资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共62页)
编号：527762
类型：共享资源
大小：1.80MB
格式：ZIP
上传时间：2015-11-19
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
3.6
积分
- 关 键 词：
-
机械毕业设计论文
- 资源描述：
-
钢铁冶金专业毕业设计,机械毕业设计论文
- 内容简介：
-
后 记落笔之际，思绪万千。求学十几载，终于修成正果，即将告别学生时代，走进工作世界。静下心，回头看看自己的求学历程，可谓“坎坷”，为此，心中充满着感激之言。对于处在这个时代的我辈来说，经历从农村到城市的转变，我们付出的代价将是巨大的，是一般城市同龄人所难以想象的。对于我个人来说，能够拥有今天，心中感到知足，因为我深知走到今天的的幸运与艰辛。为此，我要在这具有象征意义的论文“后记”中特别感谢那些我要感谢的人。首先要感谢我的 人，感谢我的 ，是 我从 心 到大， 我 的 ， 们以 们的 着我的成 感谢我 的，是 为 我的学 自己的学 ， 从 中到 在 的在经与对我以 大 的currency1。“感谢我的们， 们在我的学fi之fl 我的 与，我成 。这些有 学的中学的以大学的，“中我要特别感谢我的 ” ，在论文 到论文 是 一 我 心的在之中 我修 论文， 出可 的， 我感 到“ 的学作 的学 深 的学 。同时 要感谢学fi中 我们 的 中 ”以 ，从 们那 我 学到 。 要感谢在之中我的论文的所有们，感谢们的。我要感谢我的同学与 ，是 们在我的生 与学fi中 我 ， 我感 到生 的 。 有我要感谢我的那些 们，是 们在我的成 程中 我 ，“中特别要感谢“ 大”，是 们 我 生 一 对 ， 我的童年增加 。是 们在我 奈之际 我与经的currency1。感谢湖南冶金职 技 学院，是它让我接 三年的大学教育，那 我始 成 ，经历 从“农村到城市”的转变 特别是“博学审问慎思明辨笃行”的校训， 我 益终生 两年来，各类学 报告仅 nts自己增 知识， 且 自己阔 视野，特别的是在这美丽的康乐园 识 特别的人，经历 特别的事，这将是自己一生的财富。后，我要感谢我自己从 学到 在的大学毕 ，一fl“顺利”的走这完美的学生生涯，我为自己感到骄傲 自豪。nts 第一章 设计方案 1.1 设计概述1.1.1 设计的基本原则及内容1、设计的基本原则(1)贯彻执行党和国家建设四化的方针、政策及其有关规定。在厂址选择及进行工厂总平面布置时，尽量少占有现有耕地，“三废”的处理和排除不应污染环境，不应有害农业生产，且应综合利用。在方案的确定和选择上要考虑到国家的现状和要求以及未来发展的需要。(2)设计中的技术决定紧密结合我国的具体情况，保证技术先进与经济合理相结合。在生产工艺流程和机器设备的选择上。考虑到我国现有的生产技术水平，尽可能她提高机械化，自动化的程度。以达到高产、优质、低耗，提离经济效益。(3)充分利用本地资源，发挥现有工业基地的潜力，降低资。(4)设计应充分体现社会主义制度对劳动者的安全与健康的关怀，应把环境提到重要位置，重视“三废”处理及综合利用。2、设计内容设计内容包括：产品方按确定，配料计算， 炉型设计(炉子容量及座数确定，炉型尺寸计算、变压器及电器参数选择等)，电炉车间的设计(车间设备选择及布置，各跨间的设计)等。1.1.2 建厂条件评述通过实地调查，利用收集到的资料，就该地区资源、电力、交通、水文、地质、气候等方面加以评述，以论证在该地建厂发苦难性与合理性。本次设计中，我们的设计是根据衡阳地区的条件进行的，下面就将该地条件表述如下，以供参考使用。1、资源，能源衡阳地区是湖南矿藏比较集中的地区，种类繁多，藏量丰富，尤以有色金属等最为著名，号称“非金属之乡”。有丰富的水电资源。2交通运输衡阳是湘南地区的交通枢纽，有众多厂矿铁路专线。公路纵横交错，里程达2308公里，湘江从衡阳流过，因此，原料，产品运输十分方便。3、气象条件(1) 气温极端最高气温 41 极端最低气温 -2全年平均气温 18.3(2) 风主导风向： 东北风 最大风速：8m/s(1978) 10m/s(1974)七月份最大风速1.8m/s,最小风速0.7m/s.(3) 降水量年平均降水量 1322.9mm，1958-1970年最大月降雨量121.9mm(4) 湿度冬季最冷月相对湿度 75%夏季最热月相对湿度 81-66%4、地质条件衡阳地区地下埋藏着第四纪冲积黏土，卵石和石灰岩，其抗压强度：黏土2.0kg/cm2卵石3.0kg/cm2石灰岩4.0kg/cm25、风量修正，基本风压月份 风量修正系数（K值） 漏风损失（%） 入炉风量（Nm3/min） 七月 0.82 12 613 一月 0.922 12 727 全年平均 0.899 12 672基本风压值35kg/m2, 基本雪压值30kg/m2在这节里，年产量，冶炼钢种及其产量比例均由设计任务书规定得知。