【正文】 環(huán)境污染少，工廠可接近資源產(chǎn)地及市場(chǎng)，啟動(dòng)及停爐靈活等優(yōu)點(diǎn)，符合全球可持續(xù)發(fā)展的要求。 2020 年雖然粗鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，但世界電爐鋼比例從 %上升至 %。 1992 年我國(guó)的電路基本上式小爐子，平均爐容為 噸 /臺(tái)。大電爐采用先進(jìn)的、集約的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高電壓、長(zhǎng)弧、低電流操作，流程合理、生產(chǎn)效率高、消耗低。電爐冶煉技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了我國(guó)電爐鋼生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和發(fā)展。 第三，我國(guó)消化吸收引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)電爐冶煉技術(shù)的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，有些創(chuàng)新推動(dòng)了我國(guó)現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)及電爐鋼生產(chǎn)的快速發(fā)展。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 2 頁(yè) 市場(chǎng)需求 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)鋼材的需求量越來(lái)越大。 2020～ 2020 年共需船用鋼材 9293 萬(wàn)噸。根據(jù) 2020～ 2020 年汽車產(chǎn)量及保有量預(yù)測(cè)數(shù)量，汽車用鋼構(gòu)成及部分靈部件、總成國(guó)產(chǎn)化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)， 2020 年汽車用鋼材需求量為 1371 萬(wàn)噸， 2020 年為 1510 萬(wàn)噸， 2020年為 1637 萬(wàn)噸， 2020 年 2176 萬(wàn)噸， 2020 年為 2767 萬(wàn)噸，是 08 年需求量的兩倍。國(guó)產(chǎn)鋼材占有率在 95%；到 2020 年，五金行業(yè)的用鋼量將增加到 1850 萬(wàn)噸； 2020 年，日用雜品行業(yè)的鋼材需求量 160～ 200 萬(wàn)噸， 2020 年需求預(yù)測(cè)將達(dá)到 200～ 250 萬(wàn)噸。就貴州而言， 2020 年我省鋼材需求量為 500 萬(wàn)噸 ,而實(shí)際產(chǎn)量 只有 350萬(wàn)噸 ，之間存在很大空缺 。 冶金資源 電力與水資源 電爐煉鋼是耗能大戶之一，它需要大量的電力、水與及其它生產(chǎn)所需。水、電、煤多種能源兼?zhèn)?，水能與煤炭?jī)?yōu)勢(shì)并存，水火互濟(jì)。貴州省素以“西南煤?！敝Q，煤炭資源儲(chǔ)量達(dá) 億噸，居全國(guó)第五位，超過(guò)南方 12 省 (區(qū)、市 )煤炭資源儲(chǔ)量的總和。在“西電東送”的推動(dòng)下，電力建設(shè)得到快速發(fā)展。其中水電廠 36 個(gè)，裝機(jī)容量 萬(wàn)千瓦；火電廠 27 個(gè)，裝機(jī)容量 萬(wàn)千瓦。在 2020 年，全省 6000 千瓦以上電廠共計(jì)發(fā)電 億千瓦時(shí)，其中貴州電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)電廠發(fā)電 億千瓦時(shí)，非統(tǒng)調(diào)電廠發(fā)電 億千瓦時(shí)。 至 2020 年末，全省電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量達(dá)到 萬(wàn)千瓦，發(fā)電量達(dá)到 億千瓦小時(shí)。 以上數(shù)據(jù)足以說(shuō)明 ， 貴州電力 完全可供新建電爐車間對(duì)電能的需求。這樣可以減少用電成本。 1986 年，通過(guò)對(duì)全國(guó)廢鋼鐵資源的抽查及分析，大概統(tǒng)計(jì)出全國(guó) 80%以上的廢鋼鐵資源分布在京、津、滬、粵、遼、黑、冀 、晉、魯、鄂、川及江蘇這 12 個(gè)工礦企業(yè)比較集中、人口比較稠密的省市；其它地區(qū)由于地理?xiàng)l件較差、人口較少，生成的廢鋼資源不足 20%， 具體 如表 131 所示。隨著鋼鐵生產(chǎn)率的提高，以及各行業(yè)鋼鐵產(chǎn)品的報(bào)廢，貴州的廢鋼資源有 了 較 大 幅度 提高 ，能滿足新建電爐車間對(duì)廢鋼的需求。 據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明， 貴州的 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁(yè) 鐵合金產(chǎn)量目前位居全國(guó)之首。