1、設(shè)計(jì)（論文）專用紙目 錄目 錄 . I 摘要 . III Abstract . IV前 言 . 11、生產(chǎn)工藝流程與產(chǎn)品的選擇 . 21.1、30CrMo的化學(xué)成份、用途與物理性能 . 21.2、生產(chǎn)工藝流程的選擇 . 31.3、車(chē)間原料需求方案 . 41.4、煉鋼車(chē)間產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì) . 51.5、煉鋼車(chē)間金屬料平衡 . 62、相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的論證 . 72.1、本設(shè)計(jì)主鋼種性能和主要設(shè)計(jì)參數(shù)的論證 . 72.2、冶煉工藝操作要點(diǎn) . 103、物料平衡和熱平衡計(jì)算 . 163.1、物料平衡計(jì)算 . 163.2、熱平衡計(jì)算 . 324、超高功率電弧爐爐型設(shè)計(jì)計(jì)算 . 354.1、電爐容量和座數(shù)的確

2、定 . 354.2、超高功率爐型設(shè)計(jì) . 364.3、水冷掛渣爐壁的設(shè)計(jì) . 454.4、水冷爐蓋 . 465、電弧爐電氣設(shè)備的計(jì)算和選擇 . 485.1、變壓器功率和電參數(shù)的確定 . 485.2、短網(wǎng)的設(shè)計(jì) . 51第 I 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙6、爐外精煉技術(shù) . 546.1、爐外精煉的基本原理 . 556.2、鋼包精煉法 . 607、連鑄工藝的設(shè)計(jì) . 647.1、鋼包 . 647.2、結(jié)晶器 . 667.3、弧形連鑄機(jī) . 707.4、中間包 . 758、電爐煉鋼車(chē)間煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 788.1、煙氣特征 . 788.2、煙塵性質(zhì) . 808.3、煙氣凈化方法的選擇 . 808.4

3、、煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 818.5、煙氣凈化系統(tǒng)的主要設(shè)備 . 829、煉鋼車(chē)間布局設(shè)計(jì) . 859.1、車(chē)間總體布局 . 869.2、主廠房?jī)?nèi)跨間的布置及尺寸的確定 . 8610、電爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與生產(chǎn)能力計(jì)算 . 9110.1、電爐生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) . 9110.2、電爐車(chē)間生產(chǎn)能力計(jì)算 . 9210.3、車(chē)間成本核算 . 9311、設(shè)計(jì)收獲心得與謝辭 . 94主要參考文獻(xiàn)： . 97附錄 外文文獻(xiàn)原文與中文翻譯 . 98第 II 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙摘要：年產(chǎn)80萬(wàn)噸電爐煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)以廢鋼為原料，通過(guò)冶金計(jì)算并在理論論證的基礎(chǔ)上，采用150t超高功率電弧爐冶煉，之后依次使用LF

4、爐和VD爐進(jìn)行精煉，最后使用連鑄機(jī)獲得管坯。主要生產(chǎn)以30CrMo為主的合金鋼用作石油套管，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中融入了廢鋼預(yù)熱、偏心爐底出鋼、水冷掛渣爐壁等目前較為流行的生產(chǎn)技術(shù)。在導(dǎo)師的指引下，設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合運(yùn)用大學(xué)所學(xué)知識(shí)，分析解決實(shí)際問(wèn)題，自我受益匪淺。關(guān)鍵詞：煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)；工藝流程；電爐第 III 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙Abstract：The design take the scrap steel as a raw material, through the metallurgy computation and in the theory proof's foundation, us

5、es 150t superelevation power arc furnace smelting, afterward uses the LF stove and the VD stove in turn carries on the fining, finally uses the conticaster to obtain the billet piping. The main production serves as the petroleum drive pipe by the 30CrMo alloy steel primarily, and integrated scrap st

6、eel preheating, eccentric furnace bottom tapping, the water cooling in the design process to hang the slag hearth wall, and so on at present at present the more popular production technology. Under teacher's direction, designs in the process to synthesize the utilization university to study the

7、knowledge, the analysis solution actual problem, benefits greatly.Key words：Steel-making Plant Design；Procedure；Electric Furnace第 IV 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙前 言改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)電弧爐煉鋼技術(shù)緊跟世界電爐煉鋼工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，得到了快速發(fā)展。特別是冶金工藝流程的革命性變化，如電爐從三期操作發(fā)展到只提供初煉鋼水的兩期操作，從模鑄到連鑄，從出鋼槽出鋼到偏心爐底出鋼，以及為了滿足連續(xù)生產(chǎn)的快節(jié)奏提高爐子生產(chǎn)率而采用多能源的綜合利用等等，所有這些改變都促使為冶金工藝服務(wù)的電

