鋼鐵冶金專業(yè)年產(chǎn)70萬噸電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)

1、鋼鐵冶金專業(yè)年產(chǎn) 70 萬噸電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)目錄緒言第一章設(shè)計(jì)方案 11.1 設(shè)計(jì)概述 11.2 產(chǎn)品方案 21.3 產(chǎn)量計(jì)算41.4 新技術(shù)、新設(shè)備的選擇說明141.5 工 藝 流 程 及 車 間 的 組成 15第二章電弧爐設(shè)計(jì) 172.1 電 弧 爐 爐 型 及 其 尺 寸 計(jì)算172.2 爐 子 變 壓 器 功 率 和 電 參 數(shù) 的 確定2226第三章 連鑄設(shè)計(jì)3.1 車 間 設(shè) 備 及 參 數(shù) 的 選定263.2 連鑄機(jī)基本參數(shù)的確定273.3 連 鑄 車 間 的 工 藝 布置31第四章車間布置及主要設(shè)備的選擇 334.1 爐子跨 354.2原料跨 424.3澆鑄跨 454.4精煉

2、跨間布置 48第五章電爐煉鋼的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)535.1 產(chǎn)量方面 535.2 質(zhì)量方面535.3 品種方面535.4 成本方面 54第六章專題研究 556.1 開發(fā)背景556.2 成 形 耐 火 涂 料 的 特 性 和 性能566.3 耐 火 涂 料 層 的 涂 敷 作業(yè)586.4 結(jié) 束語 58參考文獻(xiàn)59緒言本次設(shè)計(jì)是根據(jù)婁底地區(qū)條件設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為 70 萬噸電弧爐煉鋼車間 ,該 地區(qū)礦藏豐富 , 水源充沛 , 交通發(fā)達(dá), 設(shè)計(jì)煉鋼車間條件比較合理。同時(shí)在該地區(qū) 建廠不僅是本地區(qū)工業(yè)發(fā)展的需要 , 也為本地區(qū)重工業(yè)的發(fā)展提供拉可靠保證 在本次設(shè)計(jì)中?？紤]到我國的鋼鐵工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 , 及未來鋼

3、鐵行業(yè)發(fā)展的方向 , 更加為能夠創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟(jì)效益 , 在行業(yè)競爭中處于有利地位 , 同時(shí)根據(jù)市場 需求, 重點(diǎn)發(fā)展優(yōu)質(zhì)鋼 ,合金鋼等特鋼品種 , 本次設(shè)計(jì)中采用現(xiàn)在比較先進(jìn)的煉 鋼技術(shù)。盡量做到經(jīng)濟(jì)上合理 ,技術(shù)上先進(jìn) ,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ,改善工人的工 作環(huán)境,建設(shè)一流的現(xiàn)代煉鋼車間。 如:在本次設(shè)計(jì)中。電爐中采用二次燃燒技術(shù) , 吹氧自動(dòng)系統(tǒng)。連鑄車間中 ,采用全程保護(hù)澆注 ,電磁攪拌系統(tǒng) ,結(jié)晶器液面控制 儀,汽水噴霧冷卻等先進(jìn)技術(shù) , 為企業(yè)的高產(chǎn)量 , 高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造拉條件 , 將為企 業(yè)本身和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出不可磨滅的貢獻(xiàn) , 創(chuàng)造豐富的經(jīng)濟(jì)效益。 在本次設(shè) 計(jì)中, 是本人三

4、年專業(yè)知識學(xué)習(xí)的一個(gè)促進(jìn)過程。 電爐部分的一個(gè)總結(jié) ,知識的一 個(gè)再學(xué)習(xí)過程。本次設(shè)計(jì)中得到了老師的悉心指導(dǎo)和幫助 , 本人表示非常的感謝。 然而, 由于本人水平有限 , 設(shè)計(jì)中難免有不足和紕漏之處。望各位給予指正。第一章 設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)概述1.1.1 設(shè)計(jì)的基本原則及內(nèi)容1 、設(shè)計(jì)的基本原則1 貫徹執(zhí)行黨和國家建設(shè)四化的方針、政策及其有關(guān)規(guī)定。在廠址選擇 及進(jìn)行工廠總平面布置時(shí) , 盡量少占有現(xiàn)有耕地 ,“三廢”的處理和排除不應(yīng)污染 環(huán)境, 不應(yīng)有害農(nóng)業(yè)生產(chǎn) , 且應(yīng)綜合利用。在方案的確定和選擇上要考慮到國家的 現(xiàn)狀和要求以及未來發(fā)展的需要。2 設(shè)計(jì)中的技術(shù)決定緊密結(jié)合我國的具體情況

5、, 保證技術(shù)先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)合 理相結(jié)合。 在生產(chǎn)工藝流程和機(jī)器設(shè)備的選擇上。 考慮到我國現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)水 平,盡可能她提高機(jī)械化 , 自動(dòng)化的程度。以達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗 , 提離經(jīng)濟(jì)效、人益。3 充分利用本地資源 , 發(fā)揮現(xiàn)有工業(yè)基地的潛力 , 降低資。4 設(shè)計(jì)應(yīng)充分體現(xiàn)社會(huì)主義制度對勞動(dòng)者的安全與健康的關(guān)懷, 應(yīng)把環(huán)境提到重要位置 , 重視“三廢”處理及綜合利用。2 、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 :產(chǎn)品方按確定 ,配料計(jì)算 , 爐型設(shè)計(jì)爐子容量及座數(shù)確定 爐型尺寸計(jì)算、變壓器及電器參數(shù)選擇等 , 電爐車間的設(shè)計(jì)車間設(shè)備選擇及布置 , 各跨間的設(shè)計(jì)等。1.1.2 建廠條件評述通過實(shí)地調(diào)查 ,利用收集到

