【正文】 爐殼直徑 D 殼的關(guān)系為 ，取120δz=30mm，則：D 殼 =D 熔 +2δ 壁 +2δ z=+2+2= 工作門(mén)和出鋼口 現(xiàn)代電弧爐只設(shè)一個(gè)工作門(mén)，用于加料，爐前操作和觀察情況。爐門(mén)尺寸的經(jīng)驗(yàn)值： 爐門(mén)寬度 l＝()D 熔 ＝爐門(mén)高度 b＝?l＝ 偏心底出鋼箱的設(shè)計(jì)（1）出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α出鋼箱內(nèi)口與中心夾角 α 的大小直接影響箱體內(nèi)鋼水的流動(dòng)性，從而影響鋼水的溫度。因此出鋼箱內(nèi)口和中心夾角 α 要確保鋼水流動(dòng)性好，鋼水溫差小。時(shí)鋼水在出鋼箱的流動(dòng)性最好。（2）出港口到爐子中心的距離——偏心度 E出鋼口位置的確定應(yīng)該考慮填料方便，便于檢修。因此，在填料、維修方便的前提下，偏心度越小越好。（4）出鋼箱高度出鋼箱的高度為箱底爐襯厚度及箱底鋼板厚度（38mm）共 1300mm，鋼液高度 838mm，安全高度 1400mm，三者之和為 3538mm。80t 超高功率電弧爐各部分尺寸列于表 34，設(shè)定值見(jiàn)表 35。熔煉室上緣直徑 D1 7004 偏心度 E 4213表 25 150t 超高功率電弧爐各部分尺寸設(shè)定值項(xiàng)目 尺寸/mm 項(xiàng)目 尺寸/mm熔池容積 V 池 m3 爐襯工作層厚度 460熔池直徑 D 6300 爐襯絕熱層厚度 75熔池深度 H 1260 爐底厚度 1260球冠部分高度 h1 250 爐殼厚度 δ z 30截錐部分高度 h2 1010 爐殼直徑 D 殼 7630球冠直徑 d 4280 爐門(mén)寬度 L 1630熔煉室下緣直徑 D 熔 6500 爐門(mén)高度 b 1300熔煉室高度 H1 2650 出鋼口直徑 150爐頂高 h3 820 出鋼箱內(nèi)口與中心夾角α112176。變壓器的功率由以計(jì)算式來(lái)求：P 視 =??殼式中：P 視 —變壓器視在功率，KV?A；D 殼 —爐殼直徑，m； 第 12 頁(yè) τ—額定裝入量的熔化時(shí)間，h，取 40min，即 。 電極直徑的確定d 電極 = ??式中：I—電極上的電流強(qiáng)度，A；ρ—石墨電極 500℃時(shí)的電阻系數(shù)，1010 4Ω/cm ；k—系數(shù)，石墨電極取 178。故選取的電極直徑是合理的。電極心圓直徑的經(jīng)驗(yàn)值為：=（~）Dd極所以 d 三極心==6295=1890mm表 27 變壓器功率及電參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù)P 視 100M?VA d 直 700mmU 7000V I/S 22A/cm2I 82479A d 三極心 1890mm 第 13 頁(yè) 水冷掛渣爐壁設(shè)計(jì)由于電弧爐的高功率化，使?fàn)t內(nèi)熱負(fù)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(lái)解決上述問(wèn)題，對(duì)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(diǎn)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(guò)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。水冷爐壁應(yīng)確定幾個(gè)參數(shù)：水冷壁的熱流，水冷爐壁的面積，冷卻水流量，流速，冷卻水通道的尺寸（冷卻水管直徑） ；還有計(jì)算過(guò)程中所需要的對(duì)流換熱系數(shù)，綜合傳熱系數(shù)和最大熱流等參數(shù)值.（1）電弧爐爐壁的熱流：電弧爐爐壁承受的熱流主要來(lái)自電弧輻射熱，其大小與電弧功率、電弧和爐壁間距等因素有關(guān)。