8、爐裝備也取得了突破性的發(fā)展。近十年，我國(guó)從國(guó)外先后引進(jìn)了交流超高功率電弧爐、直流電弧爐、高阻抗電弧爐、雙殼爐和豎爐。通過(guò)這些設(shè)備的調(diào)試、操作、維護(hù)，以及備品、備件的制造，提高了我國(guó)電爐制造業(yè)的設(shè)計(jì)制造水平。在消化吸收與創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，為我國(guó)大容量電弧爐的國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)緊緊圍繞我以后工作單位的各類生產(chǎn)實(shí)際，在進(jìn)行煉鋼車(chē)間物料平衡計(jì)算、熱平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合煉鋼的理論，設(shè)計(jì)使用150t超高功率電弧爐與連鑄工藝結(jié)合進(jìn)行冶煉生產(chǎn)，利用LF爐進(jìn)行爐外精煉處理，利用VD爐進(jìn)行夾雜物變性處理，連鑄為4流圓坯連鑄機(jī)一臺(tái)。設(shè)計(jì)工程中應(yīng)用了目前在企業(yè)較為流行的無(wú)渣出鋼、廢鋼預(yù)熱、偏心爐底出鋼和水冷掛渣爐

9、壁等先進(jìn)的技術(shù)，并進(jìn)行了車(chē)間布局設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)能力計(jì)算和經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算，設(shè)計(jì)工藝流程和相關(guān)參數(shù)滿足正常生產(chǎn)的需求。設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合利用大學(xué)所學(xué)知識(shí)，分析、解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)了我的獨(dú)立工作能力。在克服了一個(gè)又一個(gè)困難之后，我收獲了成功的喜悅和成就感。但是因?yàn)闀r(shí)間緊迫和自己所學(xué)有限，以及信息的閉塞，設(shè)計(jì)中在冶金理論和新工藝的應(yīng)用方面的論述還不夠充分，先進(jìn)工藝應(yīng)用不夠充分，工藝之中依然有諸多不足之處，這將是我工作之后努力的方向。無(wú)論情形如何，能走到今天，我十分感謝辛勤培育我的老師們，老師們的教誨我終生難忘。當(dāng)前電弧爐正朝著發(fā)展大型電弧爐、發(fā)展超高功率供電技術(shù)、采用各種爐外精煉法、發(fā)展直接還原法煉鋼、逐步

10、擴(kuò)大機(jī)械化自動(dòng)化及用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行過(guò)程控制等的趨勢(shì)發(fā)展，作為一名冶金工作者，我將傳承昆工冶金人“鍛天下所需之才，煉世間可用之金”的美德，輝映時(shí)代、冶煉人生，應(yīng)用自己的所學(xué)為祖國(guó)的鋼鐵事業(yè)添磚加瓦。第 1 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙1、生產(chǎn)工藝流程與產(chǎn)品的選擇依據(jù)天津鋼管集團(tuán)的主要產(chǎn)品，設(shè)計(jì)生產(chǎn)以30CrMo為主的低碳合金鋼，用于生產(chǎn)外徑在48457mm的各類管坯，然后進(jìn)一步加工成各類套管。天津鋼管集團(tuán)主要生產(chǎn)API系列石油套管、高壓鍋爐套管等，30CrMo屬于低碳合金鋼，物理性能較好，用途十分廣泛。1.1、30CrMo的化學(xué)成份、用途與物理性能 1 這是一種具有高強(qiáng)度與高韌性的鋼，在淬火、回火或正火

11、、回火后使用。它在500以下具有足夠的高溫強(qiáng)度，但在550強(qiáng)度顯著降低。在中型機(jī)器制造業(yè)中，30CrMo鋼用來(lái)制造界面較大的零件，如軸、主軸、受高負(fù)荷的操縱桿、螺栓、雙頭螺栓、齒輪等。在化手工業(yè)中，它用來(lái)制造焊接零件、板材和管材構(gòu)成的焊接結(jié)構(gòu)和在含有氮?dú)浠旌衔锏慕橘|(zhì)中工作，溫度不超過(guò)250的高壓導(dǎo)管。在汽輪機(jī)、鍋爐制造業(yè)中，它用來(lái)制造在450以下工作的緊固件、在500以下受高壓的法蘭和螺母；尤其適用于供制作在300大氣壓、400以下工作的導(dǎo)管用。當(dāng)C、Mn、Cr、Mo的含量在下限時(shí)，鋼的焊接性良好。但當(dāng)這些元素接近上限時(shí)，焊接性中等。焊接前要預(yù)熱到175。鋼在冷變形時(shí)，塑性中等。鋼的切削加工性

12、能：當(dāng)HB187229時(shí)，相對(duì)加工性為65%，在供應(yīng)狀態(tài)下為40%。表11 30CrMo的化學(xué)成份（YB659），%第 2 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表12 30CrMo的物理性能續(xù)表12 30CrMo的物理性能續(xù)表12 30CrMo的物理性能1.2、生產(chǎn)工藝流程的選擇30CrMo含碳量較低，含有Mn、Cr、Mo等多種合金元素，對(duì)鋼中夾雜要求較為嚴(yán)格，依據(jù)目前較為流行的生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程如下：鐵水+優(yōu)質(zhì)廢鋼（入爐前預(yù)熱致850）150t超高功率電弧爐冶煉LF爐外精煉處理VD真空爐夾雜變性處理圓坯連鑄圓坯檢驗(yàn)。其中：150t超高功率電弧爐使用無(wú)渣出鋼、偏心爐底出鋼和掛渣水冷爐壁設(shè)計(jì)，連鑄機(jī)為四流圓

