50万吨电炉炼钢车间设计资料

本科毕业设计设计题目年产50万吨电炉炼钢车间设计系化学与化学工程专业冶金工程班级2012级学号124100011014年月日姓名黄远东指导教师周刚六盘水师范学院本科毕业设计诚信责任书本人郑重声明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下独立进行研究、探索所完成的。毕业论文中凡引用他人已发表或未发表的研究成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。设计作者签名目录1概述111钢铁工业现状112电弧炼钢厂113炼钢厂生产规模与物料平衡2131炼钢厂生产规模与产品大纲2132炼钢厂的物料平衡214炼钢车间设计的内容32设计方案的确定421产品大纲的制定4211产品大纲4212制定产品大纲的依据5213钢种的特性以及用途522工艺方案与工艺流程的选择6221炉容量与座数的确定6222工艺方法与工艺流程的选择与论证7223车间生产能力核算及主要原材料的消耗12224车间组成和工艺布置123车间主要经济技术指标1331主要技术经济指标134车间主体设备的计算1441电弧炉的设计14411炉型的设计14412变压器的设计19413石墨电极的选用19414水冷炉壁的设计20415电弧炉主要技术参数22416连续加料装置的设计2342钢包尺寸的设计2343连铸的设计25431连铸机的主要参数设计25432连铸机生产能力的计算32433连铸机的主要设备3344精炼炉的设计385车间主厂房设计3951电弧炉车间的布置方案39511电弧炉车间的组成3952电炉炼钢车间原材料供应与原料工段396电弧炉的相关技术4161超高功率电弧炉配套相关技术41611水冷炉壁和水冷炉盖技术41612无渣出钢技术EBT41613泡沫渣埋弧技术41614废钢预热技术417车间主要经济技术指标42参考文献44致谢45摘要与转炉炼钢相比，电炉的短流程在该地区具有优势，投资、节能、环保等方面具有优势。炉钢比逐年增加，是冶金工业的发展趋势。我国钢铁行业的老龄化设备存在的问题，普通钢生产过剩，生产能力低，质量差，高质量的钢铁产品，生产能力弱，再加上缺乏的中国，电炉钢比一直处于低水平，比西方主要钢铁生产国，有一定的差距。具有高功率和超高功率电弧炉，精炼，连铸，连轧等一系列技术的发展和社会废钢资源充足的直接还原技术的发展积累，精炼技术的快速发展，电力工业的发展，电弧炉的生产成本将下降，相对的，国家在能源、资源和环境标准，进一步改善管理和加强，电炉炼钢具有更为广阔的发展空间，在钢产量增长势头比电炉钢将不会改变。通过查阅国内外电炉车间的文献资料，阅读书籍，并要求教师完成设计工作。包括制定本产品的概要、电炉、炉外精炼、连铸示范；然后计算负荷、选择合适的设备；最后得出电炉炉型和电炉车间平面图。关键字电弧炉；车间设计；超高功率；连铸；炉外精炼ABSTRACTTHESHORTPROCESSOFELECTRICFURNACESTEELMAKINGPLANTHASADVANTAGESININVESTMENT,ENERGYSAVING,ENVIRONMENTALPROTECTIONANDSOONINTHEAREAELECTRICFURNACESTEELISTHEDEVELOPMENTTRENDOFMETALLURGICALINDUSTRY,EXISTINTHECHINAIRONANDSTEELINDUSTRYOFEQUIPMENTOFAGING,ORDINARYSTEELOVERCAPACITY,PRODUCTIONEFFICIENCYLOWLACKHIGHQUALITYSTEELPRODUCTSQUALITY,PRODUCTIONCAPACITYWEAK,COUPLEDWITHTHELACKOFRESOURCESOFCHINASSTEELSCRAPEAFSTEELTHANHASBEENATALOWLEVEL,COMPAREDTOTHEWESTERNMAINLYPRODUCESTEELTHEREISSTILLACERTAINGAPWITHHIGHPOWERANDULTRAHIGHPOWERELECTRICARCFURNACE,REFINING,THEACCUMULATIONOFCONTINUOUSCASTINGANDROLLING,ANDASERIESOFTECHNICALDEVELOPMENTANDSOCIALAVAILABILITYOFSTEELSCRAPFORDIRECTREDUCTIONTECHNOLOGYDEVELOPMENT,RAPIDDEVELOPMENTOFOUTOFFURNACEREFININGTECHNOLOGYDEVELOPMENT,THEDEVELOPMENTOFELECTRICPOWERINDUSTRY,ELECTRICARCFURNACEPRODUCTIONCOSTSWILLDROP,THERELATIVE,NATIONALENERGY,RESOURCESANDENVIRONMENTALSTANDARDS,TOFURTHERIMPROVETHEMANAGEMENTANDSTRENGTHEN,EAFSTEELMAKINGHASMOREBROADSPACEFORDEVELOPMENT,INSTEELPRODUCTIONGROWTHMOMENTUMTHANELECTRICFURNACESTEELWILLNOTCHANGETHROUGHTHEDOMESTICANDFOREIGNELECTRICFURNACESHOPDESIGNLITERATURE,READTHEBOOKS,ANDTOTHETEACHERTOASKFORTHECOMPLETIONOFTHEDESIGNFORMULATIONOFPRODUCTOUTLINEFURNACE,REFINING,CONTINUOUSCASTING,THEMATERIALBALANCEANDHEATBALANCECALCULATIONTHENTHEBURDENCALCULATION,CALCULATIONANDSELECTIONOFAPPROPRIATEEQUIPMENTFUNCTIONFINALRELEASEDTYPEANDELECTRICFURNACEWORKSHOPLAYOUTKEYWORDSELECTRICARCFURNACEPLANTDESIGNULTRAHIGHPOWERCONTINUOUSCASTINGFURNACEOUTERREFINING1概述11钢铁工业现状钢铁是使用最广泛的金属材料，人用金属，钢铁占90以上。没有钢铁，人们不能活，生产或其他活动中使用的工具和设施也都是用钢制的。钢铁生产往往是衡量一个国家的工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁产品的质量和品种，对国民经济和其他工业部门的产品质量，有很大的影响。转炉炼钢转炉炼钢的主要原料是高炉冶炼，多数情况下，高炉的主要原料是铁矿石。锭坯或铸坯转炉生产的产品是，他们不是最终产品，必须由各种类型和规格的钢板、钢、管等最终产品的轧制生产，提供市场。因此，氧气转炉不能独立存在，它必须首先炼钢，轧制，和其他辅助原料生产和供应系统，钢铁生产的组合组成，我们称这种生产方式为钢铁企业。电弧炉炼钢是炼钢的主要原料，或直接还原铁及其制品，其产品仍为锭或坯，需要通过滚压机轧制成最终产品，为市场需求。在这种情况下，作为一个成品钢的生产单位，往往由钢和钢的2个部分，我们说这样的生产模式，电炉钢。随着电弧炉的高功率和超高功率，精炼，连铸连轧和一系列的技术开发和社会的废料资源充足的积累，显示了强劲的发展势头，由于资源和环境的影响“废电弧炉连铸轧钢生产过程，与传统的钢铁企业相比，这种新型电弧炉钢米尔斯也被称为短流程。电炉炼钢产品主要有轴承钢、不锈钢等。12电弧炼钢厂近年来，电弧炉炼钢在全球的不断发展，电弧炉钢在世界钢铁生产中所占的比重越来越。电弧炉炼钢厂的废料为原料，或直接还原铁的一部分，构成部分的冶炼通常是一个高功率或超高功率电弧炉和炉精炼设备，如炉和一个连续铸造机，钢坯热交付到下一个滚动汽车直接轧制生产。由此我们可以看出，电炉炼钢厂具有结构紧凑、投资的优势，建设周期短，节约能源消耗，改善环境污染，劳动生产率优势，具有年产钢可以从百万吨到数百万吨，品种种类繁多，从普通碳钢高质量合金钢。与传统的钢铁企业相比，规模小，过程相对短，也被称为“短流程”在我国电弧炉钢产品有优质钢材、合金钢、钢等特殊用途。在特殊钢厂，由于品种和质量要求，冶炼和加工技术更为复杂，还需要设置炉精炼炉、真空炉、电渣炉等多种类型的设备，满足不同种类的钢生产的需要。钢水浇铸方式的选择在冶炼钢和生产规模适宜的条件下，应在连铸选择方案、炼钢、铸造、锻（轧）相比于传统的生产工艺，连铸具有一系列的优点1）金属产量可提高1015；2）采用连铸生产工艺，降低能耗25至50；3）节省基础设施投资40；4）促进生产过程自动化，扩大和提高钢材质量，钢坯。连铸坯生产的技术和经济效益显著，连铸技术的发展是炼钢和铸造工艺的重大变革，以及后续工序的衔接，提高生产率，降低能耗，各种新技术也都是因为水平连铸的提高而得以实现的通过连铸连轧、铸坯热送、热装、连铸坯直接结扎。13炼钢厂生产规模与物料平衡131炼钢厂生产规模与产品大纲钢厂（车间）的生产规模是指合格的连铸坯质量的数量。对于一个车间，还应区分其“生产能力”和“实际（或计划）输出”，当设备正常运行，没有意外事故的外部因素，两者实际上是相同的。炼钢厂的产量是由该工厂的炼钢生产所决定的。根据工厂的产品计划，该厂的产品产量，品种和规格的产品，如各种参数，以确定加工工艺和加工设备类型，再根据工艺的要求，以确定的炼钢车间应提供铸坯质量和截面形状和大小，根据不同的钢材等级要求提供的板坯数量（吨），这通常是一个产品的生产车间的概述。炼钢车间的设计应该首先制定车间生产计划（或计划的产品设计，清单的钢铁，冶炼钢铁有一些工具的代表，钢铁产量占总产量的比例。以这种方式，产品种类，生产，和生产车间的比例明确表示。132炼钢厂的物料平衡炼钢厂（车间）生产物料平衡是指进入车间的原材料（月消耗量或年消耗量，公斤或吨），用一段时间来生产合格钢坯数量，排出渣，工业废物的量和排放量和回收的烟尘量的平衡计算。它是一个车间的投入和产出之间的关系。炼钢过程中，消耗的原材料对金属材料的量（废料和铁水）是最大的，所以在物料平衡应是金属材料的平衡。