6、的資料 , 就該地區(qū)資源、電力、交通、水文、 地質(zhì)、氣候等方面加以評述 , 以論證在該地建廠發(fā)苦難性與合理性。本次設(shè)計(jì)中 , 我們的設(shè)計(jì)是根據(jù)婁底地區(qū)的條件進(jìn)行的 , 下面就將該地條件 表述如下 , 以供參考使用。1 、資源 , 能源婁底地區(qū)是湖南礦藏比較集中的地區(qū) , 種類繁多 , 藏量豐富 , 尤以煤鐵等 最為著名 , 煤產(chǎn)量為全省第一 , 號稱“漣邵煤田”鐵礦有“田湖鐵礦”等。電力充 足,婁底以西有裝機(jī)容量 1203 千瓦的金竹山電廠 ,加上葛洲壩水電并網(wǎng) , 能完全 滿足需要。水源充沛 , 湘江支流 ?漣水河橫貫其中。2 交通運(yùn)輸婁底是湘中地區(qū)的交通樞紐 ,湘黔復(fù)線鐵路橫貫東西 , 婁

7、邵鐵路連接南北 還有眾多廠礦鐵路專線。公路縱橫交錯(cuò) ,里程達(dá) 2308 公里,資水, 漣水通航里程 200多公里。因此 ,原料,產(chǎn)品運(yùn)輸十分方便。3 、氣象條件1 氣溫極端最咼氣溫41 C極端最低氣溫-2 C全年平均氣溫 18.3 C2 風(fēng)主導(dǎo)風(fēng)向 : 東北風(fēng) 最大風(fēng)速 :8m/s1978 10m/s1974七月份最大風(fēng)速 1.8m/s, 最小風(fēng)速 0.7m/s.3 降水量年平均降水量 1322.9mm,1958-1970 年最大月降雨量 121.9mm4 濕度冬季最冷月相對濕度 75%夏季最熱月相對濕度 81-66%4 、地質(zhì)條件 婁底地區(qū)地下埋藏著第四紀(jì)沖積黏土 ,卵石和石灰?guī)r ,其抗壓強(qiáng)

8、度 :黏土 ？?2.0kg/cm2卵石？?3.0kg/cm2石灰?guī)r ?4.0kg/cm25 、風(fēng)量修正 , 基本風(fēng)壓月份 風(fēng)量修正系數(shù)（K值）漏風(fēng)損失（）入爐風(fēng)量（Nm3/min）七月0.8212 613 一月 0.922 12 727全年平均 0.899 12 672基本風(fēng)壓值 35kg/m2, 基本雪壓值 30kg/m21.2 產(chǎn)品方案 在這節(jié)里,年產(chǎn)量,冶煉鋼種及其產(chǎn)量比例均由設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定得知。具 體鋼號可給定也可以自行選擇。選擇原則如下 :1 所選鋼號必須是該鋼種中典型的常用代表鋼號 ; 2 綜合考慮中國的礦產(chǎn)資源狀況,我國的礦產(chǎn)資源基本上是缺鉻少鎳多硅錳 ; 3考慮到市場的需求情況

9、1.2.1 冶煉的鋼種,代表鋼號及化學(xué)成分確定為表 1-1 所列:成分鋼種C Si Mn P S Ni Cu Cr Ti優(yōu)質(zhì)碳素鋼45# 0.420.50 0.170.37 0.500.80 < 0.035<0.035< 0.25 -< 0.25 -碳工鋼 T8 0.750.84 0.150.350.200.40< 0.0350.20< 0.30 -硅鋼 D22 < 0.08 2.012.500.200.40< 0.040< 0.030彈簧鋼 60Si2Mn 0.570.651.52.00.60.9< 0.045<0.045-軸

10、承鋼 GCr15 0.951.050.150.350.20.4< 0.027<0.020< 0.30 < 0.25 1.31.65-合金結(jié)構(gòu)鋼20MnSi 0.150.23 0.350.70 1.101.55 < 0.040<0.040-0.95-不銹鋼 1Cr18Ni9Ti < 0.12 < 0.80 < 2.0< 0.035<0.0308.011.0-1719 5XC-0.020.80表 1-1 冶煉鋼種化學(xué)成分表1.2.3 鋼種簡介要求對所選鋼號的工藝性能 , 機(jī)械性能和用途作簡要介紹。1 、合金結(jié)構(gòu)鋼如20MnS、4OC

11、r等,所含合金元素的總量一般不超過5%但所用合金元 素的種類卻很多。各種合金元素對其性能產(chǎn)生一定影響見教材 , 至使其具有良好的綜合機(jī)械性能C b、a k、S、W等,為了提高其收得率,可以不經(jīng)過噸爐精煉, 只通過吹氬攪拌便可進(jìn)行連注。主要用來制造各種機(jī)械 , 機(jī)械零件和各種工程中 金屬結(jié)構(gòu) , 加汽車、柴油機(jī)及機(jī)床等上的齒輪 , 主軸等構(gòu)件。近年來工業(yè)發(fā)展迅速 , 合金結(jié)構(gòu)鋼需求日益增多 , 目前世界上合金結(jié)構(gòu)鋼的總產(chǎn)量已達(dá)總產(chǎn)量10%,占合金銅總產(chǎn)量 45%以上。2 、滾珠軸承鋼如GCr15有較高硬度、耐磨性，高的接觸疲勞強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，良好韌性 及較高的抗磨蝕性。因此要求鋼中非金屬夾雜的量

