【正文】 這種緊湊式布置所需空間只是一般電爐車間的25%，廠房大大簡化，基建費用大幅度減少。 其布置原則是最緊湊的將煉鋼生產的各種工藝設備布置在最少跨間內，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備達到占地面積小，節(jié)省投資，降低經營費用，獲得更高的勞動生產率的目的。這種布置方式可容納多臺電爐和連鑄機，車間生產能力大。①縱向布置：連鑄機布置在電爐車間內的澆鑄跨內，出坯方向與車間平行。大型電爐和新建電爐采用較多。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。 ②立面布置如下。這種布置一般是把冶煉和澆鑄布置在同一個跨間。其大小應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。 上述各間并不一定必須獨立設立，設計時可根據(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進行，考慮原則應是工藝流程合理，原料和成品運輸暢通，運輸線路短，布置緊湊，生產方便。(1)建廠條件、亦即煉鋼車間設計者所應掌握的本車間的建設基本條件，1)煉鋼所需用的各種原材料的供應條件，其中鋼鐵科來源為最重要，2)產品銷售對象及其對產品質量的要求，3)水電資源情況，所在地區(qū)的產品加工，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?shù)貧庀蟆⒌刭|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；并預留發(fā)展的余地。隨著我國電爐煉鋼的迅速發(fā)展, 不論是新鋼廠設計或老企業(yè)改造, 還是現(xiàn)有車間的生產組織，年生產能力越來越為工程設計人員和企業(yè)的生產經營者所重視。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。內壁與外壁的連接，可通過銅管上部焊一銅制法蘭，用螺釘固定在鋼質的外殼上，也可卡在外殼的凹槽內，下口為自由端。⑤ 在保證結晶器剛度和強度的前提條件下，振動部分的結晶器重量要輕，以便在振動時具有較小的慣性，使結晶器的運動盡可能平衡。結晶器內壁和高溫鋼水接觸，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，并避免由于結晶器變形而增加拉坯阻力，據(jù)估計70%的結晶器是由CuAg和CuCr合金制造。（四）結晶器的選擇連鑄機的結晶器是連鑄設備中一個非常重要的部件，鋼水流入結晶器后與結晶器水冷內壁接觸，將熱量傳至結晶器再通過結晶器內的冷卻水帶走，使鋼水初步凝結成形，結成一定厚度的坯殼。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，高鑄坯質量，更適宜于生產高質量鋼種，并且增加產品對市場的競爭力。d．設備維護簡單，處理事故方便。水平連鑄機的特點如下：a．設備高度低，投資省、建設速度快，適合中、小企業(yè)技術改造。⑥水平連鑄機。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。，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生的內裂和偏析，有利于改善鑄坯質量和提高拉速。，可保證鑄坯在兩相區(qū)不產生裂紋，這是這種機型的技術關鍵。這種鑄機采用直結晶器，在結晶器下方有2～5m直線段夾棍。另外，頂彎設備也顯得很龐大。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。