現(xiàn)在，全省境內(nèi)共有鐵合金生產(chǎn)企業(yè) 200 多家，年產(chǎn) 能力超過(guò) 200 萬(wàn)噸。從省內(nèi)鐵合金企業(yè)的分布看，形成了以遵義為中心的北部產(chǎn)區(qū)；以清鎮(zhèn)、龍里為中心的中部生產(chǎn)區(qū)；另以獨(dú)山為中心的南部生產(chǎn)區(qū)。 生鐵 供應(yīng) 作為電爐煉鋼生產(chǎn)的另一原材料之一的生鐵，它的多少對(duì)電爐爐鋼也有一定的影響。貴陽(yáng) 廢鋼資源并不是十分豐富，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它發(fā)達(dá)城市。據(jù)中國(guó) 2020 年全年生鐵產(chǎn)量分省市統(tǒng)計(jì)表明，貴州 2020 年生鐵產(chǎn)量為 319 萬(wàn)噸 ， 完全能滿足電爐煉鋼生產(chǎn)對(duì)生鐵的需求。 是一個(gè)山川秀麗，氣候宜人，資源豐富的 城市 。 境內(nèi)擁有 湘黔鐵路、 320 國(guó)道等， 這些 組成 了 便捷的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò) ，能滿足新建電爐煉鋼車間產(chǎn)品、原料 及其它所需 的運(yùn)輸 要求。而大氣污染又主要是電爐煙塵、二氧化硫和燃煤煙塵污染。 就 電爐煉鋼生產(chǎn)所產(chǎn)生的粉塵，可以采用布袋收塵的方法 或電收塵的方法， 使粉塵量達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。 綜合以上幾個(gè)方面來(lái)看 ，在貴陽(yáng) 地區(qū)興建年產(chǎn) 100萬(wàn)噸鋼坯（錠）電爐煉鋼車間是 有必要的，也是 完全可行的 。然而我省工業(yè)不是很發(fā)達(dá) ,鋼材主要用于建 筑 方面。這里所說(shuō)的棒材主要是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼。下面是電爐 煉鋼 車間生產(chǎn)的鋼種。 2. 由 電弧爐產(chǎn)量一般計(jì)算式 24nagAt? A電爐車間年產(chǎn)總量， A=1000000t n有效工作日， n=332 天 a鋼坯收得率， a=90% t冶煉周期， t=1h g電爐總?cè)萘浚?t 1 0 0 0 0 0 0 1 1 3 9 .4 4 62 4 3 3 2 9 0 %g ????? 全年實(shí)際工作日 332 天 332 1 0 0 % 9 0 .9 6 %365? ? ?故 作 業(yè) 率 η 電爐公稱容量選擇及臺(tái)數(shù)的確定 由 1 0 0 0 0 0 0 1 1 3 9 .4 4 62 4 3 3 2 9 0 %g ????? ， 選擇兩臺(tái) 公稱容量 為 70t 的電爐，所選電爐總?cè)萘繛?40t。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁(yè) 校核 計(jì)算二者的相對(duì)誤差 E， 其計(jì)算公式為： 100%E ??實(shí) 際 年 產(chǎn) 量 設(shè) 計(jì) 年 產(chǎn) 量設(shè) 計(jì) 年 產(chǎn) 量 E= 1A A 1 0 0 3 9 6 8 1 0 0 0 0 0 01 0 0 % 1 0 0 % 0 .4 % 1 %A 1 0 0 0 0 0 0?? ? ? ? ? 因此 ,計(jì)算符合設(shè)計(jì)要求。它的繪制是根據(jù)煉鋼車間生產(chǎn)工藝、年產(chǎn)合格鋼坯量來(lái)確定。本設(shè)計(jì)考慮到車間今后生產(chǎn)高合金鋼的可能，車間預(yù)留模鑄。 90%= 萬(wàn)噸 金屬料量 247。 圖 221生產(chǎn)工藝及金屬平衡圖 （單位： 萬(wàn)噸） 連鑄機(jī) 合格坯 100 各種損失 ＬＦ（ VD） 鋼 包 電 爐 熔損及損失 生鐵 廢鋼 鐵合金 金屬料 預(yù)留模鑄 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 10 頁(yè) 第三章 電弧爐 爐型 、變壓器功率及電參數(shù)設(shè)計(jì) 70t 電弧爐爐型的選擇及尺寸計(jì)算 電弧爐爐型是指爐子內(nèi)部空間的形狀與尺寸?，F(xiàn)代電弧爐爐體 中部是圓桶型，爐底為弧型，爐頂為拱型。電弧爐的內(nèi)部可分作兩大部份，在爐壁下緣以下容納鋼水和溶渣的部份稱作爐缸，也叫熔池。熔池形狀應(yīng)有利 于爐池以下的空間 容納全爐或部分 費(fèi)鋼鐵料 ，并在此 進(jìn)行熔化，稱作熔化室。目前使用的多為錐球形熔池，上部為倒置的截錐，下部分為球冠形，球冠形電爐爐底使得熔化的鋼液能積累在熔池底部迅速形成金屬池，加快爐料的熔化，并及早造渣，去磷，截錐形 電爐爐坡便于補(bǔ)爐 ， 爐坡傾角 45度 。 本設(shè)計(jì) 采用 偏心底出鋼電爐。熔池的形狀為：上部為倒置的截錐，下部分為球冠形， 爐坡傾角 45 度 ，利于爐料加速熔化，因?yàn)殇撘嚎? 聚集在球冠形熔池低上，且易于砌筑和修補(bǔ)。于是有 22222 1 111( ) ( )3 2 6bbh r hV b R R r r h? ?? ? ? ? ? 