【正文】 見表 11。根據(jù)表 4的假定進行計算，其結果一并列入表 11。根據(jù)表 3 給出的值可以計算產物量，詳見表 11。其組成見表 11。 （ 1）確定渣量： 1）留渣量。 第二步：氧化期計算。 表 10 熔化期物料平衡表 收入 支出 項目 質量 (t) % 項目 質量 (t) % 廢鋼 金屬 生鐵 爐渣 焦炭 爐氣 電極 鐵的揮發(fā) 礦石 其余煙塵 取 石灰 爐頂 爐襯 氧氣 空氣 合計 合計 重慶科技學院專科生畢業(yè)設計 24 注：計算誤差 =（ ） /179。上述（ 3） +（ 4） +（ 5） +（ 6）便是熔化期的物料支出量。 2%179。 293)=空氣含水量 179。 179。 ()= 空氣中水蒸氣密度ρ =m/V=M179。 1000= 再求濕空氣體積 179。 +179。計算結果列于表 9。 112/160= （ 4）確定金屬量：金屬量 Qi=金屬爐料重 +礦石帶入的鐵量 爐料中 C、 Si、 Mn、P和 Fe的燒損量 +碳粉配入的碳量 =75++=。 10179。 ② 石灰中氧化鈣的計算 ,石灰中自身 S 還原消耗 。 2%179。結果見表 8。 上述（ 1） +2）便是熔化期的物料收入量。1%= 179。詳見表 7。 50%=,空氣應供氧 =。在這 20%中，按 3：1的比例分別生成（ FeO）和（ Fe2O3）。30%247。60%179。 70%247。 60%179。 25%179。 70%= 179。 %179。 2%179。 2%179。 65%= 179。 30%= 179。 70%= 179。 超高功率電弧爐爐型設計計算 21 表 6 凈耗氧量的計算 項目 名稱 元素 反應產物 元素氧化量（ t） 耗氧量（ t） 供氧量（ t） 耗 氧 項 爐料中元素的氧化 C Si Mn P Fe 〔 C〕→ {CO} 〔 C〕→ {CO2} [Si]→ (SiO2） [Mn]→ (MnO） [P]→ (P2O5） [Fe]→ (FeO） * [Fe]→（ Fe2O3） * 179。 （ 2）確定氧氣和空氣消耗量：耗氧項包括爐料中元素的氧化，碳粉和電極中碳的氧化；而礦石則帶來部分氧，石灰中 CaO 被自身 S還原出部分氧。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））。 （ 179。其結果列于表 5。 （ 1）確定物料消耗量： 1）金屬爐料配入量。 3 計算步驟 以 75t 金屬爐料（廢鋼 +生鐵）為基礎，按工藝階段分為熔化期和氧化期分別進行計算，然后匯總成物料平衡表。 30%＝ 電極消耗量 5kg/t（金屬料）：其中熔化期占 60%，氧化期和還原期各占 20% 爐頂高鋁磚消耗量 （金屬料）：其中熔化期占 50%，氧化期占 35%，還原期占 15% 爐襯鎂磚消耗量 5kg/t（金屬料）：其中熔化期占 40%，氧化期和還原期各占 30% 熔化期和氧化期所需要氧量 50%來自氧氣，其余 50%來自礦石和空氣 氧氣純度和利用率 99%，余者為 N2，氧利用率 90% 焦炭中碳的回收率 75%（系指配料用焦炭） 碳氧化產物 均按 70%生成 CO， 30%生成 CO2考慮 重慶科技學院?？粕厴I(yè)設計 20 2 物料平衡基本項目 收入項有：廢鋼、生鐵、碳粉、石灰、螢石、電極、爐襯鎂磚、爐頂高鋁磚、火磚塊、鐵合金、氧氣和空氣。廢鋼外形尺寸不一，分重，中，輕三種類型，為了滿足冶煉工藝及技術經(jīng)濟指標與鋼水質量的要求，對入爐的廢鋼料一般 有如下要求： ①按廢鋼鐵分類標準的組別進行分類管理，供應不得混亂，不允許由成套機器、設備及結構件； ②少銹，入爐鐵銹太多，不能準確掌握鋼水成分和重量，造成成分不符或短錠，還會使鋼液增氫； ③不應混入鉛、銅、鋅、錫、砷等有色金屬和冶煉鋼種限制的合金元素，這些元素在冶煉條件下很難去除，不但會影響鋼材的純凈度，還會增加操作難度，惡化技術經(jīng)濟指標，縮短電弧爐爐體壽命； ④廢鋼中不得混有爆炸物品、密閉容器、有毒物質以及塑料、橡膠等； ⑤應限制入爐料的磷、硫含量，否則嚴重惡化電弧爐操作指標； ⑥清除爐料中泥沙等酸性物質 ，以免降低爐渣堿度，增加造渣劑消耗，侵蝕爐襯，增加電耗，降低生產率； ⑦爐料單位外形尺寸不能過大，否則裝料困難，還可能砸壞爐體或因塌料砸斷電極； ⑧裝料密實不松散。 