薄板坯表面縱裂的成因及防止措施

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)2004屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一篇 專題部分 薄板坯表面縱裂的成因及其防止措施 薄板坯表面縱裂的成因及防止措施摘 要 對珠鋼、包鋼薄板坯表面縱裂進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生薄板坯表面縱裂的主要原因有鋼中含碳量、硫含量、結(jié)晶器熱流密度、拉速。避免鋼中含碳量在敏感區(qū)，控制熱流密度在臨界熱流密度以下，選擇合理拉速等對提高薄板坯質(zhì)量，防止表面縱裂有重要作用。關(guān)鍵詞 連鑄 表面縱裂 薄板坯 Abstract Surface longitudinal cracks on thin slabs which are produced by Zhujiang Iron&Steel Company and Ba

2、otou Iron&Steel Company are studied ,and find that there are several factors maybe lead to surface longitudinal cracks on thin slabs. Influences include carbon content ,sulfur content ,thermal energy density,pull speed ,etc .In order to improve the quantity of steel ,it should control the carbon con

3、tent ,sulfur content ,and thermal energy density,also it should choose appropriate pull speed . It takes great effect to avoid surface longitudinal cracks on thin slabs .Key words continuous casting surface longitudinal crack thin slab薄板連鑄連軋是當(dāng)今世界鋼鐵工業(yè)具有革命性的前沿技術(shù)，它集科學(xué)，技術(shù)和工程為一體，將熱軋板卷的生產(chǎn)在一條短流程生產(chǎn)線上完成，充分顯示

4、其先進(jìn)性和科學(xué)性。世界各國對此給予了極大的關(guān)注，使薄板坯連鑄連軋今年來有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，薄板坯連鑄連軋工藝由于其流程短，單位建設(shè)投資低，能耗低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高等特點(diǎn)，受到國際鋼鐵界的普遍重視。自1989年第一套生產(chǎn)設(shè)備投產(chǎn)以來，其推廣速度很快，截止2001年12月，全球已建立了36條生產(chǎn)線，共54流，其生產(chǎn)能力達(dá)5500萬噸/年。其中CSP：26條生產(chǎn)線（包括ISP 5條），42流（包括ISP 7流），其年產(chǎn)能力約為4200萬噸（包括ISP765萬噸）；FTSR：4條作業(yè)線，5流，其年產(chǎn)能力約為500萬噸/年；QSP：3條作業(yè)線，4流，能力約為500萬噸/年；CONTOLL：3條作業(yè)線，3流，

5、能力約為315萬噸/年。 表1 世界各種薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線統(tǒng)計(jì)工藝生產(chǎn)線數(shù)/條鑄機(jī)流數(shù)/流生產(chǎn)能力萬t/a技術(shù)供應(yīng)廠商CSP(其中ISP)26（5）42（7）4200(765)SMSDEMANGFTSR45500DANIELIQSP34500SOMITOMOCONROLL33315VAI合計(jì)3624約55001. 世界薄板坯生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀美國是短流程發(fā)展最快的國家，自1989年6月NUCOR公司CRAWFORDSVILLE廠電爐薄板坯連鑄連軋（CSP）投產(chǎn)以來，美國已有12流（7個(gè)廠）的CSP生產(chǎn)線相繼投產(chǎn)，產(chǎn)量已超過1000萬噸。美國之所以大力發(fā)展短流程，有以下主要原因：1） 廢鋼來源充足，

6、國內(nèi)廢鋼加工，分類服務(wù)齊全，各州政府在政策上對以廢鋼鐵作為原料的環(huán)保型鋼廠給予支持。2） 投資少，建設(shè)周期快，一個(gè)包括冷軋?jiān)趦?nèi)的200250萬噸的短流程鋼廠投資約8億美元，建設(shè)周期16個(gè)月。3） 電費(fèi)便宜。4） 勞動(dòng)生產(chǎn)率高，一般在2500噸/（人年）以上1.1 廢鋼及其代用品問題短流程鋼廠生產(chǎn)平材的關(guān)鍵之一是鋼中殘余元素總量控制問題，尤其是銅含量。美國短流程鋼廠的銅含量基本控制在0.10以下，采取的措施包括：1） 廢鋼嚴(yán)格按來源，成分分類堆放。2） 注意原料配比，使用廢鋼代用品如生鐵，HBI，DRI等。以GALLATIN為例，其電爐原料配比一般為60 的廢鋼+15HBI+25生鐵，鋼水中銅含

