【正文】 　　　FeMn　　　FeCr 　　FeTi 　　電極 　　爐頂 　　爐襯 　　空氣　　合計合計注：計算誤差=（）/100%=%將表216和表223歸并合并，即得總物料平衡表224。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。K)━━熔化潛熱(kJ/kg)218272209209209━液態(tài)或氣態(tài)平均熱容(kJ/kg（1）物料的物理熱。（2）元素氧化熱及成渣熱。（3）消耗的電能。詳見下面的計算。該鋼熔點(diǎn)為：1536(65+8+5++30+25+3)6=℃；出鋼溫度控制在中下限，本計算中取1580℃。（2）爐渣物理熱Qr。（3）吸熱反應(yīng)消耗的熱量Qh。（4）爐氣物理熱Qx。K)（表226），由爐氣量可得： Qx=(145025)=（5）煙塵物理熱Qy。K)（表226），則得：Qy=(+)(145025)= （6）冷卻水吸熱Ql。包括爐體表面散熱熱損失、開啟爐門熱損失、開啟爐蓋熱損失、電極熱損失等。實(shí)踐表明，該項(xiàng)熱損失約占總熱收入的6%～9%，本計算中取8%。一般，該損失量為總熱收入的5％～7％。令總熱收入等于Qs，則：Qs=Qg+Qr+Ql+Qq+Qb+Qy+Qx+QhQs=故應(yīng)供電能為：=；Qq=；Qb=。表231 爐渣物理熱名稱熔化期爐渣氧化期爐渣還原期爐渣合計溫度/℃150016501620熱容/kJ()1物理熱/kJ表232 吸熱量名稱氧化量化學(xué)反應(yīng)ΔH/吸收熱/kJ金屬脫碳(FeO)+[C]═[Fe]+{CO}6244渣中（FeO)和(Fe2O3)被碳粉中的碳還原(FeO)+C═[Fe]+{CO}6244(Fe2O3)+3C═2[Fe]+3{CO}8520金屬脫硫(CaO)+[FeS]═(CaS)+(FeO)2143石灰燒減CaCO3═CaO+CO24177水分揮發(fā)（由25℃升至1200℃）石灰?guī)氲V石帶入螢石帶入焦炭帶入空氣帶入小計H2O→{H2O} 1200℃1227金屬增碳C→[C]1779合計表233 熱平衡表收入支出項(xiàng)目熱量/kJ%項(xiàng)目熱量/kJ%物料物理熱鋼水物理熱氧化熱和成渣熱爐渣物理熱其中： C氧化吸熱反應(yīng)消耗熱Si氧化爐氣物理熱Mn氧化煙塵物理熱P氧化冷卻水吸熱Al氧化其他熱損失Cr氧化變壓器系統(tǒng)熱損失Ti氧化　Fe氧化SiO2氧化　P2O5氧化　電能　合計合計電弧爐主要參數(shù)設(shè)計為了確定電爐公稱容量和爐子座數(shù)，首先要估算每次出鋼量q(t)計算公式為：q(t)=At8760ηy式中：A——車間產(chǎn)品方案中確定的年產(chǎn)量，t，計算中取1000000t；t——為電爐冶煉時間，h，計算中取1h；8760——年日歷時間，h； η——作業(yè)率，一般η=90%~94%，計算中取92%；y——良坯收得率，連鑄一般為95%~96%，計算中取96%。 電弧爐爐型爐型是指爐子內(nèi)部空間的形狀和尺寸。另外，自發(fā)展電爐高功率和超高功率技術(shù)以來，新型電爐多采用水冷壁以及水冷爐頂，而當(dāng)今采用水冷壁的電弧爐爐壁均作成柱形。上有全水冷式爐蓋，出鋼任務(wù)由液壓傾動裝置完成。車間相關(guān)技術(shù)：1）第四孔采用除塵裝置，通過爐體式封閉除塵，改善車間環(huán)境；2）采用管式水冷爐壁設(shè)計；3）由于廢鋼比例較高，采用完整的環(huán)保型廢鋼余熱設(shè)備和系統(tǒng)；4）風(fēng)力送樣和全計算機(jī)自動化控制系統(tǒng)。