13、坯連鑄機(jī)一臺(tái)，連鑄工藝有鋼包、中間包結(jié)晶器的設(shè)計(jì)。煙氣凈化系統(tǒng)使用布袋收塵器及其他附屬設(shè)備。第 3 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙1.3、車(chē)間原料需求方案表 13 原料需求量及冶煉產(chǎn)品表（單位：1000t）第 4 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙1.4、煉鋼車(chē)間產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì) 主鋼號(hào)：30CrMo副鋼號(hào)：25CrMo、35CrMo、42CrMo、22CrMnMo、40CrMnMo表 14 產(chǎn)品鋼種成分及產(chǎn)量第 5 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙1.5、煉鋼車(chē)間金屬料平衡 2 第 6 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙2、相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的論證2.1、本設(shè)計(jì)主鋼種性能和主要設(shè)計(jì)參數(shù)的論證2.1.1、30CrMo的物理性能論證為了使鋼具有需要的性

14、能，需要在30CrMo中加入合金元素，30CrMo各合金元素的理論值如表21所示。表 21 30CrMo中各合金元素的理論值（1）、硅在鋼中的作用：提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低；硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強(qiáng)比。這是一般彈簧鋼；耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%20%的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。缺點(diǎn)：使鋼的焊接性能惡化。（2）、錳在鋼中的作用：錳對(duì)提高鋼的淬透性；錳對(duì)提高低碳和中碳珠光體鋼的強(qiáng)度有顯著的作用；錳對(duì)鋼的高溫瞬時(shí)強(qiáng)度有所提高；錳鋼的主要缺點(diǎn)是： 含錳較高時(shí)

15、，有較明顯的回火脆性現(xiàn)象； 錳有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的作用，因此錳鋼對(duì)過(guò)熱較敏感，在熱處理工藝上必須注意。這種缺點(diǎn)可用加入細(xì)化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來(lái)克服： 當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)1%時(shí)，會(huì)使鋼的焊接性能變壞， 錳會(huì)使鋼的耐銹蝕性能降低。第 7 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙（3）、鉻在鋼中的作用鉻可提高鋼的強(qiáng)度和硬度；鉻可提高鋼的高溫機(jī)械性能；使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性；阻止石墨化；提高淬透性；缺點(diǎn)： 鉻是顯著提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度； 鉻能促進(jìn)鋼的回火脆性。（4）、鉬在鋼中的作用鉬對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用；提高鋼熱強(qiáng)性；抗氫侵蝕的作用；提高鋼的淬透性；缺點(diǎn)：鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發(fā)生石墨化的傾向。（

16、5）、硼在鋼中的作用：提高鋼的淬透性；提高鋼的高溫強(qiáng)度。強(qiáng)化晶界的作用；（6）、鋁在鋼中的作用用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?xì)化晶粒，抑制低碳鋼的時(shí)效，改善鋼在低溫時(shí)的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；提高鋼的抗氧化性能。曾對(duì)鐵鋁合金的抗氧化性進(jìn)行了較多的研究；4%Al即可改變氧化皮的結(jié)構(gòu)，加入6%A1可使鋼在980以下具有抗氧化性。當(dāng)鋁和鉻配合并用時(shí)，其抗氧化性能有更大的提高，由于鋁的這一作用，近年來(lái)，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中。此外，鋁還能提高對(duì)硫化氫和V2O5的抗腐蝕性。缺點(diǎn)： 脫氧時(shí)如用鋁量過(guò)多，將促進(jìn)鋼的石墨化傾向； 當(dāng)含鋁較高時(shí)其高溫強(qiáng)度和韌性較低。鑒于以上元素的作用，使得30Cr

17、Mo具有以下優(yōu)越的性能： 3 第 8 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙高強(qiáng)度與高韌性，在淬火、回火或正火、回火后使用。當(dāng)C、Mn、Cr、Mo的含量在下限時(shí)，鋼的焊接性良好。但當(dāng)這些元素接近上限時(shí)，焊接性中等。焊接前要預(yù)熱到175。鋼在冷變形時(shí)，塑性中等。鋼的切削加工性能：當(dāng)HB187229時(shí)，相對(duì)加工性為65%，在供應(yīng)狀態(tài)下為40%。同時(shí)，30CrMo存在以下缺陷：它在500以下具有足夠的高溫強(qiáng)度，但在550強(qiáng)度顯著降低。 2.1.2、本設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的論證為進(jìn)一步說(shuō)明本設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的實(shí)用性與正確性，本節(jié)將設(shè)計(jì)中一些重要的設(shè)計(jì)參數(shù)與天津鋼管集團(tuán)的生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向比較，然后與目前國(guó)內(nèi)電爐生產(chǎn)工藝較