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。，建設費用大，設備的維護和鑄坯的運送都比較困難。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。在方坯連鑄機中也包括形坯連鑄機。圖4給出了幾種連鑄機的機型簡圖圖3—8 各種形式的連鑄機結構特征a立式 b立彎式 c直結晶器弧形 d弧形 e橢圓形 f水平式 連鑄機可以按多種形式來分類。⑸鑄坯質量好由于連鑄冷卻速度快、連續(xù)拉坯、澆鑄條件可控、穩(wěn)定，因此鑄坯內部組織均勻、致密、偏析少、性能也穩(wěn)定。按中國目前能耗水平測算，每1t連鑄坯綜合節(jié)能約為130kg標準煤。對于成本昂貴的特殊鋼、不銹鋼，采用連鑄法進行澆鑄，其經濟價值就更大。近年來連鑄的搖搖發(fā)展之一是澆鑄接近成品斷面尺寸鑄坯的趨勢，這將更會簡化軋鋼的工序。瑞典的ASEA一5KF型鋼包精煉爐的真空蓋上，安裝了一根可消耗式的吹氧槍以及VAD型鋼包精練爐的真空蓋上也裝上了拉烏爾式噴嘴吹氧，所有這些設備都能冶煉超低碳鋼種，擴大了品種。如果處理時間短，鋼包采用適當?shù)念A熱措施，鋼液在處理過程中，雖未進行補充加熱，鋼水的溫降也不致太大。在真空下用氬氣攪拌鋼液可以促使非金屬夾雜物上浮，因此用鋁、鈦脫氧的不銹鋼的純潔度也顯著提高。盡管沒有加熱裝置，但氧化反應放熱，使鋼液溫度略有升高。裝有鋼水的鋼包吊到真空罐內，這時邊吹氬攪拌邊抽真空，將室內壓力降低。圖36 各種壓力下[C] [Cr] 平衡圖圖37 VOD發(fā)裝置示意圖1 吹氬裝置；2脫氣真空室；2鐵合金加料裝置；4吹氧裝置；5取樣和測量裝置；6保護蓋；7鋼包 VOD法的精煉工藝：首先在電弧爐(或轉爐)熔化鋼鐵料并進行吹氧降碳，使鋼液～%左右，除硅外其它成分調整到規(guī)定值。脫氣罐內罐本體和脂差組成。 VOD法裝置見圖。目前降低Pco的方法有二種； 一種是真空法，如真空吹氧脫碳法(VOD法)真空循環(huán)脫氣吹氧脫碳法(RH—OB法)等。 VOD精煉基本原理 近些年來，對低碳和超低碳不銹鋼的要求日益增加，過去電弧爐冶煉不銹鋼時，采用較高的鋼液溫度(1800℃)的辦法來實現(xiàn)去碳保鉻的目的，因此導致耐火材料損壞嚴重，爐襯壽命低。 AOD爐對于脫硫是十分有效的，這是因為強烈的氬氣攪拌和高堿度爐渣作用的結果，%左右，這是電弧爐冶煉很難實現(xiàn)的。根據(jù)化學成分的要求，在此時添加少量的鐵合金。 第二階段：按O2：Ar＝2：1的比例供氣。此時．電弧爐就可以進行第二爐的熔化工作。碳的含顯可以根據(jù)原料的情況來配，%以下。因為工藝參數(shù)比較穩(wěn)定，容易實現(xiàn)電子計算機自動控制精煉操作。 氬氧爐的技制系統(tǒng)，除了一般的機械傾動，除塵裝置以外，主要是氣源的調節(jié)控制制系統(tǒng)。 作裝料和出鋼。爐子內型的主要尺寸大約為熔池深度：內徑：高度＝1：2：3。脫碳反應不是在真空下，而是在常壓下進行的，因此避免了鉻的過量損失和高溫對耐火材料的損害。其特點是將電爐作為熔化設備，只負責向轉爐提供含Cr,Ni的半成品鋼水，AOD爐主要任務是吹氧快速脫碳，以達到最大回收Cr的日的。 (3)日前還不能生產超低碳、超低氮不銹鋼，且鋼中含氣量較高。 (5)人員少、設備少，所以綜合成本較低。 采用電爐與AOD的二步法工藝比較適合大型不銹鋼專業(yè)廠使用，生產的不銹鋼具有如下優(yōu)點: (1)對原材料要求較低，電爐出鋼含C可達2%左右，因此可以采用廉價的高碳FeCr和20%的不銹鋼廢料作為原料，降低了操作成本。 二步法:VOD和AOD精煉裝置分別于1965年和1966年相繼開發(fā)成功，它們對不銹鋼生產工藝的變革起到了決定性作用。