12、少 , 尺寸小 , 塑性好和分布均 勻。但從電爐生產(chǎn)實(shí)際來看，由于一般軸承鋼C量較高,非金屬夾雜不僅數(shù)量多， 而且形狀不規(guī)則 , 所以常用渣洗和延長鎮(zhèn)靜時(shí)間等辦法 , 不適合進(jìn)行連鑄 , 連鑄冷 卻強(qiáng)度大 , 鎮(zhèn)靜時(shí)問短 , 易產(chǎn)生碳化物偏析和裂紋 , 為了去除一定數(shù)量雜物和 偏析, 用 LF 爐精煉。該鋼種用于制造滾珠軸承的滾珠 , 棱柱和內(nèi)外套圈。3 、不銹鋼加 lCrl8Ni9Ti 等, 它們含 Cr、 Ni 等合金元親很高 , 特別是 Cr 含量為 1820%而C含量要格別較低水平,生產(chǎn)中要特別注意“脫 C保Cr”控制。為了 提高合金元素回收率 , 避免在強(qiáng)冷卻條件下產(chǎn)生裂紋 , 一般

13、不銹鋼應(yīng)用模鑄 , 與 LF爐相配合。由于不銹鋼具有高的抗氧化，耐磨蝕性能，所以被廣泛應(yīng)用于原子 能、航空、海洋開發(fā)、化學(xué)、石油工業(yè)及日常生活之中。1.3 產(chǎn)量計(jì)算1.3.1 金屬平衡圖1 、金屬平衡圖參見表 1-2, 由計(jì)算知車間產(chǎn)量等分布情況 , 如表 1-3表 1-3 車間產(chǎn)量分布冶煉鋼種 年產(chǎn)量 t 裝入量 ia?1-h 鋼水量 ji1-c-y 返回鋼 jih-c-y 收得率 k1-c-y 收合率 l1-h 消耗系數(shù) ni?a45#210000 229007.634217557.252 7557.2529591.71.09120MnSi105000 114503.817108778.6

14、26 3778.6269591.71.091T8 105000 114503.817 108778.626 3778.626 9591.7 1.091D2270000 79908.67575913.241 5913.2429587.61.091GCr1535000 39954.33837956.621 2956.6219587.61.09160Si2Mn 105000 114503.817 108778.626 3778.626 95 91.7 1.0911Cr18Ni9Ti 70000 79908.675 75913.241 5913.242 95 87.61.091金屬平衡圖如下 :連鑄以

15、 45#為例,見圖 1-1。圖 1-1 金屬平衡圖2 、配料計(jì)算配料任務(wù)在于確定爐料的化學(xué)組戒及其配比 ; 合理利用返回鋼 ,節(jié)約合金 元素, 減少消耗 , 縮短冶煉時(shí)間1 配料原則1 配料的準(zhǔn)確性即爐料重量和配料成分要準(zhǔn)確。2 合理使用廢鋼 , 廢鋼的化學(xué)成分須符合所煉鋼種要求。另外 , 當(dāng)采用氧 化法冶煉時(shí) , 應(yīng)大量使用普通廢鋼 ;而在采用返回法時(shí) , 必須使用優(yōu)質(zhì)返回鋼。使用廢鋼時(shí) , 還應(yīng)考慮其塊度和單位體積重量 , 不同塊度的爐料應(yīng)有適宜 的配比，輕薄廢鋼所占比例不宜過大。當(dāng)廢鋼含C量不能滿足配C要求或廢鋼來源不足時(shí) , 可以配入部分生鐵或廢鐵 , 其配比氧化法可達(dá) 40%,返回法

16、則約為 10%。3 確定適宜的配料成分 配料成分由鋼種成分、 元素特性,冶煉方法和質(zhì) 量要求等確定 , 對于普碳鋼和低合金鋼應(yīng)著重配好 C, 而對于高合金鋼則應(yīng)著重 配好幾個(gè)主要的合金元素。碳：確定配C量時(shí),應(yīng)考慮碳在熔化期的燒損，氧化期的脫C量及還原期的 增 C 量。采用氧 化法冶煉, 爐料化 清時(shí)的 碳含量應(yīng)該比規(guī)格下限高出 0.30%0.40%。而返回法則應(yīng)高 0.15%。如果熔化期吹氧助熔 , 則氧化法配料中碳 應(yīng)該比 規(guī)格下限高0.5%0.7%,當(dāng)廢鋼含C量不足時(shí)，可以用增碳劑增碳。硅： 氧化法熔煉時(shí)不人為的配入硅 , 當(dāng)化清時(shí)鋼液含 Si 量大于 0.15%時(shí), 將會(huì)抑制沸騰 ,

17、用返回吹氧法煉不銹鋼時(shí) , 適當(dāng)提高爐料配 Si 量可以提高返回鋼 中 Cr 的回牧率 , 但也不宜超過 1.0%。錳： 對于一般鋼種 , 化清錳含量一般不作要求 , 但對于某些重要的結(jié)構(gòu)鋼 , 化清時(shí)錳含量應(yīng)不大于 0.2%,以免抑制沸騰 ,錳的燒損為 5060%。鉻： 用氧化法冶煉時(shí) , 爐料中鉻應(yīng)盡量少 , 即使量鉻結(jié)構(gòu)鋼也是如此 , 冶煉 高鉻鋼時(shí) ,其配鉻量, 裝入法按規(guī)定中下限配入 ,返回法則應(yīng)低于下限。 鎳、鉬、鎢: 成品中含量較高時(shí)按規(guī)格中、 下限配入 , 并同爐料一起裝爐。 釩、鈦、鋁 : 極易氧化 , 不在配料時(shí)加入。硫、磷：爐料中的硫、磷越低越好,一般來說,返回法的配磷量