18、先進(jìn)的幾個(gè)工廠做縱向比較。數(shù)據(jù)見(jiàn)表22和23。表 22 本設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表 4 第 9 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 23 20012002年我國(guó)部分電爐鋼廠的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)2.2、冶煉工藝操作要點(diǎn) 2.2.1、原料的分類保管要求廢鋼及廢料儲(chǔ)存在車(chē)間原料跨內(nèi)，對(duì)這一工作用當(dāng)特別重視。必須將合金鋼廢料儲(chǔ)存于專用貯存室內(nèi)。廢料的儲(chǔ)存應(yīng)符合下列幾項(xiàng)基本要求：（1）、與其他雜質(zhì)隔開(kāi)；（2）、設(shè)置各種金屬及各種廢料的單獨(dú)儲(chǔ)存室；第 10 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙（3）、原料跨個(gè)儲(chǔ)存室的位置必須便于裝料及節(jié)省廢料的運(yùn)輸工作；（4）、如果是廢鋼板及鐵屑，則在這些廢料的儲(chǔ)存室之間必須有專門(mén)的捆壓機(jī)及團(tuán)壓機(jī)，以便

19、達(dá)到電爐冶煉需要的致密度。廢鋼及碳素鋼的分類存放原則：（1）、為能合理的使用廢鋼，就必須進(jìn)行爐料種類的分選和分類存放，以使廢鋼的化學(xué)成份準(zhǔn)確，塊度適當(dāng)；（2）、碳素返回鋼和廢料可以用來(lái)熔煉碳素鋼和合金鋼，為此，碳素返回鋼在存放中必須注意和防止鋼種混合。只有經(jīng)過(guò)精心挑選過(guò)的返回料才能作為電弧爐的金屬爐料；2.2.2、配料的原則與方法爐料重量的組成是根據(jù)爐料中的平均含碳量以及主要爐料來(lái)計(jì)算的，廢鋼是主要原料。車(chē)間廢料和廢鋼含有大量的雜質(zhì)（如氫氣、硫、磷等非金屬夾雜物），根據(jù)鋼種質(zhì)量的要求，車(chē)間廢料的含量通常在一定的范圍之內(nèi)。車(chē)間廢料的含碳量，是采用成品鋼中碳含量的平均數(shù)字。計(jì)算方法：本設(shè)計(jì)中煉鋼的

20、主要原料是廢鋼，其次是生鐵，兩種原料的化學(xué)成份都已知冶煉鋼種中的平均含碳量為0.29%，以鋼水量為100.47kg（表322）為例進(jìn)行說(shuō)明，即0.301kg，考慮到精煉期加入鐵合金會(huì)帶入碳，則要求電爐冶煉結(jié)束后鋼液中的含碳量為0.177kg，（97.638kg鋼水，表322）為滿足電爐夾雜物的去除和熔池沸騰的需要，電爐氧化期碳燒損0.371kg，按照經(jīng)驗(yàn)電爐熔化期碳約燒損總碳量的30%，由此可以確定電爐入爐料的配碳比，即為本設(shè)計(jì)的廢鋼85kg，生鐵15kg。2.2.3、裝料 6 料筐頂裝料是目前最理想的裝料方法，爐料入爐速度快，只需35min就可完成，熱量損失小，節(jié)約電能，能提高爐襯的使用壽命

21、，還能充分利用熔煉室的空間。另外，料筐中的料可在原料跨間或貯料場(chǎng)上提前裝好，時(shí)間充裕、布料合理，裝入爐內(nèi)的爐料仍能保持它在料筐中的布料位置，如爐料質(zhì)量好，一次即可完成裝料。為了縮短時(shí)間，保證合金元素的收得率，降低電耗和提高爐襯的使用壽命，裝料時(shí)要求做到：準(zhǔn)確無(wú)誤、裝得致密、布料合理及快速入爐。第 11 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙裝料前，值班調(diào)度員要審查配料單，檢查爐號(hào)、鋼種、配定成分、錠型及重量等是否符合計(jì)劃要求；對(duì)于持有疑義的料單，不能用于裝料。裝料工應(yīng)嚴(yán)格按照配料單準(zhǔn)確裝料，因此在裝料前需核定鋼鐵料的組別、合金或份，還要校核計(jì)量?jī)x器，保證全熔后化學(xué)成分合適、重量準(zhǔn)確，以利于冶煉的順利進(jìn)行。爐料裝