具体钢号可给定也可以自行选择。选择原则如下：(1)所选钢号必须是该钢种中典型的常用代表钢号； (2)综合考虑中国的矿产资源状况，我国的矿产资源基本上是缺铬少镍多硅锰； (3)考虑到市场的需求情况。1.2.1 冶炼的钢种。代表钢号及化学成分确定为表1-1所列：成分钢种CSiMnPSCrNiCuMo碳工钢45#0.42-0.500.17-0.370.50-0.370.0350.0350.0250.25弹簧钢T80.75-0.840.15-0.350.0350.0300.200.30不锈钢1Cr18Ni9Ti0.120.802.00.0350.0308.0-11.017-1950.82-0.80表1-1 冶炼钢种化学成分表1.2.3 钢种简介要求对所选钢号的工艺性能，机械性能和用途作简要介绍。1、合金结构钢如20MnSi、4OCr等，所含合金元素的总量一般不超过5%，但所用合金元素的种类却很多。各种合金元素对其性能产生一定影响,至使其具有良好的综合机械性能(b、k、等)，通过吹氩搅拌便可进行连注。主要用来制造各种机械，机械零件和各种工程中金属结构，加汽车、柴油机及机床等上的齿轮，主轴等构件。目前世界上合金结构钢的总产量已达总产量10%，占合金铜总产量45%以上。2、滚珠轴承钢如GCr15有较高硬度、耐磨性，高的接触疲劳强度和抗压强度，良好韧性及较高的抗磨蚀性。但从电炉生产实际来看，由于一般轴承钢C量较高，非金属夹杂不仅数量多，而且形状不规则，随着轴承钢炉外精炼技术的发展，连铸钢水的质量有了很大的提高，现在国内外大多使用连铸机生产轴承钢。3、不锈钢加lCrl8Ni9Ti等，它们含Cr、Ni等合金元素很高，特别是Cr含量为1820%，而C含量要格别较低水平，生产中要特别注意“脱C保Cr”控制。为了提高合金元素回收率，避免在强冷却条件下产生裂纹，一般不锈钢应用模铸，与LF炉相配合。由于不锈钢具有高的抗氧化，耐磨蚀性能，所以被广泛应用于原子能、航空、海洋开发、化学、石油工业及日常生活之中。1.3 产量计算1.3.1 金属平衡图1、金属平衡图参见表1-2，由计算知车间产量等分布情况，如表1-3。 表1-3 车间产量分布冶炼钢种年产量(t)装入量i=a(1-h)钢水量j=i(1-c-y)返回钢j=i(h-c-y)收得率k=1-c-y收合率l=1-h消耗系数n=ia45#400000436205.016421052.63221052.6329591.71.09T8400000109051.254103598.6913598.6919591.71.091Cr18Ni9Ti200000228310.502210526.31610526.3169587.61.14金属平衡图如下：连铸(以T8和GCr15为例)，见图1-1。装入量100%436205.016 t 100%吹炼后钢水4143940.765t +595939595%熔换21810.25 t 5%精炼后钢水468903.14 94%精炼损失29929.87 6%中间包钢水463276.3 98.8%注余钢水3751.225 0.8%原坯 454010.77 98%氧化铁皮1853.1052 0.4%合格坯 450000 99.12%废品 2270.1540.5%注余钢水3489.64t 0.8%中间包钢水408724.1t93.7%事故及回炉钢水2181.025t 0.5%切头切尾4362.05016 t 1.0%清理损失2181.025t0.5% 0.5%0.5%原坯404362.05t92.7% 92.792.7% 废品2181.025t 0.5%合格坯400000t91.7% 91.7%其它损失8724.10032 t 2.0%图1-1 金属平衡图 2、配料计算配料任务在于确定炉料的化学组戒及其配比;合理利用返回钢，节约合金元素，减少消耗，缩短冶炼时间。(1)配料原则1)配料的准确性即炉料重量和配料成分要准确。2)合理使用废钢，废钢的化学成分须符合所炼钢种要求。另外，当采用氧化法冶炼时，应大量使用普通废钢;而在采用返回法时，必须使用优质返回钢。使用废钢时，还应考虑其块度和单位体积重量，不同块度的炉料应有适宜的配比，轻薄废钢所占比例不宜过大。当废钢含C量不能满足配C要求或废钢来源不足时，可以配入部分生铁或废铁，其配比氧化法可达40%，返回法则约为10%。3)确定适宜的配料成分 配料成分由钢种成分、元素特性，冶炼方法和质量要求等确定，对于普碳钢和低合金钢应着重配好C，而对于高合金钢则应着重 配好几个主要的合金元素。碳：确定配C量时，应考虑碳在熔化期的烧损，氧化期的脱C量及还原期的增C量。采用氧化法冶炼，炉料化清时的碳含量应该比规格下限高出0.30%0.40%。而返回法则应高0.15%。如果熔化期吹氧助熔，则氧化法配料中碳应该比 规格下限高0.5%0.7%，当废钢含C量不足时，可以用增碳剂增碳。