【導(dǎo)讀】我國是世界上鋼鐵冶金起源最早的國家之一，早在春秋戰(zhàn)國時代公元。史上有著極輝煌的成就。但在漫長的封建社會中，工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展緩。慢．近代又受帝國主義侵略掠奪，鋼鐵工業(yè)技術(shù)和裝備水平極為落后。噸，年產(chǎn)量最多的1043年才92．3萬噸，I949年只有15．8萬噸。1949～1980年累計為國家生產(chǎn)鐵4．7億噸，平均每年遞增進度為12．6路。1988年全年產(chǎn)鋼已超過5900萬噸。億t、預(yù)計全年將達到～億t，占世界粗鋼產(chǎn)量的30%以上。但超過了當(dāng)期需求，而且遠遠超過了預(yù)期需求。電爐煉鋼已有八十多年的歷史，第二次世界大戰(zhàn)后電爐煉鋼才有較大發(fā)展，1廢鋼日益增多。2鋼鐵工業(yè)迅速增長。電爐用廢鋼比高爐一轉(zhuǎn)爐煉鋼的能耗低。3電爐趨向大型化、超高功率化，冶煉工藝強化。爐料，所以熱效率較高，一船在65％以上。此外，電爐鋼的成分易于調(diào)整與控制，也能。目前，社會上的板邊、車屑等廢鋼量增加，“吃掉”。間主廠房進行設(shè)計計算。

　　

【正文】 0mm 200mm 的鑄坯較大方坯，斷面或當(dāng)量斷面積小于 160mm 160mm 的鑄坯叫小方坯，寬厚比大于 3 的矩形坯稱為板坯。 若按連鑄機在共用一個鋼包下所能澆鑄的鑄坯流數(shù)來分，則可分為單流、雙流或多流連鑄機。 ?各類連鑄機的特點 ①立式連鑄機。立式連鑄機的主要特點如下： ，從鋼水澆注到鑄坯切成定尺，整個工序是在垂直位置完成的。鑄坯在切成定尺后由升降機或運輸機送到地面。 ，鋼水是在直立結(jié)晶器和二冷斷逐漸結(jié)晶，有利于鋼水中非金屬夾雜物上浮，坯殼冷卻也比較均勻，這對澆注 優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼是有利的。另外，鑄坯在整個凝固過程中不受任何彎曲、矯直作用，更適合于裂紋敏感的鋼種的澆注。 ，建設(shè)費用大，設(shè)備的維護和鑄坯的運送都比較困難。澆鑄厚度為 200mm 左右的鑄坯，鑄機的總高度可達 25～ 35m。從工藝上來說，鑄坯因鋼水靜壓力大，鼓肚變形較為突出，這些是立式連鑄機的主要缺點。 立式連鑄機可分為高架式布置兩種。所謂高架式就是連鑄機建在地面之上，地坑式則是建在地面之下。為了減少地坑施工困難，一般立式連鑄機是一小半建在地上，一小半建在地下，稱為半高架式或半地坑式。 ②立彎 式連鑄機。立彎式連鑄機是連鑄技術(shù)發(fā)展過程中的一種過渡機型，目前已很少采用。這種連鑄機的主要特點是：它的上半部和立式相同，所不同的是在鑄坯完全凝固后，把鑄坯頂彎 90176。，使鑄坯在水平方向出坯，這樣可縮小鑄機的高度，鑄坯的定尺也不受限制。由于在水平方向出坯，鑄坯的運送不成問題。 立彎式連鑄機不適用于澆鑄斷面太厚的鑄坯，鑄坯太厚待鑄坯完全凝固后再頂彎，冶金長度已很長了，這和立式連鑄機的高度差不多，其優(yōu)點已不明顯。另外，頂彎設(shè)備也顯得很龐大。而且，鑄坯要經(jīng)受頂彎和矯直兩次變形，更易產(chǎn)生裂紋。 ③帶直線段的弧形連鑄機。 帶直線段的弧形連鑄機是由奧地利聯(lián)合鋼鐵公司，美國鋼鐵公司推薦的一種機型，它主要用于澆鑄板坯。這種鑄機采用直結(jié)晶器，在結(jié)晶器下方有 2～ 5m 直線段夾棍。