18、W 0.20%, 氧化法的配硫和配磷因鋼種而異。配料成分 %一般結(jié)構(gòu)鋼 軸承鋼 工具鋼不銹鋼P(yáng) < 0.100 < 0.040 < 0.070< 0.050S < 0.100 < 0.030 < 0.060< 0.0502 設(shè)計(jì)條件產(chǎn)品方案見表 1-2本例設(shè)計(jì)配料均采用返回鋼：碳素廢鋼和生鐵GCr15SiMn只用碳素廢鋼、 生鐵, 碳素廢鋼的要求見表 1-4。表 1?4 電爐煉鋼用碳素廢鋼成分 %種類 C低 C 廢鋼Si Mn Cr 或 Ni0.250.3 0.5 0.4中C廢銅0.5 0.30.5 0.4高 C 廢銅0.750.3 0.5 0.

19、4表 1-5 金屬料成分 %成分原料 C Si Mn P S Ti Cr Ni 收得率0.02 0.0145#返回鋼 0.450.270.650.030.03T8 返回鋼 0.8 0.3 0.350.028 0.025 - -60Si2 Mn 返回鋼 0.6 1.8 0.7 0.030.04-D22返回鋼 0.062.4 0.3 0.0350.028-GCr15 返回鋼1.0 0.250.3 0.025 0.015 -1.5 0.201Cr18Ni9Ti 返回鋼 0.090.561.440.0220.02-17.89.2 -Fe-Mn 6397Fe-Si45 98Fe-Si 粉 7555Fe-

20、Ti25 75Fe-Cr 6098鎳 99 98注: 氧化法含煉時(shí) S0.05%,P0.06%氧化法冶煉高速工具鋼 SO.O2%,PO.02%設(shè)計(jì)中按所設(shè)計(jì)鋼種碳量相應(yīng)選擇碳素廢鋼 ,如 45#鋼一般選中碳廢鋼其它金屬料加返回鋼、生鐵、鐵合金成分及收得率見表 1-5。終插鋁量鋁條含鋁 99%低碳鋼C0.25% 插 Al 量 0.81.0Kg/t中碳鋼C0.250.75% 插 Al 量 0.50.6Kg/t高碳鋼C0.75% 插 Al 量 0.30.4Kg/t注: 插 Al 量取中限七種鋼除 lCrl8Ni9Ti 采用返回吹氧法冶煉外 , 其余均采用氧化法冶煉。1 氧化法冶煉的工藝備件如下化清時(shí)

21、鋼中C合量均化比規(guī)格下限高0.4%,料中配C量均高出規(guī)格下限 0.6%。造還原渣時(shí)加入硅粉時(shí)均按 3Kg/t 計(jì)算, 還原后加硅鐵時(shí) , 鋼中殘 Si 量按 0.15%計(jì)算。還原初期調(diào)整鋼液錳含量時(shí) , 鋼中殘錳量按 0.1%計(jì)算。鋼中 Mn、Si 成分均按表 1-5 中要求。2 氧化法配料基本共系式 :配料量裝入量 - 鐵合金總補(bǔ)入量 - 鐵礦進(jìn)鐵量鐵礦進(jìn)鐵量鐵礦加入量x鐵礦含鐵量x鐵的回收率鐵礦加入量一般按出鋼量的 0.4%計(jì)算, 鐵礦含鐵量約為 5060%,鐵的回收率約為 80%。鐵合金加入量插 Al 量3 氧化法配料計(jì)算以 45#鋼為例1 配料量鐵礦加入量 217557.252x 0.

22、4%x lO8702.29t鐵礦進(jìn)鐵量 8702.29x 55%x 80%3829.0076t10-脫1KgC所需鐵礦量，Kg求鐵合金加入量Fe- Mn2 1 7557.252 x (0 .65 -0.1)%/63%x97%1958.049tFe- Si217557.252 x0.27-0.15%/45%x98%591.972tFe-Si 粉進(jìn)入液量 3x 217557.252x 55%x 358.970t造還原渣時(shí)加入 Fe-Si 粉量為 3kg/t, 其回收率為 55%進(jìn)入鋼液鐵合金總量 1985.050+591.973+358.9692908.960t配料量 229007.634-290

23、8.957-3829.007222269.661t2 確定各種廢鋼配比設(shè)碳素廢鋼為 x 噸, 生鐵加為 y 噸 。x+y+7557.252229007.6320.5%x+4.0%y+0.45% X 7557.2521.02% X 229007.636 料中配碳 1.02%得 x187318.43ty34131.950t故本爐爐料的配比為 :返回鋼7557.255t中碳廢鋼 187318.44t生 鐵 34131.952t3 插鋁量217557.252 X0.55/1000/99%注: 插鋁量,低碳鋼為 0.70.8kg/t, 中碳素鋼 0.50.6kg/t, 合金結(jié)構(gòu)鋼0.81.0kg/t,

