分小型電弧爐采用傳統(tǒng)工藝或者在其后配備鋼包爐生產(chǎn)一些高合金鋼。本節(jié)仍按照傳統(tǒng)電弧爐三段式工藝做物料平衡與熱平衡計算，以供參考。 計算所需原始數(shù)據(jù) 表 冶煉鋼種及其成分 鋼種 成分（ %） 備注 C Si Mn P S Cr Fe GCr15 ～ 取 ～ 取 ～ 取 ≤ 取 ≤ 取 ～ 取 余量 氧化冶 煉法 注：分母系計算時的設定值，取其成分中限。 表 原料成分（ %） 名稱 C Si Mn P S Cr Al Fe H2O 灰分 揮發(fā)分 碳素廢鋼 煉鋼生鐵 FeMn FeSi SiMn FeCr Al 焦炭 電極 余量 余量 重慶科技學院本科生畢業(yè) 設計 14 續(xù)表 名稱 CaO SiO2 MgO Al2O3 CaF2 Fe2O3 CO2 H2O P2O5 S 石灰 螢石 鐵礦石 火磚塊 高鋁沙 鎂砂 焦炭灰分 電極灰分 表 爐料中元素燒損率 成分 C Si Mn P S 燒損率/% 熔化期 氧化期 25～ 40,取 30 ① 70～ 95，取 85 全部燒損 60～ 70，取 65 20 40～ 50，取 45 ② 可以忽略 25～ 30，取 27 ① 按末期含量比規(guī)格下限低 %～ %（取 %）確定（一般不應低于 %的脫碳量）。 ② 按末期含量 %來確定。 表 合金中元素的回收率 合金原料 加入時間 回收率 /% C Si Mn Cr Al FeMn FeSi FeCr Al FeSi 粉 Al 粉 還原初期 出鋼前 還原初期 還原后期 還原初期 還原初期預脫氧 還原后期終脫氧 還原期擴散脫氧 還原期擴散脫氧 100 100 100 100 100 65 95 100 50 96 98 100 100 100 96 0 60 0 40 0 0 4 電弧爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 15 表 其他數(shù)據(jù) 名稱 參數(shù) 配碳量 熔化期脫碳量 電極消耗量 爐襯鎂磚消耗量 爐頂高鋁磚消耗量 熔化期和氧化期所需要氧量 氧氣純度和利用率 焦炭中碳的回收率 碳氧化產(chǎn)物 煙塵量 比鋼種規(guī)格中限高 %，即達 % 30%，即 %179。 30%= 5kg/t（金屬料）：其中熔化期占 70%，氧化期和還原期各占 15% 5kg/t（金屬料）：其中熔化期占 40%，氧化期和還原期各占 30% （金屬料）：其中熔化期占 50%，氧化期占 35%，還原期占 15% 50%來自氧氣，其余 50%來自空氣和礦石 99%，余者為 N2，氧利用率 90% 75%（系指配料用焦炭） 均按 70%生成、 30%生成 CO2考慮 按 （金屬料）考慮 物料平衡基本項目 收入項有：廢鋼、焦炭、生鐵、石灰、螢石、礦石 、電極、爐頂高鋁磚、爐襯鎂磚、鐵合金、火磚塊、氧氣和空氣。 支出項有：鋼水、爐氣、爐渣、焦炭中揮發(fā)分、揮發(fā)的鐵。 計算步驟 以 100kg 金屬爐料（廢鋼 +生鐵）為基礎，按工藝階段 —— 熔化期、氧化期和還原期分別進行計算，然后匯總物料平衡表。 第一步：熔化期計算。 ① 確定物料消耗量： 1）金屬爐料配入量。廢鋼和生鐵按 75kg 和 25kg 搭配，不足碳量用焦炭來配。其結(jié)果列于表 。計算用原始數(shù)據(jù)見表 和表 。 表 爐料配入量 名稱 用量 /kg 配料成分 /kg C Si Mn P S Fe 廢鋼 生鐵 焦炭 合計 ① ①碳燒損率 30%。 重慶科技學院本科生畢業(yè) 設計 16 2）其他原材料消耗量。為了提前造渣脫磷，先加入一部分石灰（ 20kg/t(金屬料 )）和礦石（ 10kg/t(金屬料 )）。爐頂、路程呢和電極消耗量見表 。 ② 確定氧氣和空氣消耗量：耗氧項包括爐料中元素的氧化，焦炭和電極中碳的氧化；而礦石則帶來部分氧，石灰中 CaO 被自身 S 還原初部分氧。前后二者之差即為所需凈氧量 。詳見表 。 表 凈耗氧量的計算 項目 名稱 元素 反應產(chǎn)物 元素氧化量 /kg 耗氧量 /kg 供氧量 /kg 耗氧項 爐料中的元素氧化 C Si Mn P Fe (C)→ {CO} (C)→ {CO2} (Si)→ (SiO2) (Mn)→ (MnO) (Fe)→ (FeO)① (Fe)→ (Fe2O3)① (P)→ (P2O5) 30%70%= 30%30%= 85%= 65%= 45%= 2%15%= 2%85%= 小計 焦炭中的碳的氧化 電極中的碳的氧化 C C (C)→ {CO} (C)→ {CO2} (C)→ {CO} (C)→ {CO2} %30%70%= %30%30%= 99%70%= 99%30%= 合計 供氧項 礦石 石灰 Fe2O3 S Fe2O3=2Fe+ 23 O2 CaO+S=CaS+O 148/160= 2%16/32= 合計 凈耗氧量 = ①令鐵燒損率為 2%，其中 80%生產(chǎn) Fe2O3 揮發(fā)掉成為煙塵的一部分； 20%成渣。