【正文】 室高度H1，爐蓋距電弧和熔池面距離遠(yuǎn)，爐蓋收到的輻射熱相對少一些，爐蓋壽命長，另外，熔煉室高度H1大，裝輕薄料多。經(jīng)驗(yàn)值H1/D=～40t電爐，則H1==1848mm ()（3）爐頂高度h3爐頂高度h3與熔池室直徑D有如下關(guān)系： =～（因爐頂磚不同而異） （）本設(shè)計取，則： =4600=575mm ()至此，渣面至爐頂中央高度H2=H1+h3=2423mm熔煉室上緣直徑D1 一般熔煉室要設(shè)計成上大下小傾斜形的，即D1D熔，爐壁上部薄下部厚，這樣形狀的熔煉室增加了爐壁的穩(wěn)定性，爐壁較穩(wěn)固，并且容易修補(bǔ)，同時使熔煉室的容積增大，可多裝些輕薄料。其爐墻內(nèi)側(cè)傾斜度，一般為爐坡水平面至拱基高度（H1100）的10%左右： mm () （δ）的確定爐襯組成：爐殼→石棉（100㎜）→絕熱層→工作層。一般而言，增加爐襯厚度，爐殼受熱及熱損失可以減少，這在一定限度內(nèi)是正確的，但是爐襯厚度δ增加與熱損失減少并非線性關(guān)系，厚度δ達(dá)到一定值以后，再增加爐襯厚度δ，熱損失減少不顯著，反而因?yàn)楹穸圈倪^大，而增加爐殼直徑，耐火材料增加，散熱面積增加，所以比較經(jīng)濟(jì)的辦法是選擇優(yōu)質(zhì)材料，使用較薄的爐襯。承受裝料時的撞擊力。則 D殼=4600+2（460+75）=5670mm () 一般電爐設(shè)一個加料爐門和一個出鋼口，其位置相隔180176。 出鋼口位置：出鋼口下緣與爐門檻平齊或高出100～150mm。流鋼槽：外殼用鋼板或角鋼做成，其斷面為槽形，固定在爐殼上，內(nèi)襯凹形預(yù)制磚（稱流鋼槽磚）。流鋼槽長度取決于電爐在車間的布置方式及出鋼方式，對于縱向或高架布置同跨出鋼的可以短一些，以減少鋼水散熱和二次氧化，一般1m以下；對于橫向地面布置異跨出鋼的應(yīng)長些，一般2m以上[1]。 確定變壓器功率的目的是為了選擇與電爐容量相匹配的變壓器，變壓器功率的確定是一個比較復(fù)雜的問題，它受電爐的容量，冶煉時間，爐襯材料，電效率，熱效率等許多因素的影響，為了簡化計算。當(dāng)爐殼直徑D殼已知時，可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式選擇變壓器的額定功率[1]。在各個冶煉期采用不同德功率供電，如熔化期采用最高功率以及最高二次電壓供電，在精煉期使用較小功率及低電壓供電。因而可以提高功率因數(shù)和電壓效率，為此變壓器要設(shè)置若干級二次電壓，首選最高一級的二次電壓，其經(jīng)驗(yàn)公式是： U=15 （）帶入數(shù)據(jù)計算得：U=428 v由于U大于 所以電壓級數(shù)取13級改變二次電壓通過改變變壓器高壓側(cè)線圈匝數(shù)及其接線法來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)功率一定時，電極直徑減小，電級上的電流密度I/S增大，電能損失增大，電極直徑增大，電級上的電流密度I/S減小，電流損失減小，因此，電極直徑應(yīng)該大一點(diǎn)。m；=10mm/mK——系數(shù)，對石墨電極K=I——電極上的電流強(qiáng)度，A； I= （）式中 U——最高二次電壓。對中等爐子： d三級心/Db= () d三級心= Db= 4400=1232m () 4 物料平衡和熱平衡計算 4 物料平衡和熱平衡計算 基本原始數(shù)據(jù)有[1]：冶煉鋼種及其成分（）；原材料成分（）；爐料中元素的燒損率（）；其他數(shù)據(jù)（）。 