7、量大致在0.08。按照此銅含量反算，其廢鋼銅含量大致在0.15以下。由于銅 含量低，殘余元素總量控制在0.25以下。所生產(chǎn)的熱軋鋼板卷表面質(zhì)量好，力學(xué)性能包括強(qiáng)度與塑性均達(dá)到了長流程產(chǎn)品的水平。廢鋼本身的低銅含量加上適當(dāng)?shù)拇闷?，是美國短流程平材廠通常采用的最簡單辦法。1.2 連鑄產(chǎn)品，質(zhì)量等問題一般來講，不同企業(yè)有不同的產(chǎn)品策略。NUCOR公司HETFORD廠重點(diǎn)生產(chǎn)熱軋中厚板。BERKELEY廠生產(chǎn)一般用途冷軋鋼板。BHP北極星廠選擇中等厚度薄板坯鑄機(jī)，目的是克服薄板坯連鑄卷渣嚴(yán)重，鋼板表面質(zhì)量差的缺點(diǎn)，生產(chǎn)能夠用于汽車業(yè)的深沖擊鋼板。GALLATIN廠除生產(chǎn)一般熱軋結(jié)構(gòu)鋼板外，也生產(chǎn)汽車

8、鋼板，已在豐田，福特汽車上試用。表2 GALLATIN廠生產(chǎn)的汽車用鋼板成分為CTONALs0.030.051520）106701060.02GALLATIN鋼廠在潔凈鋼方面主要抓了以下幾點(diǎn)： 電爐無渣出鋼。 鋼水包引流自開率（98以上） 精煉工藝優(yōu)化控制，尤其強(qiáng)調(diào)Ca/Al，及鈣處理以后的軟攪拌工藝。 保護(hù)澆鑄。 喂絲在電磁制動(dòng)（ENBR）技術(shù)方面，NUCOR BERKELEY和BHP北極星廠均在結(jié)晶器安裝使用了EMRT技術(shù)。采用該技術(shù)后，在拉速為5m/min時(shí)浸入式水口流出的鋼水沖擊深度和結(jié)晶器鋼水表面流速波動(dòng)均大幅度減少。與采用EMBR前相比，鋼板因鑄坯卷渣造成的缺陷減少了90，縱裂紋指

9、數(shù)減少了80。1.3 關(guān)于連鑄坯厚度問題薄板坯連鑄連軋發(fā)展到今天，有四個(gè)重要變化： 不再追求連鑄坯愈薄愈好，一般以70mm左右為宜。 鑄機(jī)垂直段加長至8m以上。 板坯寬度1560mm以上。 初軋+精軋機(jī)組GALLATIN廠不采用液芯壓下技術(shù)（LCR），NUCOR BERKELEY廠雖裝有LCR，也一直擱置不用，主要原因是： 采用LCR后壓下輥表面溫度提高，BERKELEY廠壓下輥未采用內(nèi)部冷卻。 氧化鐵皮壓入鑄坯造成后步除磷皮困難。采用CLR的初衷主要是為了解決結(jié)晶器內(nèi)腔過薄帶來的冶金工藝問題，但解決了結(jié)晶器截面積辦法問題后，卻帶來了后面的質(zhì)量問題，因此對LCR的作用值得進(jìn)一步研究，特別是在結(jié)

10、晶器安裝EMBR后，就更值得探討了。隨著現(xiàn)代化電爐效率的提高，冶煉周期一般可穩(wěn)定在55min之內(nèi)，因此CSP短流程鋼廠生產(chǎn)線中的連鑄成為限制因素。為了解決這一“頸瓶”問題，除了在連澆爐數(shù)和拉速上下工夫外，關(guān)鍵是對鑄機(jī)進(jìn)行改造，使之能生產(chǎn)6070厚的鑄坯。對于生產(chǎn)高質(zhì)量的鑄坯來講， 提高拉速也是具有限度的。對于50mm厚的CSP鑄機(jī)，最高5.5/in的拉速是合適的。1.4 鑄坯的溫度薄板坯進(jìn)入熱軋加熱爐前溫度是影響成本和板材質(zhì)量的重要參數(shù)，NUCOR BERKELEY廠和GALLATIN廠進(jìn)加熱爐前的鑄坯溫度一般都在9801040度之間，BERKELEY廠可達(dá)1075度，生產(chǎn)實(shí)踐表明，鑄坯入爐前