帶有液芯的鑄坯經(jīng)過直線段后被連續(xù)彎曲成弧形，然后又把已凝固或帶有液芯的弧形鑄坯矯直，再切割成定尺。這中連鑄機的特點如下： ，鋼水在垂直結(jié)晶器和二冷的直線段凝固，非金屬夾雜物有充分時間上浮，有利于特殊鋼的澆鑄。 ，使這種鑄機又具有弧形連鑄機設(shè)備高度低，建設(shè)費用較低的特點。 ， 可保證鑄坯在兩相區(qū)不產(chǎn)生裂紋，這是這種機型的技術(shù)關(guān)鍵。 ，設(shè)備總質(zhì)量要大，設(shè)備的安裝，調(diào)整難度較大是這種連鑄機的缺點。 ④弧形連鑄機：弧形連鑄機的結(jié)晶器是弧形的，二冷區(qū)夾棍安裝在四分之一圓弧內(nèi)，鑄坯在垂直中心線切點位置被矯直，然后切割成定尺，從水平方向出坯，因此，鑄機的高度基本上等于圓弧的半徑。這種鑄機的主要特點如下： 1/4 圓弧范圍內(nèi)，因此，它的高度比立式、立彎式要低，這一特點使它的設(shè)備質(zhì)量較輕，投資費用較低，設(shè)備被的安裝和維護方便，因而得到廣泛應(yīng)用。 ，鑄坯在凝固過程中承受的鋼水靜壓力相對較小，可減少坯殼因鼓肚變形而產(chǎn)生的內(nèi)裂和偏析，有利于改善鑄坯質(zhì)量和提高拉速。 集的傾向，易造成鑄坯內(nèi)部夾雜物分布不均勻，另外，由于內(nèi)、外弧的冷卻不均勻，容易造成鑄坯中心偏析而降低鑄坯質(zhì)量。 ⑤橢圓形連鑄機。為了進一步減低高度，發(fā)展了橢圓形連鑄機。國外把這種機型叫做帶有多點矯直的弧形連鑄，也叫做超低頭連鑄機。它分段，依次改變圓弧部分的曲率半徑，使結(jié)晶器和二冷段夾棍布置在四分之一橢圓形圓弧上。 這種結(jié)構(gòu)的機型除了弧形區(qū)采用多半經(jīng)，其基本特點和弧形連鑄機相同。然而，由于它是多半經(jīng)的，鑄機安裝調(diào)整較復(fù)雜，維護也較困難一些。 ⑥水平連鑄機。水平連鑄機的主要設(shè)備，如結(jié)晶器、二冷段，拉坯機和切割設(shè)備均布置在水平位置上。水平連鑄機與立式和弧形連鑄機不同的是它的結(jié)晶器和中間包是緊密相接的，在水口和結(jié)晶器連接處安裝有分離換。另外，拉坯時不是結(jié)晶器振動，而是拉坯機帶著鑄坯做“拉→反推→停”不同組合的周期運動。水平連鑄機的特點如下： a．設(shè)備高度低，投資省、建設(shè)速度快，適合中、小企業(yè)技術(shù)改造。 b．鋼水無二次氧化，鑄 坯質(zhì)量得到改善。也無需鋼液面檢測和控制。 c．鑄坯在水平位置凝固成型，不受彎曲、矯直作用，有利于特殊鋼和高合金鋼的澆鑄。 d．設(shè)備維護簡單，處理事故方便。 水平連鑄機目前存在的主要問題是受拉坯時的慣性力限制，更適合澆鑄200mm 以下中小斷面方坯、圓鑄坯，鑄坯定尺也受限制。另外結(jié)晶器的石墨板和分離環(huán)價格高，增加了鑄坯的成本。 表 3― 5 各種機型對鑄坯質(zhì)量的影響 鑄坯缺陷 連鑄機機型 立式 立彎式 直弧形 弧形 內(nèi)部裂紋 較重 較重 輕 最輕 中心偏析 較重 較重 較輕 較輕 表面裂紋 輕 較重 較輕 較輕 夾雜（皮下 3～ 5mm） 較多 較多 較少 較少 夾雜（皮下 30～ 40mm） 最少 較少 較少 最多 （三）連鑄機型的選擇 為保證獲得高質(zhì)量的鑄坯，設(shè)計選用弧型連鑄機。