【正文】 圖 54 盛鋼桶襯及外殼、1）外殼內(nèi)高：H1=H+Jd=2）外殼全高：H2=H+Jd+δd=3）外殼上部?jī)?nèi)徑： D1=D+2Jb=4）外殼上部外徑：D2=D+2Jb+2δb= m5）外殼下部?jī)?nèi)徑：D3=DH+2Jb=6）外殼下部外徑：D4。桶壁一般用14~28mm厚的鋼板，桶底用18~35mm厚鋼板焊制而成。鋼桶桶壁磚襯厚度：Jb==；鋼桶桶底磚襯厚度：Jd==。（4）盛桶磚襯厚度盛鋼桶磚襯包含保溫層（外層）與耐火工作層（內(nèi)層），一般砌筑總厚度100～250mm。圖53 盛鋼桶內(nèi)形盛鋼桶的容積按圓錐臺(tái)計(jì)算有： V=H3(πD24+πDH24+πDDH4)將H=D，DH= ：V=，=，從而可得出成鋼桶基本尺寸與容量的關(guān)系式如下：盛桶上部?jī)?nèi)徑：D=；盛桶下部?jī)?nèi)徑：DH=；盛鋼桶高度：H=。根據(jù)盛鋼桶實(shí)際容納金屬液與熔渣量計(jì)算容積。在留渣操作中桶內(nèi)新加渣料熔成新渣層覆蓋保護(hù)。電爐每爐出鋼150t，一般考慮應(yīng)用10%的過裝余量，則鋼桶內(nèi)鋼水實(shí)際容量為：G+==165t（2）盛鋼桶內(nèi)渣量。盛鋼桶的設(shè)計(jì)是冶煉工藝與冶金設(shè)備兩種專業(yè)共同完成的工作。該系統(tǒng)不僅投資省,而且操作簡(jiǎn)便。通過蓄熱器來滿足要求的方法。圖51 LF鋼包精煉爐圖圖52 鋼包精煉爐的工藝流程圖 VD精煉爐VD精煉爐的真空抽氣泵工作時(shí)蒸汽壓力穩(wěn)定而流量具有周期性。開始加熱時(shí)，爐渣尚未熔化完全之前，加熱速度慢一些，隨后提高加熱速度。LF 主要由電極加熱系統(tǒng)、氣體攪拌、鋼包、合金料和合成渣添加裝置及為脫氣需要的真空系統(tǒng)等部分組成。LF爐的設(shè)備如圖51所示，其工藝流程見圖52。它是一種集電弧加熱、氣體攪拌、真空脫氣于一體的鋼液精煉方法，通過強(qiáng)化熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，使鋼液在短時(shí)間內(nèi)得到高度凈化和均勻，從而實(shí)現(xiàn)各種冶金目的。在LF爐內(nèi)脫硫、脫氧，成分微調(diào)，均勻溫度；VD精煉爐內(nèi)可進(jìn)一步脫硫、脫氧，還可降低[C]含量，去氣、去夾雜。工藝配套:要求配備有擋渣出鋼、爐渣改質(zhì)、保護(hù)澆鑄、鋼水保溫、自動(dòng)開澆、底吹氬、高性能耐材等工藝配套措施。（2）爐外精煉設(shè)備的合理配置功能配套:為滿足鋼種冶煉的質(zhì)量要求，可將不同功能的精煉設(shè)備組合起來，共同完成精煉任務(wù)。（6）鋼包加熱裝置及N?、O?、Ar等氣體制備站。（5）廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)：有效利用熱量，降低電耗，并且能夠燃燒廢氣中CO，凈化空氣，保護(hù)環(huán)境，爐內(nèi)排除的氣體進(jìn)入燃燒室，廢氣中CO在此燃燒放出大量熱量，用以加熱料籃中廢鋼，循環(huán)預(yù)熱，可使廢鋼溫度升高200176。（3）真空系統(tǒng)：水蒸氣噴射泵，水環(huán)泵等供VD抽真空用。 輔助設(shè)備（1）除塵系統(tǒng)：電爐采用第五孔及房式除塵罩，輔助車間屋頂除塵罩設(shè)計(jì)，電爐煤氣由第四孔出來至廢鋼預(yù)熱處。 