【正文】 鑄坯斷面為 1801030mm2 鋼包允許的最大澆注時間 鋼包允許的最大澆注時間受鋼種 ,鋼包容量 ,包襯材質(zhì) ,烘烤條件等系列的影響 .由經(jīng)驗公式 :maxt ＝ ()f/ maxt 鋼包允許的最大澆注時間 ,min； G鋼包容量 ,110t； f質(zhì)量系數(shù) ,f＝ 10 可以得到， tmax＝ ()f/＝（ ） 1 0/＝ 61 min。min1 4 連鑄設(shè)備選擇 根據(jù)所煉鋼種和尺 寸的要求選擇連鑄機。 表 4—2 LF 設(shè)備主要參數(shù) LF 座數(shù) /座 2 LF 平均出鋼量 /t 110 LF 最大出鋼量 /t 140 LF 變壓器容量 /MV 電極長度 L=900+L5, L5 為電極把持器頂端降到最底位置時與爐 門坎面的距離 ,取其值為： 2500mm，則 L=900+2500=3400mm。 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 26 頁 4 車間主要設(shè)備的選擇 電弧爐主要設(shè)備的選擇 校核年產(chǎn)量 對于年產(chǎn)量 130萬噸的電弧爐車間 ,采用超高功率偏心底出鋼電弧爐 ,利用水冷掛渣爐壁技術(shù) ,電弧爐公稱容量為 90 噸。h，故單位電耗為 本計算取 6%。實踐表明，該項熱損失占熱量總收入得 6～ 9%,本計算取 8%。電 極熱損失等。開啟爐門熱損失。設(shè)爐子公稱容量為 90t，冷卻水消耗為 55t/h，冷卻水進出水溫差為 20℃ ，冶煉時間為 1h，則得， Ql ＝ (551000120)/500＝ （ KJ/100Kg） 7)其它熱損失 Qq。將鐵的揮發(fā)物計入煙塵中，煙塵熱容為 （ KJ/KgK），由爐氣量可得 : Qx＝ [（ 120025） ]＝ KJ 名稱 熱容（ KJ/Kg/K） 溫度（ K） 消耗量（ Kg） 物理熱（ KJ） 廢鋼 298 焦炭 298 石灰 298 火磚塊 298 礦石 298 爐頂高 Al 磚 873 爐襯 Mg 砂 873 氧氣 298 空氣 298 電極 723 合計 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 24 頁 表 319 爐渣物理熱 名稱 熔化期爐渣 氧化期爐渣 合計（ KJ） 溫度（ ℃ ） 1500 1650 熱容（ KJ/Kg） 物理熱（ KJ） （ 150025） = （ 162525）= 3)熱反應(yīng)消耗熱量詳見表 320。P2O5) 4880 220 合計 32084 4)爐氣物理熱 Qx。 2）爐渣物理熱 Qr .計算結(jié)果如表 317 所示 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 23 頁 表 317 物料帶入的物理熱 表 318 元素氧化熱及成渣熱 名稱 氧化量 化學(xué)反應(yīng) △ H（ KJ/Kg） 放熱量（ KJ） 電極中 C C+1/2｛ O2｝＝｛ CO｝ 11639 4039 C+｛ O2｝＝｛ CO2｝ 34834 5155 焦炭中 C C+1/2｛ O2｝＝｛ CO｝ 11639 1571 C+｛ O2｝＝｛ CO2｝ 34834 2020 金屬中 Si [Si]+2(FeO)＝（ SiO2）＋ 2[Fe] 11329 2832 金屬中 Mn [Mn]＋（ FeO）＝ [MnO]＋（ Fe） 2176 862 金屬中 P 2P＋ 5（ FeO）＝（ P2O5）＋ 5[Fe] 2419 36 Fe [Fe]+1/2｛ O2｝＝ (FeO) 4250 3175 2[Fe]+3/2｛ O2｝＝ (Fe2O3) 5460 10003 SiO2 成渣 2（ CaO） +(SiO2)＝ (2CaO 計算熱支出 QZ 1）鋼水物理熱 Qg。 3）消耗的電能。 表 315 爐氣量 項目 氣態(tài)產(chǎn)物 CO CO2 N2 H2O H2 合計 金屬中 C 電極帶入 礦石 石灰?guī)? 