11、的溫度愈高，軋制板形愈好，愈容易軋制薄規(guī)格，并且能夠有效降低加熱爐能耗。1.5 鋼水成材率成材率是反映企業(yè)技術(shù)與管理水平高低的一個(gè)綜合指標(biāo)。它與連鑄連澆率，鋼水質(zhì)量，加熱爐工藝，軋制技術(shù)及生產(chǎn)管理等密切相關(guān)。NUCOR BERKELEY廠的有關(guān)數(shù)據(jù)如表3： 表3平均鋼水成材率98.5 平均鑄坯成材率97.4 綜合鋼水成材率98.597.4=98.84 BERKELEY廠的連澆爐數(shù)一般為1116爐，平均為12爐，平均連澆時(shí)間達(dá)11h。要抓好連澆率問題，必須在以下幾個(gè)方面有進(jìn)一步的突破： 鋼包鋼水下渣檢測或準(zhǔn)確判斷的問題，殘留量控制在4%以內(nèi)。 漏鋼率0.4 中間包水口與浸入式水口的壽命穩(wěn)定控制在

12、10h以上。1.6 低合金高強(qiáng)度鋼 CSP工藝由于其特殊性，熱軋板卷一般強(qiáng)度高，硬度高，塑性好，冷加工比較困難。同時(shí)如不采取特別措施，其力學(xué)性能變化區(qū)間偏大，給后續(xù)工序帶來相應(yīng)的問題，應(yīng)此必須加以控制。關(guān)于加釩問題，美國STRATCOR公司向鋼中加入VN，加入VN合金后，鋼中只需0.053%的釩就相當(dāng)于向鋼中加入釩鐵時(shí)0.07V的效果，節(jié)約成本20%40。2中國薄板坯連鑄連軋技術(shù)的現(xiàn)狀 中國鋼鐵工業(yè)近年來發(fā)展迅速，自1996年來，產(chǎn)鋼量持續(xù)保持在1億噸以上，成為世界上產(chǎn)鋼量最多的國家。近年來鋼鐵行業(yè)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過工藝技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整，企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有明顯進(jìn)展。2001年12月我國淘汰了最后一

13、座平爐。10多年來我國鋼鐵企業(yè)的連鑄發(fā)展得很快，連鑄比由1990年的22.7提高至2001年的88.3，超過了世界的平均水平。武鋼，鞍鋼首鋼等一批大型鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全連鑄生產(chǎn)。一些企業(yè)板坯鑄機(jī)漏鋼率平均0.01，高效化連鑄生產(chǎn)有較大進(jìn)展。 1998年我國第一條生產(chǎn)線在珠江鋼鐵公司投產(chǎn)，此后邯鋼，鞍鋼，包鋼3條生產(chǎn)線陸續(xù)投入生產(chǎn)并繼續(xù)配套完善。唐鋼的薄板坯連鑄機(jī)FTSR已于2002年10月14日熱試成功，F(xiàn)TER將全線貫通。這些生產(chǎn)線全部建成后，我國擁有的7條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，其總產(chǎn)能超過1000萬噸/年。表4列出了7條生產(chǎn)線的概況：企業(yè)煉鋼爐連鑄機(jī)板坯尺寸mm生產(chǎn)能力 萬t/a軋機(jī)最終產(chǎn)品

14、尺寸/mm均熱爐投產(chǎn)日期珠鋼1150t電爐1流立彎型CSP鑄機(jī)50（9501350）806機(jī)架CSP軋機(jī)1.27（最小）輥底式均熱爐191.8m199811邯鋼2100（公稱）/120（實(shí)際出鋼）t轉(zhuǎn)爐1流立彎型CSP鑄機(jī)（5070）（9801560）1231+6機(jī)架CSP軋機(jī)1.20（最?。┹伒资骄鶡釥t191.8m199912包鋼2210t轉(zhuǎn)爐2流立彎型CSP鑄機(jī)70（9001680）2006機(jī)架CSP軋機(jī)1.20（最?。┹伒资骄鶡釥t200.8m*2，擺動(dòng)式串聯(lián)200104唐鋼2150t轉(zhuǎn)爐1流直狐型FTSR鑄機(jī)（9070），65*（8501680）1302+5機(jī)架達(dá)涅利+三菱軋機(jī)0.806