表11超高功率电弧炉熔炼主要经济技术指标项目单位主要经济技术指标冶炼周期MIN/炉4070冶炼电耗KWH/T250400石墨电极消耗量KG/TAC，加热、轧坯机、中间坯加热、轧制（、抛丸、矫直直、倒角、涡流探伤、超声波探伤）。线材的生产工艺高炉铁水10优质废钢、100T电炉超高功率偏心底出钢电弧炉、精炼炉真空脱气100TLF，100TVD，12M5300MM300MM5流小方坯连铸机。本设计考虑实际和先进的使用烟道CONSTEEL电弧炉（UHPEAF，EBT）80TLF精炼炉、VD真空脱气炉80T，12M3机3流小方坯连铸机300MM300MM大方热送、热负荷、加热、轧制（抛丸、矫直，涡流探伤、超声波探伤）。（超高压超高功率电炉、偏心底出钢法）（1）CONSTEEL电弧炉实现连续进料、预热废料、生铁、预还原铁矿石和其他金属材料，减少电弧炉炼钢技术的烟尘排放。它从废码或铁路货车到废装机，通过送料输送机自动，连续从1号和3号电极（见图21）侧的炉壳部分加入电弧炉，始终在炉内保持一定量的钢。同时，通过对炉内烟气的反向预热段进行预热预热。这样的电弧可以直接加热熔融钢，通过直接熔融的钢废料，平稳运行，对电力系统的预冲击，降低变压器容量，节约能源。铁路废料被运送到一个炉体材料领域，电磁挂在传送带上。全封闭式废钢预热段长度1824M，内衬耐火材料和水密封装置的密封，以防止密封盖和预热段在泄漏的底部。预热段还可以安装天然气燃烧器。废料由加热气体和燃料500700度组成。图21炼钢电弧炉炉盖简图11号电极；22号电极；33号电极；4转动炉盖机构它的优势是占地面积小，节省投资。使用该计划，不会增加工厂的高度，减少生产规模和投资比例。大大降低运营成本。连续熔炼废屑预热，大大降低耐火材料的消耗，电极。废气由15到10减少，废气通过预热段以较低的速度传递，废气中大量的烟气和粉尘在预热段减少。对原材料的适应性强。CONSTEEL系统可以使用状态的废钢、生铁、冷或热的直接还原铁（DRI）和热球丸（HBI），铁和COREX海绵铁。热金属的加入量为2060，而且加入炉。废气处理方法简单。因为有一个较长的预热期，以确保在预热炉2/3长度的充分反应，预热炉废气，可以方便地实现废气的排放，在共同，氮氧化物等严格控制。（2）熔铁鱼雷车的供应工艺流程高炉出铁在鱼雷车、铁路机车牵引到流坑边电炉厂电炉铁水的铁水罐在坑内，称重后对入炉。（3）废料供应模式在废料的分离设置，乘火车或汽车到材料或青贮窖卸到厂外的废料，按照不同类型的分类堆放，起重机磁铁或夹具废钢料斗进入报废的热、电漏斗车运输到充电湾的应用；（4）LF炉外精炼用，和VD脱气装置将配置LF炉后。1）炉如果方法主要是通过电极埋弧加热，底吹氩搅拌钢和渣（合成渣）来实现精炼，完成主要任务的深、深脱硫和夹杂物去除。钢包精炼炉内的电弧炉用钢液，钢包、炉盖、电极加热系统、搅拌系统。炉有以下功能搅拌作用。LF炉的底吹氩搅拌钢渣吹，均匀钢水成分和温度加速钢的脱氧和脱硫反应之间的界面，促进夹杂物上浮，除气、净化钢液，提高钢的纯净度。热效应。加热炉有加热的作用，从最初的冶炼炉中加入熔化的钢，在开口前的温度下降，并在精炼过程中进行合金微调；还原气氛在炉盖中的作用。钢液储存效果。可以在LF炉站储备1个2炉钢水，要由钢水冶炼而出的连铸工艺，从而保证连铸。过程的优点是电弧加热效率高，温度上升幅度大，控制精度可达到5；它具有搅拌和合金化功能，氩气搅拌容易实现控制的窄范围的组成，并提高了产品的稳定性；设备投资少、精炼成本低，适合生产超低硫钢、超低氧钢。炉内钢水化学成分的变化1。在LF精炼过程中，由于除（或饲料）的脱氧剂，脱氧剂或精炼渣的组成部分，因此，它是可能的，SI脱氧同时存在（如添加含硅材料）、铝脱氧（如添加AL）、复合脱氧脱氧剂（如添加钙硅。FEBAALSI，等）和矿渣（矿渣）DNA的几种方法。使用强氧化剂的铝粒子作为最终氧，当酸溶铝达到003，005时，钢邻几乎所有的转化为氧化铝。精炼过程中全氧含量的变化趋势如图22所示。图22精炼时间与钢中全氧含量的关系由上图可知,精炼时间的延长钢中氧含量降低,但精炼时间大于40MIN钢中氧含量的降低趋势趋缓。同时,终点弱搅拌时间大于5MIN具有一定的去氧效果。脱硫。熔渣的脱硫能力常用渣中的硫含量与钢中的硫含量之比,即硫的分配系数LSS/S表示。通过批量取样分析，可得出精炼时间和硫的分配系数之间的关系。见图23所示。图23LF炉精炼时间与硫在渣钢间的分配系数之间的关系脱硫反应如前所述，目前精炼渣基础渣系仍以CAOAL203SIO2和CAOCAF2SIO2为主，属高碱度还原渣。因此精炼渣脱硫反应通式可按离子理论写成O2SS2OG7196538T,JMOL1可见，增大渣中02、降低钢中O和高温对脱硫有利。所以，当钢液中的（FEO）的含量小于10时，钢液处于还原性气氛，极易去除硫，这时可以使得脱硫率达到50以上。CFEOFECO,由于（FEO）的含量很小，所以反应消耗的碳含量较为稳定。2P5FE28O22PO435FE,由于渣中的O2含量降低，所以反应会向着逆方向进行，从而使磷含量升高，产生“回磷”的现象。合金化后的钢水，在LF吹氩精炼过程中，钢液中的氮可以不断地向氩气泡中扩散，并由氩气泡带出钢液；但是因为初始氮含量不高且形成稳定的氮化物，故LF吹氩精炼时，不会有明显的脱氮效果。