硅：氧化法熔炼时不人为的配入硅，当化清时钢液含Si量大于0.15%时，将会抑制沸腾，用返回吹氧法炼不锈钢时，适当提高炉料配Si量可以提高返回钢中 Cr的回牧率，但也不宜超过1.0%。锰：对于一般钢种，化清锰含量一般不作要求，但对于某些重要的结构钢， 化清时锰含量应不大于0.2%，以免抑制沸腾，锰的烧损为5060%。铬：用氧化法冶炼时，炉料中铬应尽量少，即使量铬结构钢也是如此，冶炼高铬钢时，其配铬量，装入法按规定中下限配入，返回法则应低于下限。镍、钼、钨：成品中含量较高时按规格中、下限配入，并同炉料一起装炉。钒、钛、铝：极易氧化，不在配料时加入。硫、磷：炉料中的硫、磷越低越好，一般来说，返回法的配磷量0.20%，氧化法的配硫和配磷因钢种而异。配料成分(%) 一般结构钢 轴承钢 工具钢 不锈钢P 0.100 0.040 0.070 0.050S 0.100 0.030 0.060 0.050(2)设计条件产品方案见表1-2本例设计配料均采用返回钢:碳素废钢和生铁(GCr15SiMn只用碳素废钢、生铁)，碳素废钢的要求见表1-4。表14 电炉炼钢用碳素废钢成分(%)元素种类CSiMnCr或Ni低C废钢0.250.30.50.4中C废铜0.50.30.50.4高C废铜0.750.30.50.4成分原料CSiMnPSTiCrNi收得率45#返回钢0.450.270.650.030.03-0.020.01T7返回钢0.70.30.30.040.03-0.20.2GCr15SiMn返回钢1.00.51.00.0250.02-1.50.355SiMnMo返回钢0.51.30.80.02-0Cr18Ni9返回钢0.020.71.50.030.03-1810生铁4.000.501.50-Fe-Mn6397Fe-Si4598Fe-Si粉7555Fe-Ti2575Fe-Cr6098镍9998注: 氧化法含炼时S0.05%,P0.06%氧化法冶炼高速工具钢SO.O2%，PO.02%设计中按所设计钢种碳量相应选择碳素废钢，如45#钢一般选中碳废钢。其它金属料加返回钢、生铁、铁合金成分及收得率见表1-5。表1-5 金属料成分(%) 终插铝量(铝条含铝99%)低碳钢 C0.75% 插Al量0.30.4Kg/t注：插Al量取中限七种钢除lCrl8Ni9Ti采用返回吹氧法冶炼外，其余均采用氧化法冶炼。1)氧化法冶炼的工艺备件如下：化清时钢中C合量均化比规格下限高0.4%，料中配C量均高出规格下限0.6%。造还原渣时加入硅粉时均按3Kg/t计算，还原后加硅铁时，钢中残Si量按0.15%计算。还原初期调整钢液锰含量时，钢中残锰量按0.1%计算。钢中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=装入量-铁合金总补入量-铁矿进铁量铁矿进铁量=铁矿加入量铁矿含铁量铁的回收率 铁矿加入量一般按出钢量的0.4%计算，铁矿含铁量约为5060%，铁的回收率约为80%。铁合金加入量= 插Al量=(3)氧化法配料计算(以T8为例)1)配料量铁矿加入量=4143940.7650.4lO=16575.719t铁矿进铁量=16575.71955%80%=7293.35t10-脱1KgC所需铁矿量，Kg 求铁合金加入量Fe-Mn=37296.145tFe-Si=11276.030t Fe-Si粉进入液量=3414394.76555%=6837.502t(造还原渣时加入Fe-Si粉量为3kg/t，其回收率为55%)进入钢液铁合金总量=37296.145+11276.030+6837.502=55409.675t配料量=436205.016-5540.976-7293.35=423370.69t2)确定各种废钢配比设碳素废钢为x吨，生铁加为y吨 。x+y+14394.766=423370.690.5%x+4.0%y+0.45%14394.766=1.02%423370.69 (料中配碳0.5%)得 x=345869.496t y=63106.428t 故本炉炉料的配比为：返 回 钢=17993.457t中碳废钢=315168.692t生 铁=85928.532t 3)插铝t注:插铝量，低碳钢为0.70.8kg/t，中碳素钢0.50.6kg/t，合金结构钢0.81.0kg/t，高碳钢0.30.4kg/t，合全工具钢约为0.5kg/t，铝纯度为98%以上。(4)返回吹氧法配料计算用返回吹氧法冶炼0Crl8Ni9，出钢量为210526.316吨，炉料综合回收率为96%。1) 已知条件原料工段有关返回钢的牌号成分表1-6。表 1- 6 返回钢牌号 (%)成分钢种CCrMnNiSiP1Cr18Ni9Ti0.0917.81.449.20.560.0223Cr130.3013.00.700.700.030D420.050.104.450.011200.180.600.300.022其它有关数据见表1-7。 