15、.00輥底式均熱爐187m200212馬鋼2100（公稱）/110（實(shí)際出鋼）2流立彎型CSP鑄機(jī)（9070），65（9001600）2207機(jī)架CSP軋機(jī)0.808.00輥底式均熱爐270m2，擺動(dòng)式串聯(lián)200312漣鋼 290（公稱）/105（實(shí)際出鋼）t轉(zhuǎn)爐1流立彎型CSP鑄機(jī)70，55（9001600）1307機(jī)架CSP軋機(jī)0.812.70輥底式均熱爐291m200404鞍鋼290（公稱）/110（實(shí)際出鋼）t轉(zhuǎn)爐1流直弧型CONROLL鑄機(jī)135（100150）（9001620）1001+6機(jī)架ASP軋機(jī)1.30（最?。┎竭M(jìn)式加熱爐200007 表4其中珠鋼，邯鋼，包鋼，馬鋼，漣鋼5

16、個(gè)企業(yè)采用的是CSP生產(chǎn)線，包鋼和馬鋼用2流，珠鋼和邯鋼正在建第二流連鑄機(jī)，其余是1流，軋機(jī)機(jī)組為六機(jī)架或7機(jī)架。設(shè)計(jì)的最終產(chǎn)品的最薄規(guī)格，前3家為1.2mm，后3家為0.8mm。鞍鋼ASP生產(chǎn)線采用的VAI公司直弧型CONROLL鑄機(jī)，是一種中薄板坯鑄機(jī)，鑄坯厚度為135mm。3薄板坯表面縱裂在CSP生產(chǎn)過程中，珠鋼，包鋼出現(xiàn)了薄板坯表面縱裂現(xiàn)象。連鑄坯縱裂紋是影響連鑄機(jī)產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量的重要缺陷。鑄坯各類缺陷中50為裂紋。鑄坯出現(xiàn)裂紋，重者導(dǎo)致拉漏或廢品，輕者要進(jìn)行精整。這樣既影響鑄機(jī)生產(chǎn)率，又影響產(chǎn)品質(zhì)量，因而增加了成本。在對包鋼和珠鋼薄板坯表面縱裂進(jìn)行分析后初步分析原因和措施：3.1 鋼

17、中含碳量 根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，鋼液在凝固過程中發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變L+=時(shí)會(huì)發(fā)生約0.38的體積收縮，平衡條件下如發(fā)生包晶相變，根據(jù)Fe-C平衡轉(zhuǎn)變圖，亞包晶鋼碳含量反應(yīng)量最大，收縮量也最大。在實(shí)際澆注過程中，由于冷卻速度大，液固兩相區(qū)選分結(jié)晶鋼中含錳和其它擴(kuò)大區(qū)因素等影響，實(shí)際的包晶成分點(diǎn)會(huì)向Fe-C相圖的左下方轉(zhuǎn)移，因此造成含碳0.10左右的鋼收縮量最大。當(dāng)鋼收縮量大時(shí)，凝固坯殼會(huì)脫離結(jié)晶器壁，造成平均熱流的減少。實(shí)際連鑄中含碳0.10左右的亞包晶鋼鑄坯凝固坯殼生長不均勻，表面縱裂紋發(fā)生率較高，均與凝固時(shí)伴隨包晶轉(zhuǎn)變發(fā)生收縮有關(guān)。在珠鋼CSP工藝生產(chǎn)的SPA-H鋼中碳含量分別為0.06、0.076和0.