其他數(shù)據(jù)名稱參數(shù)配碳量比鋼種規(guī)格中限高050%，%熔化期脫碳量30%，30%=㎏電極消耗量5㎏/t（金屬料）：其中熔化期占60%，氧化和還原期各占20%爐頂高鋁磚消耗量㎏/t（金屬料）：其中熔化期占50%，氧化期占35%，還原期占15%爐襯鎂磚消耗量5㎏/t（金屬料）：其中熔化期占40%，氧化和還原期各占30%熔化期和氧化期所需氧量50%來自氧氣，其余50%來自空氣和礦石氧氣純度和利用率99%，余者為N2，氧利用率90%焦炭中碳的回收率75%（即指配料用焦炭）碳氧化產(chǎn)物均按70%生成CO、30%生成CO2考慮煙塵量㎏/t（金屬料）考慮 收入項(xiàng)有：廢鋼、生鐵、焦炭、石灰、礦石、螢石、電極、爐襯鎂磚、爐頂高鋁磚、火磚塊、鐵合金、氧氣和空氣。 以100㎏金屬爐料為基礎(chǔ)，按工藝階段——熔化期、氧化期和還原期計算，然后匯總成物料平衡表[1]。（1）確定物料消耗量：1）金屬爐料配入量。2）其他原材料消耗量。（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，而礦石則帶來部分氧，石灰中CaO被自身S還原出部分氧。，應(yīng)由氧氣供給的氧氣為50%，50%=，－=㎏。上述（1）+（2）便是熔化期的物料收入量。在這20%中，按3:1的比例分別生成（FeO）和（Fe2O3） 氧氣與空氣的實(shí)際消耗量氧氣/㎏空氣/㎏帶入O2帶入N2帶入O2帶入N2()1%=(77/23)=①∑=+=∑=+=①77/23為空氣中N2與O2的質(zhì)量比（3）確定爐渣量：爐渣源于爐料中Si、Mn、P、Fe等元素的氧化產(chǎn)物，爐頂和爐襯的蝕損，焦炭和電極的灰分，以及加入的各種熔劑。②石灰中CaO被自身S還原，㎏CaO。（4）確定金屬量：金屬料Qi=金屬爐料重爐料中的C、Si、Mn、P和Fe的燒損量+焦炭配入的碳量=100+—+=㎏（5）確定爐氣量：爐氣來源于爐料以及焦炭和電極中碳的氧化產(chǎn)物CO和CO2，氧氣和空氣帶入的N2，物料中的H2O及其產(chǎn)物，游離O2及其反應(yīng)產(chǎn)物，石灰的燒堿（CO2），焦炭的揮發(fā)分。先求濕空氣體積：(273+20)/273(—)=；再算含水量。上述（3）+（4）+（5）+（6）便是熔化期的物料支出量。引起氧化期物料波動的因素有：扒除熔化渣，造新渣；金屬中元素的進(jìn)一步氧化；爐頂、爐襯的蝕損和電極的燒損。（1）確定渣量1）留渣量。2）金屬中元素的氧化產(chǎn)物。4）造新渣時加入石灰和火磚塊帶入的渣量。關(guān)于磷的氧化量：，可近似求得 ㎏關(guān)于鐵的燒損量：一般可以設(shè)定，%時，渣中∑ω(Fe)約達(dá)7%；且其中75%為（FeO），25%為（Fe2O3）。故總渣量=(100——)%=㎏。其中，由Fe氧化生成的（FeO）和（Fe2O3）㎏㎏。（碳的燒損量近似值：｛（）%=｝（3） 確定爐氣量：計算方法如同熔化期。 氧化期渣量的確定名稱消耗量成渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3P2O5CaS合計留渣30%= 金屬中元素的氧化或燒損SiMnPFeS爐頂蝕損量略略爐襯蝕損量電極燒損量略略略石灰?guī)擘俚V石帶入火磚塊帶入合計 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ①石灰中的CaO被自身S還原，㎏CaO。第三步：還原期計算（1）確定渣量1）殘?jiān)俊?）造稀薄渣加入的渣料。其用量應(yīng)保證順利完成任務(wù)。如暫定鋼水量為98㎏，則渣料量為983%=㎏即石灰：螢石：火磚塊=㎏：㎏：㎏。