（1）熔池的形狀熔池形狀應(yīng)有利于冶煉反應(yīng)的順利進(jìn)行，砌筑容易，修補(bǔ)方便。截錐型電弧爐爐坡傾角為45176。），且有利于出盡鋼水。熔池直徑D和熔池深度H的比值D/H是確定爐型的基本參數(shù)。由截錐體和球冠體的體積計算公式可知，熔池體積Vb（m3）計算公式為：式中：h1——球冠部分高度，已知h1=H/5；h2——倒圓錐部分高度，h2=Hh1=HH/5=4/5H；R——熔池（在門坎水平面上）半徑，R=D/2=5/2H。 熔渣體積可取鋼液體積的10%~15%，計算中取15%，則Vsg=*15%= 用Vb=Vm+Vsg=，即可求出熔池直徑D==6295mm，取D=6500mm，這樣，可得到：熔池深度 H=1300mm球冠部分高度 h1=260mm球冠部分直徑 d=4420mm倒截頭圓錐高度 h2=1040mm（1）熔化室直徑D熔：在鋼液沸騰時，為了使?fàn)t渣不致沖刷到爐墻上，爐坡應(yīng)高于爐門門坎（也就是爐渣面）100mm，即h0=100mm。金屬爐門坎至爐頂拱基的空間高度為熔化室高度。經(jīng)驗(yàn)值：40t電弧爐，H1/D=～40t電弧爐，H1/D=～本計算中取H1/D=，熔化室高度H1=6700=2730mm。采用耐火材料爐壁，為提高爐襯壽命，便于修補(bǔ)和節(jié)省材料，將爐壁作傾斜式，傾角β=6176。=7274mm。通常，出鋼口的下沿與工作門坎在同一水平面上，但是對于虹吸式出鋼或偏心底出鋼的電弧爐則要另作特殊設(shè)計以滿足工藝過程的需求。圖34中：1——出鋼口座磚；2——出鋼口消耗袖磚；圖33出鋼口示意圖3——填充物；4——尾磚；5——隔離環(huán)； 6——水冷環(huán)；7——底蓋系統(tǒng)。確定爐門尺寸要考慮下列因素：應(yīng)便于觀察爐況；能良好地修補(bǔ)爐底和整個爐坡；采用加料機(jī)加料的爐子，料斗應(yīng)能自由出入；能順利取出折斷的電極?！?2176。為了防止打開出鋼口以后鋼水自動流出，流鋼槽一般向上傾斜約7176。爐壁磚襯厚度通常按耐火材料熱阻計算確定。（1)爐壁底部厚度δb，包括隔熱層（石棉與輕質(zhì)黏土磚或普通黏土磚）與工作層，設(shè)計時可采用表31的推薦值。（2）爐頂拱角處直徑D1與拱頂高度h3按以下比值決定：h3/D1=~，所以h3=7274=873mm電弧爐爐頂用磚多為高鋁質(zhì)專用型磚。表32 爐頂磚厚度δd噸位/t2020~4040δd/mm230300350依爐容量取爐頂磚厚度δd=350mm。爐殼要承受爐襯和爐料的質(zhì)量，抵抗部分襯磚在受熱膨脹時產(chǎn)生的膨脹力，承受裝料時的撞擊力。表33 爐殼厚度δz與爐殼直徑D殼的關(guān)系D殼/m33~44~66δz/mm12~1515~202528~30D殼內(nèi)=D熔+2δb=6700+2650=8000mm故爐殼厚度δz=30mm。后一個孔的直徑為450mm，爐蓋圈的高度為300mm，環(huán)形凸圈的高度定為60mm，寬度也定為60mm，爐蓋上還焊有6根拉筋，起加固爐蓋的作用。前者爐壁、爐蓋有完整的鋼板爐殼，爐壁爐蓋采取內(nèi)裝方式；后者爐壁、爐蓋無完整鋼板爐殼，而是水冷的框架，依靠懸掛在上面的水冷爐壁、水冷爐蓋組成完整的爐體。圖 34EBT結(jié)構(gòu)圖爐蓋直徑的確定：Dg=Dr+2dc=+2=5m。