18、08。在相同拉速下，含碳量為0.06的連鑄坯沒有發(fā)生表面縱裂；含碳量0.076的連鑄坯發(fā)現(xiàn)表面縱裂；含碳量0.08的有嚴(yán)重的縱裂紋。此外，SPA-H鋼中含有Mn、Ni、N、Cu等擴(kuò)大奧氏體元素，加上薄板坯冷卻速度比傳統(tǒng)板坯快，會(huì)造成實(shí)際包晶成分向Fe-C相圖的左下方轉(zhuǎn)移，因此造成鋼在含碳0.07-0.09范圍內(nèi)就會(huì)發(fā)生包晶反應(yīng)，且包晶反應(yīng)量相當(dāng)大，從而造成薄板坯收縮量也相當(dāng)大。當(dāng)鋼收縮量大時(shí)凝固坯殼會(huì)脫離結(jié)晶器壁，尤其更容易脫離漏斗型結(jié)晶器，造成薄板坯凝固坯殼生長不均勻從而產(chǎn)生鑄坯表面縱裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生漏鋼。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼中碳含量大于0.06后，鑄坯有時(shí)產(chǎn)生輕微表面縱裂紋。隨含碳量增加，

19、薄板坯產(chǎn)生縱裂紋的傾向增加。因此，只要具備生產(chǎn)低碳鋼水（0.020時(shí)，使鋼中兩相區(qū)凝固界面的延伸率大大下降；鋼的熱裂紋敏感性隨S含量增加而增加，熱裂指數(shù)升高。當(dāng)S0.020時(shí)Mn/S較低，小于30，在晶界出現(xiàn)低熔點(diǎn)的硫化物比例增多。3.3 結(jié)晶器的熱流密度日本住友金屬公司90年代在連鋼廠采用50100t鋼包的鋼水，在冶金長度12.8m中等厚度（90120mm）的試驗(yàn)板坯寬度為1000mm，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為了防止產(chǎn)生表面縱裂紋，需控制結(jié)晶器銅板的熱流密度在臨界熱流密度以下。低碳鋼（0.04%0.06%）的臨界熱流密度為3.010 6w/m 2；中碳鋼（0.14%0.17%）的臨界熱流密度為2

20、.010 6w/m2。目前，CSP連鑄機(jī)通常的漏斗型結(jié)晶器寬面熱流密度為（2.402.90）106 w/m2,處理生產(chǎn)含碳小于0.06%低碳鋼，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般不會(huì)產(chǎn)生縱裂紋。但是如果生產(chǎn)0.07%0.20%碳含量的鋼種，則難以保證使結(jié)晶器銅板寬面熱流密度小于2.0106w/m2.影響結(jié)晶器熱流密度的主要因素為連鑄機(jī)拉速，一般情況是拉速愈高，熱流密度越大。3.4 拉速的影響對含碳量小于0.06%的鋼種澆注速度達(dá)到5.5m/min還可以保證表面質(zhì)量，而含碳量在0.08%左右的鋼仍然是難澆鋼種。以珠江CSP鋼廠為例，對于碳含量大于0.18的鋼種，其拉速大于4.8m/min時(shí)開始出現(xiàn)縱裂紋缺陷，5.0

21、m/min時(shí)縱裂紋比較發(fā)達(dá)。3.5 過熱度對縱裂的影響 合理地控制中間罐鋼水的過熱度非常重要，過熱度對鑄坯縱裂的影響見 圖1。圖1為武鋼三煉鋼2001年16月Q235系列、SS400系列536爐的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，當(dāng)過熱度20oC時(shí)，鑄坯縱裂發(fā)生概率增大，這是因?yàn)楦哌^熱度使鑄坯的柱狀晶粗大，加劇晶間裂紋的產(chǎn)生。另外澆注溫度高，形成的坯殼薄，承受橫向應(yīng)力的能力差，縱裂紋發(fā)生率增大。當(dāng)過熱度1200oC； 保證足夠的吹氬時(shí)間，使鋼水溫度均勻； 減少鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量，縮短周轉(zhuǎn)周期。通過準(zhǔn)確的出鋼溫度和溫度的過程溫度來實(shí)現(xiàn)中間罐鋼水適當(dāng)?shù)倪^熱度。目前生產(chǎn)鋼種的過熱度控制在1020oC。5. 結(jié)論 鑄坯表