其理由為： ①弧型連鑄機工作穩(wěn)定可靠，可減少鑄坯中夾雜物含量并改善其分布，高鑄坯質(zhì)量，更適宜于生產(chǎn)高質(zhì)量鋼種，并且增加產(chǎn)品對市場的競爭力。 ②全弧型連鑄機采用多點彎曲多點嬌直 或連續(xù)彎曲連續(xù)矯直 及密排分節(jié)輥技術(shù)，能確保高溫鑄坯在彎曲變形時不產(chǎn)生缺陷，并且由于具有一定長度的垂直段，減輕夾雜物在鑄坯內(nèi)弧側(cè)的富集，從而有利于提高鑄坯質(zhì) 量。同時以減小鑄機弧型段的基本半徑來降低鑄機高度。 綜上所述，連鑄機選用弧型連鑄機。 （四）結(jié)晶器的選擇 連鑄機的結(jié)晶器是連鑄設(shè)備中一個非常重要的部件，鋼水流入結(jié)晶器后與結(jié)晶器水冷內(nèi)壁接觸，將熱量傳至結(jié)晶器再通過結(jié)晶器內(nèi)的冷卻水帶走，使鋼水初步凝結(jié)成形，結(jié)成一定厚度的坯殼。連鑄鋼水在結(jié)晶器中的凝結(jié)過程，是在鑄坯與結(jié)晶器之間，同時夾著熔融狀態(tài)的保護渣，因而情況比較復(fù)雜，在形成一定厚度的坯殼拉出結(jié)晶器下口時，既不會被拉斷，也不會產(chǎn)生歪曲變形和裂紋等缺陷，一個比較理想的結(jié)晶器必須要符合下面幾個條件： ① 結(jié)晶器內(nèi) 壁要求有非常好的導(dǎo)熱功能。它由鋼和銅的合金作內(nèi)襯，外面套有夾套通軟水冷卻。 ② 結(jié)晶器應(yīng)具有足夠的強度和剛性。結(jié)晶器內(nèi)壁和高溫鋼水接觸，外壁通冷卻軟水，因此它的厚度方向溫度梯度極大，為了保證結(jié)晶器不致出現(xiàn)較大變形，從而保證鑄坯有一個比較精確的斷面形狀，并避免由于結(jié)晶器變形而增加拉坯阻力，據(jù)估計 70%的結(jié)晶器是由 CuAg 和 CuCr 合金制造。 ③ 結(jié)晶器的內(nèi)表面應(yīng)具有較高的耐磨性，以保證結(jié)晶器有較好的尺寸精度，并保證鑄坯有較好的表面質(zhì)量，同時可以提高結(jié)晶器的使用壽命。在澆注過程中，為了使鑄坯和結(jié)晶器內(nèi)表面不 粘結(jié)，結(jié)晶器是做上下往復(fù)運動并在中間有熔融的保護渣作潤滑劑，在這種情況下，結(jié)晶器內(nèi)表面一般通過電鍍的方法鍍以鎳或鉻，并加以高精度拋光以起到耐磨的作用。 ④ 結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)應(yīng)該精良簡單，易于制造、維修、安裝和調(diào)整。 ⑤ 在保證結(jié)晶器剛度和強度的前提條件下，振動部分的結(jié)晶器重量要輕，以便在振動時具有較小的慣性，使結(jié)晶器的運動盡可能平衡。 結(jié)晶器按其結(jié)構(gòu)來分有套管式結(jié)晶器、整體式結(jié)晶器和組合式結(jié)晶器。 套管式結(jié)晶器它的內(nèi)壁為一整體的無縫銅管（壁厚 612mm）做成所要求的斷面，外壁裝有外套管（鋼板或者鑄鋼件）以形成 一個狹小的冷卻水通道。高速冷卻水在其內(nèi)循環(huán)流過。內(nèi)壁與外壁的連接，可通過銅管上部焊一銅制法蘭，用螺釘固定在鋼質(zhì)的外殼上，也可卡在外殼的凹槽內(nèi)，下口為自由端。這種結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡單制造和維修方便廣泛用于澆注中小斷面的方坯和矩形坯。 