【正文】 4）造新渣時加入石灰、礦石和火磚塊帶入的渣。 3）爐頂、爐襯的蝕損和電極的燒損量。 2）金屬中元素的氧化產(chǎn)物。為了有利去磷，要進行換渣，即通常除去 70%左右熔化渣，而進入氧化期只留下 30%的渣。 引起氧化 期物料波動的因素有：扒除熔化渣；金屬中元素的進一步氧化；爐頂、爐襯的蝕損和電極的燒損。 4 電弧爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 19 表 熔化期物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量 /kg % 項目 質(zhì)量 /kg % 廢鋼 75 金屬 生鐵 25 爐渣 焦炭 爐氣 電極 鐵的揮發(fā) 礦石 （其余煙塵） （列入總物料平衡表中） 石灰 爐頂 爐襯 氧氣 空氣 合計 合計 注：計算誤差 =（ ） /=%。 上述③ +④ +⑤ +⑥便是熔化期的物料支出量。 2%179。再算含水量。先求濕空氣體積： (273+20)/273179。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè) 設(shè)計 18 表 爐氣量計算 項目 氣態(tài)產(chǎn)物 /㎏ CO CO2 N2 H2O H2 揮發(fā)物 合計 爐料中 C 的氧化 28/12= 44/12= 焦炭帶入 28/12= 44/12= 電極帶入 28/12= 44/12= 礦石帶入 石灰?guī)? %= 氧氣帶入 空氣帶入 ① 游離氧氣參與CO+O2=CO2 10%28/16= 10%44/16=0.678 H2O 參與H2O+CO=H2+CO2 28/18= 44/18= 2/18= 0 合計 0 質(zhì)量分數(shù) /% ①計算條件是：常溫（ 20℃）、常壓（ ）下空氣相對濕度為 70%； 20℃ 的飽蒸氣壓為。 ⑤ 確定爐氣量：爐氣來源于爐料以及焦炭和電極中碳的氧化產(chǎn)物 CO 和 CO2，氧氣和空氣帶入的 N2，物料中的 H2O 及其反應(yīng)產(chǎn)物，游離 O2 及其反應(yīng)產(chǎn)物，石灰的燒減（ CO2），焦炭的揮發(fā)分。 ②石灰中 CaO 被自身 S 還原 ,消耗 。結(jié)果 見表 。 4 電弧爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 17 表 氧氣與空氣的實際消耗 量 氧氣 /kg 空氣 /kg 帶人 O2 帶人 N2 帶人 O2 帶人 N2 =()1%= (77/23)=○ 1 ∑=+= ∑=+= ① 77/23 為空氣中 N2 與 O2 的質(zhì)量比。詳見表 。 50%=，空氣應(yīng)供氧 =。在這 20%中，按 3:1 的比例分別生成 (FeO)和 (Fe2O3)。詳見表 。 ② 確定氧氣和空氣消耗量：耗氧項包括爐料中元素的氧化，焦炭和電極中碳的氧化；而礦石則帶來部分氧，石灰中 CaO 被自身 S 還原初部分氧。為了提前造渣脫磷，先加入一部分石灰（ 20kg/t(金屬料 )）和礦石（ 10kg/t(金屬料 )）。 表 爐料配入量 名稱 用量 /kg 配料成分 /kg C Si Mn P S Fe 廢鋼 生鐵 焦炭 合計 ① ①碳燒損率 30%。其結(jié)果列于表 。 ① 確定物料消耗量： 1）金屬爐料配入量。 計算步驟 以 100kg 金屬爐料（廢鋼 +生鐵）為基礎(chǔ)，按工藝階段 —— 熔化期、氧化期和還原期分別進行計算，然后匯總物料平衡表。 30%= 5kg/t（金屬料）：其中熔化期占 70%，氧化期和還原期各占 15% 5kg/t（金屬料）：其中熔化期占 40%，氧化期和還原期各占 30% （金屬料）：其中熔化期占 50%，氧化期占 35%，還原期占 15% 50%來自氧氣，其余 50%來自空氣和礦石 99%，余者為 N2，氧利用率 90% 75%（系指配料用焦炭） 均按 70%生成、 30%生成 CO2考慮 按 （金屬料）考慮 物料平衡基本項目 收入項有：廢鋼、焦炭、生鐵、石灰、螢石、礦石 、電極、爐頂高鋁磚、爐襯鎂磚、鐵合金、火磚塊、氧氣和空氣。 ② 按末期含量 %來確定。 計算所需原始數(shù)據(jù) 表 冶煉鋼種及其成分 鋼種 成分（ %） 備注 C Si Mn P S Cr Fe GCr15 ～ 取 ～ 取 ～ 取 ≤ 取 ≤ 取 ～ 取 余量 氧化冶 煉法 注：分母系計算時的設(shè)定值，取其成分中限。