【正文】 nd, transportation, environmental protection, and so propose the construction of the Guizhou region with an annual output of 1,000,000 tons steel billet (ingot) electric furnace steelmaking workshop and the possibility of a feasibility Analysis, on the basis of a preliminary design of the electric furnace workshop. Elements include: product programme, workshop production capacity of the determination of the entire plant metal balance plan rendering。 material balance and the heat balance calculation。 電爐鋼比例的增長，主要是由于跟高爐轉(zhuǎn)爐長流程相比，電爐煉鋼具有固定投資小，消耗鐵礦石、焦炭、水等資源少，占地面積小，可比能耗低，對環(huán)境污染少，工廠可接近資源產(chǎn)地及市場，啟動及停爐靈活等優(yōu)點，符合全球可持續(xù)發(fā)展的要求。2004年雖然粗鋼產(chǎn)量增長迅速，%%。1992年我國的電路基本上式小爐子。大電爐采用先進的、集約的技術(shù)，可以實現(xiàn)高電壓、長弧、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)的進步，促進了我國電爐鋼生產(chǎn)規(guī)模的擴大和發(fā)展。第三，我國消化吸收引進國外先進電爐冶煉技術(shù)的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，有些創(chuàng)新推動了我國現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)及電爐鋼生產(chǎn)的快速發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟的快速增長，人們對鋼材的需求量越來越大。2006～2015年共需船用鋼材9293萬噸。根據(jù)2008～2020年汽車產(chǎn)量及保有量預(yù)測數(shù)量，汽車用鋼構(gòu)成及部分靈部件、總成國產(chǎn)化情況進行預(yù)測，2008年汽車用鋼材需求量為1371萬噸，2009年為1510萬噸，2010年為1637萬噸，2015年2176萬噸，2020年為2767萬噸，是08年需求量的兩倍。國產(chǎn)鋼材占有率在95%；到2010年，五金行業(yè)的用鋼量將增加到1850萬噸；2005年，日用雜品行業(yè)的鋼材需求量160～200萬噸，2010年需求預(yù)測將達到200～250萬噸。就貴州而言，2005年我省鋼材需求量為500萬噸,而實際產(chǎn)量只有350萬噸，之間存在很大空缺。 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)?，水能與煤炭優(yōu)勢并存，水火互濟。貴州省素以“西南煤?！敝Q，居全國第五位，超過南方12省(區(qū)、市)煤炭資源儲量的總和。在“西電東送”的推動下，電力建設(shè)得到快速發(fā)展。其中水電廠36個，；火電廠27個。在2006年。至2007年末。以上數(shù)據(jù)足以說明，貴州電力完全可供新建電爐車間對電能的需求。這樣可以減少用電成本。1986年，通過對全國廢鋼鐵資源的抽查及分析，大概統(tǒng)計出全國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)由于地理條件較差、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廢鋼的需求。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，貴州的鐵合金產(chǎn)量目前位居全國之首?，F(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200萬噸。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)；另以獨山為中心的南部生產(chǎn)區(qū)。作為電爐煉鋼生產(chǎn)的另一原材料之一的生鐵，它的多少對電爐爐鋼也有一定的影響。貴陽廢鋼資源并不是十分豐富，遠遠低于其它發(fā)達城市。據(jù)中國2006年全年生鐵產(chǎn)量分省市統(tǒng)計表明，貴州2006年生鐵產(chǎn)量為319 萬噸，完全能滿足電爐煉鋼生產(chǎn)對生鐵的需求。是一個山川秀麗，氣候宜人，資源豐富的城市。境內(nèi)擁有湘黔鐵路、320國道等，這些組成了便捷的交通運輸網(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，使粉塵量達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。綜合以上幾個方面來看，在貴陽地區(qū)興建年產(chǎn)100萬噸鋼坯（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,鋼材主要用于建筑方面。這里所說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)量一般計算式 A電爐車間年產(chǎn)總量，A=1000000tn有效工作日，n=332天a鋼坯收得率，a=90%t冶煉周期，t=1hg電爐總?cè)萘?，t全年實際工作日332天 電爐公稱容量選擇及臺數(shù)的確定由，選擇兩臺公稱容量為70t的電爐，所選電爐總?cè)萘繛?40t。 校核 計算二者的相對誤差E，其計算公式為：E=因此,計算符合設(shè)計要求。它的繪制是根據(jù)煉鋼車間生產(chǎn)工藝、年產(chǎn)合格鋼坯量來確定。本設(shè)計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%=金屬料量 247。