重慶科技學院專科生畢業(yè)設計 18 廢鋼的供應方式和預處理方案 （ 1）廢鋼的供應方案 通過料籃車將廢鋼從原料跨間運到爐子跨，再通過天車將料籃吊至爐子上方加入爐內。 表 2－ 4 75t超高功率電弧爐各部分尺寸 項目 尺寸 /mm 項目 尺寸 /mm 熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460 熔池直徑 D 5000 爐襯絕熱層厚度 75 熔池深度 H 1000 爐底厚度 1000 球冠部分高度 h1 200 爐殼厚度 δz 25 截錐部分高度 h2 800 爐殼直徑 D 殼 6300 球冠直徑 d 3400 爐門寬度 L 1300 熔煉室直徑 D 熔 5200 爐門高度 b 1040 熔煉室高度 H1 2100 出鋼口直徑 300 爐頂高 h3 650 出鋼箱內口與中心夾角 α 110176。 （ 5）出鋼口直徑 出鋼口為一個圓形孔洞，其直徑一半為 120～ 150mm，為縮短出鋼時間，取出鋼口直徑為 300mm。 即爐體最大傾角為 14176。＝ arccos[(10210h41200)/(102101260]，所以 h4＝ 330mm，取 h4＝350mm。 （ 4）出鋼傾翻角 β 與出鋼箱高度 h4 取出鋼最大傾角為 14176。 考慮到出鋼口填料方便，出鋼口到爐體中心的距離取爐殼最大外徑的一半再加上 200mm，即 3360mm。如果出鋼口到爐子圖 中心的距離 —— 偏心度 E 過大，則出鋼口到爐心的距離越遠，箱內鋼液的溫超高功率電弧爐爐型設計計算 17 度與爐內的鋼液的溫度差越大。 考慮到弧形架對爐底的支撐， 75t 超高功率電弧爐的 α 取 110176。 α=100176。在一定范圍內， α 越小，出鋼箱內鋼水流動性越差，其與爐中心溫度差越大，一般情況下，出鋼箱內溫度比 爐心的溫度低 50℃～ 80℃，如果過低會造成出鋼時箱體內仍有固體冷塊和未熔渣料，出鋼時會堵塞出鋼口造成事故。同時便于采用鋼包加蓋及氬氣保護技術。 縮短出鋼時間 75%，出鋼溫度可降低 30℃，因而可縮短冶煉時間，降低電耗6%，降低電極消耗，生產率提高 10%～ 15%?？煽s短短網(wǎng)長度，從而提高輸入爐內的有功功率（ 10%～ 33%）和功率因數(shù)（從 提高到 ），縮短冶煉時間 3～ 7min，可降低電耗 15%～ 30%。減少到 12176。 爐體后傾角從 42176。 電弧爐水冷爐壁的水冷面積可從出鋼槽出鋼的 70%增加到 87%～ 90%，從而重慶科技學院專科生畢業(yè)設計 16 提高爐襯壽命 15%及擴大爐膛直徑（德國 BS 公司的 45t 爐從原來的 擴大到）。爐內留鋼量一般控制在 10%～ 15%，留渣量可達到 95%以上。 ＝ 。 D 熔 ＝ 179?！?12176。 爐門尺寸的經(jīng)驗值： 爐門寬度 L＝（ ～ ） D 熔 爐門高度 b＝ 179。 25＝ 6320mm= 爐門尺寸的確定 一般電爐設一個加料爐門和一個出鋼爐門，其位置相隔 180176。 則 D 殼 ＝ D 熔 ＋ 2δ 壁 ＋ 2δz＝ 5200+2179。 爐殼厚度 δz一般為爐殼直徑 D 殼 的 1/200，即： 爐殼厚度 δz與爐殼直徑 D 殼 的關系見表 2－ 4。 爐壁厚度為 δ 壁 ＝ 460+75＝ 535mm。 爐壁部位厚度見表 2－ 3。 表 2― 2 爐頂襯磚厚度 噸位 /t 20 20～ 40 40 δ/mm 230 300 350 這在一定限度內是正確的但是爐襯厚度 δ 增加與熱損失減少并非線性關系，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)質材料，使用較輕薄的爐襯。 爐壁襯磚厚度通常按耐火材料 熱阻計算確定，計算依據(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。 (－ )179。 (H1100)179。另外下部的爐襯接近于爐渣，侵蝕較快，爐襯下厚上薄可以使整個熔煉室的爐襯壽命趨于均勻。 D＝ 179。 