表1-7 有关数据成分表 (%)合金元素CrNiMnSiTi控制含量189.51.50.50.6配料含量10100.50.8-铁合金含量6599.9987530化清合金量80975040痕迹调整合金量96989895752)计算求配料量，根据上表P0=210526.316 =210526.316 =170151.406t配铬 根据原料工段废钢库存情况，决定配入1Cr18Ni9Ti返回钢30%。170151.40630%=51045.4218t3Cr13返回钢25%，即170151.40625%=42537.85t要求炉料中含Cr10%，则料中应含有铬量：170151.40610%=17015.1406t炉料中51045.4218tCr18Ni9Ti返回钢带入Cr量：51045.421817.8%=9086.085t42537.85t3Cr13返回钢带入Cr量：42537.8513%=5529.92t尚缺Cr量 17015.1406-9086.085-5529.92=2399.135t所缺Cr用中碳钢铬铁Cr1(Cr65%,C0.55%)补足，则应配入的Cr1量为：2399.135/65%=3690.978t配Ni 要求炉料中含Ni10%，则料中应有Ni量为：170151.40610%=17015.1406t51045.4218t1Cr18Ni9Ti返回钢带入Ni量为：51045.42189.2%=4696.17t尚缺Ni量为17015.1406-4696.179=12318.971t所缺Ni用金属Ni(含Ni99.9%)补足，则应配Ni金属为：12318.871/99.9%=12443.405t配Si 要求炉料中含Si0.8%,则料中应有Si量为：170151.4060.8%=1361.21t51045.4218t1Cr18Ni9Ti返回钢带入Si量为：51045.42180.56%=285.854t42537.85t3Cr13返回钢带入Si量为：42537.850.7%=297.765t设Cr1含Si3%，则Cr1带入Si量为：2399.1353%=71.974t尚缺Si量为：1361.211 -285.854-297.765-71.974=705.618t所缺Si由D42补足，则应配入的D42量为：1388.9182/4.45%=31211.645t炉料组成，综合以上结果，本炉炉料组成如下：1Cr18Ni9Ti返回钢 51045.4218t3Cr13返回钢 42537.85tD42返回钢 705.618tCr1 2399.135tNi金 12318.971t共计： 109006.996t尚差170151.406-109006.996=61144.41t由20#废钢补足。配料含C量校核，炉料中共有碳量为：51045.42180.09%+42537.850.3%+705.6180.05%+61144.410.18%+2399.1350.55%=251.681t炉料中含C量：251.681/170151.406=0.15%配料中含P校核51045.4218t1Cr18Ni9Ti返回钢带入P量为：51045.42180.022%=11.3t42537.85t3Cr13返回钢带入P量为：42537.850.03%=12.76t705.618t D42返回钢带入P量为：705.6180.011%=0.0776t22425.021t废钢带入P量为：61144.410.022%=12.23tNi金含磷极低，可忽略不计。各种废钢带入P量为：11.3+12.76+0.08+112.23=36.37t则配料含P量为：36.37/170151.406=0.021%全厂全年配料情况见表1-8表1-8 车间年配料量钢号产量矿石Fe-MnFe-SiFe-Si粉Al生铁碳素废钢返回钢T830000012431.211271.4621057.13512.81235.452281723.941226322.348810976.07GCr1530000014328.851017.17704.753498.23251.2625739.144282913.81312357.111Cr18Ni9Ti400000100476.539共计100000026760.062288.6321761.8331011.044486.712287303.0852409412.751835698.78备注：1Cr18Ni9Ti配料，Cr1816.315t，Ni金6123.318t，D42: 7375.281t,3Cr13:20932.612t返回钢本钢种3598.691t。1.3.2 电炉容量及座数的确定电炉容量和座数的确定与车间的生产规模，生产的钢种和钢锭单重以及设备供应情况等因素有关。一般在要求一定的车间产钢量的条件下，力求选用较大容量的电炉。在同一车间，一般设置一座或两座电炉。为了确定电炉的容量和座数，首先要估计每次出钢量q：q=式中- Ga年车间产品反方案中确定的年产量，t -冶炼周期，h -作业率 y良坯收得率 然后根据算出的每次出钢量来选择电炉的容量和座数。