式 中 h1球冠部分高度 h1=hb/5 h2— 倒圓錐部分高度 h2=hbh1= 45bh Rb— 熔池半徑 RB=Db/2=2hb 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁(yè) r1球冠 半徑 1 1 21 1 1 4 8( 2 ) ( 4 )2 2 2 5 5b b b br d D h h h h? ? ? ? ? ? 把以上數(shù)值代入 22222 1 111( ) ( )3 2 6bbh r hV b R R r r h? ?? ? ? ? ? 得 2 2 2 243 . 1 4 8 1 8 1 15( 2 ) 2 ( ) ( ) ( )3 5 5 2 5 6 5b bb b b b b bh hV h h h h h?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?= 取 b3 因 1t 鋼液的體積為 ，則 70t 鋼水所占容積為 mV =70 =3 取渣 的體積為鋼液體積的 15%，則 sgV = 15%= 用 bV = mV + sgV =+= bV =3= ( b3)3=b3m3 = Db3= Db==4320mm 所以由上公式及結(jié)果可得到： 熔池深度 hb=1080mm 球冠部分高度 h1=215mm 球冠部分直徑 d1=3455mm 倒截頭園錐高度 h2=865mm 熔化室 門坎水平面是 指門坎爐襯水平面以下的金屬門坎而言，也就是爐殼上開(kāi)的加料門的下部水平面。其次，根據(jù)實(shí)際操作，可以認(rèn)為氧化期爐渣面與加料門門坎水平面是一致的。 在確定熔化室高度 Hsm時(shí)，考慮到爐頂壽命和裝料要求， 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 12 頁(yè) Hsm/Db=，則 Hsm==4320=1685mm 爐頂拱高與熔煉市直徑 Dsm的關(guān)系為： h3/Dsm=1/9 （因材質(zhì)的不同而不同） 對(duì)硅磚和高鋁磚而言 h3= 11 4520 50299smD m m? ? ? 爐頂厚度 δft=是按耐火材料的熱阻計(jì)算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)決定的 ， 取 δft=350mm 爐壁內(nèi)側(cè)傾斜度等于爐坡 水平面到爐頂拱腳高度的 10% （ 1685100） 10%= 185mm 由此可得熔化室上部直徑： Dsm， t=Dsm+2 185=4520+370=4890mm。比值 Dp/Db 決定 電極爐中的位置，同時(shí)也決定爐內(nèi)熱量的分布，考慮到爐壁熱負(fù)荷的均勻和電極把持器的布置。 爐門寬度 L==1080mm 爐門高度 b==865mm 出鋼口直徑 d=130mm 耐火材料及爐殼的設(shè)計(jì) 用高鋁磚，其具有耐火度高，致密度大，抗渣能力差，導(dǎo)熱系數(shù)大但抗熱能力差的特點(diǎn)，適宜做 到爐頂選其厚度為 350mm 爐缸和熔池 選用鎂碳磚，由于采用超高功率，電弧輻射將大幅度增加，鎂碳磚耐 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 13 頁(yè) 高溫可達(dá) 3000℃ ，厚度爐缸 460mm， 底 800mm，絕熱層 75mm。 電爐熔化期占熔煉周期的大部分，熔化期長(zhǎng)短主要由供電功率決定。 P=cosm qGtN?? P爐用變壓器的容量， 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≈410 kwh/t G電爐裝入量， t G=70t tm預(yù)期熔化時(shí)間 tm=1h cos? 熔化期平均功率因數(shù)，超高功率取 η變壓器有用功率的熱效率 η= N熔化期變壓器功率平均利用系數(shù) N= 4 1 0 7 0 46590c o s 1 0 .7 0 0 .8 0 1 .1mqGP KV AtN?? ?? ? ????選取變壓器功率為 50000KVA 若按電爐的額定容量計(jì)算其單位功率為 50000/70=714KVA/t，說(shuō)明該電爐屬超高功率電弧爐。在功率一定時(shí)，工作電壓提高，可以減小電流，因而可提高功率因數(shù) cos? 和電效率 ?電 ，為此變壓器要設(shè)置若干級(jí)二次電壓，首先選最高一級(jí)的二次電壓，其經(jīng)驗(yàn)公式為： 315UP? （ 3— 8） 將 P=50000 kv A 代入公式（ 3— 8）中得 3 31 5 1 5 5 0 0 0 0UP?? 通過(guò)計(jì)算得： U? 取 U? 553V 即最高一級(jí)的二次電壓為 553V 電壓級(jí)數(shù)取決于最高二次電壓和各冶煉期對(duì)供電的要求 一般： 最高二次電壓 /V 200～ 250 250～ 300 320～ 400 400 電壓級(jí)數(shù) 2～ 4 4～ 6 6～ 8 8～ 18 改變二次電壓通過(guò)改變變壓器 高壓側(cè)線圈匝數(shù)及接線法來(lái)實(shí)現(xiàn)，二分之一用高壓 繞 組三角形連接 獲 得，另一半用星形連接獲得。它是用石油焦或?yàn)r表焦和煤焦油制成。將碳素電極放入電阻爐電爐內(nèi)，長(zhǎng)期地加熱到 2450 度，就得石墨電極。每相電極一般由 2～ 3