22、面的細(xì)小縱裂紋和較大縱裂紋都是在結(jié)晶器內(nèi)形核并生成，尤其是在浸入式水口出口周圍的鋼水劇烈運(yùn)動(dòng)區(qū)域。改善浸入式水口和結(jié)晶器內(nèi)流場狀況是減少縱裂紋缺陷的有效措施。鋼中碳含量是影響表面缺陷的重要因素，包晶鋼極易出現(xiàn)縱裂；此外，結(jié)晶器熱流密度超過臨界值或不均和拉速過高都會(huì)造成縱裂紋的產(chǎn)生。保證鋼水碳含量在包晶鋼之外和采用合理的拉速也可減少縱裂缺陷。在縱裂紋發(fā)生區(qū)，一般有深的折痕和鑄坯表面凹陷現(xiàn)象；縱裂紋的產(chǎn)生區(qū)域總有夾雜物的出現(xiàn)，這些包括保護(hù)渣在內(nèi)的夾雜物對縱裂紋形成有一定的促進(jìn)作用?？v裂紋在低熔點(diǎn)區(qū)產(chǎn)生后，在應(yīng)力作用下沿樹枝晶間延伸擴(kuò)展。裂紋不但沿一次樹枝晶間擴(kuò)展，在二次樹枝晶臂間也會(huì)發(fā)生縱裂紋的延

23、伸和擴(kuò)展。 參考文獻(xiàn) 【1】 中國金屬學(xué)會(huì)訪美代表團(tuán) .美國短流程薄板坯連鑄鋼廠近況 .中國冶金.2002年6月第3期?！?】 仲增墉 .中國薄板坯連鑄連軋技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展 . 鋼鐵 .2003年7月第38卷第7期?！?】 王彥鋒等 . CSP工藝生產(chǎn)的薄板坯連鑄表面縱裂紋缺陷研究 . 鋼鐵 .2002年12月 第37卷第12期。 【4】 任迅 .連鑄坯縱裂的成因與對策 . 連鑄 .2002年第3期?！?】 陳雷主編 .連續(xù)鑄鋼 .冶金工業(yè)出版社 .1994年 【6】 楊曉江 .連鑄薄板坯的質(zhì)量 .連鑄 .2002年第1期【7】 殷瑞鈺 .關(guān)于中國薄板坯連鑄連軋的工藝裝備優(yōu)化和投資問題 .鋼鐵

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25、分，進(jìn)行了工藝部分計(jì)算及相關(guān)設(shè)備的選取。關(guān)鍵詞 偏心底出鋼 廢鋼預(yù)熱 爐外精煉 鋼水全連鑄 Abstract This designing text is 2120t UHP Electric Arc furnace, primary using some new techniques. For example, the EBT, scrap preheating, the refining out of the furnace and the molten steel 100% continuous casting, ect. This design include six sections

26、, compute the partion of operation procession and select the equipment about the designing.Key words EBT scrap preheating the refining out of the furnaceThe molten steel continuous casting1. 概述本設(shè)計(jì)是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求進(jìn)行的。設(shè)計(jì)任務(wù)是年產(chǎn)100萬噸鑄坯的全連鑄電爐煉鋼的設(shè)計(jì)。在煉鋼車間，本設(shè)計(jì)中采用2座120噸的電爐，其中采用了偏心底出鋼，水冷掛渣爐壁，廢鋼預(yù)熱，爐外精煉等新技術(shù)。在連鑄車間，設(shè)置

27、了一臺二機(jī)二流的弧形連鑄機(jī)，以實(shí)現(xiàn)連鑄連軋。鋼水工藝流程： EAF100 20LF MPE過程30 VD100 FW100CCM 本設(shè)計(jì)共分六部分：第一部分包括電弧爐的爐型設(shè)計(jì)和原料成分；第二部分為供料系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)計(jì)算；第三部分為爐外精煉設(shè)備的設(shè)計(jì)和選??；第四部分為連鑄設(shè)備的設(shè)計(jì)與選?。坏谖宀糠譃檐囬g廠房及設(shè)備的設(shè)計(jì)與選?。坏诹糠譃檐囬g定員。2. 生產(chǎn)計(jì)劃及金屬平衡2.1 生產(chǎn)計(jì)劃煉鋼車間生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)軋機(jī)生產(chǎn)能力要求、煉鐵廠高爐供應(yīng)的鐵水量和全廠廢鋼平衡，以及煉鋼車間主體設(shè)備的生產(chǎn)能力進(jìn)行綜合分析確定的。2.1.1 生產(chǎn)鋼種 鋼種普碳鋼低合金鋼特殊鋼年產(chǎn)量（萬噸）11.904 11.904

