【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別?；?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人?；蚣w，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。材料技術(shù)是支撐人類文明的重要支柱，是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。鋼鐵是用途最廣泛的金屬材料，人類使用的金屬中，鋼鐵占了90%以上。經(jīng)濟的其他工業(yè)部門產(chǎn)品的質(zhì)量，都有著極大地影響。美國、日本、前蘇聯(lián)、英國、德國、法國等國家的經(jīng)濟中都起到了決定性的作用。美國鋼鐵工業(yè)曾在上個世紀70～80年代遭受來。為維持其世界強國地位繼續(xù)發(fā)揮著重要的作用。主要的標志是1996年我國的鋼產(chǎn)量首次突破1億噸。20xx年達到億噸，高于美國和日本的一倍多。場和商機，未來的國內(nèi)軸承市場還將不斷擴大。龐大的高爐煉鐵原料供應(yīng)與準備系統(tǒng)。各車間之間運輸距離短，生產(chǎn)周期可縮減，生產(chǎn)與運輸費用降低；因素的干擾與影響；便于加強領(lǐng)導(dǎo)，提高企業(yè)的科學(xué)管理水平。

　　

【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 128 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 面的調(diào)質(zhì)件，也可制造心部強度較高的滲碳件，如起重機的后車軸等。 工藝方案與工藝流程的選擇與論證 爐容量與座數(shù)的確定： 根據(jù)設(shè)計要求，一般力求選用較大容量的電爐，大電爐技術(shù)經(jīng)濟指標較好，熱損失和電耗較小。 電弧爐的爐容量主要與車間的生產(chǎn)規(guī)模，冶煉周期，作業(yè)率等因素有關(guān)。由此可以估算出每次的出鋼量 q： yGq ???? ???8760 () 式中 ?G —— 車間產(chǎn)品方案中確定的年產(chǎn)量， t； τ —— 冶煉周期， h； η —— 作 業(yè)率， 100%? ??年 作 業(yè) 天 數(shù)年 日 歷 天 數(shù)； y —— 良坯收得率，連鑄一般 95%~96%。 求得 q = 75 t 。 本設(shè)計電弧爐有一定的留 鋼量，為爐子公稱容量的 %，故可以確定電弧爐的公稱容量為 95 t 。 現(xiàn)代電弧爐煉鋼車間一般配置 1 座電弧爐 ——1 套爐外精煉裝置 ——1 臺連鑄機——1 套成品連軋機的“四位一體” 一 對一的生產(chǎn)作業(yè)線。這種配置方式具有生產(chǎn)管理方便，技術(shù)經(jīng)濟指標先進，相對投資省的優(yōu)點。 工藝方法與工藝流程的選擇與論證 現(xiàn) 代 電爐生產(chǎn)流程是以電爐生產(chǎn)的現(xiàn)代化、高效化為 出發(fā)點。而超高 功率供電技術(shù)、爐外精煉技術(shù) 和用氧技術(shù) 是提高電爐生產(chǎn)效率的最重要的技術(shù)。由于精煉任務(wù)移到爐后的精煉爐中進行，傳統(tǒng)電爐所 承擔 的熔化、脫碳、還原等多項 任務(wù)被分解，電爐的任務(wù)單純化，主要任務(wù)是熔化廢鋼。通過提高電爐 功率，發(fā)展用氧技術(shù)，增強化學(xué)能的使用，提高了熔化廢鋼所需能量的輸入強度。并改進能源在爐內(nèi)的分布，極大地縮短了電爐冶煉周期，實現(xiàn)了與連鑄機生產(chǎn)節(jié)奏匹配，為建立現(xiàn)代電爐流程奠定基礎(chǔ)。從電爐生產(chǎn)普鋼開始，電爐鋼廠逐漸形成了現(xiàn)代電爐 — 精煉 — 連鑄 — 連軋的生產(chǎn)線，成為有競爭能力的煉鋼生產(chǎn)線。現(xiàn)代國外主要 軸承鋼廠家所采用的工藝方法，見表 所示 。 