22、得致密，可求得一次裝完，并能改善爐料的導(dǎo)電傳熱性能，電極穿并時(shí)，弧光穩(wěn)定，有利于熔化。要達(dá)到致密，裝料時(shí)必須依靠大、中、小爐料合理的搭配。合理的布料更為為重要，一般均是將部分小料雜鐵裝在料筐底部，借以保護(hù)料筐的鏈板或蛤頁(yè)板，減緩重料對(duì)爐底的沖擊。在小料的上面，料筐的中心部位裝大料或難熔料，中間填小料，作到平整、致密、無(wú)大空隙，使之既有利于導(dǎo)電，又可消除料橋及防止塌料時(shí)折斷電極。其余的中小料裝在大料或難熔料的上邊及四周，最后在料筐的上部裝入料重0.02%0.03%的雜鐵，以利于起弧、穩(wěn)定電流和減輕弧光對(duì)爐蓋的輻射損傷。爐料入爐前，電爐煉鋼工應(yīng)根據(jù)作業(yè)計(jì)劃、配料單審核爐料中的重量及合金元素與成分，

23、并在爐底墊入料重1%2%的石灰。如料單中寫(xiě)明配入石墨碳、電極塊或焦炭等配碳劑、應(yīng)在裝料前裝到爐內(nèi)，以利于提高它們的收得率及保證配碳的準(zhǔn)確性。料筐頂裝料要有專人指揮，抽爐或旋轉(zhuǎn)爐蓋時(shí)，爐蓋要完全抬起，電極要升到頂點(diǎn)且下端脫離爐膛、以防剮壞爐蓋或電極，同時(shí)又要求電極下端不許超出爐蓋的水冷圈或絕緣圈，避免搖晃擺動(dòng)時(shí)將電極折斷而滾落到它處砸壞設(shè)備或砸傷人。爐膛裸露后，應(yīng)迅速將料筐吊入爐內(nèi)的中心位置，不得過(guò)高、過(guò)偏與過(guò)低。過(guò)高容易砸壞爐底且吊車(chē)震動(dòng)大；過(guò)偏特使?fàn)t料在爐中布局偏倚，抬料筐時(shí)也容易帶剮爐壁；過(guò)低易粘壞料筐的鏈板。2.2.4、送電爐料入爐后并在送電前，電爐煉鋼工和設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)對(duì)爐蓋、電極、水

24、冷系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣設(shè)備等進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)故障要及時(shí)處理，以免在冶煉過(guò)程中造成停工；還應(yīng)檢查滬料與爐門(mén)或水冷系統(tǒng)是否接觸，如有接觸要立即排除、以免送電后被擊穿。如電極不夠長(zhǎng)時(shí)，最好在送電前更換，當(dāng)完成上述工作并確認(rèn)無(wú)誤厲，方可正常送電轉(zhuǎn)入熔化期。第 12 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙2.2.5、熔化期的操作送電后應(yīng)緊閉爐門(mén)，堵好出鋼口，扣嚴(yán)爐蓋與爐壁的接臺(tái)處及加料孔等，以防冷空氣進(jìn)入爐內(nèi)。在起弧階段結(jié)束后，還要調(diào)放電極長(zhǎng)度，使次穿井成功并能保證全爐冶煉的需要。氧燃燒嘴裝置也應(yīng)適時(shí)點(diǎn)燃，以使?fàn)t料能夠同步熔化。需多次裝料時(shí)，在爐料每次塌鐵后，熔煉室能容納下一料筐中的料時(shí)再裝入。在爐料熔化過(guò)程中，加入

25、石灰20kg/t（金屬料）和礦石10 kg/t（金屬料）提前造渣與脫磷等。熔化末期如果發(fā)現(xiàn)全熔碳不能滿足工藝要求，一股應(yīng)先進(jìn)行增碳操作。因電爐功率較高，熔化渣的渣量取為料重的3%。爐料全熔并經(jīng)攪拌后，取全分析樣，然后扒除部分熔化渣，留渣30%轉(zhuǎn)入氧化期。如果認(rèn)為脫磷困難或發(fā)現(xiàn)熔渣中含有大量的MgO，也可進(jìn)行全扒渣，重新造渣。當(dāng)熔池溫度升到符合工藝要求時(shí)，方可轉(zhuǎn)入下一階段的冶煉。熔化期爐渣堿度理論值為2.44。2.2.6、氧化期的操作 7 氧化期操作的原則：氧化期的各項(xiàng)任務(wù)主要是通過(guò)脫碳來(lái)完成。單就脫磷和脫碳來(lái)說(shuō)，兩者均要求熔渣具有較強(qiáng)的氧化能力，可是脫磷要求中等偏低的溫度、大渣量且流動(dòng)性良好，

26、而脫碳要求高溫、薄渣，所以熔池的溫度是逐漸上升的，根據(jù)這些特點(diǎn)，將氧化期總的操作原則歸納如下：在氧化順序上，先磷后碳；在溫度控制上，先慢后快；在造渣上，先大渣量去磷，后薄渣脫碳；在供氧上，可先進(jìn)行礦石或綜合氧化，最后以吹氧為主。爐料全熔經(jīng)攪拌后，取樣分析C、Mn、S、P、Ni、Cr、Si、Cu等元素。然后扒渣并補(bǔ)造新渣，加入造渣材料石灰27 kg/t（金屬料）、礦石10 kg/t（金屬料）、火磚塊第 13 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙5 kg/t（金屬料），使氧化渣的渣量達(dá)到料重的3%。為了加速造渣材料的熔化可用氧氣吹拂渣層，當(dāng)溫度達(dá)到1530以上開(kāi)始用礦石氧化。在氧化過(guò)程中，應(yīng)控制脫碳速度，并掌握熔