2）脱气装置选择VD精炼工艺VD法是在伴有底吹AR的情况下，通过抽真空6/MMZ12151520252830炉壳直径等于25130205046138M壳D熔由上表可以取29MMZ（6）炉门尺寸的确定炉门尺寸在设计时应满足以下条件A顺利观察炉况，B能良好的修补炉底和整个炉坡，C料斗应能自由出入，D能顺利取出折断的电极。电炉一般设一个加料炉门和一个出钢口，其位置相隔180。炉门尺寸的经验值炉门宽度（0203）,5130M本设计取153M。熔D熔门B炉门高度（075085）（11481301）M，本设计取1224M。门H门B门框应向内倾斜812以便于密封，本设计取10（7）偏心炉底出钢装置1无渣出钢的原理当出钢口钢液高度大于临界高度时，不致产生漩涡效应。出钢时钢渣分离，剩余钢水占总钢水量的21。2）主要尺寸参数确定出钢箱内口与中心角为90100，本设计取95。出钢口偏心距L（47）出钢箱高度H内整个出钢过程中炉子摇到最大角度出钢时钢水不能接触水冷炉壁，并留有一定安全距离。出钢箱内高度H内H（600800）MM，本设计取出钢箱内高H内10277001727MM1727M。出钢口直径ED钢水流速V，求出V588M/S；2G内本设计取出钢时间T2MIN120S；由公式,（48）24EGDVT求出132MM。ED412变压器的设计确定变压器的功率的目的是选择与电弧炉容量相匹配的变压器。在一般情况下，变压器的匹配和电弧炉的容量应考虑以下因素A电弧炉只作为一个熔化装置或作为熔化装置；B电弧炉，冶炼工艺；C当配有高功率、超高功率电弧炉、炉体结构等相关技术的C型变压器；D选择不同功率等级的电弧炉操作系统，是间歇生产或全负荷连续生产；E选择什么样的功率水平应考虑到工厂或工厂的供应情况；用能量平衡计算（49）COSQGPNT电熔式中Q熔化每吨废钢所需的电量，253492KWH/T；G废钢装入量，本设计为公称容量的70；熔化期平均功率因数，080085，本设计取084；COS电效率，09，本设计取095；电N变压器功率平均利用系数，1012，本设计取11；废钢熔化时间,05H；T熔求得P2991772KVA按国内外现行变压器额定容量（平均先进水平）见表42。表42现行变压器平均先进水平额定容量（T）电极（MM）功率（KVA）7050050000630009055063000800001006107500083000本设计取P70000KVA413石墨电极的选用1初步确定电极的直径。经验公式（410）3DK2极046I式中D极石墨电极直径，MM；I电流强度，A；I624A10P3U额410石墨电极电阻系数，；K系数，21W/；2/M2CM求得D极90958MM。参照比较国内外石墨电极的直径（表42）本设计取D极600MM。（2）校核电极密度。411IS24D极求得，I/S231，符合设计要求。2A/CM（2）确定电极心圆直径。D极（025040）D412取D极031D0315130159M。414水冷炉壁的设计（1）水冷炉壁的特性有自发的挂渣能力，直到挂渣层温度达到炉渣的熔点时不再挂渣有保护水冷炉壁的作用。水冷炉壁的输出热流越大挂渣越厚，水冷炉壁承受的热流强度越大，挂渣越薄。（2）管式水冷炉壁的结构特点管子内径选择，管内水流速，控制水冷管输出热流强度；水冷炉壁由若干块水冷件组成，每块水冷件单独供水，1015块；采用分离式炉壳（分体式炉壳）有利于水冷炉壁更换；在水冷构件上安置挂渣钉（挂渣爪），提高炉壁挂渣能力；控制管壁厚度，保证水冷炉壁有足够的强度。（3）管式水冷炉壁设计参数的计算确定1）最大热流强度4132MAX152209COS13601PKQR式中，P变压器额定功率；电效率，超高功率电弧炉中，09，本设计取095；COS功率因数，超高功率电弧炉中，COS080085，本设计取082；R熔池半径，M；,一般K025040；31059熔池直径电极心圆直径K求得，HMKJQ26MAX/102）水冷壁面积当电弧炉倾动最大角度时，水冷炉壁不能浸泡在钢液中，并留有一定安全距离，250MM以上，水冷炉壁面积占炉壁总面积的8090，本设计取85。S858527686S炉壁1DH熔2M3）冷却水流量和流速及水冷管内径的确定414INOUTQ415OUTSGC出进水水（T）4162DV360N4水水水水，当时，D为最大直径；V水临界V水临界417125501OUTQ临界式中，冷却水流量；G水冷却水流出和流入时的温度，进出水温差为58，本设计取T出进、5；D水冷管内径；冷却水流速；V水水冷件块数；本设计取12块N水当临界水流速时，求得500；D59MM；59M/SG水3/MHV水415电弧炉主要技术参数表43电弧炉主要技术参数项目单位参数炉型超高功率电弧炉电炉炉壳直径MM6230电炉额定出钢量T58电炉最大容量T120留钢量T21出钢方式EBT电炉变压器额定功率MVA7020电炉变压器二次电压V618电极横臂水冷导电铝合金电极直径MM600电极心圆直径MM1570电极行程MM4200自动MM/S110150电极提升速度手动MM/S110300电极下降速度自动MM/S100出钢810电炉倾斜角度出渣10电炉倾动时间出钢S7炉盖旋转角度70炉盖旋转时间S68炉盖提升时间S4炉子倾动方式全液压炉盖提升行程MM600416连续加料装置的设计如图41所示，CONSTEEL可以实现连续加料，连续预热废钢、生铁、预还原铁矿等金属料，同时可以减少烟尘排放量。