在這 20%中，按 3:1 的比例分別生成 (FeO)和 (Fe2O3)。 根據(jù)表 中的假定，應由氧氣供給的氧氣為 50%，即 179。 50%=，空氣應供氧 =。由此可求出氧氣與空氣的實際消耗量。詳見表 。 上述① +②便是熔化期的物料收入量。 4 電弧爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 17 表 氧氣與空氣的實際消耗 量 氧氣 /kg 空氣 /kg 帶人 O2 帶人 N2 帶人 O2 帶人 N2 =()1%= (77/23)=○ 1 ∑=+= ∑=+= ① 77/23 為空氣中 N2 與 O2 的質(zhì)量比。 ③ 確定爐渣量：爐渣源于爐料中 Si、 Mn、 P、 Fe 等元素的氧化產(chǎn)物，爐頂和爐襯的蝕損，焦炭和電極中的灰分，以及加入的各種熔劑。結(jié)果 見表 。 表 熔化期爐渣量的確定 名稱 消耗量 /kg 成渣成分 /kg CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 P2O5 CaS 合計 爐料中元素的氧化 Si Mn P Fe ② 爐頂 爐襯 焦炭 電極 礦石 石灰 略 ② 略 略 0,010 略 合計 質(zhì)量分數(shù) /% ①見表 的注。 ②石灰中 CaO 被自身 S 還原 ,消耗 。 ④ 確定金屬量：金屬量 Qi=金屬爐料重 +礦石帶入的鐵量 爐料中 C、 Si、 Mn、 P 和Fe 的燒損量 +焦炭配入的碳量 =100++=。 ⑤ 確定爐氣量：爐氣來源于爐料以及焦炭和電極中碳的氧化產(chǎn)物 CO 和 CO2，氧氣和空氣帶入的 N2，物料中的 H2O 及其反應產(chǎn)物，游離 O2 及其反應產(chǎn)物，石灰的燒減（ CO2），焦炭的揮發(fā)分。計算結(jié)果列于表 。 重慶科技學院本科生畢業(yè) 設計 18 表 爐氣量計算 項目 氣態(tài)產(chǎn)物 /㎏ CO CO2 N2 H2O H2 揮發(fā)物 合計 爐料中 C 的氧化 28/12= 44/12= 焦炭帶入 28/12= 44/12= 電極帶入 28/12= 44/12= 礦石帶入 石灰?guī)? %= 氧氣帶入 空氣帶入 ① 游離氧氣參與CO+O2=CO2 10%28/16= 10%44/16=0.678 H2O 參與H2O+CO=H2+CO2 28/18= 44/18= 2/18= 0 合計 0 質(zhì)量分數(shù) /% ①計算條件是：常溫（ 20℃）、常壓（ ）下空氣相對濕度為 70%； 20℃ 的飽蒸氣壓為。露點 14℃。先求濕空氣體積： (273+20)/273179。 ()=。再算含水量。 ⑥ 確定鐵的揮發(fā)量：由表 中的設定，鐵的揮發(fā)量為： 97. 834179。 2%179。80%=。 上述③ +④ +⑤ +⑥便是熔化期的物料支出量。 由此可列出熔化期物料平衡表 。 4 電弧爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 19 表 熔化期物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量 /kg % 項目 質(zhì)量 /kg % 廢鋼 75 金屬 生鐵 25 爐渣 焦炭 爐氣 電極 鐵的揮發(fā) 礦石 （其余煙塵） （列入總物料平衡表中） 石灰 爐頂 爐襯 氧氣 空氣 合計 合計 注：計算誤差 =（ ） /=%。 第二步：氧化期計算。 引起氧化 期物料波動的因素有：扒除熔化渣；金屬中元素的進一步氧化；爐頂、爐襯的蝕損和電極的燒損。 ① 確定渣量： 1）留渣量。為了有利去磷，要進行換渣，即通常除去 70%左右熔化渣，而進入氧化期只留下 30%的渣。期組成見表 。 2）金屬中元素的氧化產(chǎn)物。根據(jù)表 給出的值可以計算產(chǎn)物量，詳見表 。 3）爐頂、爐襯的蝕損和電極的燒損量。根據(jù)表 5 的假定進行計算，其結(jié)果一并列入表 。 4）造新渣時加入石灰、礦石和火磚塊帶