27、池的激烈沸騰時(shí)間；脫碳量要滿足工藝要求，在氧化過(guò)程中，最好能夠做到自動(dòng)流渣，這樣既有利于脫磷，又有利于后期的薄渣降碳。為了掌握脫碳、脫磷情況及準(zhǔn)確地知道不氧化元素的成分，在氧化中途還應(yīng)分析有關(guān)的含量。當(dāng)加完礦石或停吹后，熔池進(jìn)入清潔沸騰，然后再取樣分析C、Si、Mn、P、S等及其他有關(guān)元素的成分。當(dāng)熔池具備出鋼條件時(shí)，即可進(jìn)行出鋼操作，而后轉(zhuǎn)入爐外精煉。氧化期爐渣的理論值為3.5。在氧化過(guò)程中，應(yīng)正確控制熔渣的成分、流動(dòng)性和渣量。無(wú)論是脫磷還是脫碳，都要求熔渣具有較高的氧化能力和良好的流動(dòng)性。理想的脫磷堿度廢保持為2.53.0，而脫碳的田度為2.0左右。在冶煉過(guò)程中，有的因爐壁例塌或爐底大塊鎂

28、砂上浮，使氧化渣的流動(dòng)件變壞，這時(shí)應(yīng)及時(shí)地扒出。良好的氧化渣應(yīng)是泡沫渣，可包圍住弧光，從而有利于鋼液的升溫和保護(hù)爐襯，冷卻后表團(tuán)呈油黑色，斷口致密而松脫，這表明（FeO）含量較高、堿度合適。出鋼采取無(wú)渣出鋼，出鋼后，電爐內(nèi)留渣，有助于下?tīng)t熔池的形成。2.2.7、LF爐的操作精煉工藝包括排渣、加熱、氬氣攪拌、爐渣成分調(diào)整、鋼液成分調(diào)整及保溫等。鋼包移入精煉工位以后，即可開(kāi)始電弧加熱和氬氣攪拌，造出還原氣氛和高堿度爐渣。降下包蓋罩在鋼包口的同時(shí)，降下電極插入爐渣埋弧加熱。補(bǔ)充鋼液從電爐進(jìn)入精煉爐中的溫降，精煉過(guò)程中加造渣材料、合金等的吸熱，底吹氬氣帶走的熱量等造成的第 14 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙鋼

29、包爐內(nèi)的鋼液熱損失，保證鋼液能夠順利地進(jìn)行精煉和最終滿足出鋼要求的溫度。加熱時(shí)間取決于初煉鋼液進(jìn)入鋼包爐后的溫度。將石灰、火磚塊按比例分別加入鋼包（造渣組分：為石灰:火磚塊3.5:1，其用量應(yīng)盡量保證完成脫硫任務(wù)。根據(jù)理論和實(shí)踐，欲使S在還原期降至0.015%以下，加入量為鋼水量的23%，本設(shè)計(jì)取3%。如暫定鋼水質(zhì)量為98kg，則得渣料量為0.922kg。即石灰:火磚塊2.287kg:0.653kg。），用來(lái)造稀薄渣，加入量為鋼液量的3%，渣的堿度為2.6，然后用硅鐵粉5kg/t（金屬料）、鋁塊0.6kg/t（金屬料）和碳粉2.5kg/t（金屬料）進(jìn)行預(yù)脫氧，之后加入鋁塊0.5kg/t（金屬料

30、）進(jìn)行終脫氧，形成流動(dòng)性較好的稀薄渣。加熱鋼液達(dá)到一定溫度后，即可向鋼液中加入合金成份加入種類和量分別為：FeMn5.98 kg/t（金屬料）、FeCr14.7 kg/t（金屬料）、FeSi1.26 kg/t（金屬料）、FeMo2.86 kg/t（金屬料），弱攪拌并保溫一段時(shí)間后，取樣測(cè)溫（包括鋼、渣樣做）全分析，成份合格后停止精煉移出精煉工位扒渣后即可進(jìn)入VD爐精煉。2.2.8、VD爐的操作需要處理的鋼液在LF爐處理后，將鋼包坐入真空室內(nèi)，接通吹氬管吹氬攪拌，測(cè)溫取樣，再蓋上真空蓋，啟動(dòng)真空泵，大約1015min后可達(dá)到工作真空度（13.33133.3Pa），在真空下保持10min中左右，達(dá)