4）加入合金劑，還原期須往爐內(nèi)加入FeMn 、FeCr、 FeSi 進(jìn)行合金化，F(xiàn)eMn加入量QMn是在還原初期插Al予脫氧后加入的，據(jù)表（）和（）以及應(yīng)增加的[Mn]=%—%=%確定： ㎏ ()同理FeCr的加入量QMn：FeCr亦是在還原初期隨FeMn加入的以及應(yīng)增加的[Cr]=%確定： ㎏ ()FeSi加入量：FeSi在還原后期加入以及應(yīng)增加的[Si]=%和擴(kuò)散脫氧FeSi粉帶入金屬中的Si確定： ㎏ ()（2） 確定爐氣量：先計算凈耗氧量（）和空氣消耗量（），再將其他方面帶入的氣態(tài)產(chǎn)物歸類合并，則的結(jié)果（）。 ②金屬脫硫量98 （）% = ㎏；該反應(yīng)消耗Fe: (56/32)=㎏。令還原末期渣中（FeO）%，%=㎏，因此被還原的（FeO）=+—=㎏，(Fe2O3)㎏，渣中（FeO）和(Fe2O3)有40%被C還原，60%被Si還原，(P2O5)全部被還原，(CaF2)有50%參與反應(yīng)，還原（FeO）和(Fe2O3)+=㎏。 總物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/㎏%項(xiàng)目質(zhì)量/㎏%廢鋼鋼液生鐵爐渣石灰爐氣螢石鐵的揮發(fā)火磚塊(其他煙塵)礦石焦炭爐頂爐襯氧氣空氣電極AlFeMnFeCrFeSi合計合計注：誤差=()/100%=% 熱平衡計算以100㎏金屬料（廢鋼+生鐵）為基礎(chǔ)[1]。計算結(jié)果列于表（2）元素氧化熱及成渣熱。詳見下面的計算。K)1溫度/K消耗量kg物理熱/kJ廢鋼298生鐵298石灰298螢石298火塊磚298礦石298焦炭298爐頂高Al塊873爐襯Mg磚873氧氣298空氣298電極723Al塊298FeMn298FeCr573FeSi298合計 （1） 鋼水物理熱Qg。出鋼溫度控制在中下限，本計算取1580℃。計算結(jié)果如表所示（3）吸熱反應(yīng)消耗的熱量Qh。kg1放熱量/kJ電極中CC+1/2{O2}={CO}116394376C+{O2}={CO2}348344145焦炭中CC+1/2{O2}={CO}116393387C+{O2}={CO2}348341742金屬中Si[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]113294577FeSi中Si[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]11329343Si+2(Fe2O3)=(SiO2)+2[Fe]975059Si+{O2}=(SiO2)2920247895Si+2(P2O5)=4[P]+5(SiO2)918555金屬中Mn[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]2176910FeMn中的MnMn+(FeO)=(MnO)+[Fe]217617Al塊2Al+3(FeO)=3(Al2O3)+[Fe]14572423FeSi中Al2Al+3(FeO)=3(Al2O3)+[Fe]14572175FeCr中Cr2Cr+3(FeO)=[Cr2O3]+[Fe]2982185金屬中P2[P]+5(FeO)=(P2O5)+5[Fe]2419123Fe[Fe]+1/2{O2}=(FeO)4250160952[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3)646010756SiO2成渣熱2(CaO)+(SiO2)=2(CaOP2O5)4880590合計55837（4） 爐氣的物理熱Qx。K)（表）；則得： KJ () 爐渣物理熱 名稱融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[（150025）+209]=[（165025）+209]=[（162025）+209]= 吸熱量名稱氧化量/kg化學(xué)反應(yīng)△H/kJ183