【正文】 前后二者之差為所需凈氧量 見表 3—6表3—6凈耗氧量的計(jì)算項(xiàng)目名稱 元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量/kg 耗氧量/kg供氧量/kg（C）→{CO}30%70%=0.0553爐C（C）→{CO 2}30%30%=0.0231Si （Si）→（SiO2）85%= 3Mn （Mn）→（MnO）65%= 8P （P）→（P 2O5）45%= 8（Fe）→（FeO） ①2%15%= 5料中元素的氧化Fe（Fe）→（Fe 2O3） ①2%85%= 1合計(jì) 9（C）→{CO}25%70%=5焦炭中碳的氧化C（C）→{CO 2}25%30%=1（C）→{CO}475%99%70%=87電極中碳的氧化C （C）→{CO 2}475%99%30%=898耗氧項(xiàng)合計(jì) 6礦石 Fe2 O3Fe2O3=2Fe+ 3/2O2148/60=石灰 S CaO+S= CaS+O2%16/32=供氧項(xiàng)合計(jì) 凈耗氧量 =①令鐵燒損 2%，其中 80%生成 Fe2O3成為煙塵的一部分；20%成渣，在這20%中，按 3：1 分別生成 FeO 和 Fe 2O3。爐頂、爐襯和電極消耗量見表 3—表 3—5 爐料配入量配料成分/kg名稱 用量/kgC Si Mn P S Fe廢鋼 100 焦炭 ①合計(jì) ①碳燒損率 25%。B 其他原料消耗。結(jié)果列入表 35。第一步：熔化期計(jì)算表 34 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頂高鋁磚消耗量爐襯鎂磚消耗量熔化期和氧化期需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%，%30%，%30%=4t/kg（金屬料）：其中熔化期占75%；氧化期占25%（金屬料）：其中熔化期占60%；氧化期占40%（金屬料）：其中熔化期占57%；氧化期占43%50%來(lái)自O(shè) 2，其余50%來(lái)自空氣和礦石99%，余者為N 2，氧利用率90%75%（均指配料用碳）均按70%生成CO，30%生成CO 2考慮（金屬料）考慮1）確定物料消耗量：A. 金屬料配入量。（3）計(jì)算步驟。支出項(xiàng)有：鋼水、爐渣、爐氣、揮發(fā)的鐵、焦炭中的揮發(fā)分。后兩個(gè)孔的直徑為 45mm，爐蓋圈的高度為 300mm，環(huán)形凸圈的高度定為 60mm，寬度也定為 60mm，爐蓋上還焊有 6 根拉筋，起加固爐蓋作用。爐蓋直徑的確定：Dg=D 殼 +2????式中：D g—水冷爐蓋直徑；D 殼 —熔化室直徑；—添加系數(shù)，其值為 200mm。UU1,該水冷爐壁運(yùn)行安全可靠（6）臨界熱流量與最大熱流量臨界熱流量與最大熱流量可用如下公式計(jì)算q 臨 ＝α Fe(tW－t H2O)＝（10030）＝ W/m 2qmax=[4106u1/3＋4800(t W－t H2O)u1/3]＝10 7 W/m2（7）水冷爐蓋計(jì)算采用超高功率電弧爐冶煉，為了延長(zhǎng)爐蓋的使用壽命，采用水冷爐蓋，該爐蓋由上下兩層鋼板焊接而成，上薄下厚，其厚度各為 20mm，30mm，水冷層厚度為 200mm?！嬗?jì)算得 Ls=[ ]λ s=[ ] ??1???0?? 1?????????????????? 1250?30381060? ?=（5）綜合傳熱系數(shù)水冷爐壁的綜合傳熱系數(shù) U：U = = =℃ 11??????+???????????? 11+U1＝ =381060/450＝ W/mRe=10 6＝153741。℃，λ Fe＝ W/m?℃， λs＝ W/m（3）管徑的確定水速確定后，根據(jù)所需水流量計(jì)算管徑 d 支 ，其計(jì)算公式為= ?u?ρ3600??????4 ??2支式中：u—冷卻水速， m/s ρ—水的密度，1000kg/m 3 N—S 面積分為 N 塊，取 10。冷熱點(diǎn)處單位面積上電弧輻射功率的計(jì)算式如下：q 熱點(diǎn) = [ + ]????12????2 1(1???)22+??（ 1+??+??2） 32q 冷點(diǎn) = [ + ]????12????2 1(1+??)22???（ 1???+??2） 32式中 PH—平均每相電弧功率，其值為cosφP/3＝80000/3＝ R—熔池面半徑，其值為 ， K—三電極極心圓與熔池直徑之比，其值為 ＝經(jīng)計(jì)算得，q 熱點(diǎn) ＝，q 冷點(diǎn) ＝（2）冷卻水流量計(jì)算根據(jù)電弧爐水冷爐壁的熱流全部被冷卻水吸收的熱平衡關(guān)系得qS=G (t0t1)????2????