澆注跨天車軌面高度，天車選用260/50t：h≥D+H1+H2+H3+…+H9= 式中： D——澆注平臺(tái)高度，； H1——澆注平臺(tái)至結(jié)晶器蓋板間距離，200mm； H2——結(jié)晶器蓋板至中間包底距離，100mm； H3——中間包全高，1500mm； H4——中間包蓋高，2000mm； H5——中間包蓋至鋼包底距離，5000mm； H6——鋼包包腳至吊耳中距離，2300mm； H7——鋼包龍門鉤高度，1700mm； H8——龍門鉤至吊車上極限安全距，1000mm； H9——吊車上限至軌面距離，2600mm。電極的長(zhǎng)度由爐體的結(jié)構(gòu)尺寸決定，由此可計(jì)算吊車軌面標(biāo)高：h≥L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=式中：L1——起重機(jī)吊鉤極限尺寸，1800mm； L2——吊換電極用吊具長(zhǎng)度，800mm； L3——需吊出電極的長(zhǎng)度，4000mm； L4——余量，取300mm； L5——電極把持器頂端降至最低位置時(shí)與爐門坎面距離，3000mm； L6——爐門坎至工作平臺(tái)距離，1000mm； L7——工作平臺(tái)高度，8000mm； 考慮采用密閉大罩及平臺(tái)厚度等因素，可將軌面高度定位24m。如車間里裝設(shè)或使用懸掛式或地面行走式加料機(jī)，則必須考慮它們的運(yùn)行回旋所必需的空間，并適當(dāng)留出安全的通道。（1）爐子跨間的長(zhǎng)度：橫向布置車間除布置各電爐及它們之間所必要的存料與操作空間之外，跨間的縱向兩端一般作為修理爐襯、修配水冷塊、砌筑爐蓋和堆存少量耐火材料的用地，此外還留有一定余地，供爐子跨間外運(yùn)爐渣、垃圾的盡頭式線路設(shè)置，跨間兩端各需有約不小于30m長(zhǎng)的上述場(chǎng)地。 爐子跨（熔煉跨）電爐采用高架式橫向布置，計(jì)算機(jī)操作，自動(dòng)加料及密封罩除塵，這樣可大大提高工作效率，改善勞動(dòng)條件。m3堆存高度/m半機(jī)械化倉(cāng)庫(kù)機(jī)械化倉(cāng)庫(kù)1生鐵3～32廢鋼　3　輕型～　　　中型～　　　重型～　　3返回鋼2～～24鐵合金3～4～25鐵屑～32～36焦炭～2～47無煙煤2～48石灰　　9螢石2310礦石2311白云石　23　生白云石　　　熟白云石　　12鎂砂～23～513球團(tuán)礦～　天車軌面高度。α式中：S——材料堆存于地面時(shí)理論占地面積，m2；h——材料堆存允許高度，mα——材料的堆積密度，t/m3；設(shè)計(jì)堆存原材料的場(chǎng)地面積或容器容積時(shí)，應(yīng)考慮各種材料的堆存密度和如需允許堆高（見表42），以及儲(chǔ)料方式。q=S表41 煉鋼原料的計(jì)劃儲(chǔ)存日數(shù)序號(hào)原料名稱儲(chǔ)存日數(shù)備注1生鐵5～7由生鐵堆場(chǎng)運(yùn)來2外購(gòu)廢鋼5由廢鋼處理場(chǎng)（車間）運(yùn)來3本廠返回廢鋼15～20廠內(nèi)不另設(shè)庫(kù)，由鍛軋車間直接運(yùn)來4鐵合金5～7由鐵合金庫(kù)運(yùn)來5鐵礦石5～7由礦石堆場(chǎng)運(yùn)來6石灰≤2由石灰車間運(yùn)來，應(yīng)為新燒石灰當(dāng)日使用7螢石5～7由螢石堆場(chǎng)運(yùn)來8鎂砂5～7由耐火材料庫(kù)運(yùn)來原材料堆存或存入料倉(cāng)等容器需用的場(chǎng)地面積或容器的容積計(jì)算如下。各類料的儲(chǔ)存日數(shù)須考慮物料的來源、運(yùn)輸距離、運(yùn)輸方式、物料性質(zhì)等因素。在原料供應(yīng)系統(tǒng)中，除應(yīng)有符合儲(chǔ)存量需求的場(chǎng)所和容器外，還需設(shè)置按工藝要求的加工、稱量與烘烤設(shè)備。