31、到脫氣、去夾雜、均勻成分和溫度的作用，整個(gè)精煉時(shí)間約30min，吹氬攪拌貫穿整個(gè)精煉過(guò)程。第 15 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙3、物料平衡和熱平衡計(jì)算 2 3.1、物料平衡計(jì)算 3.1.1、計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及其成份（表31）；原始料成份（表32）；爐料中元素?zé)龘p率（表33）；合金元素回收率（表34）；其他數(shù)據(jù)（表35）。表31 冶煉鋼種及其成份（YB659），%鋼種：30CrMo表32 原料成分表（%）第 16 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙續(xù)表32表33 爐料中元素?zé)龘p率的脫碳量）； 按末期含量0.015%來(lái)確定。 3.1.2、物料平衡基本項(xiàng)目 收入項(xiàng)有：廢鋼、生鐵、碳粉、石灰、礦石、螢

32、石、電極、爐襯鎂磚、爐頂高鋁磚、火磚塊、鐵合金、氧氣和空氣。 支出項(xiàng)目：鋼水、爐渣、爐氣、揮發(fā)的鐵、焦炭中揮發(fā)份。第 17 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表34 合金中元素的回收率第 18 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙3.1.3、計(jì)算步驟以100kg的爐料（廢鋼加生鐵）為基礎(chǔ)，按工藝階段熔化期、氧化期分別進(jìn)行物料平衡計(jì)算，然后匯總成物料平衡計(jì)算表。第一步：熔化期計(jì)算 確定物料消耗量：A、金屬爐料配入量。廢鋼和生鐵按85kg和15kg搭配。其結(jié)果列于表36。表36 爐料配入量B、其它原材料消耗量。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）。爐頂、爐襯和電極消耗量見(jiàn)表3

33、5。確定氧氣和空氣消耗量：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。前后二者之差即為所需凈氧量1.913kg。詳見(jiàn)表37。根據(jù)表35中的假定，應(yīng)由氧氣的供給的氧為50%，即1.913³50%0.956kg，空氣供氧量應(yīng)為0.956-0.270.687kg，由此可計(jì)算凈耗氧量，見(jiàn)表表37。確定爐渣量：爐渣源于爐料中的Si、Mn、P、Fe等元素的氧化產(chǎn)物，爐頂和爐襯的蝕損，碳粉和電極的灰分，以及加入的各種溶劑。結(jié)果見(jiàn)表39。確定金屬量：金屬量金屬爐料重+礦石帶入的鐵量-爐料中C、Si、Mn、P和第 19 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙F(tuán)

34、e的燒損量97.728kg。表 37 凈耗氧量的計(jì)算表 38 氧氣與空氣的實(shí)際消耗量* 計(jì)算式中77/23為空氣中氮?dú)馀c氧氣的質(zhì)量比第 20 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 39 熔化期爐渣量的確定第 21 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙確定爐氣量：爐氣來(lái)源于爐料以及焦炭和電極中碳的氧化物CO和CO2，氧氣和空氣帶入的N2，物料中的H2O及其反應(yīng)產(chǎn)物，游離O2及其反應(yīng)產(chǎn)物，石灰的燒減（CO2），結(jié)果列于表310。確定鐵的揮發(fā)量：由表27中的設(shè)定值，貼的揮發(fā)量為97.728³2%³80%1.572kg。由此可得到熔化期物料平衡表311。表 311 熔化期物料平衡表注：計(jì)算誤差0.597 %第二

35、步：氧化期計(jì)算：引起氧化期物料波動(dòng)的因素有：扒除熔化渣、造新渣；金屬中元素的進(jìn)一步氧化；爐襯、爐底的進(jìn)一步蝕損和電極的燒損。確定渣量：A、留渣量。為了有利于去磷，要進(jìn)行換渣，即通常除去70%左右的熔化渣，而進(jìn)入氧化期只留30%的渣，其組成見(jiàn)表312。第 22 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙B、金屬中元素的氧化產(chǎn)物。根據(jù)表33給出的數(shù)值可以計(jì)算產(chǎn)物量，詳見(jiàn) 表312。表 312 氧化期渣量的確定進(jìn)入氧化期分別加入：石灰27.000 kg/t（金屬料），礦石10.000 kg/t（金屬料）火磚塊5.000 kg/t(金屬料)C、爐頂爐襯的蝕損和電極的燒損量。根據(jù)表35的假定進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果列于表312。D、

36、造新渣時(shí)加入石灰、礦石和火磚塊帶入的渣量。見(jiàn)表312。 渣量計(jì)算的幾點(diǎn)說(shuō)明：確定金屬量：根據(jù)熔化期的金屬量以及表312中的元素?zé)龘p量和礦石還原出的鐵量，即可求得氧化末期的金屬量為97.638kg。確定爐氣量：第 23 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙計(jì)算方法如同熔化期，先求凈耗氧量（表313），再確定氧氣與空氣的消耗量（表314），最后將各種物料或化學(xué)反應(yīng)帶入的氣態(tài)產(chǎn)物歸類，而得其結(jié)果（表314）。熔化期和氧化期的綜合物料平衡表列于表316。表 313 凈耗氧量的計(jì)算表 314 氧氣和空氣的實(shí)際消耗量第 24 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 315 熔化期爐氣量項(xiàng)目 金屬中C的氧化電極帶入 礦石帶入 石灰?guī)?氧