氧氣帶入 空氣帶入 游離氧 2HO 合計 質(zhì)量分數(shù) % 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 22 頁 表 316 熔化期和氧化期綜合物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量（ Kg） % 項目 質(zhì)量（ Kg） % 廢鋼 100 金屬 焦炭 渣量 電極 爐氣 礦石 鐵的揮發(fā) 火磚塊 石灰 爐頂 爐襯 氧氣 空氣 合計 注：計算誤差 =（ ） /=% 熱平衡計算 以 100Kg 金屬料進行計算。 表 314 氧氣與空氣的實際消耗量 氧氣（㎏） 空氣（㎏） 帶入 O2 帶入 N2 帶入 O2 帶入 N2 = 1% = (77/23) = () 3） 確定爐氣量：計算方法如同熔化期：先求靜耗氧量，（表 313）再確定氧氣與空氣得消耗量（表 314）最后將各種物料或化學(xué)反應(yīng)帶入的氣態(tài)產(chǎn)物規(guī)類，結(jié)果列表（ 315）。見表 312。根據(jù)表 35 得假定，其結(jié)果一并列入表 312。根據(jù)表 32 給出的值可計算產(chǎn)物量，詳見表312。其組成見表 312。 [6] 1) 確定渣量： A． 留渣量。 （ 4） 確定金屬量： 金屬量＝ 金屬爐料重＋礦石帶入的鐵量－料中 C、 Si、 Mn、 P 和 Fe 的燒損量＋焦炭配入量 ＝ 100＋ － ＋ ＝ 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 18 頁 （ 5） 確定爐氣量：爐氣來源于爐料和電極中碳的氧化物 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），結(jié)果列于表 310。結(jié)果見表 39。 根據(jù)表 35中的假定，應(yīng)由氧氣的供給的氧為 50%，即 50%＝ ，空氣供氧量應(yīng)為 ，由此可計算凈耗氧量，見表 3－ 8。前后二者之差即為所需凈氧量 。爐頂、爐襯和電極消耗量見表 36。為了提前造渣脫磷，先加入一部分石灰（ 20kg/t（金屬料））。在這 20%中，按 3:1 的比例分別生成 (FeO)和 (Fe2O3)。其結(jié)果列于表 36。 （ 1） 確定物料消耗量： A 金屬爐料配入量。 計算步驟。 支出項有：鋼水、爐渣、爐氣、揮發(fā)的鐵。 表 32 爐料中元素?zé)龘p率 成份 C Si Mn P S 燒損率 （ %） 熔化期 25～ 40，取30 70～ 95，取85 60～ 70，取65 40～ 50，取45 可予忽略 氧化期 ① 全部燒損 20 ② 25～ 30，取27 ① 按末期含量比規(guī)格下限低 ～ %（取 %）確定（一般不應(yīng)低于%的脫碳量）； ② 按末期含量 %來確定。年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 13 頁 3 電弧爐煉鋼物料平衡和熱平衡 物料衡算 熔化期物料計算 基本原始數(shù)據(jù)：冶煉鋼種及成分（見表 31）；爐料中元素?zé)龘p（見表 32）；冶煉鋼種成分設(shè)定值（見表 33）；原料成分表（見表 34）；其他數(shù)據(jù) （見表35）； 鋼種： 1Cr17Ni2 表 31 計算選定鋼種及其成分 (GB/T 122020xx 不銹鋼 ) C Si Mn P S Cr Ni ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ～ ～ 注：括號內(nèi)是計算時的設(shè)定值，取其成份的中限。內(nèi)襯掛渣鉚釘為 20 ㎜。整個水冷爐蓋可由一個水冷構(gòu)件組成或由 5～ 6 個水冷構(gòu)件組成。冷卻管是用鋼爐鋼管，兩 端是用鍋爐鋼管彎頭或鍋爐鋼鑄造彎頭制作的。另外，采用水冷爐壁后，爐容積擴大，增加了廢鋼裝入量。水冷爐壁布置，對于偏心底出鋼電爐，水冷爐壁布置在距渣線附近。整個水冷爐壁由 6～ 12 個水冷構(gòu)件組成。 水冷掛渣爐壁設(shè)計 由于電弧爐的高功率化，是爐內(nèi)熱負荷急劇增加，爐內(nèi)熱量分布不均勻加劇，從而使?fàn)t壁壽命大大降低，利用水冷掛渣爐壁來解決上述問題，對于超高功率電弧爐爐壁熱量很高，故選用管式水冷掛渣爐壁，其特點如下： （ 1） 一定厚度的此爐壁可以抗擊爐料撞擊或者爐料搭接打弧，以及吹氧不當(dāng)造成的過熱； （ 2） 具有很好的掛渣能力； （ 3） 采用分離式爐殼，易于拆卸更換。