设备结构与传统交流炉相比没有无大的差异其工艺应用于交流炼钢电弧炉。图41CONSTEEL加料系统它从废场或铁路货车，废料放在电荷转移机，通过送料输送输送自动连续从电炉的炉壳部分的废料炉电极侧，并始终在炉中保持一定数量的钢。同时，电炉烟气通过预热炉预热段，不断对预热进行预热，使电弧可以直接加热钢水。通过直接熔融熔融钢废料，运行平稳，对电网影响不大，减少变压器容量，节约能源。根据电弧炉生产能力以及炼钢厂场地状况本设计采用水平高架配置方式连续送料系统（图42）图42水平高架配置式连续送料系统42钢包尺寸的设计本设计根据轴承钢的生产工艺要求，炉外精炼采用LFVD的工艺路线。（500700）MM是LF要求钢包净空高度，（8001000）MM是VD要求钢包净空高度，因此，本设计取净空高度为800MM。（1）包容纳的钢水量。设钢包的额定容量为PT，一般考虑应10的过装余量，则钢包内钢水实际容量为P01P11P115055T（418）（2）钢包内渣量。出钢时一般会有少量的炉渣随钢水倾入钢包内；考虑到炉外精炼时会造渣，本设计炉渣量取钢水量的5。即渣量为11P00555005275T419（3）钢包的容积。容积根据钢包实际容纳金属液与熔渣量来计算。钢液比容取014，熔渣比容取028。因此，钢与渣的总体积即钢包的容积应为/MT3/MT01411P02800511P014550282758474203M取D/H1，锥度15，则钢包下部直径4210158HDD钢包的容积按圆锥台计算42222344HV整理得4233067D将钢包容积847代入得D265M3M故有HD265M,225M。又因净空高度08M，锥度是15，即钢包上DH850KH口内径26508015277M；26508345M。0D0（4）钢包砖衬的厚度。钢包砖衬包括保温层（外层）与耐火工作层（内层），一般砌筑总厚度100250MM。工作层砌筑有多种形式，除列入标准的钢包衬砖砖型外，可针对专用钢包桶依据其锥度、直径、高度等参数设计专用砖衬，则砌筑工作更为方便顺利，砌筑质量也较高。钢包包壁砖衬厚度约等于42407BJD式中钢包内壁厚度（上下厚度一致），MMBJD0钢包上部内径，MM得本设计取MM,194MJB20BJ钢包底砖衬的厚度D42501DJD得，本设计取MJD27MJD280钢包外壳。一般用下面两个公式计算钢包壳壁和壳底厚度。42601BD42702D钢包壳壁厚，MM；B钢包壳底厚，MM；D钢包上部内径，MM0D得出，277MM，本设计取28MMBB3324MM，本设计取34MMDD综上，钢包的尺寸如下外壳内高MJHD91201外壳全高D412外壳上部内径302M0BDJ外壳上部外经306M21B外壳下部内径262M3HBJ外壳下部外径267M432BD43连铸的设计431连铸机的主要参数设计连铸机的设计参数包括钢包允许的浇铸时间、铸坯断面、拉坯速度（理论拉速、工作拉速）、冶金长度、液芯长度的计算、铸机曲率半径和连铸机的流数。它们是决定设备性能和总体尺寸的基本要素。（1）钢包允许浇铸时间为了保证浇铸的顺利进行钢包内的钢液不能因散热太多而形成包底凝壳，浇铸时间也应足够长，钢包的容量允许浇铸时间也应有差异。克伦纳及塔尔曼经验公式428F302LGMAXGT式中，钢包允许的最长浇注时间，MIN；MAXTG钢包的容量，T；F质量系数，要求严格的钢种F取11。所以，5647MIN，取57MIN。13025LGMAXT（2）铸坯断面本设计中，铸坯断面取300300MM的大方坯。3拉坯速度从提高生产力的角度，希望提高速度。但由于受多种因素的影响，拉速是受影响的主要因素，是钢水的凝固速度和对铸坯质量的影响。在选择拉速时，主要是为了保证板坯具有一定的壳厚，从而防止了变形过大，甚至出现漏钢。铸造速度有两个含义一是理论的铸造速度也被称为最高速度。它受连铸机的能力的影响；另一种称为工作、铸造速度，也被称为普通铸造速度，它是受铸坯质量的限制。通常指工作的工作速度。1）拉速理论。无变形或拉漏的铸坯所需的最小坯壳厚度是由最小壳厚确定的。因此，确定的速度的方法是1、获得所需的最小厚度板坯结晶器坯壳。2、铸坯在模具所需的停留时间，获得凝固坯壳的厚度。3、根据晶体长度得到了理论的浇铸速度。由凝固定律求得铸坯出结晶器时的坯壳厚度为429K结结式中铸坯在结晶器内的停留时间，MIN；结铸坯在结晶器内的凝固系数，；受结晶器的冷却条件，铸坯断面尺K结/MIN寸，钢液温度和性能的影响。铸坯在结晶器内需要停留的时间为/430结2K结铸坯与结晶器并不是一直接触。设结晶器的有效接触长度为，则最大拉坯速度L结的理论计算式为4312MAX/VLK结结结结本设计取800MM；取18MM；取22MM。L结结/MIN则，08/1195M/MIN2MAXV2182）工作拉速。为保证铸坯质量，工作拉速应小于最大理论拉速，实际计算时，工作拉速常按如下经验公式求得432LVKS式中V工作拉速，M/MINL铸坯横断面周边长，MM；S铸坯横断面面积，；2MK速度换算系数，MMM/MIN。