24、高碳鋼 0.30.4kg/t, 合全工具鋼約為 0.5kg/t, 鋁純度為 98%以上。4 返回吹氧法配料計(jì)算用返回吹氧法冶煉 1Crl8Ni9Ti, 出鋼量為 75913.241 噸,爐料綜合回收率為 96%。已知條件原料工段有關(guān)返回鋼的牌號成分表 1-6表 1- 6 返回鋼牌號 %成分鋼種C Cr Mn NiSi P1Cr18Ni9Ti0.0917.81.449.2 0.560.0223Cr130.3013.00.700.700.030D420.050.104.450.01120 0.180.600.30 0.022其它有關(guān)數(shù)據(jù)見表 1-7表 1-7 有關(guān)數(shù)據(jù)成分表 %合金元素CrNiMn

25、SiTi控制含量189.51.50.50.6配料含量10100.50.8-鐵合金含量6599.99875 30化清合金量80975040痕跡調(diào)整合金量96989895752 計(jì)算求配料量 , 根據(jù)上表P075913.241X 75913.241 X 61354.629t配鉻 根據(jù)原料工段廢鋼庫存情況 ,決定配入 1Cr18Ni9Ti 返回鋼 30%。61 354.537 X 30%18406.370t3Cr13 返回鋼 25%,即 61354.537 X 25%15338.629t要求爐料中含Cr10%,則料中應(yīng)含有鉻量：1330.921 X 3%39.925t爐料中 18406.361tCr

26、18Ni9Ti 返回鋼帶入 Cr 量:18406.361X17.8%3276.339t15338.634t3Cr13返回鋼帶入 Cr量：15338.634X13%1994.005t尚缺 Cr 量 6135.453-3276.332-1994.002865.091t所缺Cr用中碳鋼鉻鐵Cr1Cr65%,C0.55%卜足,則應(yīng)配入的Cr1量為:865.099/65%1330.925t配Ni要求爐料中含Ni10%,則料中應(yīng)有Ni量為：61354.537X10%6135.456t18406.361t1Cr18Ni9Ti 返回鋼帶入 Ni 量為:18406.361X9.2%1693.387t尚缺 Ni

27、量為 6135.453-1693.3854442.063t所缺Ni用金屬Ni含Ni99.9%補(bǔ)足,則應(yīng)配Ni金屬為：4442.068/99.9%4486.932t配 Si 要求爐料中含 Si0.8%, 則料中應(yīng)有 Si 量為：61354.617X0.8%490.834t18406.361t1Cr18Ni9Ti 返回鋼帶入 Si 量為：18406.361X0.56%103.073t15338.634t3Cr13 返回鋼帶入 Si 量為：15338.634X0.7%107.371t設(shè)Cr1含Si3%,則Cr1帶入Si量為: 尚缺 Si 量為:490.836-1 03.075-1 07.370-39

28、.927240.463t所缺Si由D42補(bǔ)足,則應(yīng)配入的D42量為：240.464/4.45%5403.682t爐料組成,綜合以上結(jié)果 ,本爐爐料組成如下 ：1Cr18Ni9Ti 返回鋼 18406.361t3Cr13 返回鋼 15338.634tD42 返回鋼 5403.685tCr1865.099tNi 金 4886.937t共計(jì)： 45366.538t尚差 61354.537-45366.53815987.999t 由 20 廢鋼補(bǔ)足。配料含C量校核,爐料中共有碳量為：18406.361X0.09%+15338.634X0.3%+5403.685X0.05%+15987.999X0.18

29、% +5403.685X0.55%16.5657249+46.015902+2.7018425+4.7580445+28.778398298 .819912t爐料中含 C量:98.8199121/61354.5370.15%配料中含P校核18406.361t1Cr18Ni9Ti返回鋼帶入 P量為：18406.361X0.022%4.04933t15338.634t3Cr13 返回鋼帶入 P量為：15338.634X0.03%4.601590t5403.685t D42返回鋼帶入P量為：5403.685 X 0.011%0.5944053t14534.544t 廢鋼帶入P量為： 14534.54

30、4X0.022%3.197599tNi 金含磷極低 , 可忽略不計(jì)。各種廢鋼帶入 P 量為 ：4.049339+4.6015902+0.59440535+3.197599812.4429943t則配料含 P 量為:12.44299435/61354.5370.020%全廠全年配料情況見表 1-8鋼號 產(chǎn)量礦石 Fe-Mn Fe-Si返回鋼45#210000 8702.291958.0503413.950187318.47557.25220MnSi105000 4351.142136.05716088.471 89483.527 3779.328T8 105000 4351.14445.0102

31、2260.832 85555.362 3778.626D2270000 3036.529 248.4478425.88959986.644 5913.242GCr15 35000 1518.264124.22325307.875 2956.621Fe-Si 粉Al 生鐵碳素廢鋼591.992358.969120.862863.324239.30998.889369.995179.48438.4573873.124125.25657.51086.069 62.628 13.419 9702.36160SiMn105000 4351.144 1068.125 4069.948 179.484 60

32、.43221346.409 82146.813 3778.6261Cr18Ni9Ti 70000 18406.361共計(jì) 700000 26310.507 5979.912 9854.452 1145.13 389.56981237.912 548586.851 27761.993備 注 :1Cr18Ni9Ti 配 料 ,Cr1 1330.921t,Ni 金 4486.937t,D42: 5403.685t,3Cr13:15338.634t 返回鋼本鋼種 18406.361t 。表 1-8 車間年配料量電爐容量及座數(shù)達(dá)到確定電爐容量和座數(shù)的選擇與車間的生產(chǎn)規(guī)模 , 生產(chǎn)的鋼種和鋼錠單重以及 設(shè)