偏心底出鋼是一種應(yīng)用較為廣泛的無渣出鋼的最好的出鋼方式?？紤]到爐壁熱負(fù)荷的均勻和電極把持器的位置，電極分布圓直徑Dp與DB有如下關(guān)系：Dp/DB≦~ ，所以Dp=。電極是將電流輸入熔煉室的導(dǎo)體，當(dāng)電流通過電極時，電極會發(fā)熱，此時會有8%左右的電能損失。m；ρ石墨=10Ωm；K——系數(shù)，對石墨電極K=,即21000 W/m2；I——電極上的電流，A；I=1000P視/(3U)式中：P視——變壓器視在功率，kV若d三極心過小，則三根電極彼此靠的較近，電極距離爐壁較遠(yuǎn)，對爐壁壽命有利；但是，爐坡上的爐料難熔化，熔池加熱不均勻，爐頂中心結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，容易損壞，并且電極把持器上下移動困難。電極極心圓直徑的經(jīng)驗(yàn)值為：d三極心=(～)D熔即：d三極心=D熔=1876mm。變壓器的容量由下式計算：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/t；G——電爐裝入量，t；tm——預(yù)期的熔化時間，h；cosφ——熔化期平均功率因數(shù)，；η——變壓器有功功率的熱效率，；N——熔化期變壓器功率平均利用系數(shù)。 電弧爐參數(shù)表表34電弧爐參數(shù)表序號名稱技術(shù)參數(shù)單位1電爐公稱容量150t2出鋼方式偏心爐底出鋼　3爐殼外徑8060mm　爐殼內(nèi)徑8000mm4變壓器容量kV9出渣傾角15176。2) 廢鋼料堆場及配料間包括廢鋼處理設(shè)施（預(yù)熱、烘烤等）；3) 鐵合金及散狀材料間；4) 鋼錠、坯存放場地；5) 中間渣場；6) 機(jī)電修理間及快速分析室；7) 爐襯制作與各種備件修理場地；8) 耐材庫、備件備品庫、車間變、配電室；9) 水處理、煙氣凈化設(shè)施及車間管理、生活服務(wù)設(shè)施。煉鋼車間原料工段或原料跨間的任務(wù)是：接收和卸下運(yùn)進(jìn)車間的各種原料，保持一定貯存量，在進(jìn)料間斷的情況下，能保持車間的連續(xù)生產(chǎn)和入爐前原料的準(zhǔn)備。各種原料在車間的儲存量（計劃儲存待用量）原則上可按下式計算：儲存量（t）=材料單耗（t/t鋼）日產(chǎn)鋼量（t/d）計劃儲存天數(shù)由儲存量可計算各種物料的體積，從而確定分別需要的料坑、料倉（斗）、料箱或在地面堆存時計劃占用的場地等的大小與數(shù)量。企業(yè)外購原料的儲存日數(shù)建議如表41所示。Q=A單耗指標(biāo)式中：q——原料貯存量，t；Q——原料的全年消耗量，t；n——年作業(yè)天數(shù)；T——計劃貯存日數(shù)；A——車間年產(chǎn)鋼量，t/a。h表42 各種材料堆積密度與允許堆高序號材料名稱堆積密度/t原料跨天車主要把原料從車上卸下和料籃裝料，考慮車廂高度： 天車標(biāo)高：12m； 廠房高度：20m。、跨度與高度以配料跨、爐子跨、出鋼澆注跨等組成的平行多跨間布置的電弧爐車間，車間長度主要依據(jù)爐子跨間設(shè)備布置而定，即爐子跨長度首先確定后，一般相鄰跨間長度也取一致，使整個廠房平面為一長方形。（2）爐子跨間的寬度：爐子跨間的寬度由爐子本體所占場地及爐前操作需要決定。（3）爐子跨間吊車軌面高度（h）：橋式起重機(jī)吊起的最高工作點(diǎn)是電弧爐接裝電極時吊起的高度。 