式中：q—爐壁熱流，kJ/m 2水冷掛渣爐壁各基本參數(shù)確定的主要依據(jù)是爐子工作條件下通過(guò)爐壁所傳出的熱量大小。不同尺寸的電極 I/S 值見表：表 26 電極 I/S 值d 電極 /mm 450 500 550 600 700I/S（A/cm 2）19~27 18~27 17~26 17~25 17~25 電極心圓的尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)：若三個(gè)電極靠的很近，則電弧爐墻較遠(yuǎn)，對(duì)爐墻壽命有利，但爐坡上爐料熔化困難，熔池加熱不均勻，且爐頂中心的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很難保證，此時(shí)電極把持器上下移動(dòng)也困難，當(dāng)電極心圓較大時(shí)，電弧靠近爐墻，爐墻的損耗要加劇，因此電極直徑與熔池溶液面直徑有關(guān)。其中 I= = 41026A1000??視3?? 1000800003650最高二次電壓 U=15 15 =646V≈650V3??視 380000計(jì)算地 d 電極 =688mm≈700mm由所得的電極上的電流強(qiáng)度 I 可得出電流密度I/S=41026/（π/45050）=21A/cm2。則 P 視 =77867KV?A，取變壓器視在功率為 80000KV?A，即 80MV?A。 電弧爐變壓器功率和電參數(shù)的確定 確定變壓器的功率由熔化時(shí)間來(lái)計(jì)算變壓器功率；熔化期長(zhǎng)短主要是由供電功率來(lái)確定。表 25 80t 超高功率電弧爐各部分尺寸設(shè)定值項(xiàng)目 尺寸/mm 項(xiàng)目 尺寸/mm熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460熔池直徑 D 5100 爐襯絕熱層厚度 75熔池深度 H 1020 爐底厚度 1020球冠部分高度 h1 210 爐殼厚度 δ z 30截錐部分高度 h2 820 爐殼直徑 D 殼 6440球冠直徑 d 3470 爐門寬度 L 1330熔煉室直徑 D 熔 5300 爐門高度 b 1060熔煉室高度 H1 2150 出鋼口直徑 200爐頂高 h3 660 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α112176。表 24 80t 超高功率電弧爐各部分尺寸項(xiàng)目 尺寸/mm 項(xiàng)目 尺寸/mm熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460熔池直徑 D 5105 爐襯絕熱層厚度 75熔池深度 H 1021 爐底厚度 1021球冠部分高度 h1 204 爐殼厚度 δ z 30截錐部分高度 h2 817 爐殼直徑 D 殼 6435球冠直徑 d 3471 爐門寬度 L 1326熔煉室直徑 D 熔 5305 爐門高度 b 1061熔煉室高度 H1 2144 出鋼口直徑 200爐頂高 h3 663 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α112176。（5）出鋼口直徑出鋼口為一個(gè)圓形孔洞，其直徑一半為 120～150mm，為縮短出鋼時(shí)間，取出鋼口直徑為 200mm。即爐體最大傾角為 14176。=arcos[(7174h 41000)/(71741021)],所以 h4=204 mm。（4）出鋼傾翻角 β 和出鋼箱高度取出鋼最大傾角為 14176。因此，在填料、維修方便的前提下，偏心度越小越好。（2）出港口到爐子中心的距離——偏心度 E出鋼口位置的確定應(yīng)該考慮填料方便，便于檢修。時(shí)鋼水在出鋼箱的流動(dòng)性最好。因此出鋼箱內(nèi)口和中心夾角 α 要確保鋼水流動(dòng)性好，鋼水溫差小。 偏心底出鋼箱的設(shè)計(jì)（1）出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α 的大小直接影響箱體內(nèi)鋼水的流動(dòng)性，從而影響鋼水的溫度。爐門尺寸的經(jīng)驗(yàn)值： 爐門寬度 l＝()D 熔 ＝爐門高度 b＝?l＝為了密封，門框應(yīng)向內(nèi)傾 8176。爐殼厚度一般為爐殼直徑的 1/200，即 δz=??殼200爐殼厚度與爐殼直徑的關(guān)系見下表：表 23 爐殼厚度與爐殼直徑的關(guān)系D 殼 /m 3 3~4 4~6 6δ z/mm 12~15 15~20 25 28~30因 D=，故 D 殼 6m，因 δ z與爐殼直徑 D 殼的關(guān)系為 ，取1200δz=30mm，則：D 殼 =D 熔 +2δ 壁 +2δ z=+2+2= 工作門和出鋼口 現(xiàn)代電弧爐只設(shè)一個(gè)工作門，用于加料，爐前操作和觀察情況。