表 國外主要軸承鋼廠家所采用的工藝方法 廠 家 生 產(chǎn) 工 藝 SKF 100t EF—除渣 —ASEASKF—IC 山陽 90tEF—傾動式出鋼 —LF—RH—IC 安徽工 業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 128 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 山陽 90tEF—傾動式出鋼 —LF—RH—CC 山陽 90tEF—偏心爐底出鋼 —LF—RH—CC 神戶 鐵水預(yù)處理 —轉(zhuǎn)爐 —除渣 —LF—RH—CC 愛知 80tEF—真空除渣 —LF—RH—CC 和歌山 轉(zhuǎn)爐 —CC EF—ASEASKF 續(xù)上表 高周波 EF—ASEASKF EF—ASEASKF 吹氬 蒂森 高爐 —140t 轉(zhuǎn)爐（ TBM） —RH—喂線 —IC 高爐 —140t 轉(zhuǎn)爐（ TBM） —RH—喂線 —CC 高爐 —140t 轉(zhuǎn)爐（ TBM） —RH—喂線 —CC 我國軸承鋼生成主要集中在 興澄、東特、錫鋼、石鋼、新冶鋼、巨能、淮鋼和寶特， 這 8 家的 軸承鋼粗鋼產(chǎn)量占整個軸承鋼粗鋼、和鋼材總產(chǎn)量的 80%以 上 。目前，江陰興澄特種鋼鐵有限公司生產(chǎn)的高碳鉻軸承鋼品種包括棒材和線材，在產(chǎn)量和質(zhì)量方面居全國領(lǐng)先、世界先進水平，其生產(chǎn)的主要工藝流程為： 較大規(guī)格棒材生產(chǎn)工藝流程為 ： 高爐鐵水十優(yōu)質(zhì)廢鋼 → 100t EAF 超高功率偏心底出鋼直流電弧爐 → 100t LF精煉爐 → 100t VD 真空脫氣爐 → R12m 、 5 機 5 流 300mm300mm大方坯連鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連軋軋制 ( → 拋丸 → 矯直 → 渦流探傷 → 超聲波探傷 )。 較小規(guī)格棒材生產(chǎn)工藝流程為： 高爐鐵水十優(yōu)質(zhì)廢鋼 → 100t EAF 超高功率偏心底出鋼直流電弧爐 → 100tLF 精煉爐 → 100tVD 真空脫氣爐 → R12m 、 5 機 5 流 300mm300mm大方坯連鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連軋開坯 → 中間坯加熱 → 連軋軋制 ( → 拋丸 → 矯直 → 倒角 → 渦流探傷 → 超聲波探傷 )。 線材生產(chǎn)藝流程為： 高爐鐵水十優(yōu)質(zhì)廢鋼 → 100t EAF 超高功率偏心底出鋼直流電弧爐 → 100tLF 精煉爐 → 100tVD 真空脫氣爐 → R12m 、 5 機 5 流 300mm300mm大方坯連鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連軋開坯 → 中間坯加熱 → 連軋軋制。 本次設(shè)計考慮到實際和先進性，采用： 95t Consteel交流 電弧爐（ UHPEAF， EBT）→ 80 t LF 精煉爐 → 80t VD 真空脫氣爐 → R12m 、 3 機 3 流 300mm300mm大方坯連 安徽工 業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 128 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 鑄 CC → 熱送 → 熱裝 → 加熱 → 連軋軋制 ( → 拋丸 → 矯直 → 渦流探傷 → 超聲波探傷 )。 （ 1）直流與交流的選擇與論證： 直流電弧爐的 優(yōu)點： ① 直流爐對電網(wǎng)的無功沖擊小，諧波發(fā)生量低，使得有時可以不安裝 TCR 等動態(tài)補償裝置，其容量也比交流爐小很多。這樣，雖然直流爐在電源系統(tǒng)投資高，但在動態(tài)補償裝置上又省了資金，所以投資不會比直流爐高。 ② 直流爐在降低電極消耗、降低電弧噪聲、對鋼水有攪拌作用 等方面仍具優(yōu)勢。 ③ 電源系統(tǒng)和底電極的維護技術(shù)已不成問題，在此情況下，直流爐的生產(chǎn)成本仍將優(yōu)于交流爐（電極消耗，耐材消耗及電耗均可能較低）。 但是，直流電弧爐相較于交流電弧爐，擁有的 缺點 為 ： ① 直流爐所實現(xiàn)的在當時最具有意義的低電流長電弧操作同樣可由高阻抗交流爐實現(xiàn)，特別是隨著高阻抗爐技術(shù)的不斷進步和成熟，直流爐的這一優(yōu)勢已不復(fù)存在。 ② 直流爐在生產(chǎn)成本上的優(yōu)勢已被削弱，在降低電極消耗成本方面與高阻抗爐相比較其絕對值已不大?，F(xiàn)在也難以證明直流爐擁有較低的噸鋼電耗。 ③ 直流爐有著復(fù) 雜的電源系統(tǒng)，其可靠 性不如交流爐。而且直流爐的底電極維護麻煩、存在 不安全的因素等，又使得那些不甚熟悉的廠家顧慮重重。 ④ 直流爐在降低電網(wǎng)污染方面的優(yōu)勢通常是體現(xiàn)在降低成本上的，對于交流爐，原則上只要有足夠的補償 裝置（ SVC、 SVG），一般情況下是可以達到電網(wǎng)對電能質(zhì)量的要求的。 ⑤ 直流爐不適于冶煉不銹鋼。 ⑥ 現(xiàn)今建設(shè)的電弧爐，通常較以前更趨于大型化和高效化，這必然要求更大的輸入功率，單電極直流爐于此已受到限制，雖然可以雙石墨電極來解決，但底電極電流密度太大也不可取，因此，交流爐在此種意義上 來說 是更好的選擇。 故，本次設(shè)計 采用 交流電弧爐 （ 2） 電弧爐的選擇與論證： 1） Consteel電弧爐 可以實現(xiàn)連續(xù)加料、連續(xù)預(yù)熱廢鋼、生鐵、預(yù)還原鐵礦等金屬料，同時減少煙塵排放量的電弧爐煉鋼技 術(shù)。它從廢鋼料場或鐵路車皮把廢鋼裝上爐料傳送機，通過加料傳送機，自動、連續(xù)地從電弧爐 1 號和 3 號電極 （見圖 所示） 一側(cè)的爐殼上部部位加入電弧爐內(nèi)，并始終在 爐內(nèi)保持一定的鋼水量。同時，電弧爐內(nèi)的煙氣逆向通過預(yù)熱段不斷地對爐料進行預(yù)熱。這樣，電弧可直接加熱鋼水，通過鋼水直接融化廢鋼，使操作平穩(wěn)，對前級電網(wǎng)沖擊小，降低變壓器容量，節(jié)約能源。廢鋼由鐵路 被運輸?shù)綘t子料場的加料區(qū)，由電磁吊 吊 到傳送機上。全封閉的廢鋼預(yù)熱段為 18~24m長，內(nèi)襯以耐火材料并用水冷密封裝置密封，以防封閉蓋和預(yù)熱段底漏氣。預(yù)熱段還可 安裝 天然氣燒嘴。廢鋼由廢氣和燃料加熱到 500~700℃ 。 安徽工 業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 128 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 煉鋼電弧爐 爐蓋 簡圖 1—1 號電極； 2—2 號電極； 3—3 號電極； 4—轉(zhuǎn) 動爐蓋機構(gòu) 其優(yōu)越性為： ① 占地少， 節(jié)約投資。采用的平面布 置方案，不會增加廠房高度，降低了生產(chǎn)規(guī)模和投資比。而增加的 占地面積相較于豎爐，對電弧爐的本體結(jié)構(gòu)影響較小。與雙爐殼電弧爐相比，變壓器容量可減少，不需設(shè)置 串聯(lián)電抗器，氧燃燒嘴、布袋除塵系統(tǒng)、裝料吊車系統(tǒng)和靜止式動態(tài)補償裝置都 比常規(guī)小約 40%。 對變電所、閃爍控制系統(tǒng)和裝料吊車系統(tǒng)等都可大幅度降低。 ② 操作成本大幅度降低。用連續(xù)預(yù)熱了的廢鋼進行熔煉，電耗、電極消耗。耐材消耗等都可大大降低。電費至少降 10%~15%；廢氣以低速逆流通過預(yù)熱段，廢氣中大量的煙塵在預(yù)熱段沉降；因此布袋除塵量僅 10kg/t，比傳統(tǒng)電弧爐減少 30%。 ③ 渣中 FeO 含量減少，使從廢鋼到鐵水的金屬收得率提高 2%，因為熔池始終處于脫碳沸騰的精煉階段（ 1580℃ ~1590℃ ），熔池攪拌強度 劇烈 ，使 [C]和 [O]的關(guān)系更接近平衡，所以渣中 FeO 含量低，一般為 10%~15%。 ④ 鋼中氣體 含量低。原料進入熔池時，經(jīng)預(yù)熱段后其中的碳氫化合物已被完全燃燒， 且一般不用燃燒嘴和天然氣預(yù)熱燒嘴，所以杜絕了氫的來源。而整個熔煉中，熔池始終處于脫碳 沸騰的精煉階段，熔池攪拌強烈，且采用泡沫渣深埋弧操作，減少了進入爐內(nèi)的氣體量及氣體進入熔池的可能性。因此，可使鋼中的 [H]和 [N]的含量保持在較低的水平。此外，鋼液的連續(xù)脫碳沸騰，也保證了良好的脫硫和脫磷效果。 ⑤ 對原料的適應(yīng)性強。 Consteel系統(tǒng)可以使用廢鋼、生 鐵、冷或熱態(tài)直接還原鐵礦（ DRI）和熱球團礦（ HBI）、鐵水和 Corex 海綿鐵。其中鐵水加入量可達 20%~60%，也是連續(xù)加入爐內(nèi)的。 ⑥ 廢氣的處理簡便。因有一較長的預(yù)熱段，從而確保了廢氣在靠近電弧爐的 2/3長度的預(yù)熱段進行充分反應(yīng)，可方便的實現(xiàn)對釋放的廢氣中的 CO、 NOx等進行嚴格控制。因環(huán)保要求需提高廢氣溫度時，也只需在預(yù)熱段加一小燒嘴以提高廢氣溫度， 安徽工 業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 128 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 不像其他電弧爐那樣需要特設(shè)一專用的龐大的爐后處理系 統(tǒng)。 2） 雙爐殼電弧爐： 為了進一步縮短兩次出鋼之間的冶煉和輔助時，充分利用爐子的能源系統(tǒng)，提 出了雙爐殼交替電弧加熱作業(yè)方式，推出了雙爐殼電弧爐技術(shù)。 它是兩座爐殼共用一套供電系統(tǒng)（包括高壓供電設(shè)備、變壓器、短網(wǎng)、