但仍有部分小型電弧爐采用傳統(tǒng)工藝或者在其后配備鋼包爐生產(chǎn)一些高合金鋼。 10176。 超高功率爐型設(shè)計尺寸表 表 超高功率爐型設(shè)計尺寸 項目 尺寸 項目 尺寸 電弧爐爐坡傾角 熔池體積 V 池 熔池直徑 D 熔池深度 H 球冠部分高度 h1 截錐部分高度 h2 球冠直徑 d 熔化室高度 H1 熔化室上緣直徑 D1 熔池上緣直徑 D 熔 爐底厚度 δB 45176。 出鋼箱內(nèi)高度 H 內(nèi) =H+（ 600～ 800） mm，本設(shè)計取 700mm。本設(shè)計取 100176。 圖 偏心爐設(shè)計部分尺寸 1）出鋼箱內(nèi)口與中心角α為 90176。出鋼時鋼渣分離，剩余鋼水占總鋼水量的 21%。 3）爐底出鋼：降低出鋼溫度，節(jié)約電耗；減少二次氧化，提高鋼的質(zhì)量；提高鋼包壽命。 優(yōu)點： 1）出鋼傾角減小：簡化電爐傾動機構(gòu)；降低短網(wǎng)阻抗；增加水冷爐壁的使用面積，提高爐體壽命。出鋼時鋼渣分離，剩余鋼水占總鋼水量的 21%。 Z= + 2 0 .5 3 5 + 2 = 7 .5 2 5 mDD ??殼 熔 （ ） 偏心底出鋼 ① 偏心底出鋼的優(yōu)點。 電爐爐殼 爐殼厚度 δZ 一般為爐殼直徑 D 殼 的 1/200，其關(guān)系如下表。 表 爐頂爐襯磚厚度 δD 噸位 /t 20 20~40 40 δD/mm 230 300 350 本設(shè)計取值 δD=350mm=。 3 超高功率電弧爐爐型設(shè)計計算 11 表 爐壁底部厚度 δ 噸位 /t 20 20~40 40 絕熱層 /mm 75 75 75 工作層 /mm 230 345 460 故本設(shè)計爐壁底部厚度 δ 為 75+460=535mm=。一般而言，增加爐襯厚度，爐殼受熱及熱損失可以減少，這在一定限度內(nèi)是正確的，但是爐襯厚度 δ 增加與熱損失減少并非線性關(guān)系，厚度 δ 達到一定值以后，再增加爐襯厚度 δ，熱損失減少不顯著，反而因厚度 δ 增加過大，而增加爐殼直徑 D 殼 ，耐火材料消耗增加，散熱面積增加，所以比較經(jīng)濟的做法是選擇優(yōu)質(zhì)材料，使用較輕薄的爐襯。 出鋼口為圓形，一般取 150~200mm，本設(shè)計取直徑為 180mm。 ~12176。 確定爐門尺寸要考慮以下因素：應(yīng)便于觀察爐況；能良好的修補爐底和整個爐坡；采用加料機加料的爐子，料斗能自由出入；順利取出折斷的電極。 ④ 電弧爐爐內(nèi)空間高度 H2=H+H1+ h3=。 ③ 爐頂拱腳處直徑 D1 與拱頂高 h3 按以下比值決定。這樣形 狀的熔化室增加了爐壁的穩(wěn)定性，并容易修補和節(jié)省材料；另外下部的爐襯接近于爐渣，侵蝕快些，爐襯下厚上薄可以使整個熔化室爐襯壽命趨于均勻 [5]。 ② 熔煉室上緣直徑 D1。從延長爐蓋壽命和多裝輕薄料考慮，希望熔化室高度 H1 大寫，但是如果H1 太大，則電極太長，電阻太大，爐殼散熱面積大，電耗大。 金屬爐門坎至爐頂拱 基的空間高度為熔化室高度。故熔池上緣直徑 D 熔 （ m）為： 故 0 .1 ~ 0 .2 0 .1D D D? ? ? ?熔 （ ） 所以 D= H= D熔 = h1= h2= d= 熔煉室的尺寸 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)能一次性裝入堆積密度中等的全部爐料。爐門坎平面高于鋼液面 20~40mm。 熔池體積 V 池 （ m3）的計算公式為： 3 超高功率電弧爐爐型設(shè)計計算 9 22 2 22 1 1V ( ) ( 3 )1 2 6 4dh D D d d h h??? ? ? ? ? ?池 （ ） 式中 h1— 球冠部分高度， m，一般取 1 /5hH? ； h2— 截錐部分高度， m， 214 / 5h H h H? ? ? ； D— 熔池液面直徑， m，通常采取 D/H=5，即 5DH? ； d— 球冠直徑， m。一般 D/H 值在 5 左右比較合適 [5]。對于一定容量的路子， D/H 值愈大，則渣 鋼界面面積愈大，有利于鋼水熔煉。 