如一些高水平的爐外精煉裝備，因軟件技術與國外相比存在明顯差距，而不能充分發(fā)揮其功能和效率，精煉爐的終點控制技術以及與初煉爐、連鑄工序街接技術的智能化尚待開發(fā)等等。如前所述，90年代末，日本、歐美等國的精煉比己超過90%，% (1998年)。②冶金效果目前精煉品種涉及普通鋼、優(yōu)質鋼、合金鋼、特殊鋼和專用鋼等各個方面。c. 呈現(xiàn)出系統(tǒng)化、規(guī)范化、優(yōu)質化的良好勢頭1991年召開了全國首次爐外處理技術工作會議，明確了“立足產品，合理選擇，系統(tǒng)配套，強調在線”的發(fā)展爐外處理技術基本方針和指導思想。它們?yōu)楸酒髽I(yè)開發(fā)高質量鋼材品種和優(yōu)化煉鋼生產發(fā)揮了重要作用，也為國內其它同類企業(yè)起到示范作用。70年代，特鋼生產以及機電和軍工行業(yè)為了進行鋼水精煉，引進了一批真空精煉設備(如武鋼的RH，北重的ASEASKF，撫鋼的VODVAD等)，還試制了一批國產真空處理設備。1）應用概況：我國爐外精煉的開發(fā)應用始于20世紀50年代中后期。圖33 手指式豎爐電弧爐與傳統(tǒng)電弧爐能量平衡比較綜上所述，手指式豎爐電弧爐具有很高的安全可靠性和良好的操作性能，在生產率、能量利用、原料靈活性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)電弧爐，故本設計選擇其為冶煉爐。因此 ,該電弧爐的冶煉成本能夠大大降低。由于環(huán)境方面的原因 ,必須限制廢氣中未燃燒顆粒的數(shù)量 ,因而安裝在豎爐下方區(qū)域的氧油燒嘴不僅用于幫助廢鋼預熱 ,而且還能盡快提高廢氣溫度。在電弧爐冶煉過程中 ,通過向廢氣流中直接加入廢鋼而充分利用廢氣對廢鋼的預熱能力 ,不僅是利用有形能量 ,而且利用二次燃燒的化學能。因此, 超高功率電爐在70 年代后期得到了廣泛的應用, 目前已經成為現(xiàn)代電弧爐的總稱, 是高效、節(jié)能的煉鋼設備。電弧爐的主要設備為變壓器和爐體兩大部分，固而基建費用低，投產快。在電弧爐中沒有可以燃燒的氣體。b. 熱效率高。電弧爐中電弧區(qū)溫度高達4000℃以上，遠遠高于煉鋼所需的溫度，因而可以融化各種高熔點的合金。④ 采用電爐冶煉消耗高、生產成本高。② 由于電爐加熱鋼水時會使熔池增碳，而電爐冶煉過程成分控制較為容易，故其優(yōu)勢鋼類為中、高碳鋼和高合金鋼。⑵電爐流程的優(yōu)缺點： 電爐流程：電爐→二次精煉→連鑄→軋制。⑥由于冶煉過程所需的能量依靠鋼中易氧化元素與氧作用而釋放的化學能供應，因而溫度控制與冶金過程密切相關，工藝靈活性較差。②采用鐵水預處理工藝，進一步提高鐵水純凈度： S≤0．005％，P≤0．01％。還含有其它易切削元素，如Mn、Pb、Bi、Te、Se。4）合金結構鋼27SiMn（1）特性：　 這種鋼的性能優(yōu)于30Mn2鋼，淬透性較高，在水中臨界淬透直徑達8～22mm，可切削性良好，冷變形塑性及焊接性中等；另外鋼在熱處理時韌性減低不多，但卻有相當高的強度和耐磨性，特別是水淬時仍有較高的韌性；但是此鋼對白點敏感性大，熱處理時有回火脆性傾向及過熱敏感性。一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉爐冶煉，要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。（2）用途：用作機械零件和各種工程構件并含有一種或數(shù)種一定量的合金元素的鋼。加土硬化性優(yōu)(無磁性)。預還原期增C是不銹鋼冶煉中的一個重要問題。要達到良好的脫C保Cr效果，需要高的溫度。