組合式結(jié)晶器是由四塊開有冷卻水槽的銅板作內(nèi)壁和四塊鋼質(zhì)外殼組裝而成。內(nèi)壁銅板通過許多小螺釘與鋼質(zhì)外殼連接上，以防止內(nèi)壁的變形。為了防止銅板與鋼殼之間漏水，在這二者之間襯有涂鉛油的石棉橡皮或其他襯墊材料。四塊鋼質(zhì)外殼靠大螺釘連接，組成一個剛性整體，冷卻水在槽中通過，大方坯和板坯連鑄機都采 用這種形式的結(jié)晶器。 因為本設(shè)計為矩形坯，所以本設(shè)計采用套管式結(jié)晶器。 4 電爐煉鋼車間 車間生產(chǎn)能力核算及原材料消耗 年生產(chǎn)能力是衡量電爐煉鋼廠生產(chǎn)運營狀況的一個重要指標(biāo)。隨著我國電爐煉鋼的迅速發(fā)展 , 不論是新鋼廠設(shè)計或老企業(yè)改造 , 還是現(xiàn)有車間的生產(chǎn)組織，年生產(chǎn)能力越來越為工程設(shè)計人員和企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營者所重視。 式中 A 車間年產(chǎn)合格連鑄坯量 t/a n―全年工作天數(shù) 本設(shè)計 305 天 a―金屬料收得率 ,爐料收得率 95～ 96%，鋼液收得率 95～ 96%，本設(shè)計各取 G―車間爐子總?cè)萘? G g N 130 130 g ― 一座爐子的容量 t，本設(shè)計平均出鋼量為 130t。 N―車間內(nèi)爐子座數(shù)，本設(shè)計為 1 座。 η―鋼錠收得率，連鑄為 96%～ 98% 本設(shè)計取 τ―冶煉周期， 60～ 70min 本設(shè)計取 65min A 主要原材料消耗如下： ①金屬料 1000kg/t ②石灰 kg/t ③電極 ④爐襯耐火材料 ⑤氧氣 ⑥冶煉電耗 476kwh/t 車間組成和工藝布置 在作車間設(shè)計之前，應(yīng)首先明確車間建設(shè)中的若干基本條件。 1 建廠條件、亦即煉鋼車間設(shè)計者所應(yīng)掌握的本車間的建設(shè)基本條件， 1 煉鋼所需用的各種原材料的供應(yīng)條件，其中鋼鐵科來源為最重要， 2 產(chǎn)品銷售對象及其對產(chǎn)品質(zhì)量的要求， 3 水電資源情況，所在地區(qū)的產(chǎn)品加工，配件制作的協(xié)作條件； 4 交通運輸條件，水陸運輸及地區(qū)公鐵路的現(xiàn)狀與發(fā)展計劃； 5 當(dāng)?shù)貧庀?、地質(zhì)條件； 6 環(huán)境保護的要求， 2 電爐車間的工藝布置必須滿足：工藝流程合理，各種工序的操作順利，特別是 電爐操作要方便；廠房電源等費用投資要低；并預(yù)留發(fā)展的余地。 組成 一個電爐煉鋼車間要具備如下功能：原料的存儲及爐前的準(zhǔn)備，冶煉，澆鑄，鋼錠（坯）的冷卻和處理，耐火材料的存儲和準(zhǔn)備，爐襯和爐蓋的修砌以及其他輔助生產(chǎn)準(zhǔn)備。所以一個電爐煉鋼車間一般設(shè)有原料跨、爐子跨、澆鑄跨、出坯精整跨。耐火材料間、爐襯修砌間，鋼渣處理間以及其他輔助設(shè)施。 上述各間并不一定必須獨立設(shè)立，設(shè)計時可根據(jù)電爐的布置和澆鑄方式的不同，幾個工序合并在一個跨間內(nèi)進行，考慮原則應(yīng)是工藝流程合理，原料和成品運輸暢通，運輸線路短，布置緊湊， 生產(chǎn)方便。