33、備供應(yīng)情況等因素有關(guān)。一般在要求一定的車間產(chǎn)鋼量的條件下 , 力求選用較 大容量的電爐 , 因?yàn)榇笮碗姞t的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好 ,單位熱損失較小 , 電能等單位 消耗較低。操作人員和管理人員相對較小。但對某些牌號的合金鋼 , 以鑄成小鋼 錠較為適宜 , 因此應(yīng)選用較小容量的電妒。另外 , 車間內(nèi)的電爐類型不宜過多 , 一般不超過兩種。同一車間電爐類型 過多對車間的設(shè)備配置 , 備品備件的準(zhǔn)備以及爐子的維護(hù)檢修都有困難。但車間 內(nèi)設(shè)置一、二座小容量電爐對生產(chǎn)是有利的座數(shù)也不宜過多 , 座數(shù)過多時(shí)車間生 產(chǎn)調(diào)度復(fù)雜 , 各個(gè)電爐之間相互影響和干擾 ,同時(shí)車間勞動(dòng)條件亦會(huì)惡化。 一般大 型電爐車間設(shè)置的

34、電爐 24座, 而中小型電爐車間則為 46座。本例設(shè)計(jì)選用兩座同一類型的電弧爐。關(guān)于計(jì)算公式 , 各鋼鐵設(shè)計(jì)院都有自己的經(jīng)驗(yàn)公式 , 參考資料上介紹不全相同。這里以常用經(jīng)驗(yàn)公式為例說明我國的煉鋼電弧爐已經(jīng)系列化見表 3-2, 所以在車間設(shè)計(jì)中電爐的容量應(yīng)該按系列標(biāo)準(zhǔn)來選擇。1 、求車間每次出鋼量Gst(700000 X 1.2)/(8760 X 93.15%X 92.2%) 111.650t注意:Gst是指車間內(nèi)各座電爐每次出鋼的總和，而電爐的每次出鋼量是指 該電爐的平均出鋼量。試中:Gst ? 車間產(chǎn)品方案中規(guī)定年產(chǎn)量 ,ttc? 冶煉周期,h,取1。2? 電爐作業(yè)周期率 %,一般為 909

35、4%,取 93. 1 5%340天/年y? 良錠收得率 92。 2%2 、座數(shù)及容量確定在不同生產(chǎn)規(guī)模下 , 一般選用的電爐容量可參考表 1-9。表 1-9 生產(chǎn)規(guī)模與電爐容量的選擇序號 車間年產(chǎn)鋼錠量 ,t 電爐公稱容量 ,t1 <70000 1.5;3;5;102 70000200000 5;10;20;303 >20000010;20;30;50;100試中: P? 實(shí)際出鋼量 PTi1+fch;fch? 超裝系數(shù)為 1020%,取 20%;Ti? 公稱容量 ,t;n? 電弧爐座數(shù) , 取 2 座。所以：P111 。65/255。 82tTi55 。 82/1。246。521

36、" 50t故確定公稱容量為 50t。3、車間生產(chǎn)能力的核算Qst刀til+fchni試中:ni?電弧爐座數(shù)，指同一公稱容量爐子的座數(shù)。其余稱號同前Qst501+0.2X 2X (8760 X 93.15%)/1.2 X 92.2%752346.468t年良錠設(shè)計(jì)產(chǎn)量為 70 萬噸 , 故滿足要求。1.3.3 澆注方式和錠型的確定澆注方式選用連鑄。 連鑄機(jī)選用兩臺(tái)弧形連注機(jī) , 一般有二機(jī)二流、 三機(jī) 三流、四機(jī)四流等多種形式 , 常澆鑄小方坯型有 12OXl20;13OX130;l5OXl50 等。 本設(shè)計(jì)選用三機(jī)三流連注機(jī),主要生產(chǎn)220X220連鑄坯。機(jī)型為2R8.8。1.4 新

37、技術(shù)、新設(shè)備的選擇說明要求對設(shè)計(jì)中所選用的新設(shè)備、新技術(shù)進(jìn)行概括說明。1 高架式橫向布置電爐車間利于各層平臺(tái)及設(shè)備的合理布置 , 改善出鋼、出渣勞動(dòng)務(wù)件。 橫向布置縮短了電爐與燒注間距 , 避免了干擾, 減少溫降等。2 超高功率 , 高功率電弧爐技術(shù)提高爐內(nèi)輸入功率 ,提高爐子熱效率 ,強(qiáng)化爐內(nèi)反應(yīng) ,縮短冶煉周期 ,提高 產(chǎn)量, 質(zhì)量等。3 水冷掛渣爐壁和水冷爐蓋 保護(hù)爐襯,改善其工作條件 ,提高爐齡等。4LF 精煉法采用埋弧加熱,吹A(chǔ)r攪拌,真空脫氣,再加上爐渣精煉技術(shù)。提高鋼質(zhì)量。5 爐內(nèi)除塵與爐外除塵相結(jié)合爐內(nèi)除塵利于吹氧等強(qiáng)化冶煉 , 爐外全封閉式除塵提供良好工作環(huán)境等。6 連鑄新技

38、術(shù)簡化工序,改善質(zhì)量,提高生產(chǎn)率,便于自動(dòng)控制等。7 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用等。1.5 工藝流程及車間的組成1.5.1 工藝流程圖及工藝概述包括原料運(yùn)輸 , 貯存和加工處理方法。工藝流程圖見圖 1-3 。原料運(yùn)輸 , 存儲(chǔ)和加工方法見表 1-10 。表 1-10 原料運(yùn)輸、存儲(chǔ)、加工處理序號 原料名稱 運(yùn)輸方式 存放點(diǎn) 處理方法 存儲(chǔ)天數(shù)1 外來、本廠廢鋼 火車原料跨 分類堆放 102 本車間廢鋼 過跨車 原料跨 分類堆放 103 生鐵 火車 原料跨 堆放 104鐵合金火車烘烤爐 分類堆放烘烤75礦石火車烘烤爐 分類堆放烘烤106石灰火車、汽車 烘烤爐 堆放烘烤17螢石火車、汽車 烘烤爐 堆放