28、95.232比例（）1010802.1.2 主要生產(chǎn)鋼種成分鋼種分類鋼號主要化學(xué)成分CSiMnSPNiCr特殊鋼10F0.070.140.070.250.500.040.0400.250.15普碳鋼Q2350.140.220.300.300.650.0400.040低合金鋼16Mn0.120.200.200.551.201.600.0400.0402.1.3 連鑄機(jī)斷面規(guī)格及產(chǎn)量分配鑄坯斷面尺寸（mm）15010001508001701000定尺長度（m）8 10 8年產(chǎn)量（萬噸） 80 10 102.2 金屬平衡年產(chǎn)良坯100萬噸，需廢鋼量為56.2311萬噸。金屬平衡表如下： 鋼鐵料平衡圖

29、50%廢鋼50DRI 90 86 電爐鋼水 鋼包精煉鋼水 100 0.1 981.9損耗中間罐鋼水返回廢鋼 損耗返回廢鋼連鑄坯 0.5% 97.5 2.0 0.5% 99 0.5合格鑄坯損耗返回廢鋼 2.3 電爐鋼水產(chǎn)量計(jì)算2.3.1 電爐作業(yè)制度車間全年日歷工作天數(shù) 365天 車間全年大修天數(shù) 25天每十天計(jì)劃檢修8小時(shí)（包括修爐），全年合計(jì)天數(shù) 10天車間不可預(yù)計(jì)的生產(chǎn)故障耽誤天數(shù) 20天電爐全年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù) 310天電爐作業(yè)率： 310365852.3.2 電爐作業(yè)指標(biāo)電爐平均出鋼量 120噸電爐出鋼至出鋼周期 90min爐外精煉時(shí)間： 鋼包爐精煉（包括喂絲） 45minMPE處理 15

30、min真空脫氣（包括喂絲） 35min2.3.3 一座120噸高功率電爐可能達(dá)到的年產(chǎn)鋼水能力計(jì)算Q2460120310/90=595200 t/a 2.4 原料條件2.4.1 碳素鋼成分（）CSiMnP S Fe 0.18 0.25 0.55 0.03 0.03 98.962.4.2 生鐵成分（） C SiMn PS Fe3.84.250.40.660.40.570.040.120.0280.6384.040.520.490.090.0494.822.4.3 石灰成分CaO SiO2MgOAlO2燒減 S88.691.31.842.781.51.71.31.65余數(shù)0.040.0791.00

31、2.501.601.503.340.062.4.4 螢石成分（）CaFSiO2MgOAl2O3P2O5 S88.491.32.334.100.210.432.444.250.210.390.040.0790.004.000.354.250.360.042.4.5 礦石成分（）CaOSiO2MgOAl2O3P2O5 SFe2O3H2O1.41.64.35.60.30.61.41.770.150.0689.9692.11.51.504.50.501.600.100.0691.000.742.4.6 磚塊成分（）CaOSiO2MgO Al2O3Fe2O30.50.761740.30.63337 0.

32、91.20.6063.000.4035.001.002.4.7 高鋁磚成分（）CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O33.44.03.23.60.10.1289.8792.30.70.853.503.500.1092.100.802.4.8 爐襯配比（鎂碳磚）CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O34.14.93.54.088.992.30.620.841.21.84.503.5090.000.700.302.4.9 鐵合金成分1) 硅鐵（70）CSiMnPS余Fe0.010.0668.578.60.660.8140t時(shí)，爐頂厚度350mm(水冷爐壁)。3.3 加料門尺寸中等和小容量的爐子具有

33、一個(gè)加料門和一個(gè)出鋼口。大于80t的爐子最好設(shè)有兩個(gè)加料門，正門和側(cè)門，以加速修補(bǔ)爐襯、向爐內(nèi)供氧、用裝料機(jī)械向爐內(nèi)加入爐料及合金料，并順利地取樣和測溫。爐門寬度：l=0.25D=0.255.2281.307m爐門高度：b=0.8l=0.81.3071.406m出鋼口為圓形，直徑為200mm，在熔煉時(shí)出鋼口用耐火泥堵塞。3.4 偏心底出鋼出鋼箱偏心底出鋼砌筑耐火材料后，出鋼口直徑為200mm，但在爐殼底部需開一直徑為603mm的孔，以便出鋼口砌筑耐火磚。出鋼口距爐體中心線距離為：L =D殼/2+0.603/2=6.708/2+0.603/2=3.656m取L=4.0m爐體中心線距出鋼箱外壁的距