与钢种、结晶器尺寸和冷却状态有关。可按下表47，通常小断面取较大值，大断面取较小值。表47拉坯速度换算系数断面尺寸小方坯大方坯板坯圆坯K6585557555804560本设计中取K60MMM/MIN。则，12/030308M/MIN60V满足要求,同时与国内外同类型的相比，可以确定工作拉速为08M/MIN。MAX（4）冶金长度（液芯长度）铸坯在连铸机内是边运动边凝固，在铸坯内形成了很长的液相穴。所谓液相深度即液芯长度是指从结晶器液面到铸坯全部凝固点的长度。它是确定弧形连铸机弧形半径和二次冷却区长度的一个重要参数。由凝固定律可知，铸坯完全凝固时，坯厚与时间的关系为4332DK综或4342）综式中D铸坯厚度，MM；综合凝固系数，；大方坯为2832，本设计取31K总/MIN/MIN。/MIN2341MIN2）综KD2301（）设拉坯速度为V；液芯长度为，L液0823411873M435液V冶金长度119523412798M436MAXLV冶（5）曲率半径连铸机的曲率半径是指铸坯弯曲时的外弧半径。主要取决于铸坯的厚度，它标志着连铸机的形式和可能浇铸的最大铸坯厚度范围，是弧形连铸机的重要参数之一。对连铸机的总体布置、高度以及铸坯的质量也有影响。曲率半径的计算与确定主要应考虑下述各项要求。1）按铸坯凝固矫直时表面允许延伸率计算R。弧形铸坯在矫直时，外弧表面受到压缩变形，内弧表面产生拉伸变形。假定铸坯中心线不变形，断面仍为平面，如图43所示取段铸坯，其内弧表面延伸段，外弧表面压缩段，设CA“A“铸坯外弧半径为R，铸坯厚度为D，则可写出内弧表面的延伸率为B10043710AB图43铸坯矫直前后的延伸根据相似得ACOB与43810B10ACO510DR由于RD，因此上式可近似写为439051DR在对铸坯矫直时，当内弧表面延伸变形率超过铸坯内弧表面允许的延伸率时，在铸坯内弧表面尤其是角部会出现横裂纹。因此，矫直时铸坯内弧表面的延伸率必须小于铸坯表面允许的延伸率。轴承钢的为0914，本设计取13。440所以必须，44105DR本设计中，D03，0013；带入上式得R1154M2）按经验式计算。连铸机圆弧半径及还可按下式初步估算RKD442式中K为系数，根据目前连铸机的发展水平，一般取K3545。中小型铸坯K取3540，大型铸坯K取4045。碳素钢取下限，特殊钢取上限，本设计取K40，则R400312M参照现行国内轴承钢厂家。江阴兴澄特种钢铁有限公司采用R12M的300MM300MM的大方坯连铸机。本设计连铸机半径为R12M（6）连铸机流数1）连铸机的台数、机数和流数台数凡共用一个钢包浇铸一流或多流铸坯的一套连铸机称为一台连铸机。机数具有独立的传动和工作系统，当其他机组出事故仍可照常工作的一组设备称为一个机组。一台连铸机可由一机或多机组成。流数每台连铸机所能同时浇铸的铸坯总根数称为连铸机流数。凡一台连铸机只有一个机组，又只能浇铸一根铸坯的称为一机一流。如同时能浇铸两根以上铸坯的，称为一机多流。凡一台连铸机具有多个机组又分别浇铸多根铸坯的，称其为多机多流。一机多流较多机多流设备质量轻，投资省。但一机多流如有一流出事故，可造成全机停产，且生产操作及流间配合均较困难。铸机流数可按下式表示443GNFVT式中G钢包容量，T；V工作拉速，M/MIN；F铸坯断面面积，；2MT钢包允许浇注时间，MIN；铸坯密度，T/M3,取76T/M3。本设计中G55T；V08M/MIN；F009；T57MIN；带入上式得2M816758032N故是2流，则实际浇铸时间是2T444MIN2650780322NFVGT拉（7）连浇炉数的确定（连铸单炉浇铸时间连浇炉数上引锭时间）（电炉冶炼周期连浇炉数）46N3051N445求得N6所以，连浇炉数为6炉。（8）连铸机总长度图44连铸机总长度是指从结晶器外弧形线至固定挡板间距离。如图444461234LRL5式中R连铸机弧形半径，本设计为12M；矫直切点（即圆弧中心）至拉矫机最后一对棍子的距离，M。当有两架拉矫1机时，一般取1518M，本设计取18M；拉矫机至切割区距离，火焰切割区为35M，本设计取4M；2L切割区长度，M。采用火焰切割时取决于钢种、铸坯断面尺寸和拉速，本设3计取16M输出辊道长度，M，从切割区终点到冷床入口辊道的长度，应大于最大定尺长度4L的15倍、同时还要大于引锭杆长度，本设计为12M；出坯冷床的长度，M。主要取决于最大定尺长度，在增加约1M。5综上，连铸机总长度为1218416121324ML（9）连铸机的总高度447HR1234H式中R连铸机曲率半径，12M；拉矫机底座基础面至铸坯底面距离，一般为0510M，取085M；1H弧形中心至结晶器顶面距离，为结晶器高度的1/2，为045M；2结晶器顶部至中间包水口距离，一般约为03M，本设计取03M；3中间包全高度，一般约为1015M，本设计取14M。4H综上，连铸机总高度为H12085045031415M448432连铸机生产能力的计算（1）浇铸周期每次浇铸时间（）与浇铸准备时间（）之和，即为浇铸周期2T3TN4491T23T式中，浇铸周期，MIN；1T浇铸时间（从中间包开浇至中间包最后1流浇完为止的总时间），2TMIN；N平均连浇炉数；准备时间（从中间包浇完，至为下一炉浇铸填塞好引定杆及准备浇铸3T止的总时间），MIN；一般方坯连铸机约1538MIN，本设计取30MIN。