要使各车间各个电炉每次出钢量总和大于或等于Q。另外，车间内的电炉类型不宜过多，一般不超过两种。同一车间电炉类型过多对车间的设备配置，备品备件的准备以及炉子的维护检修都有困难。电炉设置过多时车间生产调度复杂，各个电炉之间相互影响和干扰，同时车间劳动条件亦会恶化。本例设计选用两座同一类型的电弧炉。关于计算公式，各钢铁设计院都有自己的经验公式，参考资料上介绍不全相同。这里以常用经验公式为例说明。我国的炼钢电弧炉已经系列化(见表3-2)，所以在车间设计中电炉的容量应该按系列标准来选择。1、求车间每次出钢量 Gst= = =186.08注意:Gst是指车间内各座电炉每次出钢的总和，而电炉的每次出钢量是指该电炉的平均出钢量。试中：Gst 车间产品方案中规定年产量，ttc冶炼周期，h，取1.4电炉作业周期率%，一般为9094%，取93.15%(340天/年)y良锭收得率取92.2%2、座数及容量确定在不同生产规模下，一般选用的电炉容量可参考表1-9。表1-9生产规模与电炉容量的选择序号车间年产钢锭量，(t)电炉公称容量，(t)1700001.5；3；5；102700002000005；10；20；30320000010；20；30；50；100N=式中： P实际出钢量P=Ti(1+fch)；fch超装系数为1020%，取20%；Ti公称容量，t；n电弧炉座数，取2座。所以： P=tTi=77.53580t故确定公称容量为90t。3、车间生产能力的核算 Qst=ti(1+fch)ni式中：ni电弧炉座数，指同一公称容量炉子的座数。其余称号同前Qst=80(1+0.2) 292.2% =1031788.8t年良锭设计产量为100万吨，故满足要求。1.3.3 浇注方式和锭型的确定浇注方式选用连铸。连铸机选用两台弧形连注机，一般有二机二流、三机三流、四机四流等多种形式。1.4 新技术、新设备的选择说明1.4.1发展超高功率电弧炉 优点：错误！未找到引用源。缩短了熔化时间，提高了生产率。 错误！未找到引用源。改善热效率，降低电耗。 错误！未找到引用源。大电流短电弧，热量集中，电弧稳定，对电网影响小。 冶炼工艺：采用大电流短电弧操作和长弧泡沫渣操作，与炉外精练配合，留钢留渣操作。 相关技术：采用新型耐火材料如镁碳砖、镁铬砖、电容镁砖等和采用水冷炉壁、水冷炉盖。近年来管式水冷炉壁在超高功率电炉上得到普遍应用。并采用电极涂层技术和水冷复合电极等措施。1.4.2 大力发展偏心炉底出钢电弧炉 特点：炉底出钢但出钢口不在炉底中心而在炉后，因而没有出钢槽，熔池后部有出钢箱，突出呈鼻状。 经济效果：错误！未找到引用源。可以做到无渣出钢和留钢操作 错误！未找到引用源。水冷炉壁面积可增加到90，使耐火材料消耗减少2.5-3.5kg/t 错误！未找到引用源。炉子相后倾动只需15，缩短了水冷电缆长度，降低点耗 错误！未找到引用源。可以增加炉子输入功率10 错误！未找到引用源。出钢钢流短而垂直，钢包寿命可以提高15 错误！未找到引用源。减少了出钢时的烟气量 错误！未找到引用源。可缩短冶炼时间，降低电极消耗，生产率可提高10-15 还采用了直流电弧炉和计算机控制等。1.5 工艺流程及车间的组成1.5.1 工艺流程图及工艺概述表1-10 原料运输、存储、加工处理 原料名称运输方式存放点处理方法存储天数1外来、本厂废钢火车原料跨分类堆放102本车间废钢过跨车原料跨分类堆放103生铁火车原料跨堆放104铁合金火车烘烤炉分类堆放烘烤75矿石火车烘烤炉分类堆放烘烤106石灰火车、汽车烘烤炉堆放烘烤17萤石火车、汽车烘烤炉堆放烘烤38耐火材料火车、汽车炉子跨、浇注跨、精整跨堆放干燥按需要9粉料汽车烘烤炉堆放烘烤710吹氧管汽车炉子跨堆放按需要11O2管道炉子跨等/连续12Ar管道精炼跨/连续 1.5.2 车间的组成及厂房布置形式 车间一般包括：原料跨、炉子跨、精炼跨，第一浇注跨，第二浇注跨等，其布置形式如图1-3所示。图1-3 工艺流程简图电极库粉料跨散状料库铁合金库 石灰、英石、矿石 电极 烘烤炉废铁生铁料场原料跨 炉子跨存放区 废铁 生铁 02站260T 电炉 炉渣 浇注跨存放区 钢 水吹Ar站 LF炉 电极 除尘系统喷射站连铸 烟尘回收 炉渣精整合格坯废渣场翻渣第二章 电弧炉设计新设计的电弧炉应具有如下特点：具有较高的生产率，电能，耐火材料和电极消耗低，满足多种钢种冶炼时冶金反应的要求。一个新的电炉炼钢车间设计首先应根据车间的生产规模和钢种要求合理的确定炉子容量和座数，然后进行电炉设计，包括以下内容：确定电弧炉的形状和尺寸，并选择变压器的容量和确定合理的电力参数。设计步骤：错误！未找到引用源。求出炉内钢液和溶渣的体积错误！未找到引用源。计算熔池的深度的直径错误！未找到引用源。确定熔炼室的直径和深度错误！未找到引用源。确定炉顶的高度和炉盖的厚度错误！未找到引用源。确定炉衬的尺寸和炉壳直径错误！未找到引用源。确定变压器的功率与电压的级数与大小错误！未找到引用源。