一般設(shè)原料跨、爐子跨、澆鑄跨、出坯精整跨。 置 （ 1）原料跨 布置煉鋼用的各種原料：廢鋼塊、鐵合金、各種造渣材料、石灰、螢石等。通常單獨布置在一個跨間內(nèi)，與爐子跨毗連，平行布置或垂直布置。其大小應(yīng)能保證儲存冶煉所需的各種原料以及流出運輸所需的空間。各種原料應(yīng)分類放置。 （ 2）爐子跨 安裝電爐設(shè)備和冶煉操作。 ①電爐在車間的平面布置如下： 電爐縱向布置：電爐的出鋼方向與車間柱子縱向行列線平行。這種布置一般是把冶煉和澆鑄布置在同一個跨間。 電爐橫向布置：電爐的出鋼方向與車間柱子縱向行列 線相垂直。當(dāng)冶煉和澆鑄分別在兩個跨間進行時，宜采用橫向布置。 本設(shè)計中電爐采用橫向布置。 ②立面布置如下。 a. 低架式布置：電爐布置在地平面，出鋼在出鋼坑內(nèi)進行；操作在地平面上進行。優(yōu)點：簡單，廠房標(biāo)高低。但出鋼條件差。這種布置是較早的小型電爐的布置形式，新建鋼廠極少采用。 b. 高架式布置：電爐布置在高架操作平臺上，冶煉操作也在平臺上進行。優(yōu)點是爐前勞動條件好，可采用爐下渣車出渣，改善除渣條件，爐下檢修設(shè)備也比較方便，不必做防水坑工程，電氣室可分為二層布置。但是，一次投資費用高，地面向平 臺搬運物品占用吊車時間多。大型電爐和新建電爐采用較多。 本設(shè)計中電爐采用高架式布置。 （ 3）澆鑄跨 現(xiàn)代電爐車間一般都采用連鑄，所以這里只討論連鑄在跨間的布置。 連鑄機在電爐車間的布置一般有 3 種形式。 ①縱向布置：連鑄機布置在電爐車間內(nèi)的澆鑄跨內(nèi)，出坯方向與車間平行。這種布置跨間少，鋼水運輸距離短，周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少。適用于連鑄機較少的車間。 ②橫向布置：連鑄機與電爐布置在多跨的廠房內(nèi)，連鑄部分通常由鋼水接受跨，澆鑄跨，出坯跨，精整跨組成，出坯方向與跨間垂直。這種布置方式可容納多臺電爐和連鑄機，車間生產(chǎn)能力大。 ③ 連鑄機廠房獨立設(shè)置：這種布置多為老廠改造，煉鋼部分已建成，新增連鑄機可采用這種布置。 本設(shè)計中連鑄機采用橫向布置。 3）緊湊式布置電爐車間 超高功率電弧爐煉鋼技術(shù)迅速發(fā)展和爐外精煉技術(shù)的開發(fā)成功，使得電爐的還原精煉移到爐外進行，充分發(fā)揮了超高功率電弧爐的快速熔化作用，縮短了冶煉時間，這種快節(jié)奏的電弧爐煉鋼促使電爐配連鑄，出現(xiàn)了一種緊湊式電弧爐煉鋼廠，這種緊湊式布置可避免多跨式布置的缺點。 其布置原則是最緊湊的將煉鋼生產(chǎn)的各種工藝設(shè)備布置在最少跨間內(nèi)，盡量壓縮個跨間的距離，最大限度的削 減運輸環(huán)節(jié)，只使用少量的提升和運輸設(shè)備達到占地面積小，節(jié)省投資，降低經(jīng)營費用，獲得更高的勞動生產(chǎn)率的目的。 這種電爐車間布置綜合了許多現(xiàn)代化的技術(shù)和裝備，其平面布置包括：廢鋼和配料區(qū)，廢鋼預(yù)熱裝置，超高功率電弧爐，合金化系統(tǒng)，爐外精煉設(shè)備，連鑄機等生產(chǎn)工序和設(shè)備。這些先進設(shè)備連成一排，前后有序，不強求傳統(tǒng)式排列，只要求最佳的物料流程。從原料開始到澆鑄成坯，沒有任何中間干擾，車間運輸距離壓縮到最短，而且考慮必要的提升和運輸