34、離為L=4.8m出鋼箱高度為2.0m出鋼箱夾角取120o 。3.5 水冷掛渣爐壁由于電弧爐單位功率水平的提高，導(dǎo)致電弧爐內(nèi)熱負(fù)荷的急驟增加，爐內(nèi)溫度分布的不平衡加劇，從而大幅度地降低了電弧爐爐壁的使用壽命，因此采用水冷掛渣爐壁和水冷爐蓋已經(jīng)成為提高超高功率電弧爐爐壁使用壽命，促進(jìn)超高功率電弧爐技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。各種形式的水冷掛渣爐壁和水冷爐蓋，都具有一定的散熱能力和相應(yīng)的良好的掛渣能力，可成倍提高電弧爐爐襯和爐蓋的使用壽命，大幅度降低耐火材料消耗，而且運(yùn)行安全可靠。本設(shè)計(jì)中水冷爐蓋采用全冷式，水冷爐壁在渣線以上200mm處。(1) 水冷爐壁面積SbSb=（D殼內(nèi)298）（H1200） （66

35、28298）（2614200） 4.798107mm2 （2）水冷爐蓋面積Sd 設(shè)爐蓋所在球形半徑為R, 則有： （Rh3）(D殼內(nèi)/2)2=R2 即: (R603)2（6628/2）2=R2 解之得：R9408mm Sd=2Rh370023002 2940860370023002 3.381107mm2(3) 總水冷面積SS=Sb+ Sd=4.798107+3.3811078.179107mm2(4) 冷卻水流量GG=qS/Cp(t0t1)式中：G 冷卻水流量m3/h q 爐壁熱流，KJ/m2h; 本設(shè)計(jì)中q取2.44105 KJ/m2hS水冷爐壁的受熱面積，m2Cp水的熱容，4.18510

36、3KJ/Kgh t0出水溫度，oC ;35 oC t1進(jìn)水溫度，oC ;25 oC則G=(2.4410581.79)/4.185103(35 25)476.864m3/h(5) 水冷管直徑d壁d壁內(nèi)G/N41000/(3600u)1/2鑄管水冷爐壁中水速為1.22.5m/s,取u1.8m/s水的密度為1000Kg/m3所以d 壁內(nèi)286.11841000/(36001.81000)=0.237m=237mmd支管286.11841000/（3600 u） 式中：N水冷塊數(shù)，取16塊 則 d支內(nèi)286.118/1641000/(36001.81000)=0.059m=59mm總管壁厚度取10mm

37、,所以d壁外d壁內(nèi)+210237210257mm支管壁厚度取8mm，所以d支外d支內(nèi)+2859+2875mm所以水冷爐壁用25710mm的無縫鋼管制成，支管為758mm,用無縫鋼制成水冷塊。3.6 電弧爐爐蓋d壁G41000/（3600u）1/2 190.74641000/（36001.81000）1/2 0.194m=194mmd支190.746/N41000/（3600u）1/2 式中 ：N水冷塊數(shù)，取9塊 則 d支 =190.746/941000/（36001.81000）1/20.065m65mm總管壁厚取10mm，則d壁外194+210214mm支管壁厚取8mm, 則d支外652881mm則電弧爐爐蓋采用21410mm和818mm的無縫鋼管制成。 爐蓋基本尺寸：外徑 6900mm，內(nèi)徑 6102mm。 爐蓋中心部位套裝一小爐蓋（3500mm），使用耐火材料砌筑而成，邊緣有水冷管（818mm無縫鋼管）支撐與保護(hù)，并與大爐蓋連接。小爐蓋上砌有三個(gè)電極桶孔，電極心圓直徑為： d極心0.3D=0.35.2281.568m 電極直徑為550mm,電極孔直徑為700mm.第五孔為加料孔，為高位料倉加料，距爐蓋中心距為1500mm，其直徑為600mm。 電爐除塵煙道安裝在大爐蓋上，其直徑為1000mm，與爐蓋中心相距290