求出电极直径错误！未找到引用源。 确定电极心圆直径。2.1 电弧炉炉型及其尺寸计算2.1.1 熔池的形状和尺寸熔池最好的形状是由截头圆锥和球缺组成的锥球型内型,炉坡倾斜角为45(图21)。这样的形状可保证炉料加速熔化，且易砌筑和修补方便，以及易于保持熔池形状。 图 2-1 电弧炉炉型熔池容积Vb为Vb=V球缺+V截锥=h1 (2-1)式中: h1球缺部分高度,一般h1=hb/5; hb为熔池深度;h2倒圆锥部分高度,h2=hb-h1=hbRb熔池半径,Rb=,考虑到为便于炉子容易全部出钢,通常采用Db/hb=5,即Db=5hb;本次采用Db =4 hb r1球缺半径.r1=,因d1=Db-2h2=4hb- =把上列数值代入式(3-1)中,整理后得:Vb=12.1hb3=0.0968Db3(m3)因1吨钢液的体积为0.14m3,则130t钢液所占容积为:Vm=800.14=11.2m3因电弧炉熔炼氧化期的渣量最大,对碱性电炉而言,渣液与钢液重量之比用0.07,因此溶渣重量为800.07=5.6t,假设溶渣比重为3,则溶渣占容积为: Vsg=5.6/3=1.87m3Vb=Vm+Vsg=11.22+1.87=13.06m3于是可求出: Db=5130mmhb=1039mmh1=208mmd1=3532mmh2=831mm2.1.2 熔炼室尺寸1、熔炼室直径Dsm在钢液沸腾时,为了使炉渣不致冲刷到炉墙上,炉坡应高与炉门门坎(也就是炉渣面)100mm.因此,熔炼室直径Dsm为:Dsm=Db+2100=5130+2100=5330mm2、熔炼室高度Hsm当决定熔炼室高度时,规定从炉子加料门坎水平面上(指金属门坎而言)至炉顶拱脚的空间高度为熔炼室高度.炉衬门坎较金属门坎水平高出80100mm.一般推荐用下列比例关系:对40t以下的炉子:Hsm/Db=0.500.45;对40t以上的炉子:Hsm/Db=0.440.40在此取Hsm/Db=0.40,则Hsm=0.40Db=0.405130=2052mm3、熔炼室上部直径Dsm,t炉壁一般用大块打结砖,内壁作成向外倾斜.这样,炉壁上部的厚度减薄,耐火材料消耗减少,炉壁较稳定且易于修补.同时使熔炼室发容积增大,可多装比重轻的炉料。炉壁倾角一般为67,取=6,tg=0.1,从而可得熔炼室上部直径Dsm,t为:Dsm,t=Dsm+2(Hsm-100)tg=5330+2(2052-100)0.1 =5720mm2.1.3 炉顶1、炉顶拱高h3炉顶拱高h3与熔炼室直径Dsm的关系: 对硅砖或高铝砖炉顶而言,取h3=2.炉顶厚度ft炉顶厚度ft是按耐火材料的热阻计算和实际经验决定的,推荐如下:对20t以下的炉子 ft=230mm对20t及20t以上炉子 ft=300mm对40t以上的炉子 ft=350mm砌炉顶时,砖缝小于2mm,砖与砖高低凹凸差小于5mm,以“人字形”砌法最为普遍.3、炉顶中央部分距熔池液面的高度HcemHcem=Hsm+h3=2052+592=2644mm2.1.4 炉壳直径和炉衬厚度1、炉壁炉壁厚度是指D，平面上的厚度，即炉壁最大厚度。该厚度通常可按耐火材料的热阻计算而定。计算所依据的条件是炉了在操作末期炉壳被加热的温度不得超过、150020O，以免炉壳变形。大于40t的炉子则相应为460mm和75mm。模砂条结炉壁，耐火层为镁砂打结层，其厚度可参考以上经验数据确定。对所设计的炉子，耐火砖层厚度取为460mm，绝热层厚度取为75mm(取轻质耐火材料65mm，石栋板lOmm厚)。于是可求出炉壳的内径为:Dsh,i=Dsm+2wwl=5330+2535=6400mm炉壳钢板厚度sh可采取炉壳直径的1/200，对所 设计的炉子取： sh= i=则炉壳外径为：Dsh,e=Dsh,I+2sh=6400+232=6464mm2、炉底1)对炉底结构的要求能耐温度的急剧变化；具有高温度下抗冲击的性能和抵抗炉渣冲刷的作用；有足够的热阻，使熔池内上下温度比较均匀。为满足以上要求，炉底应由砌砖层和打结层组成，砌砖层下部要有较低的导热性。2)炉底各层的厚度炉底的总厚度应由热量计算来确定，近似等于熔池深度。可采用表2-1推荐的数据。在此仅就各层厚度的选择分述如下：绝热层: 1030mm， 砌砖层: 1520t的炉子 295mm；2530t的炉子 360mm；打结层： 15t的炉子不厚于2O0mm；1030t的炉子不厚于30Omm 对所设计的炉子，炉底厚度取为750800mm。当装有电磁搅拌设备时，炉底厚度应减薄1015%。表21 炉底厚度推荐炉子容量(t)炉底总厚度(mm)0.56125010020045050050075080010002.1.5 加料门及出钢口的尺寸1、加料门尺寸大于80t的炉子最好装两个加料门，有正门和侧门，一般正门和侧门成90布置。加料门尺寸应便于观察炉况、修补炉底和炉坡，应能使加料机的料斗自由地伸入炉内而碰不到炉门柱和炉门拱的衬砖，应能顺利地取出破断的电极，同时应能方便吹氧。