故 33333mmV =V +V =G 0 .1 4 +G 0 .3ttmm = 1 5 0 t 0 .1 4 +1 5 0 t 7 % 0 .3tt = 2 4 .1 5 m??? ? ?池 金 渣 金 渣 （ ） 帶有球冠部分的熔池，球冠高度 h1 約為鋼液總深度的 20%，即 h1=H/5。 ② 熔池尺寸計算 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，并留有適當余量。），且有利于順利出凈鋼水。 截錐型電弧爐爐坡傾角為 45176。 故爐容量 256 =1 2 8 1 5 0 t2Ti ?? （ ） 核算年產(chǎn)量 1 5 0 2 8 7 6 0 9 4 % 9 6 % 2 3 7 . 1 5 t 2 0 7 . 7 t1A ? ? ? ??? 萬 萬 （ ） 故符合設(shè)計要求。 圖 本設(shè)計弧形連 鑄機連鑄熱裝工藝的金屬料流程圖（單位：萬 t/a） 確定爐子座數(shù)、大小及年產(chǎn)量的核算 爐子座數(shù)大小的確定 估算每次出鋼量 q（ t）； 8760Atq y?? （ ） 式中 A—車間產(chǎn)品方案中確定的年產(chǎn)量， t； t— 冶煉周期， h，取 1h； 8760— 年日歷時間， h； 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 ?— 作業(yè)率， = 1 0 0 %? ?年 作 業(yè) 天 數(shù)年 日 歷 天 數(shù)，一般 ? =90%~94%； y— 良坯收得率，連鑄一般為 95%~96%。 綜合以上的信息，對于本設(shè)計就選擇超高功率電弧爐 — LF+VD— 連鑄的工藝進行生產(chǎn)設(shè)計 [4]3 超高功率電弧爐爐型設(shè)計計算 7 3 超高功率電弧爐爐型設(shè)計計算 全廠金屬料平衡計算 煉鋼廠中生產(chǎn)的物料平衡是指某一時期進入該廠的各項原材料的量與同一時期生產(chǎn)出來的合格量，排出的爐渣、工業(yè)垃圾、廢氣和可回收的煙塵等量所作的平衡計算。它是汽車、鐵路、船舶、工程機械等中使用要求較高的關(guān)鍵材料之一 ，是保證安全的核心部件的制造材料。由于 VD 相較于 RH 而言，脫氣方面差不多，但在渣精煉、設(shè)備投資、生產(chǎn)成本方面更有優(yōu)勢。其廣泛應(yīng)用于飛機、汽車、火車等運輸工具上，還有其他工業(yè)上。目前雙聯(lián)法主要有電弧爐 — AOD、電弧爐 — VOD 等 [4]。所以現(xiàn)在一般采用雙聯(lián)法即電爐或轉(zhuǎn)爐 — 爐外精煉。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 2）工藝選 擇 世界上各國鋼廠根據(jù)自身的水平即生產(chǎn)條件，大體可分為三類冶煉方法：直接冶煉法、雙聯(lián)法和三步煉鋼法。不銹鋼具有耐腐蝕性能和較高的硬度等。 而我國廠家流程有： 電爐－ VD 精煉爐－模鑄；電爐－ VD 精煉爐－模鑄； 電爐－模鑄電極－電渣冶金；真空感應(yīng)爐－真空自耗爐 [4]。 SKF 的流程的優(yōu)點是取消了真空精煉工藝，采用鋼包內(nèi)鋁沉淀脫氧和 SKF 精煉爐內(nèi)吹氬加電磁攪拌工藝。如果沒有特殊的說明我們所說的軸承鋼，那就是指 GCr15，其占世界軸承鋼生產(chǎn)總量的 80%以上。對軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、 非金屬夾雜物 的含量和分布、 碳化物 的分布等要求都十分嚴格，是所有 鋼鐵 生產(chǎn)中要求最嚴格的鋼種之一。 表 產(chǎn)品大綱 鋼種 代表鋼號 產(chǎn)量比（ %） 軸承鋼 不銹鋼 彈簧鋼 齒輪鋼 GCr15 1Cr18Ni9Ti 60Si2Mn 20CrMnTiH 50 30 10 10 鋼種介紹及工藝選擇 ① 軸承鋼 1）簡介 軸承鋼主要用來制造滾珠、滾柱和 軸承套圈 的鋼。多年平均年降水量 mm，年平均氣溫 8～ 9 ℃ 。 ④ 地質(zhì)、氣候 區(qū)域地形為一山地型高原，地面標高在海拔 800～ 2385 m之間。軒崗電廠二期工程，到 2020 年底一期兩臺機組即將投產(chǎn)，年產(chǎn)值約 20億元，上繳稅金 3 億元，二期上馬在即。 ③ 工業(yè)基礎(chǔ)