39、烘烤38 耐火材料 火車、汽車 爐子跨、澆注跨、精整跨 堆放干燥 按需要9 粉料汽車烘烤爐堆放烘烤 710 吹氧管汽車爐子跨堆放 按需要11 O2 管道 爐子跨等 / 連續(xù)12 Ar 管道 精煉跨 / 連續(xù)1.5.2 車間的組成及廠房布置形式車間一般包括 :原料跨、爐子跨、精煉跨 ,第一澆注跨,第二澆注跨等 ,其 布置形式如圖 1-4 所示。注: 要以后面的 車間布置具體內(nèi)容為依據(jù)。 石灰、英 石、礦石 電極廢鐵 生鐵爐渣 鋼 水 電極 爐渣圖 1-3 工藝流程簡圖電弧爐設(shè)計(jì)正確設(shè)計(jì)電弧爐應(yīng)保證爐子生產(chǎn)率高 , 電能、耐火材料和電極的單位消耗 低, 同時(shí)應(yīng)滿足多品種的鋼冶煉時(shí)冶金反應(yīng)的順利進(jìn)行

40、。為此必須考慮如下幾方面 :1 選定大功率變壓器 ;2 提高熱效率和電效率 , 即保證少的熱損失和電損失 ;3 采用高質(zhì)量耐火材料砌筑爐襯 ;4 爐子各部分的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理 , 鋼與渣接觸面積適當(dāng)增大 以保證熔池中冶金反應(yīng)順利進(jìn)行 , 提高鋼的質(zhì)量 ;5 爐子熔煉室容積應(yīng)能一次裝入中等堆比重的全都爐料 ;6 爐子傾動(dòng) 30° 45°能保證全部鋼液順利流出。爐子參數(shù)的決定可按如下順序進(jìn)行 :1 求出爐內(nèi)鋼液和熔渣的體積 ,2 計(jì)算熔池直徑和深度 ;3 確定熔煉直徑和高度 ;4 確定爐頂?shù)墓案吆蜖t蓋厚度 ;5 決定各部分爐襯尺寸和爐殼直徑 ;6 決定變壓器功率尺寸和爐

41、殼直徑 ;7 求出電極直徑 ;8 確定電極分布圓直徑 , 即三極心圓直徑。當(dāng)然, 在確定爐子有關(guān)尺寸時(shí)還要考慮其結(jié)構(gòu)要求。下面以公稱容量為50t 的爐子為例進(jìn)行計(jì)算。2.1 電弧爐爐型及其尺寸計(jì)算2.1.1 熔池的形狀和尺寸熔池最好的形狀是由截頭圓錐和球缺組成的錐球型內(nèi)型 , 爐坡傾斜角為45°圖 2?1。這樣的形狀可保證爐料加速熔化 , 且易砌筑和修補(bǔ)方便 ,以及易于保 持熔池形狀。圖 2?1 熔池的形狀和尺寸溶池容積 Vb 為VbV球缺+V截錐n h12-1式中: h1? 球缺部分高度 ,一般 h1hb/5; hb 為溶池深度;h2? 倒圓錐部分高度 ,h2hb-h1hbRb?溶

42、池半徑，Rb,考慮到為便于爐子容易全部出鋼,通常采用Db/hb5, 即Db5hb;本次采用Db 5 hb有的資料介紹：通常Db/hb3.55,長精煉期的爐子取 5, 以熔化為主的爐子取 3.54.0, 供參考.r1? 球缺半徑.r1,因 d1Db-2h25hb-17/5hb把上列數(shù)值代入式 3-1 中, 整理后得 ：Vb12.1hb30.0968Db3m3因1噸鋼液的體積為0.14m3,則60t鋼液所占容積為：Vm50< 0.147.0m3因電弧爐熔煉氧化期的渣量最大 , 對堿性電爐而言 , 渣液與鋼液重量之比 采用 0.07, 因此溶渣重量為 50< 0.073.5t, 假設(shè)溶渣

43、比重為 3, 則溶渣占容積 為:Vsg3.5/31.67m3 VbVm+Vsg7.0+1.678.67m3于是可求出 ： Db4500mmhb900mmh1180mmd13060mm h2720mm2.1.2 熔煉室尺寸1 、熔煉室直徑 Dsm在鋼液沸騰時(shí) ,為了使?fàn)t渣不致沖刷到爐墻上 , 爐坡應(yīng)高與爐門門坎也就是爐渣面100mm因此,熔煉室直徑Dsm為：DsmDb+Z 1004500+2X 1004700mm2 、熔煉室高度 Hsm當(dāng)決定熔煉室高度時(shí) , 規(guī)定從爐子加料門坎水平面上指金屬門坎而言至爐頂 拱腳的空間高度為熔煉室高度 .爐襯門坎較金屬門坎水平高出 80100mm.在具體確定Hsm