加料门宽度近似等于溶炼室直径的0.3倍，对于炉顶装料的炉子可以将炉门宽度减小为溶炼室直径的0.25倍，炉门高度近似等于其宽度的0.8倍，炉门拱高度为炉门宽度的0.1倍。工作台至炉门距离一般为700mm。有的资料介绍，炉门宽B=(O.20.3)Dsm炉门高h=(O.750.85)B，可作参考。对所设计的炉子设两个加料门，其尺寸为：炉门宽度 53300.25=1332.5mm炉门高度 1332.50.8=1066mm2、出钢口，出钢槽炉子的出钢口是一个圆形洞孔或修砌成方形(或长方形)，直径为120150mm(有的资料介绍，直径150200mm)。出钢槽采用角钢或棉板做成，断面为槽形(梯形)，固定在炉壳上，且上倾1012。槽内用高铝砖或用沥清浸煮过粘土砖砌成，目前大多数采用预制整块的流钢槽砖，村质有用高铝质、铝镁质、高温水泥质捣打成型。在保证出钢到包中的情况下出钢槽一般应短一些好，通常为12m，最长不超过2.5m。60t电弧炉炉衬图见图2-2。2.2 炉子变压器功率和电参数的确定2.2.1 炉子的变压器功率在电弧炉的整个熔炼过程中，各个阶段所需要的能量不同，应根据炉内的温度情况，即热负荷的程度，以及熔炼操作对电能的要求来供给。本次设计中采用14级电压。确定变压器功率，应考虑两个方面：每日的生产率应最大，单位炉料电能消耗应最小。目前，通常是以每1000kVA变压器功率每昼夜的合格产钢量定为炉子的生产率标准。可用以下经验公式，利用10吨电炉的变压器的容量，近似地求得其他吨位电炉所用变压器的额定容量。P额定=5500式中： 550010吨电炉变压器公称容量；gn可变容量(实际出钢量)；g110吨电炉公称容量。也可以根据弗波叶德聂拉尔推荐的经验公式来选择变压器额定(视在)功率。Prat=式中: Prat变压器视在功率，KVADsh,e炉壳外径， mLsm额定装料时的熔化时间，h当决定变压器功率时，熔化期时间应采取1.1.5h。较小的数值适用于小容量炉子和用氧冶炼的炉子。变压器的功率可以通过电压和电流来改变。功率变大时用电压来改变，反之用电流来改变。熔化期是电炉冶炼各期中耗电最多的时期，匹配变压器功率时以熔化期为准。熔化期的平均功率因素要求cos0.85。 电效率为0.90。 目前电炉炼钢的发展趋势是增大变压器的能力，采周高功率或超高功率供电技术，加速炉料熔化，提高电炉的生产能力。对所设计的90t炉子，取tsm=1h，则所需变压器功率为：Prat=26114KVA可选用20000KVA的变压器。熔化期平均功率(取功率系数为0.8)：Paver=0.830000=24000KVA熔化期的有用功率(熔化过程自身消耗的功率)为:Paval=Pavercosel=240000.850.9=18360VA式中： cos功率因素，取0.85； el电力利用系数，接熔化期平均值，取0.9。2.2.2 电压的级数为了熔炼的正常进行，应在熔炼的各个期中使用不同的电力及不同长度的电弧，以满足冶炼工艺的要求。一般可用改变炉子变压器高压侧线圈的匝数及其接法来达到。熔化期使用变压器的全都电力并采用最高阶电压，还原期使用较小电力及较低级的二次电压，一般不应高于120180V(上限用于大型炉子)。选择最高一级二次电压，推荐用如下的经验公式：对碱性电炉 U=15对酸性电炉 U=70+15电压的级数决定于最高一级电压和各个冶炼期对炉了供给电能的不同要求。一般为:最高级电压，V 2O0250 250300 320400 400二次电压级数 24 46 68 818电压级数的一半用高压绕组三角形联接获得，另一半用星形联接获得。对所设计的90t炉子，其最高级工作电压为：U=15=466V采用8级电压，中间各级电压为：三角形联接 星形联接1级 466V 8级(466/)269V2级(4660.85)396V 9级(396/)229V3级(3960.85)337V 10级(337/)194V4级(3370.85)286V 11级(286/)165V5级（2860.85)243V 12级（243/)140V6级(2430.85)207 V 13级(207/)119V7级(2070.85)176V 14级(176/)102v2.2.3 极直径炼钢电弧炉多半采周直径600mm以下，长2500mm以下的圆形截面石墨电极。电极直径应当有合适的值，以保证电极上的电流密度在一定范围内。另外，为了减小吨钢电极损耗，露出炉顶的部分对石墨电极其温度不允许超过500，而对碳素电极则不允许超过400。电极直径可按加下公式决定:ded=式中： I电极上的电流密度，APed石墨电极500时达到电阻系数，为10mm2/m，即1010-4cmKed系数，对石墨电极Ked=2.1W/cm2对变压器功率为64000KVA，二次电压为600V的条件下，电流密度为：I=A (没考虑过载电流)则可得电极直径为：ded=68.356cm68mm于是，可以校核这个电极的电流密度为：=8。