h S—水冷爐壁的受熱面積，33m 2 G－冷卻水的流量，t/h —水的熱容，4190kJ/kg℃?2HOPC t0—出水溫度℃ t1—進(jìn)水溫度℃故 G =qs／[ (t0t1)]=360033／（419015）=450t/h2P冷卻水的實(shí)際流速與冷卻水通道結(jié)構(gòu)關(guān)系很大，因?yàn)闋t壁熱流強(qiáng)度為，可選用管式水冷爐壁，水速定為 m/s。計(jì)算得 d 支 =（4）平衡掛渣厚度平衡掛渣厚度可用下式計(jì)算：Ls=[ ]201LFeq???s式中：λ—水在平均溫度為 30℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，℃ ，L Fe為水冷管壁厚度，取 10 mm。= = ?W/m℃20q?式中：t 2—水冷管外表溫度，t 2500℃，取 480℃；t1—冷卻水平均溫度，t 0≈30℃。內(nèi)襯掛渣鉚釘為 20mm。c=+2=爐蓋上開(kāi)五個(gè)孔，其中三個(gè)為電極孔，一個(gè)為高位料倉(cāng)加料孔，另一個(gè)為排塵孔。 第 16 頁(yè)3 電弧爐煉鋼物料平衡和熱平衡 物料平衡計(jì)算 熔化期的物料平衡（1）計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)有冶煉鋼種及其成分表(3—1)，原材料成分（3—2）爐料中元素?zé)龘p率（表 3—3）被爐料帶入的（表 3—4）等其他數(shù)據(jù)表 31 冶煉鋼種及其成分鋼種化學(xué)成分%1Cr17Ni7C≤5Mn≤0Si≤0P≤5S≤0Ni~0Cr~0注：分母系計(jì)算時(shí)的設(shè)定值，取其成分中限表 32 爐料中元素?zé)龘p率成分 C Si Mn P S熔化期25～40，取 3070～95，取 8560～70，取 6540～50，取 45可以忽略燒損 率（%）氧化期① 全部燒損 20 ②25～30，取 27注： ①按末期含量取 %；②按末期含量取 %表 33 原材料成分%名稱 C Si Mn P S Cr Al Fe H2O 灰分 揮發(fā)分碳素廢鋼 余量FeMn 0004FeSi 0 00 2Si Mn 00554 第 17 頁(yè)Fe Cr 5507Al 焦炭 0 0電極 0名稱 S CaO SiO2MgO AlO3CaF2Fe2O3CO2 H2O P2O5石灰 0 螢石 鐵礦石 7 火磚塊 0 高鋁磚 鎂砂 0焦炭灰分 0 5電極灰分00（2）物料平衡的基本項(xiàng)目收入項(xiàng)有：廢鋼、焦炭、石灰、螢石、電極、爐襯鎂磚、爐頂高鋁磚、鐵合金、火磚塊、氧氣、空氣。 100Kg 金屬爐料為基礎(chǔ)，按工藝階段——熔化期、氧化期分別進(jìn)行計(jì)算，然后匯成總物料平衡表。以 100 Kg 金屬爐料（廢鋼）為基礎(chǔ)，按工藝階段分別進(jìn)行計(jì)算，然后會(huì)總成物料平衡表。以 100Kg 金屬爐料（廢鋼）為基礎(chǔ)，不足碳量用焦炭來(lái)配。原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表 3—1 和 3—4。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） 。2）確定氧氣和空氣的消耗量：耗氧項(xiàng)包括爐料中元素的氧化，焦炭和電極中碳的氧化，而礦石則帶來(lái)部分氧，石灰中 CaO 被自身 S 還原出部分氧。根據(jù)表 34 的規(guī)定，應(yīng)由氧氣供給的氧為 50%＝ 。見(jiàn)表 3—7。3）確定爐渣量：爐渣源于爐料中的 Si，Mn，P，F(xiàn)e 等元素的氧化產(chǎn)物，爐頂和爐襯的損蝕，電極中的灰分以及加入的各種溶劑。表3—8 熔化期渣量的確定成渣組分/kg名稱 消耗量/kgCaO SiO2 MgO Al2O3MnO FeO Fe2O3P2 O5CaS 合計(jì)Si 3566Mn 8622P 35311爐料中元素的氧化Fe 682413爐頂 80105略 71018爐襯 008077902040焦炭 1010804036電極 0略 02略 013礦石 013580315（0.898）02023石灰 0585052301002024 第 21 頁(yè)合計(jì) 8186342362825935046質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%47.2615.561712.2710.14231100.004）確定金屬量：金屬量 Qi＝金屬爐料重+礦石帶入的鐵量爐料中的C、Si、Mn、P、和 Fe 的燒損量+焦炭配入的碳量＝100+（562）/（562+163）+=。