44、時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到爐頂?shù)膲勖脱b料的要求.這個(gè)高度越大, 爐頂壽命越長 , 裝入堆比重輕的爐料也越多 , 但散熱面積也隨之增大 , 單位電能消 耗增加.一般推薦用下列比例關(guān)系 ：對 40t 以下的爐子 ：Hsm/Db0.500.45;對 40t 以上的爐子 ：Hsm/Db0.440.40在此取 Hsm/Db0.40,則 Hsm0.40X Db0.44X 45001980mm3 、熔煉室上部直徑 Dsm,t爐壁一般用大塊打結(jié)磚 , 內(nèi)壁作成向外傾斜 . 這樣, 爐壁上部的厚度減薄 , 耐火材料消耗減少 , 爐壁較穩(wěn)定且易于修補(bǔ) . 同時(shí)使熔煉室發(fā)容積增大 , 可多裝比 重輕的爐料。爐壁傾角 ?一般為

45、 6°7°, 取?6° ,tg?0. 1 , 從而可得熔煉室上部直徑Dsm,t 為：Dsm,tDsm+2Hsm-100tg?4700+21980- 100X 0.15080mm2.1.3 爐頂1 、爐頂拱高 h3爐頂拱高h(yuǎn)3與熔煉室直徑Dsm的關(guān)系：對硅磚或高鋁磚爐頂而言 , 取 h32.爐頂厚度S ft爐頂厚度S ft是按耐火材料的熱阻計(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)決定的，推薦如下：對 20t 以下的爐子 S ft230mm對 20t 及 20t 以上爐子 S ft300mm對 40t 以上的爐子 S ft350mm砌爐頂時(shí),磚縫小于2mm磚與磚高低凹凸差小于5mm以“人字形”

46、砌法 最為普遍 .3 、爐頂中央部分距溶池液面的高度 HcemHcemHsm+h31980+5202500mm2.1.4 爐殼直徑和爐襯厚度1 、爐壁爐壁厚度是指D,平面上的厚度，即爐壁最大厚度。該厚度通?？砂茨突?材料的熱阻計(jì)算而定。 計(jì)算所依據(jù)的條件是爐了在操作末期爐殼被加熱的溫度不 得超過、1500200C ,以免爐殼變形。計(jì)算指出,爐襯厚度對熱損失的彤響只在一 定范圍內(nèi)是顯著的。在用磚砌筑爐壁時(shí)必須考惦標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸。通常 , 對于 lOt 以下的小爐子 ,爐村時(shí)火磚層厚度為230mm絶熱層厚度為75tmm對于IO4Ot爐子,這兩層厚度棺應(yīng)為345mn和75mm大于40t的爐子則相應(yīng)為 4

47、60mn和75mm模砂條結(jié)爐壁 , 耐火層為鎂砂打結(jié)層 , 其厚度可參考以上經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。加容量小于 IOt 的電弧爐 , 可選 300mm。對所設(shè)計(jì)的爐子,耐火磚層厚度取為460mm絶熱層厚度取為75mn取輕質(zhì)耐火材料65mm石棟板lOmml厚。于是可求出爐殼的內(nèi)徑為：Dsh,iDsm+2S wwl4700+2X 5355770mm爐殼鋼板厚度S sh可采取爐殼直徑的1/200,對所 設(shè)計(jì)的爐子?。篠 sh28.85mm 30mm則爐殼外徑為 ：Dsh,eDsh,l+2 S sh5770+2X 305830mm2 、爐底1 對爐底結(jié)構(gòu)的要求能耐溫度的急劇變化 ;具有高溫度下抗沖擊的性能和抵抗

48、爐渣沖刷的作用 ;有足夠的熱阻 , 使熔池內(nèi)上下溫度比較均勻。為滿足以上要求 , 爐底應(yīng)由砌磚層和打結(jié)層組成 , 砌磚層下部要有較低的導(dǎo)熱性。2 爐底各層的厚度爐底的總厚度應(yīng)由熱量計(jì)算來確定 , 近似等于熔池深度?？刹捎帽?2-1 推薦的數(shù)據(jù)。在此僅就各層厚度的選擇分述如下 ：絕熱層:1030mm,砌磚層 : 1520t 的爐子 295mm;2530t的爐子 360mm;打結(jié)層 : 15t 的爐子不厚于 2O0mm; 1030t的爐子不厚于 30Omm對所設(shè)計(jì)的爐子,爐底厚度取為750800mm當(dāng)裝有電磁攪拌 設(shè)備時(shí) , 爐底厚度應(yīng)減薄 1015%。表 2?1 爐底厚度推薦 爐子容量 t 爐底

49、總厚度 mm0.561250100200 45050050075080010002.1.5 加料門及出鋼口的尺寸1 、加料門尺寸中小型電爐只有一個(gè)加料門爐門和一個(gè)出鋼口 , 它們處于相對的位置。 大 于 80t 的爐子最好裝兩個(gè)加料門 , 有正門對出鋼口和側(cè)門 , 一般正門和側(cè)門成 90°布置。加料門尺寸應(yīng)便于觀察爐況、 修補(bǔ)爐底和爐坡 , 應(yīng)能使加料機(jī)的料斗如果 使用的話自由地伸入爐內(nèi)而碰不到爐門柱和爐門拱的襯磚 , 應(yīng)能順利地取出破斷 的電極 , 同時(shí)應(yīng)能方便吹氧。加料門寬度近似等于溶煉室直徑的 0.3 倍, 對于爐頂裝料的爐子可以將 爐門寬度減小為溶煉室直徑的 0.25 倍, 爐門高度近似等于其寬度的 0.8 倍, 爐門拱高度為爐門寬度的0.1倍。工作臺(tái)至爐門距離一般為 700mm有的資