則車間總高為30m； 跨度為30m； 長度為190m。 取軌面高度為24m； 則車間總高為30m； 澆鑄跨跨度為30m； 長度為190m。（2）供電系統(tǒng)：電弧爐變壓器，LF爐變壓器，真空泵，照明及其他輔助設(shè)施由車間配電室供電。（4）供水系統(tǒng)：間用水主要是供水冷爐壁，爐蓋及連鑄冷卻用水，均由液壓室提供和控制。C左右。電爐煉鋼車間主要設(shè)備 爐外精煉技術(shù)的選擇（1）爐外精煉的設(shè)備選型這里需要注意以下方面：以鋼種為中心，正確選擇精煉設(shè)備；注意生產(chǎn)節(jié)奏，提高精煉設(shè)備作業(yè)率；注意與初煉爐匹配，降低生產(chǎn)成本；結(jié)合工廠實(shí)際情況選擇精煉設(shè)備，盡可能降低投資成本；努力提高爐外精煉比。能力配套:精煉爐與初煉爐在生產(chǎn)能力和生產(chǎn)節(jié)奏上配套，保證精煉設(shè)備具有較高的作業(yè)率?？紤]上述條件，生產(chǎn)20GrMnTi鋼采用LFVDCC冶煉工藝路線。 鋼包爐精煉法（LF法）鋼包爐精煉法采用氬氣攪拌、大氣壓力下石墨電極埋弧加熱和有渣精煉，為了脫氣，也可采用真空系統(tǒng)。LF 爐具有加熱功能，可以為連鑄提供溫度合格的鋼液，保證連鑄生產(chǎn)的順行，是連接初煉爐與連鑄工序之間的韌性環(huán)節(jié)。LF 精煉爐工藝參數(shù)有：鋼液加熱升溫速度2～5℃/min；氬氣攪拌時鋼液溫度下降速度1℃/min；℃/min；埋弧加熱鋼液，電弧穩(wěn)定、熱效率高而噪音小。LF 爐精煉工藝的主要環(huán)節(jié)包括：①鋼包準(zhǔn)備( 烘烤1200℃) ；②造渣—合理造渣可以達(dá)到脫硫、脫氧、脫磷甚至脫氮的目的；可吸收鋼液中的夾雜物并控制夾雜物形態(tài)；可形成泡沫渣(或稱為埋弧渣)淹沒電極，埋弧加熱，提高熱效率，減少耐火材料侵蝕；③電極加熱—LF 爐加熱過程，應(yīng)采用低電壓、大電流操作。④攪拌LF 精煉期間攪拌的目的是均勻鋼液成分和溫度，加快傳熱和傳質(zhì)；強(qiáng)化鋼渣反應(yīng)；加速夾雜物上浮去除。VD精煉爐是一種利用高參數(shù)蒸汽管網(wǎng)。該方法在一系列精煉爐上使用取得成功。盛鋼桶為煉鋼生產(chǎn)重要設(shè)備之一，爐外精煉技術(shù)又對盛鋼桶的使用與結(jié)構(gòu)提出了更新更高的要求。 盛鋼桶尺寸計算（1）盛鋼桶容納鋼水量。出鋼時一般將爐內(nèi)熔渣全部或絕大部分隨鋼水傾入盛鋼桶，采用留渣出鋼操作除外。渣量一般為金屬量的13%~15%，設(shè)計時取較大值15%，即渣量為：==（3）盛鋼桶的容積。因此，鋼與渣的總體積即鋼桶容積應(yīng)為：+==若采用D/H=1，錐度為15%，則成鋼桶下部內(nèi)徑為：DH==盛鋼桶內(nèi)空間尺寸見圖53。注：上面三個計算式是在內(nèi)襯厚度上下一致的情況下推出的。工作層砌磚有多種型式，除列入標(biāo)準(zhǔn)的盛鋼桶襯磚磚型外，可針對專用盛鋼桶依據(jù)其錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)計專用襯磚，則砌筑工作更為方便順利，砌筑質(zhì)量也較高。（5）盛鋼桶外殼。盛桶鋼殼壁厚：δb==盛桶鋼殼底厚：δd==已求得鋼桶內(nèi)部尺寸、磚襯厚度、鋼殼厚度之后，便可計算出外殼的外部尺寸，見圖54