爐壁部位厚度見下表：表 22 爐壁部位厚度噸位/t 20 2040 40工作層/mm 230 345 460絕熱層/mm 75 75 75爐底部位 總厚度近似等于熔池深度對(duì) 80t 電弧爐爐壁厚度取工作層 460mm，絕熱層 75mm，爐底厚度 1021mm，爐壁厚度為 δ 壁 =460+75=535mm。所以：D 1=D 熔 +2（H 1100）10%=+2（）10%= 爐襯厚度 δ 的確定爐襯組成：爐殼→石棉（10mm）→絕熱層→工作層。此處取 。熔化室的高度應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)的熱交換情況來(lái)確定。時(shí)：D 熔 =D+2100因 D==5105mm，則 D 熔 =5305mm（2）熔化室的高度 H1金屬爐門檻至爐頂拱基的空間高度為熔煉室高度。則對(duì)于 80 噸電弧爐：V 池 = 金 =?V0=80=熔池深度 H= =3??熔池直徑 D= = =3 ??球冠部分高度 h1 = =??截錐部分高度 h2= = =4??5 45球冠直徑 d= = =175 175 熔化室的尺寸熔煉室是指熔池以上至爐頂拱基的那部分容積，其大小應(yīng)能一次裝入堆積密度中等的全部爐料。而渣的比重為 ，取每立方米渣重 ，則每噸鋼的體積為 。85 175則：V 池 ==V 池 =V 金 +V 渣電爐的氧化期具有最大渣量。 h2——截錐部分高度，m，h 2=Hh1=4/5H； D——熔池液面直徑，m，通常采取 D/H=5，即 D=5H； d——球冠直徑，m。熔池的容積應(yīng)能容納全部鋼水和約為鋼水量的 7%8%的熔渣，并留有適當(dāng)余量。這樣的形狀可保證爐料加速熔化，鋼液可積蓄在球形熔池底上，且易于修爐。熔池的容積應(yīng)能足夠容納適宜熔煉重量的鋼液和爐渣，并留有余地，它應(yīng)能滿足冶金反應(yīng)順利進(jìn)行。能保證鋼液順利流出。電弧爐設(shè)計(jì)應(yīng)保證高的生產(chǎn)率，電能、耐火材料、電極等消耗要低，同時(shí)要滿足冶金反應(yīng)順利進(jìn)行，故應(yīng)考慮以下因素：（1）選用大功率變壓器；（2）保證高的熱效率和電流效率；（3）采用高質(zhì)量的耐火材料砌筑材料；（4）爐子各部分形狀和尺寸設(shè)計(jì)布局合理；（5）爐子熔煉室容積能一次裝入堆比量中等的全部爐料；（6）爐子傾斜 10176?，F(xiàn)代電弧爐爐體中部是圓筒形，爐底為弧型，爐頂為拱形。2 電弧爐爐型設(shè)計(jì) [3] 電弧爐爐型設(shè)計(jì) 電弧爐爐型電弧爐爐型是指爐子內(nèi)部空間的形狀和尺寸，不同的熔煉爐因工作條件不同，供熱熱源不同而有不同的內(nèi)部空間。（5）出坯跨：主要是緩冷區(qū)、良錠存放區(qū)及配電室等的布置。（3）精煉跨：此跨配公稱容量 80 噸的精煉爐一座，耐火材料干燥室，精煉爐變壓器房，供氧系統(tǒng)，粉塵處理系統(tǒng)，高架行車進(jìn)行跨間的整體運(yùn)輸工作。廢鋼坑可按其塊度的大小分幾個(gè)不同的坑。 電爐各車間的布置情況由于是一臺(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(lái)發(fā)展，采用橫向高架式布置。1）冶煉方法：利用超高功率電弧爐進(jìn)行單渣法冶煉，然后進(jìn)行爐外精煉；2）澆注方法：采用全連鑄；3）連鑄坯的冷卻處理與精整：鑄坯在冷床上冷卻并精整；4）在技術(shù)或產(chǎn)量方面應(yīng)留有一定的余地。5） 動(dòng)力熱力消耗指標(biāo)主要為電能和各種氣體和燃油等。3） 耐火材料消耗 主要用于爐襯的各種耐火磚以及鋼包的耐火材料。 電爐車間生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)（1）產(chǎn)量指標(biāo) 合格鋼產(chǎn)量 60 萬(wàn)噸/年 冶煉時(shí)間 60min 熔化時(shí)間 40min （2）質(zhì)量指標(biāo) 鋼壞合格率 98% （3）作業(yè)率指標(biāo) 連鑄機(jī)作業(yè)率： 80%（4）材料消耗指標(biāo)1） 金屬材料消耗一般為廢鋼、返回廢鋼、合金料與脫氧合金。首先估算每次出剛量Q=Ga???8760???y式中：Ga—車間產(chǎn)品方案中確定的年產(chǎn)量，t； τ—冶煉周期， 取 600min； η—作業(yè)率 η= 100%，一般 η=90% 94%，取 90%；年作 業(yè) 天數(shù)年日 歷 天數(shù) ~ y—良坯收得率，