否則還原前期扒渣時，由于渣量大，Cr的損失很大，也導致還原困難。從圖中可以清楚地看出，18%Cr鋼中C% ,溫度和Pco的關系。圖31：在飽和氧的熔池中鉻、碳和溫度的關系圖可以看出:對于Cr =18%的不銹鋼，%以下，溶池溫度可達到1825℃，爐襯將很快毀壞。即如何在降碳的同時盡量減少鉻的燒損。合金元素價格昂貴，提高Cr,Ni,Mn，的收得率十分重要。（3）力學性能表3—4 不銹鋼的力學性能牌號試樣毛坯尺寸（mm）力學性能（縱向）≥退火或高溫回火供應狀態(tài)硬度HB≤抗拉強度屈服點伸長率δ5收縮率沖擊吸收功Ak（J）（MPa）（%）00Cr18Ni1025520205104039180（4）生產工藝要點①化學成分的選擇304L不銹鋼冶煉中提高鋼水中[Cr]量與盡量減少渣中[Cr]量是根本環(huán)節(jié)，冶煉各階段都可以以此為基礎，這不僅僅是個理論問題，也是操作中的根本認識問題。其中半奧氏體沉淀硬化不銹鋼具有優(yōu)異的工藝性能(177PH類)，固溶處理后極易加工成形，目隨后的強化熱處理(時效處理)溫度不高變形很小，在美國這種鋼多用于航空結構，并己大量生產，各國也都有類似鋼種投入使用。日前，己投入市場的不銹鋼的品種己達到230種以上，經常使用的也有近50種，其中約有80%是奧氏體不銹鋼C18鉻一8鎳)的衍生物，而其余20%則是由13鉻鋼演變而成的。從第一次世界大戰(zhàn)結束到第一次世界大戰(zhàn)結束的近二十年中(即1919年至1945年)。除現(xiàn)有主要流程的進一步優(yōu)化外，繼續(xù)開發(fā)新一代鋼鐵生產工藝，尋求從根本上改變鋼鐵工業(yè)能耗高、環(huán)境污染嚴重的局面。繼續(xù)開發(fā)和生產高性能產品以滿足新的需要，應對其它新型材料的競爭和挑戰(zhàn)。鋼鐵工業(yè)屬于流程制造業(yè)，在鋼鐵制造體系中大量的物質/產品流、大量能量轉換過程、多種形式的排放過程和大量的排放/廢棄物都對環(huán)境造成不同層次、不同程度上的影響。高效生產使電弧爐能和現(xiàn)代高效連鑄及近終形連鑄如薄板坯連鑄等有效結合，形成了UHPEAF+LF+VD+CC 的新型短流程煉鋼工藝，以其緊湊、臨界、高效的特征，大大縮短了企業(yè)的生產流程，降低了能耗和其它輔助材料消耗，不僅可使取得明顯的經濟效益，也明顯降低環(huán)境負荷。電弧爐煉鋼技術的不斷進步為廢鋼的經濟利用提供了條件。由于能耗降低，效率提高，不僅使鋼鐵企業(yè)獲得了明顯的經濟效益，而且大大降低了對環(huán)境的污染。通過革命性的工藝變革可徹底改變工藝結構，也H2O可使工藝過程排放發(fā)生變化，如采用還原，產物將為而非CO2和CO；而第二種排廢是能量過度消耗所引起的，可以通過工藝進步和節(jié)能技術措施加以解決。排廢在機制上有如下兩個方面：一是冶金工藝過程必然產生的排廢。此外，在形成新的工藝流程中，要實現(xiàn)將材料制造、能源生產和廢物處理等功能相結合，使鋼鐵材料生產過程不再是一面大量耗能、一面大量排放的污染源，相反成為清潔生產的典范，成為能量和資源循環(huán)的典范。為了解決社會廢鋼的回收利用問題，應該開發(fā)去除并回收廢鋼中有害元素的技術。 由于連鑄比的不斷增加使得優(yōu)質返回廢鋼的比例日趨減少，混雜的社會回收廢鋼的比例逐年增加，尤其是汽車、家電等產品的電子組件中廣泛使用各種有色金屬，加之磁性材料和復合材料的大量使用，使得難以解體分離的產品不斷地增加。采用“清潔生產”工藝技術，從生產源頭做起，控制污染的產生，解決老污染源治理問題。 環(huán)保要求結合鋼鐵產量總量調控和結構調整，大力推動以清潔生產為中心的技術改造，積極采用熱裝鐵水、廢鋼預熱、泡沫渣埋弧、二次燃燒、爐外精煉、高效連鑄等先進技術，全面推廣余能、余壓、余熱和廢氣、