此處取 。但是如果熔煉室高度 H1太大，則爐殼散熱面積增大導致電耗增多，電極增 長導致電阻增大。爐襯門檻較金屬門檻高出80～ 100mm。 （ 1）熔煉室直徑 爐坡與爐壁交接處的直徑，為了防止鋼液沸騰時爐渣沖刷爐壁磚或爐渣到達爐坡與爐壁交界處（薄弱處），爐坡應高于爐門檻（渣面與爐門檻平齊）約 100mm左右，即當選定爐坡傾角為 45176。 ＝ d＝ 17/5H＝ 17/5179。時，一般取 D/H＝ 5 左右較合適。在氧化期應對金屬進行良好的加熱，并對熔池中金屬進行強烈沸騰攪拌，以使金屬成分和溫度均勻。因此，希望 D/H 大一些，但 D/H 太大，則熔池直徑和熔煉室直徑都增大，于是爐殼直徑增大，導致 D 殼太大，爐殼散熱面積增大，電耗也增大，因此 D/H 又不能太大。在熔池容積一定的條件下， D/H 大，則熔池淺。 75179。 則： V 渣 /V 金 ＝ %7? ??GG ＝ ，所以： V 池 ＝ 金 ＝ GV0 式中： G— 爐子容量，噸； V0— 噸鋼液的體積，取 m3/t 。根據(jù)定義： V 池 ＝ V 金 +V 渣 電爐的氧化期具有最大的渣量。能順利出凈鋼水。當用鎂砂補爐時利用鎂砂自然滾落的特性，可以很容易的使被侵蝕的爐坡得到修補，恢復原狀； ② 出鋼時爐子傾斜 12176。其優(yōu)點如下： ① 45176。球冠形電爐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，加快爐料熔化并及早造渣去磷。 （ 1）熔池形狀 重慶科技學院專科生畢業(yè)設計 12 其形狀應有利于冶煉反應的順利進行，砌筑容易修補方便。熔池：容納鋼液和熔渣的那部分容積。實際生產過程中，隨著熔煉爐數(shù)的增多，熔池容積不斷增 ， 裝入量或者出鋼量也就不斷增大。 96%=1304329t100萬噸 年良錠設計產量為 130萬噸，故滿足要求。 2179。 序號 車間年產鋼錠量， (t) 電爐公稱容量， (t) 1 ＜ 70000 ； 3； 5； 10 2 70000～ 202000 5； 10； 20； 30 3 ＞ 202000 20； 30； 50； 75； 100 超高功率電弧爐爐型設計計算 11 (3)車間生產能力的核算 Qst=Σ ti(1+fch)ni ytc f?8760 式中： ni—— 電弧爐座數(shù)，指同一公稱容量爐子的座數(shù)。 表 21 生產規(guī)模與電爐容量的選擇 電爐座數(shù) N= PGst 式中： P—— 實際出鋼量 P=Ti(1+fch)； fch—— 超裝系數(shù)為 10～ 20%，取 10%； Ti—— 公稱容量， t； n—— 電弧爐座數(shù)，取 2座。 鋼水收得率＝合格鋼錠量 /合格鋼水量 ③ 冶煉周期 電爐冶煉周期一般為 60～ 70 分鐘，取 60 分鐘，約為 1 小時。取 95%。 金屬收合率與冶煉鋼種、方法、鋼 鐵料質量、錠型大小、鑄錠方法、爐子公稱容量等因素有關。則 η＝ 310/365100%＝ %。當電爐與全連鑄配合時，電爐有效作業(yè)日數(shù)為 275～ 290天，當電爐與全模鑄配合時，電爐有效作業(yè)日數(shù)為 3l0～ 320天。 重慶科技學院?？粕厴I(yè)設計 10 有效作業(yè)時間＝日歷時間 停工時間。 式中： Gst —— 車間產品方案中規(guī)定年產量， t tc—— 冶煉周期， h，取 1h f?? —— 電爐作業(yè)周期率 %，一般為 90～ 94%，取 94%(344天 /年 ) y—— 良錠收得率 96% 公式中幾個主要技術指標的確定和計算如下： ① 日歷作業(yè)率 有效作業(yè)日數(shù)占日歷日數(shù)的百分比，稱為日歷作業(yè)率。但車間內設置一、二座小容量電爐對生產是有利的座數(shù)也不宜過多，座數(shù)過多時車間生產調度復雜，各個電爐之間相互影響和干擾，同時車間勞動條件亦會惡化。 另外，車間內的電爐類型不宜過多，一般不超過兩種。 一 般在要求一定的車 間 產鋼量的條件下 ， 力求選用較大容量 的 電爐 ，因為大型電爐的技術經(jīng)濟指標較好 ， 單位熱損失較小 ， 電能等單位消耗較低。本次設