37、氣帶入 空氣帶入 游離O2反應(yīng)：CO+1/2O2=CO2 H2O反應(yīng)：H2O+CO=H2+CO2合計(jì) %氣態(tài)產(chǎn)物（kg）CO 0.606 0.162 -0.085 -0.036 0.646CO2 0.408 0.109 0.125 0.134 0.057 0.833N2 0.005 0.707 0.712H2O 0.012 0.003 0.009H2合計(jì) 1.014 0.271 0.012 0.128 0.005 0.715 0.049 0.000 2.194備注C的燒損量0.885kg C的燒損量0.099kg濕空氣量為2.245m3 游離O21.046×10%0.105kg H2

38、O全部消耗掉-0.023 0.003 0.000 0.0000.00329.467 37.978 32.436 0.119 100.000表 316 熔化期和氧化期綜合物料平衡表第 25 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 317 爐外精煉期渣量的確定第 26 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙第 27 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 318 爐外精煉凈耗氧量計(jì)算第三步：爐外精煉期計(jì)算： 確定渣量：A、殘?jiān)俊ｋ姞t冶煉結(jié)束后采用無(wú)渣出鋼無(wú)殘?jiān)俊、造稀薄渣加入的物料。渣料組成為石灰:火磚塊4:0.5，其用量可保證順利完成脫硫任務(wù)。根據(jù)理論和實(shí)踐，欲使S在爐外精煉期降到0.015%以下，加入量為鋼水量2%3%，本計(jì)算取2%。如

39、暫定鋼水量為100kg，則渣料量為2kg，即石灰:火磚塊1.778kg:0.222kg，其組成列于表317。C、加入脫氧劑。采用沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧相結(jié)合的方式，即稀薄渣形成后，先第 28 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙按0.6kg/t插鋁預(yù)脫氧；再分批加入碳粉2.5kg/t和硅粉5kg/t進(jìn)行擴(kuò)散脫氧；待渣變白色，按0.5kg/t插鋁終脫氧。其入渣組成列于表317。D、加入合金劑。爐外精煉期需要往爐內(nèi)加入FeMn、FeCr、FeSi和FeMo進(jìn)行合金化。計(jì)算結(jié)果列于表317。確定爐氣量：先計(jì)算凈耗氧量（表318）和空氣消耗量（表319），再將其他方面帶入的氣態(tài)產(chǎn)物歸類合并，即得結(jié)果表320。表 319

40、爐外精煉空氣消耗量及帶入的水分表 320 爐外精煉期爐氣量第 29 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 321 爐外精煉期物料平衡表表 322 鋼水量及其成份第 30 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 323 總物料平衡表324 物料帶入的物理熱第 31 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙3.2、熱平衡計(jì)算以100kg金屬料（廢鋼+生鐵）為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。3.2.1、計(jì)算熱收入Qs物料的物理熱：廢鋼加入電爐前通過(guò)煙氣的二次燃燒其進(jìn)行預(yù)熱，入爐溫度為850，計(jì)算結(jié)果列于表324。元素氧化熱及成渣。計(jì)算結(jié)果列于表325。消耗的電能117651kJ，詳見(jiàn)下面的計(jì)算。3.2.2、計(jì)算熱支出Qz鋼水物理熱Qg、爐渣物理熱Qr計(jì)算結(jié)果列于表3

41、26。吸熱反應(yīng)消耗的熱量Qh詳見(jiàn)表327。爐氣物理熱Qx、煙塵物理熱Qy、冷卻水物理熱Ql列于表328。其他熱損失Qq：包括爐體表面散熱熱損失、開(kāi)啟爐門(mén)熱損失、開(kāi)啟爐蓋熱損失、電極熱損失等。其損失量與設(shè)備大小、冶煉時(shí)間、開(kāi)啟爐門(mén)和爐蓋的總時(shí)間以及爐內(nèi)的工作溫度有關(guān)。實(shí)踐證明，該項(xiàng)熱損失約占總熱收入的68%，本計(jì)算8%。變壓器及短網(wǎng)系統(tǒng)的熱損失Qb。一般，該熱損失量為總熱損失的57%，本計(jì)算取6%。總熱平衡列于表328。第 32 頁(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙表 325 元素氧化熱及成渣熱名稱氧化量（kg）化學(xué)反應(yīng)H（kJ/kg） 放熱量（kJ） -11639.000 -34834.000 -11639.000 -11329.000 -11329.000 -9750.000 -29202.000 -9185.000 -2176.000 -2176.000 -14572.000 -14572.000 -2982.000 -2419.000 -4250.000 -6460.000 -1620.000 -4880.000 4378.592 4138.279 2134.3023766.893 22.248 31.810 5329.365 8.049 873.446 35.269 1291.808 182.150 118.038 98.794 12809.550 10788.799 296