表3—9 爐氣量的計(jì)算氣態(tài)產(chǎn)物/kg項(xiàng)目CO CO2 N2 H2O H2 揮發(fā)物 合計(jì)爐料中碳的氧化 焦炭 帶入 電極帶入 礦石帶入 石灰?guī)? 氧氣帶入 空氣帶入 游離氧氣參與反應(yīng) H2O參與反應(yīng) 0合計(jì) 0 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 6）確定鐵的揮發(fā)量：由表 36 的設(shè)定，鐵的揮發(fā)量為 第 22 頁(yè)2%80%＝。并由此列出熔化期物料平衡總表 3—10。（1）確定渣量：1）留渣量。其組成見(jiàn)表 3—11。根據(jù)表 33 給出的值可計(jì)算產(chǎn)物量，詳見(jiàn)表311。根據(jù)表 35 得假定，其結(jié)果一并列入表 311。見(jiàn)表 311。（3）確定爐氣量：計(jì)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 3—14）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） 。表314 爐氣量氣態(tài)氧化產(chǎn)物/kg項(xiàng)目CO CO2 N2 H2O H2 合計(jì)金屬中碳的氧化 電極帶入 礦石帶入 石灰?guī)? 氧氣帶入 第 25 頁(yè)游離氧氣參與反應(yīng) H2O參與反應(yīng) 0合計(jì) 0 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 0 表3—15熔化期和氧化期綜合物料平衡表收入 支出項(xiàng)目 質(zhì)量（Kg） % 項(xiàng)目 質(zhì)量（Kg） %廢鋼 100 金屬 焦炭 爐渣 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(jì) 100注：計(jì)算誤差=（）/100%＝%氧化期末金屬成分如下：ω（C）= 100%=%ω（Si）=0ω（Mn）= 100%=%ω（P）= 100%=%ω（S）= 100%=% 熱平衡計(jì)算以 100Kg 金屬料進(jìn)行計(jì)算。2）元素氧化熱及成渣熱計(jì)算結(jié)果列表 317。根據(jù)消耗的熱量確定。該鋼熔點(diǎn)為： 1536（65+08+5+30＋25）6≈1522℃；出鋼溫度控制在中下限，本計(jì)算取 1580℃。2）爐渣物理熱 Qr .計(jì)算結(jié)果如表 318 所示。SiO 2)1620 1767P2O5成渣 4（CaO）+(P 2O5)＝(4CaO4）爐氣物理熱 Qx。K） ，由爐氣量可得: Q x＝[（120025）]＝ KJ表319 吸熱量名稱 氧化量/kg化學(xué)反應(yīng) ?H/KJ?Kg1吸熱量/KJ金屬脫碳 [C]+(FeO={CO}+[Fe] 6244 金屬脫硫 [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO) 2143 石灰燒堿 CaCO3+CaO+CO2 4177 石灰?guī)氲V石帶入焦炭帶入空氣帶入水分揮發(fā)（由25℃升至1200℃）小計(jì) H2O→{H 2O}1200℃ 1227 金屬增碳 C→[C] 1779 合計(jì) K 5） 煙塵物理熱 Qy。K）則得，Q y＝(+）[(120025)]=6）冷卻水吸熱 Q1。包括爐體表面散熱熱損蝕。開(kāi)啟爐蓋熱損失。其損失量與設(shè)備大小，冶煉時(shí)間等等因素有關(guān)。8）變壓器及短網(wǎng)系統(tǒng)的熱損蝕 Qb。本計(jì)算取