此外，為了提高爐襯壽命，也可采用不均年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 12 頁 衡爐襯結(jié)構(gòu)，在熱點區(qū)域采用優(yōu)質(zhì)耐火材料，在非熱點區(qū)采用一般耐火材料。 （ 2） 要求近爐門的電極成為增強相，進出鋼口 側(cè)的電極為減弱相。 [5] 三相電弧功率不平衡對電弧爐煉鋼時不利的，會造成熔池受熱不均，局部爐墻損壞嚴(yán)重，從而降低爐襯壽命，直接影響電爐生產(chǎn)率。增強相與減弱相電弧功率的增強和減弱的數(shù)值是相等的，也就是有一部分功率從減弱相轉(zhuǎn)移到增強相去了，這種現(xiàn)象稱為 “相間功率轉(zhuǎn)移 ”。這樣中間相的電弧功率通?？偸浅^其他兩相的。一般短網(wǎng)三相導(dǎo)體是平面布置的，并且相間的距離是相等的。 當(dāng)電弧爐工作時，即使在變壓器二次側(cè)三個相的電壓和電弧電流相等的情況下，三個相的電弧功率卻是不相等的。水冷銅管 管壁 厚度一般為 10 ㎜。軟電纜一般為裸銅電纜，如在裸銅電纜外套水冷膠管，可使允許電流密度提高兩倍左右，這樣既減少電纜根數(shù)，節(jié)約銅材，又可提高使用壽命。 軟電纜的長度應(yīng)能滿足電極升降、爐體傾動及爐蓋旋轉(zhuǎn)的需要。有的電爐為了簡化結(jié)構(gòu)，減少維修，采用空心鋼管，中心通水冷卻，以提高平均電流 密度。 從變壓器低壓側(cè)出線端到變壓器室外面的軟電纜接頭處是硬銅母線。 短網(wǎng)的結(jié)構(gòu) ，主要由硬銅母線（銅排）、軟電纜和爐頂水冷銅管及部分組成，電極有時也算做短網(wǎng)的一部分。這一段線路不長，約 10m～ 20m，但是導(dǎo)體的橫截面積大，電流大。對中等爐子： d 三極心 /Db=(～)，故 d 三極心 ==5250=1840mm。 根據(jù)經(jīng)驗選取電極直徑 d 為 600mm。/m； k—系數(shù)，石墨電極取 178。壓器的容量由以計算式來求： tm cos NqGp ??? 年產(chǎn) 130 萬噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計畢業(yè)論文 第 10 頁 式中 P—爐用變壓器額定容量， KVA q—熔化每噸廢鋼料及熔化相應(yīng)的渣料并升溫所需要的電量，KWh/t,q≈410KWh；由于本設(shè)計采用偏心底出鋼，實現(xiàn)留渣操作，可節(jié)約電量 1/4 多，故取其值為 q=300 KWh G—電爐裝入量， 90t； tm—預(yù)期的熔化時間， 55min； cosφ—熔化期平均功率因數(shù)，本設(shè)計選取 ； л—變壓器有功功率的熱效率 選取 ； N—熔化期變壓器功率平均利用系數(shù)， 選取 ； 95 903 00p ???? ?? 若按電弧爐的額定容量計算其單位功率則為 59504/90＝ 661kVA/t，屬于超高功率范圍。 熔煉室上緣直徑 D1 5714 偏心度 E 3800 爐頂襯磚厚度 δ 350 出鋼傾翻角 γ 12176。經(jīng)過計算及經(jīng)驗值的推薦，本設(shè)計出鋼箱的高度取為 3275mm。 4）出鋼箱的高度 出鋼箱的高度確定應(yīng)保證爐體傾斜 10～ 15176。 3）出鋼口直徑 出鋼口直徑的確定應(yīng)保證鋼液在盡可能短的時間內(nèi)出凈。在不影響出鋼的情況下，此距離應(yīng)盡可能的小。偏心距選取過大，則偏心區(qū)內(nèi)的廢鋼不容易熔化，即使全部熔化，由于溫度不均勻，該區(qū)的鋼液成分偏差很大，造成冶煉的不正常。本例 90t 爐的 α取 120176。出鋼箱與爐體 (殼 )的連接要滿足耐火材料能平滑過渡 ,故要求相切 ,其切角隨著爐殼直徑的增大而減小 ,90176。 出鋼箱設(shè)計參數(shù) EBT 電爐的特征是設(shè)置了一個偏心區(qū)，該偏心區(qū)相對構(gòu)成一個小熔池，并通過圓滑過渡與電爐主熔池相連，爐體回到正常位置是將部分鋼水和全部的爐渣留在爐內(nèi)，出鋼口垂直設(shè)置在偏心區(qū)的底部，這樣一個結(jié)構(gòu)使得偏心區(qū)的設(shè)計顯得相當(dāng)重要，下述四點的設(shè)計優(yōu)良直接影響到