【正文】 料傳送機，通過加料傳送機，自動、連續(xù)地從電弧爐 1 號和 3 號電極 （見圖 所示）一側的爐殼上部部位加入電弧爐內，并始終在 爐內保持一定的鋼水量。同時，電弧爐內的煙氣逆向通過預熱段不斷地對爐料進行預熱。這樣，電弧可直接加熱鋼水，通過鋼水直接融化廢鋼， 使操作平穩(wěn)，對前級電網沖擊小，降低變壓器容量，節(jié)約能源。廢鋼由鐵路被運輸到爐子料場的加料區(qū)，由電磁吊 吊 到傳送機上。全封閉的廢鋼預熱段為 18~24m長，內襯以耐火材料并用水冷密封裝置密封，以防封閉蓋和預熱段底漏氣。預熱段還可 安裝 天然氣燒嘴。廢鋼由廢氣和燃料加熱到 500~700℃ 。 圖 煉鋼電弧爐爐蓋簡圖 1— 1 號電極； 2— 2 號電極； 3— 3 號電極； 4— 轉動爐蓋機構 其優(yōu)越性為： ① 占地 面積小 ，節(jié)約投資。采用的平面布置方案，不會增加廠房高度，降低了生產規(guī)模和投資比。相較于豎爐增加的占地面積，對電弧 爐的本體結構 不會造成較大影響 。 ② 大幅度降低 了 操作成本。廢鋼連續(xù)預熱 后 進行熔煉大大降低電 能 、電極 、 耐 火 材料的 消耗。 耗電量下 降 10%~15%；廢氣以低速逆流通過預熱段，廢氣中大量的煙塵在遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 11 頁 預熱段沉降 大大降低 布袋除塵量。 ③ 減少渣中 FeO 含量 ?？?使從廢鋼到鐵水的金屬收得率提高 2%，因為熔池始終處于脫碳沸騰的精煉階段（ 1580℃ ~1590℃ ），熔池攪拌強度 劇烈 ，使 [C]和 [O]的關系更接近平衡，所以渣中 FeO 含量低。 ④ 鋼中氣體含量低。原料進入熔池時，經預熱段后其中的碳氫化合物已被完全燃燒，且一般不用燃燒嘴和天 然氣預熱燒嘴，所以杜絕了氫的來源。而整個熔煉中，熔池始終處于脫碳 沸騰的精煉階段，熔池攪拌強烈，且采用泡沫渣深埋弧操作，減少了進入爐內的氣體量及氣體進入熔池的可能性。因此，可使鋼中的 [H]和 [N]的含量保持在較低的水平。此外，鋼液的連續(xù)脫碳沸騰，也保證了良好的脫硫和脫磷效果。 ⑤ 對原料的適應性強。 Consteel 系統(tǒng)可以使用廢鋼、生鐵、冷或熱態(tài)直接還原鐵礦（ DRI）和熱球團礦（ HBI）、鐵水和 Corex 海綿鐵。其中鐵水加入量可達 20%~60%，也是連續(xù)加入爐內的。 ⑥ 廢氣的處理簡便。因有一較長的預熱段，從 而確保了廢氣在靠近電弧爐的 2/3長度的預熱段進行充分反應，可方便的實現對釋放的廢氣中的 CO、 NOx 等進行嚴格控制。因環(huán)保要求需提高廢氣溫度時，也只需在預熱段加一小燒嘴以提高廢氣溫度，不像其他電弧爐那樣需要特設一專用的龐大的爐后處理系 統(tǒng)。 （ 2） 采用 魚雷罐車供應鐵水： 流程：高爐出鐵到混鐵車內，鐵路機車牽引到電爐車間倒灌坑旁，電爐需要鐵水時倒入坑內的鐵水罐內，稱量后兌入電爐。 不僅設備、廠房、建設投資以及生產費用比采用混鐵爐時省，而且還能節(jié)能和優(yōu)化生產環(huán)境。但是運輸過程中散熱少，減少了總的熱損失。鐵水溫度高， 有利于脫磷硫處理。比較適合于高爐和電爐距離較遠時使用。 （ 3） 廢鋼供應方式： 設立在單獨的廢鋼間，用火車或汽車向料坑或料倉卸入本廠或外來廢鋼，按照類型不同分類堆放，用磁盤吊車或大鉗向廢鋼料斗裝入廢鋼，然后用熱力或電力料斗平車運輸到加料跨； （ 4） 采用 LF 爐作為爐外精煉，在 LF 爐后將配置 VD 脫氣裝置 1） LF 爐： LF 法 主要是通過電極埋弧加熱、底吹 Ar 攪拌鋼液和造還原渣 (合成渣 )實現精煉的，遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 12 頁 并完成深脫氧、深脫硫和去除夾雜物等主要任務。 LF 爐是鋼水在電弧爐出鋼后在鋼包內精煉 的 設備， LF 爐是由鋼包、爐蓋、電 極加熱系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)等組成的。 LF 爐具有以下的功能： ① 攪 拌作用。 LF 爐底吹氬氣，攪拌鋼渣，均勻鋼水成分和溫度加快鋼渣界面的脫硫脫氧反應，促進夾雜物上浮，脫除氣體，凈化鋼液，提高鋼的純凈度； ② 加熱作用。 LF 爐具有加熱功能，補充鋼水從初煉爐至開澆前的溫降，并在精煉過程中進行合金微調； ③ LF 爐爐蓋的封閉保持爐內還原氣氛的功能。 ④ 儲存鋼水的調節(jié)作用。可在 LF 爐工位儲備 1～ 2 爐鋼水，待后續(xù)鋼水冶煉出來后再進行連鑄作用，從而確保連鑄的順行。 其工藝的優(yōu)點是： ① 電弧加熱熱效率高，升溫幅度大，控制準確 度可達 177。5 ℃ ； ② 具有攪拌和合金化的功能，吹氬攪拌易于實現窄范圍合金成分的控制，提高產品的穩(wěn)定性； ③ 設備投資少，精煉成本低，適合生產超低硫鋼、超低氧鋼。 LF 爐內處理時，鋼水的化學成分的變化： ① 脫氧。 在 LF 精煉過程中，由于加入 (或喂入 )脫氧劑，或精煉渣中配有部分脫氧劑，因此有可能同時存在 Si 脫氧 (如加入含 Si 物料 )、 Al 脫氧 (如加入 Al)、復合脫氧劑脫氧 (如加入 CaSi. FeBaAlSi 等 )和爐渣 (精煉渣 )脫氧等幾種方式。使用強脫氧化劑的鋁粒作為終脫氧劑，當酸溶鋁達到 %～ %時鋼 中的 [O]幾乎全部轉變成 Al2O3。 精煉過程鋼中全氧含量變化趨勢如圖 所示。 圖 精煉時間與鋼中全氧含量的關系 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 13 頁 由上圖可知 ,精煉時間的延長鋼中氧含量降低 ,但精煉時間大 于 40min 鋼中氧含量的降低趨勢趨緩。 同時 ,終點弱攪拌時間大于 5min 具有一定的去氧效果。 ② 脫硫。熔渣的脫硫能力常用渣中的硫含量與鋼中的硫含量之比 ,即硫的分配系數(Ls = (%S)/ [S]) 表示。通過批量取樣分析，可得出精煉時間和硫的分配系數之間的關系。見圖 所示。 圖 LF爐精煉時間 與硫在渣鋼間的分配系數之間的關系 脫硫反應：如前所述，目 前精煉渣基礎渣系仍以 CaOAl203 (SiO2)和 CaOCaF2 (SiO2)為主，屬高堿度還原渣。因此精煉渣脫硫反應通式可按離子理論寫成 : (O2) +[S]= (S2) +[O] △ G=7196538T, 可見，增大渣中 (02)、降低鋼中 [O]和高溫對脫硫有利。所以，當鋼液中的（ FeO）的含量小于 10%時，鋼液處于還原性氣氛，極易去除硫，這時可以使得脫硫率達到 50%以上。 ③ [C] + (FeO) = [Fe] + CO,由于（ FeO） 的含量很小，所以反應消耗的碳含量較為穩(wěn)定。但是，由于電極的作用和微合金化時加入的爐料帶入的碳量，所以 LF 精煉中，極有可能增碳。 ④ 2[P] + 5(Fe2+) + 8(O2)= 2(PO43) +5[Fe],由于渣中的 (O2)含量降低，所以反應會向著逆方向進行，從而使磷含量升高，產生 “回磷 ”的現象。 ⑤ 合金化后的鋼水，在 LF 吹氬精煉過程中，鋼液中的氮可以不斷地向氬氣泡中擴散，并由氬氣泡帶出鋼液；但是因為初始氮含量不高且形成穩(wěn)定的氮化物，故 LF 吹氬精煉時，不會有明顯的 脫氮效果。同時，由于加入鐵合金帶入氮，雖然大量吹氬，可是鋼液暴露于大氣中，所以會出現增氮的現象。 2） 脫氣裝置選擇 VD 精煉工藝： 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 14 頁 VD 法是在伴有底吹 Ar 的情況下，通過抽真空 (67pa)降低鋼水上部的氣壓實現精煉的，并完成以脫氣為主要目的的功能，通常與 LF 爐相配合使用。 其主要特點為： ① 脫氫和脫氮。鋼中的氣體含量與熔池溫度和氣相中該氣體分壓有關。在減壓條件下，氣相中的 P（ H2） 和 P（ N2） 分壓降低，從而降低鋼液中的氣體含量。 由 于氫在鋼水中的活性很高，擴散系數很大 (DH= (～ )103cm/s)，所以抽真空時大部分氫能迅速逸出。但氮的活性較小，其在鋼中的擴散系數也小 (DH =(1～ 4)104 cm/s )，所以鋼水脫氮效果略差，除非加大真空度。 ② 脫氧和脫碳。在減壓條件下， PCO 分壓降低，脫碳反應平衡向產生 CO 的方向移動，鋼中的 W[O]和 W[C]下降，即減壓條件下提高了碳的自脫氧能力。 ③ 去除夾雜物。真空精煉過程中，由于脫碳反應的進行，能夠促進夾雜物從鋼液中上浮進入渣中。 ④ 功能齊全，設備簡單，操作靈活方便。 （ 5） 選取全弧形連鑄機連鑄。 連鑄 是 將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆鑄到一個或一 組水冷銅制結晶器內，鋼水沿結晶器周邊逐漸凝固成坯殼，待鋼液面上升到一定高度，坯殼凝固到一定厚度后由拉矯機將鑄坯拉出，并經二冷區(qū)噴水冷卻使鑄坯完全凝固，由切割裝置根據軋鋼要求切成定尺。這種使高溫鋼水直接澆鑄成鋼坯的工藝稱為連續(xù)鑄鋼。它的出現從根本上改變了一個世紀的鋼錠 初軋工藝。 連鑄的優(yōu)越性① 簡化生產工序② 提高金屬的收得率③ 節(jié)約能量消耗④ 改善勞動條件，易于實現自動化⑤ 鑄坯質量好 全弧形連鑄機的結晶器是弧形的，二冷區(qū)夾輥安裝在四分之一圓弧內，鑄坯在垂直中心線切點位置被矯直，然后切割成定尺，從水平方向 出坯，因此，鑄機的高度基本上等于圓弧半徑。這種連鑄機的主要特點如下。 1/4 圓弧范圍內，因此，它的高度比立式、立彎式要低，這一特點使它的設備質量較輕，投資費用較低，設備的安裝和維護方便，因而得到廣泛應用。 ，鑄坯在凝固過程中承受的鋼水靜壓力相對較小，可減小坯殼因鼓肚變形而產生的內裂和偏析，有利于改善鑄坯質量和提高拉速。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 15 頁 向，易造成鑄坯內部夾雜物分布不均勻，另外，由于內、外弧形冷卻不均勻，容易造成鑄坯中 心偏析而降低鑄坯質量。 