由于是一臺(tái)超高功率電弧爐，且是全連鑄，考慮到物料順行、勞動(dòng)安全條件和未來發(fā)展，采用橫向高架式布置。電爐車間設(shè)計(jì)方案1) 煉鋼主廠房，包括原料跨、爐子跨、精煉跨、澆注跨和出坯跨。A5電極分布直徑1876mm6爐蓋升降高度300mm7電極升降速度3m/min8出鋼傾角12176。所以，計(jì)算得：P=，屬于超高功率范圍。 電弧爐變壓器容量選擇由熔化時(shí)間來計(jì)算變壓器容量：熔化期長(zhǎng)短主要是由供電功率來確定。若d三極心太大，則電弧距爐壁近，加劇爐襯的損壞。A；U——最高二次電壓，為705V；代入上式得：I= d電極= 電極極心圓直徑電弧爐是以三個(gè)電極圓心構(gòu)成的圓的直徑d三極心來表示電極在爐內(nèi)的分布。mm2/m，即10^5Ω根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電極直徑可按下式確定：d電極=式中：ρ——石墨電極500℃時(shí)的電阻系數(shù)，Ω電極直徑取為500mm。圖35所示：圖35 偏心底出鋼電弧爐示意圖電弧爐是以三個(gè)電極圓心構(gòu)成的圓的直徑Dp來表示電極在爐內(nèi)的分布，比值Dp/DB決定電極在爐中的位置，同時(shí)也決定爐內(nèi)熱量的分布。 式中：Dg——水冷爐蓋的直徑Dr——熔化室直徑dc——添加系數(shù)其值為300mm 偏心底出鋼的設(shè)計(jì)偏心底出鋼電弧爐(EBT電爐)采用留鋼留渣操作，不但做到了無渣出鋼，而且留鋼操作增加了電弧爐冶煉的連續(xù)性，熔化期電弧穩(wěn)定，熔池形成較快，可以實(shí)現(xiàn)提前吹氧，有效地提高了氧利用率以及電弧爐熱效率；偏心底出鋼電弧爐出鋼鋼流短，出鋼時(shí)間大大縮短，減小了出鋼過程中的鋼水溫降及鋼水對(duì)鋼包內(nèi)襯的沖刷，出爐后合金化的進(jìn)行提高了合金的回收率；偏心底出鋼電弧爐傾爐角度較出鋼槽電弧爐大為減小，有條件對(duì)短網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。為便于運(yùn)輸、安裝、維護(hù)以及提高壽命將裝有水冷爐壁的爐體制成上下兩部分，在水冷爐壁的下沿與爐底及渣線分開，采用法蘭連接。分為爐殼內(nèi)裝式和框架懸掛式兩種。爐殼外徑D殼外=8000+230=8060mm爐蓋上開五個(gè)孔，其中三個(gè)為電極孔，一個(gè)為排塵孔。爐殼厚度δz與爐殼直徑D殼的關(guān)系見表33。（3）爐底厚度δB（包括隔熱層和工作層總厚度）約等于鋼液深度的尺寸，即可取δB=H，故爐底厚度δB=1300mm。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電弧爐爐頂用磚形狀尺寸和理化性能指標(biāo)，按經(jīng)驗(yàn)值選爐頂磚厚度δd如表32所示。 表31 電弧爐底部厚度爐子容量/t爐壁厚度/mm5250～45010～50450～50075～100550～650依爐容量取爐壁底部厚度為δb=650mm。計(jì)算依據(jù)的條件是爐殼在操作末期被加熱的溫度不大于200℃，以免爐殼變形?！?0176。流鋼槽外殼用鋼板或角鋼做成，其斷面為槽形，固定在爐殼上，內(nèi)襯凹形預(yù)制磚（稱流鋼槽磚），長(zhǎng)度與出鋼傾爐方式和爐子在車間內(nèi)的布置有關(guān)，原則上流鋼槽應(yīng)盡量短，以減少出鋼過程的鋼液溫降和吸收氣體。爐門尺寸可按照下列經(jīng)驗(yàn)值確定：爐門寬度： l=(~)D, ；則l=1625mm 爐門高度： b=(~)l, ；則b=1300mm 為了密封，門框應(yīng)向內(nèi)傾斜8176。 