得出，30414MIN。1T（2）连铸坯收得率（）坯连铸坯收得率计算公式45010坯合格坯产量浇铸钢液量浇铸钢液量包括合格坯产量、废品量、更换中间包时的接头坯、精整损失、氧化铁皮及切割渣损失、中间包残钢、中间包开浇后的回炉钢液、引流渣出废钢，切头切尾。得出，96坯（3）连铸机的年产量GA连铸机年产量计算公式451A1N8760T坯式中，连铸机年产量，吨/年；AGG钢包钢液量，T；N平均连浇炉数；连铸坯收得率；坯连铸机作业率；一般大方坯6085，本设计取85；连铸周期时间，H。1T得出，70万吨。AG433连铸机的主要设备（1）钢包与中间包的浇铸钢流控制塞棒杆水口与滑动水口是钢包与中间包浇注钢流常用的两种控制系统。滑动水口用的更为普遍。滑动水口控制系统由上水口、下水口及其滑板构成。其工作原理是通过安装在钢包底部上的两块耐火材料制成的滑扳的相互错位来实现钢流的调节，见图415所示。这种控制系统优点如下1减少了工件与钢液的接触面，提高了耐火材料的使用寿命；2能较精确的控制钢流；3工作比较安全可取，有利于实现浇铸的机械化和自动控制。（2）钢包回转台。采用钢包回转台，占用浇注平台的面积较小，易于定位，钢包更换迅速，发生事故时或停电时可以气动或液压马达迅速将钢包旋转到安全位置，有利于实现多炉浇注和漏钢事故的处理。钢包回转台的选择。使用最多的除直臂式钢包回转台还有双臂单独升降式钢包回转台如图47，我们选用双臂单独升降式钢包回转台且带有钢包盖。图46插板式滑动水口1实心滑板；2水口滑板；3固定滑板；4油缸图47钢包回转台A直臂式；B双臂单独升降式；C带钢包加盖功能双臂单独升降式钢包有各自独立驱动的转臂，两个钢包的相对位置可以变化，转角可达260，操作方便，结构也不复杂。为了适应连铸工艺的要求，目前钢包回转台趋于多功能化，增加了吹氩、调温、加盖保温等功能。（3）中间包中间包是钢包与结晶器之间的一个过渡容器。中间包主要起下列作用稳定钢流，减少对结晶器的冲击和搅动，稳定浇铸操作；使钢液温度和成分均匀，使非金属夹杂物以及脱氧生成物分离上浮；在多流连铸机上还起到起分配钢液的作用；由于中间包能储存一定数量钢水，在多炉连浇时能保证在更换钢包时不停浇，不断流。中间包的形式与构造中间包形状多种多样，有矩形、三角形、梯形、椭圆形等，与铸机流数和布置方式有关。本设计选用梯形。中间包由包体、包盖、塞棒和水口等组成。中间包包壳要有足够的强度和刚度，以保证在高温工作过程中不变形，内衬由永久层和工作层组成。中间包主要参数的确定中间包的容量。在更换钢包过程中中间包内的钢液量要能维持正常浇铸的进行也要有利于杂质上浮。中间包过大会增加热量的损失，出事故时增加漏钢量，过小会影响连铸的正常进行，一般是取钢包容量的1540。本设计选择中间包容量是钢包容量的20，钢包中钢水量为75T，中间包容量即为15T。中间包的主要尺寸。见图48。图48中间包A高度取决于钢水在包内深度和钢包注流的搅动深度。它对注流稳定和夹杂物上浮有重要影响。据实践经验，包内钢液深度一般不小于500600，最大可达1000MM。包内钢液面到中间包上口距离约200MM左右。B中间包长度。铸机流数和流间距决定中间包长度，应使其边部钢流能注入到最外边1流的结晶器内，过长会使边部钢水温度降低，耐火材料消耗增加。流间距为1300MM。水口中心离中间包壁边缘约300MM。长度流间距（流数1）2（包衬距中间包最外侧水口中心距离）3200MMC中间包宽度。应保证中间包水口到钢水冲击点的最短距离在600MM以上。宽度钢流落点到水口间的距离水口与内衬距离钢水落点与内衬距离11003003001700MM取钢水密度为69T/,计算出中间包的体积为2174，已知中间包长度和宽度3M3M得出中间包内的钢水的高度约为700MM；净空高度为200MM，所以中间包的高度为700200900MM。水口直径。水口直径与最大浇铸速度有关，要保证连铸机在最大拉速时所需的钢水量。目前广泛采用了浸入式水口即保护渣浇铸以防止钢水从中间包到结晶器时发生二次氧化、飞溅、散热；同时铸坯表面质量得到改善，避免了捞渣操作。中间包每流水口钢流量每流拉出铸坯产量K水D水2FV拉4524GHZ所以，D水453GZ4FV拉水K2H式中F铸坯断面积；V拉铸坯的工作拉速；G钢液的密度；K水钢液流量系数；H中间包内钢液深度；693/TMZ铸坯密度，取76求得，D水20MM4）中间包的预热。见表45所示。表45中间包预热设备的技术参数项目技术参数项目技术参数预热时间约90MIN烧嘴数量2个预热温度11001200混合煤耗量约2700M3/H标态介质混合煤气风机型式离心式发热值约9196MJ/M3烧嘴点火电气自动点火烧嘴倾翻角度约90（4）结晶器及振动装置1）结晶器结晶器的结构形式结晶器的结构形式可分为三种A整体式结晶器，B套管式结晶器，C组合式结晶器，本设计结合工艺要求和特点选择组合式结晶器。结晶器尺寸参数A结晶器的断面尺寸及长度。结晶器的断面尺寸由冷连铸坯的断面尺寸确定，应当比连铸坯断面的公称尺寸大一些，通常在23左右（厚度方向取3，宽度方向取2左右）。