車間生產能力核算及主要原材料的消耗 車間生產能力是衡量電爐煉鋼廠生產運營狀況的一個重要指標。隨著我國電爐煉鋼的迅速發(fā)展 , 不論是新鋼廠設計或老企業(yè)改造 , 還是現有車間的生產組織，年生產能力越來越為工程設計人員和企業(yè)的生產經營者所重視。 電爐車間的生產能力 : Q = 1440 ? n ? a? K? G?η ? N/T () 式中 Q—— 車間電爐的年產鋼水量， t/a； 1440—— 每天日歷時間， min/d； n—— 電爐 一 全年工作天數， d/a，本設計取 320 天； a—— 金屬收得率，取 95%； K—— 過裝系數，本設計取 ； T—— 每爐鋼平均冶煉時 間， min/爐； G—— 每爐平均出鋼量， t/爐； η —— 鑄坯的收得率，本設計取 96%； N—— 車間內電爐座數； 則 Q = 618014t/a 主要原材料消耗如下： ①金屬料 724kg/t 廢鋼 +310kg/t 鐵水； ②石灰 ③電極 ④爐襯耐火材料 ⑤氧氣 ⑥冶煉電耗 kWh /t 車間組成和工藝布置 電爐車間的工藝布置必須滿 足：工藝流程合理，各種工序的操作順利，特別是電爐操作要方便，廠房電源等費用投資要低，并預留發(fā)展的余地。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 16 頁 （ 1）車間的組成 一個電爐煉鋼車間要具備如下功能：原料的存儲及爐前的準備，冶煉，澆鑄，鋼錠（坯）的冷卻和處理，耐火材料的存儲和準備，爐襯和爐蓋的修砌以及其他輔助生產準備。所以一個電爐煉鋼車間一般設有原料跨、爐子跨、澆鑄跨、出坯精整跨。耐火材料間、爐襯修砌間，鋼渣處理間以及其他輔助設施。 上述各間并不一定必須獨立設立，設計時可根據電爐的布置和澆鑄方式的不同，幾個工序合并在一個跨間內進行，考慮原則應是 工藝流程合理，原料和成品運輸暢通，運輸線路短，布置緊湊，生產方便。一般設原料跨、爐子跨、精煉跨、澆鑄跨、出坯精整跨。 （ 2）工藝布置 1） 原料跨 布置煉鋼用的各種原料：廢鋼塊、鐵合金、各種造渣材料等。通常單獨布置在一個跨間內，與爐子跨毗連，平行布置或垂直布置。其大小應能保證儲存冶煉所需的各種原料以及流出運輸所需的空間。各種原料應分類放置。 2）爐子跨 安裝電爐設備和冶煉操作。 ①電爐在車間的平面布置如下。 電爐縱向布置：電爐的出鋼方向與車間柱子縱向行列線平行。這種布置一般是把冶煉和澆鑄布置 在同一個跨間。 電爐橫向布置：電爐的出鋼方向與車間柱子縱向行列線相垂直。當冶煉和澆鑄分別在兩個跨間進行時，宜采用橫向布置。 本設計中電爐采用橫向布置。 ②立面布置如下。 a. 低架式布置：電爐布置在地平面，出鋼在出鋼坑內進行；操作在地平面上進行。優(yōu)點：簡單，廠房標高低。但出鋼條件差。這種布置是較早的小型電爐的布置形式，新建鋼廠極少采用。 b. 高架式布置： 電爐布置在高架操作平臺上，冶煉操作也在平臺上進行。 優(yōu)點是爐前勞動條件好，可采用爐下渣車出渣，改善除渣條件，爐下檢修設備也比較方便， 不必做防水坑工程 ，電氣室可分為二層布置。但是，一次投資費用高，地面向平臺搬運物品遼寧科技大學本科生畢業(yè)論文 第 17 頁 占用吊車時間多。大型電爐和新建電爐采用較多。 本設計中電爐采用高架式布置。 3） 澆鑄跨