圖221生產(chǎn)工藝及金屬平衡圖 （單位： 萬噸） 電 爐 鋼 　包ＬＦ（VD）預(yù)留模鑄 合格坯100第三章 電弧爐爐型、變壓器功率及電參數(shù)設(shè)計 70t電弧爐爐型的選擇及尺寸計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鋼鐵料，并在此進行熔化，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爐，爐坡傾角45度。本設(shè)計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，因為鋼液可 聚集在球冠形熔池低上，且易于砌筑和修補。于是有式中h1球冠部分高度 h1=hb/5 h2—倒圓錐部分高度 h2=hbh1= Rb—熔池半徑 RB=Db/2=2hb r1球冠半徑 把以上數(shù)值代入 得= ，則70t鋼水所占容積為=70=取渣的體積為鋼液體積的15%，則=15%=用=+=+===( b3)3==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，也就是爐殼上開的加料門的下部水平面。其次，根據(jù)實際操作，可以認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，考慮到爐頂壽命和裝料要求，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）對硅磚和高鋁磚而言h3=爐頂厚度δft=是按耐火材料的熱阻計算和實踐經(jīng)驗決定的，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%=由此可得熔化室上部直徑：Dsm，t=Dsm+2185=4520+370=4890mm。比值Dp/Db決定電極爐中的位置，同時也決定爐內(nèi)熱量的分布，考慮到爐壁熱負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，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，鎂碳磚耐高溫可達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，熔化期長短主要由供電功率決定。P=P爐用變壓器的容量，KVAq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/tG電爐裝入量，t G=70ttm預(yù)期熔化時間 tm=1hcos熔化期平均功率因數(shù)，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=選取變壓器功率為50000KVA若按電爐的額定容量計算其單位功率為 50000/70=714KVA/t，說明該電爐屬超高功率電弧爐。在功率一定時，工作電壓提高，可以減小電流，因而可提高功率因數(shù)和電效率，為此變壓器要設(shè)置若干級二次電壓，首先選最高一級的二次電壓，其經(jīng)驗公式為： （3—8）將P=50000 kv A代入公式（3—8）中得通過計算得： 取553V 即最高一級的二次電壓為553V 電壓級數(shù)取決于最高二次電壓和各冶煉期對供電的要求一般： 最高二次電壓/V 200～250 250～300 320～400 400電壓級數(shù) 2～4 4～6 6～8 8～18 改變二次電壓通過改變變壓器高壓側(cè)線圈匝數(shù)及接線法來實現(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。它是用石油焦或瀝表焦和煤焦油制成。將碳素電極放入電阻爐電爐內(nèi)，長期地加熱到2450度，就得石墨電極。每相電極一般由2～3根電極組成。當(dāng)功率一定時，電極直徑減小，電極上的電流密度I/S增大，電能損失增大，電極直徑增大，電極上的電流密度I/S減小，電能損失減小，因此希望電極直徑大點，但電極直徑太大，電極表面熱量損失增加，所以電極直徑不能太大，應(yīng)有一個合適的值，以保證電極上的電流密度在一定范圍內(nèi)。 （3—9）式中 ρed石墨電極500℃ 時電阻系數(shù)， ed =10Ω于是，計算這個電極的電流密度為經(jīng)計算可知，該電極的電流密度小于電極的允許電流密度。 第四章 電爐物料平衡及熱平衡計算 物料平衡計算。支出項有：鋼水、爐渣、爐氣、揮發(fā)的鐵。以100kg金屬料（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，然后匯總成物料平衡表。廢鋼和生鐵按75 kg和25 ,計算用原始數(shù)據(jù)見表45。為了提前造渣脫磷，先加入一部石灰（20kg/t金屬料）和礦石（10kg/t金屬料）。2）.確定氧氣和空氣消耗量：耗氧項包括爐料中元素的氧化，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。根據(jù)表45中的假定，應(yīng)由氧氣供給的氧為50%，50% =， 空氣應(yīng)供氧 = 。1）+2）便是熔化期的物料收入量。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，即 Qi= 100+=5）確定爐氣量：爐氣來源于爐料和電極中碳的氧化產(chǎn)物CO和CO2，氧氣和空氣帶入的氮氣。表47 凈氧量的計算項目名稱元素反應(yīng)產(chǎn)物(kg)元素氧化量(kg)耗氧量(kg)供氧量(kg)耗氧項爐料中元素的氧化CSiMnPFe[C] →{CO}[C] →{CO2}[Si] →(SiO2)[Mn] →(MnO)[P] →(P2O5)[Fe] →(FeO)*[Fe] →(Fe2O3)*30%70%=30%30%=85%=65%=45%=2%15%=2%85%=小計電極中碳氧化C[C] →{CO}[C] →{CO2}%70%=%30%=合計供氧項礦石石灰Fe2O3SFe2O3 =2Fe+3/2O2CaO + S=CaS+O148/160=合計凈耗氧量 = *令鐵燒損率為2%，其中80%生成Fe2O3揮發(fā)掉成為煙塵；20%成渣，在這20%中，按3：1之比例分別生成（FeO）和（Fe2O3）表 48 氧氣與空氣實際消耗量氧氣（kg）空氣(kg)帶入O2帶入N2帶入O2帶入N2( m3)()1%=( m3)()(77/23)=( m3)+= ( m3)+= ( m3)*77/23為空氣中N2與O2的質(zhì)量比6)確定鐵的揮發(fā)量 由表47中的設(shè)定,鐵的揮發(fā)量為:2%80%= 3)+4)+5)+6)便是熔化期的物料支出量。