爐門尺寸、流鋼槽現(xiàn)代電弧爐一般只設(shè)一個(gè)工作門，用于加料、爐前操作和觀察爐況。見圖33。 出鋼口偏心底出鋼電爐的出鋼口位于出鋼箱的底部出鋼口為圓形或修砌成方（或長(zhǎng)方）形，直徑約150～200mm。D1=D熔+2H1tanβ=6700+22730tan6176。（3）熔化室上緣直徑D1。從延長(zhǎng)爐蓋壽命和多裝輕薄料考慮，希望熔化室高度H1大些，但是如果太大，則電極長(zhǎng)，電阻大，爐蓋散熱面積大，電耗大。D熔=6500+2100=6700mm（2）熔化室高度H1?？紤]到為便于爐子容易全部出鋼，通常采取D/H=5，即D=5H；r——球冠半徑，r=d/2=17/10H，因d=D2h2=5H8/5H=17/5H；把上列數(shù)值帶入熔池體積式中，整理后可得：鋼液體積：Vm=GV0 =150* =式中：G——爐子額定容量，t； V0——一噸鋼液的體積，m3/t，取V0 =。熔池的直徑和深度應(yīng)有一定的比例，通常D/H=～。圖32 熔池形狀（2）熔池尺寸計(jì)算熔池的容積應(yīng)能容納全部鋼水和約為鋼水量7%~8%的熔渣，并留有適當(dāng)余量。使被侵蝕后的爐坡容易得到修補(bǔ)（補(bǔ)爐鎂砂的自然傾角為45176。目前使用的多為錐球型熔池，上部分為倒置的截錐，下部分為球冠（如圖31所示），球冠型爐底使得熔化了的鋼液能積蓄在熔池底部，迅速形成金屬熔池，有利于加快爐料的熔化及早造渣去磷。 圖31 電弧爐的爐型 爐缸將爐體剖開，向爐門方向看，熔池形狀見圖32。爐底設(shè)計(jì)成盤型便于留鋼留渣。采用高架式超高功率偏心底出鋼電弧爐?，F(xiàn)今，大型高功率電弧爐均為圓桶形爐體和拱頂爐蓋，三電極分布在等邊三角形頂點(diǎn)上。由計(jì)算公式可得，每次出鋼量q(t)=，取電爐公稱容量為G=150t。總熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表233。本計(jì)算取6％。（8）變壓器及短網(wǎng)系統(tǒng)的熱損失Qb。其損失量與設(shè)備的大小、冶煉時(shí)間、開啟爐門和爐蓋的總時(shí)間以及爐內(nèi)的工作溫度有關(guān)。如爐子公稱容量為50t，冷卻水消耗量為30m3/h，冷卻水進(jìn)出口溫差為20℃，冶煉時(shí)間平均為4h，則得 Ql=301000420/500=表230 元素氧化熱及成渣熱名稱氧化量/kg化學(xué)反應(yīng)ΔH/放熱量/kJ電極中CC+1/2{O2}═{CO}11639C+{O2}═{CO2}34834焦炭中CC+1/2{O2}═{CO}11639C+{O2}═{CO2}34834金屬中Si2(FeO)+[Si]═2[Fe]+(SiO2)11329FeSi中Si2(FeO)+Si═2[Fe]+(SiO2)113292(Fe2O3)+3Si═4[Fe]+3(SiO2)9750Si+{O2}═(SiO2)292022(P2O5)+5Si═4[P]+5(SiO2)9185金屬中Mn[Mn]+(FeO)═(MnO)+[Fe]2176FeMn中MnMn+(FeO)═(MnO)+[Fe]2176Al塊2Al+3(FeO)═(Al2O3)+3[Fe]14572FeSi粉中Al2Al+3(FeO)═(Al2O3)+3[Fe]14572FeCr中Cr2Cr+3(FeO)═(Cr2O3)+3[Fe]2982FeTi中TiTi+2(FeO)═(TiO2)+2[Fe]8568續(xù)表230金屬中P2[P]+5(FeO)═(P2O5)+5[Fe]2419Fe[Fe]+1/2{O2}═(FeO)42502[Fe]+3/2{O2}═(Fe2O3)6