本设计结晶器有效长度为800M，实际长度比有效长度大些80080120454ML取实际长度800100900MMMLB结晶器的倒锥度坯壳由钢水在结晶器冷却形成，最后收缩脱离结晶器壁，这样坯壳结晶器壁之间会有气隙，因此结晶器做成下口断面略小的形状，即结晶器断面有一定的倒锥度。表示方式方坯。10S上下上L四个面都有锥度，0409，本设计取08/M。（5）二次冷却装置1）二次冷却装置的作用从结晶器出来的高温薄壳铸坯如果没有进一步的约束条件冷却，很容易发生变形、裂纹，甚至造成漏钢。为此，二次冷却装置的主要作用是直接喷水冷却铸坯，使铸坯迅速冷却凝固；防铸坯变形和引锭杆跑偏；椭圆形连铸机中，可以逐渐矫直铸坯。直结晶器的弧形连铸机中，可以使直坯变成弧形坯顺利到圆弧区。2）二次冷却设备。包括夹棍和喷嘴。夹棍支撑导向铸坯。喷嘴喷冷却水冷却铸坯。3）喷水冷却系统二次冷却将水直接喷到铸坯上，冷却水的温度，强度，喷嘴的设计都直接影响到铸坯的质量和产量。冷却水的耗量很大，因此要有专门的喷水冷却系统。（6）撤回矫直设备连铸机是连铸机的重要组成部分。在电弧连续铸造机上，在铸件、矫直、铸坯、连铸机的作用下，会使铸坯的结晶起到结晶的作用。一个已完成的退出和矫直，所谓的退出矫直机。通常根据直辊的数量在粘上名，如六棒，八棒矫直机。铸件的基本要求是要有足够大的力量，要有足够的矫直力，使平板的平稳运行。具有一定的适应能力，以适应不同钢、铸坯的速度和相应的铸造速度和模具。在高温下工作，具有足够的耐高温性和硬度，并配有相应的冷却系统。（7）铅锭装置虚拟设备可以分为假头、假串和三部分存放装置。它的作用是在铸坯下的铸模下，当钢液在锭坯凝固时，由锭杆头和辊一起向上拉，直到铸坯在矫直机上，除去铅锭头开始正常铸造。虚拟条到原来的位置即是，主轴的存放位置，即下一次使用。（8）铸坯切割装置铸坯切割装置是把凝固并矫直的铸坯按要求切成一定长度的装置。铸坯的切割设备也是连铸线上必不可少的。目前，常用的切割方法主要有火焰切割和机械剪切两类，。根据本设计产品是大方坯的特点，选用火焰剪切。44精炼炉的设计LF炉的设计LF炉主要用于钢液的脱硫，依照设计的钢厂生产能力，我们选用一个工位的LF炉。LF炉的主要设计参数见表46所示。表46LF炉的主要设计参数项目参数设备数量/座1座单工位炉容量/T80最小处理钢水量/T最大处理钢水量/T6090变压器容量/MVA1420电极直径/MM400钢包内称直径/MM2841钢包高度/MM钢包净空高度/MM3846800升温速度/MIN1处理时间/MIN4539喂丝机一台5车间主厂房设计51电弧炉车间的布置方案电弧炉车间的工艺布置必须满足工艺流程合理顺畅，各种工序的操作尽量简单顺利，尤其电炉的操作要方便，厂房、电源等费用投资要低；并为以后发展建设留有余地。511电弧炉车间的组成完整的车间组成应包括炼钢主厂房；废钢料堆场及配料间；铁合金及散状材料间；铸坯检验与精整跨间；铸坯存放场地；中间渣场；机电维修间；快速分析室；炉衬制作与维修场地；车间变、配电室；耐火材料库；备品、备件库；水处理设施；车间烟气净化设施；车间管理及生活服务设施；各种气体和燃料的供给与生产，一般应由全厂统一管理与供应。52电炉炼钢车间原材料供应与原料工段（1）混铁车供应铁水系统混铁车的形状像鱼雷又叫鱼雷罐车，其作用是运输并储存铁水。优点是比混铁炉少倒一次铁水减少了热量损失，保温效果好，散热少。供应铁水的操作流程高炉鱼雷罐车铁水倒罐站铁水包电炉。本设计选用100T鱼雷罐车。（2）废钢供应系统本设计选用独立的废钢间，将废钢按照轻重不同类型进行堆放，用磁盘吊车向CONSTEEL加料段加料，经预热段后，废钢被加到电炉中。废钢供应系统操作流程火车、汽车废钢处理间配料间CONSTEEL装置电炉。废钢间的废钢存储量可以按照下式来计算51QQTN52A单位指标式中，存储的废钢量；TQQ废钢一年的消耗量；TN年作业天数，取300D；T计划储料日数，本设计取15D；A车间一年的产钢量，T/A；由前面的物料平衡计算可以得出，单位指标为70/966520724由上，求得，23530T。Q废钢堆存占用面积的计算53IQSHA式中，S废钢堆的面积，；2MH废钢堆存允许高度，选取3M；A废钢堆的平均密度，；3/T本设计中，废钢分为轻型、中型和重型，分别占储存量的70、20、10，堆存密度分别选为14、21、33；3/TM则求得，轻型、中型、重型废钢的堆存面积分别为392167，746981S2MS2237683S2M总的堆存面积S490633。我们设立两个废钢间，跨度均为24M，则其长度为2M490633/4810222,取108M。轨面标高定为17M，电磁吊钩桥式起重机设10T。废钢间主要数据见表51。表51废钢间的主要数据跨间名称跨度长度柱间距轨面标高桥式起重机废钢间（一）24M108M18M17M一台10T电磁吊废钢间（二）24M108M18M17M一台10T电磁吊6电弧炉的相关技术61超高功率电弧炉配套相关技术611水冷炉壁和水冷炉盖技术超高功率电炉因为功率高，炉内温度难免不均衡，炉衬因为受到较高的辐射，使用寿命会大大地降低，水冷炉壁和水冷炉盖技术解决了这些问题。使用该技术同时也带来了一个负面影响，增加了散