27A/cm2石墨电极的电流密度允许值，依直径不同而有所变化（因制造质量不同）：电极直径， mm 100 200 300 400 500 600 700 900 1000电流密度，A/cm3 28 20 17 15 14 12 11 9 8上述校核的电流密度显然是在允许范围内，因而是可行的。2.2.4 电极心圆的尺寸三相电弧炉上的三根电极是位于等边三角形的三个顶点上，且对称地布置在炉子中心的周围。通过这三根电极极心的圆周直径就叫做电极心圆直径。选定电极心圆直径的大小时应考虑到:或选得太小，则三根电极靠得很近，炉坡上炉料熔化困难，熔池加热不易均匀，且炉顶中心的结构强度难于保证，容易损坏，电极把持器上下秽动也有困难。若选得太大，电弧靠近炉墙，使得耐火材料侵蚀指标大大增加，加剧炉墙的损坏。电极心圆直径池直径之比，建议采用如下数值较为合适：对所设计的炉子 ded,c=0.30Db =0.305130=1539mm在确定了电极直径和电极心圆直径以后，还要确定电极的总长度。可按下式确定:Led,t=h1+h2+h3+h4+h5+(100150)mm式中： h1炉子工作空间高度，即从炉底最低点到炉顶最高点，mm；h2炉盖高度，mm；h3炉盖上面冷却器突出部分高度，mm；h4电极夹持器部分高度，mm；h5保持23炉的储备高度，mm；第三章 连铸设计3.1 车间设备及参数的选定3.1.1 连铸机型的选择考虑到各方面的因素，此次设计选弧型方坯连铸机。(如图3-1所示) 图3-1 弧形连铸机工艺流程图1-钢包;2-中间包;3-结晶器;4-二冷区;5-振动装置;6-铸坯;7-运送辊;8-切割机;9-拉矫机;10-钢包盖;11-中间包盖。3.1.2 连铸机生产能力的计算1、铸坯断面的确定二台ROKOP弧型大方坯连铸机:浇注断面为2202202， 2、流数的确定为3机3流 3、连铸机的作业率n=80% 4、金属收得率为98% 5、浇注周期的计算:确定时间为195.65min 6、连铸机生产能力计算 (1)论小时产量 P=BDVgr6ON=73.79t/h (2)理论日产量 A=1440/TnGy=1731.09t/d (3)理论年产量 P=A365=442293t/n3.2 连铸机基本参数的确定3.2.1 钢包允许的最长浇注时间 受钢种、钢包容量、包衬材质、保温剂性能、烤包温度和加盖与否等， 因素的影响。可按下面经验公式:tmax=10Gg一0.2/0.3f (f一质量系数，取10)采用多炉连浇工艺，应使t和冶炼周期T保持下列关系:T=Xt，X为配合系数，当一座炼钢炉为一台连铸机捉供钢水时，X=1。 则t=90min.3.2.2 拉坯速度3.2.2.1 最大拉速V=K2L/(D/2)2影响因素: A、钢种的影响,钢种不同,凝固系数不同,碳素刚的最大,合金钢的最小。 B、铸坯断面的影响，断面增大，拉速减小。 C、结晶器出口处坯壳厚度的影响，最小坯壳厚度的计算方法： min=Km（Lm/Vm）1/2 Km结晶器内钢的凝固系数，取20min Lm结晶器有效长度， Vm最大拉速。3.2.2.2 工作拉速为防止内部裂纹，减少夹杂物和改善表面质量，以比理论拉速低一些的工作拉速进行拉坯。 Vop=Ku（L/S）L断面周长mm;S断面面积;Ku速度换算系数，75100mmm/min常用工作拉速:150l501.7 2002001.3 2402401.03.2.3 铸机弧型半径的确定确定时应考虑以下四点:A、表面所允许的变形量;B、二次冷却E应有的长度;C、矫直前铸坯表面温度;D、钢水静压力。(1)按经验公式计算大方坯连铸机R=(3040)D 取8800mm(2)根据矫直时所允许的最大变形量，=0.5D/RD铸坯厚度mm; R弧型半径mm，为保证矫直时不超过允许变形量，则R=0.5D/3.2.4 铸坯液芯长度、冶金长度和铸机长度(1)液芯长度L=D2V/4K2=11.25mD铸坯厚度mm; Vm/min; K凝固系数(2)冶金长度由于连铸技术的发展，还有进一步提高拉速的可能性，根据这种最大拉度计算出来的液芯长度就是冶金长度。Lmin=D2V/ 4K2=l2m(3)铸机长度机长的大小按冶金长度确定，取1.1倍冶金长度，即13.2m.3.2.5 铸坯切割区长度其主要是指采用火焰切割而言。(1)切割区同步行程 M=(t1+t2+t3+t4)Vg 式中tl切割枪接近时间，取0.15min t2割炬预热铸坯时间，0.05min; t3起割时间，0.l5min; t4切割时间：Vg拉速m/min M=(0.15+0.05+0.15+0.41)2.1=1.6 系统同步行程 Ma=l.2M=l.92m. (2)铸坯最短切割定尺 S=(tl+t2+t3+t4+t5)Vg 式中t5切割机返回时间，取0.13min，则S=1.87m系统允许的最短切割定尺Sg=1.2S=2.24m。铸机切割区长度至少等于或大于Sg。3.2.6 盛钢桶的设计3.2.6.1盛钢桶尺寸计算:盛钢桶容纳钢水量:设盛钢桶的额定容量为P(t),一般考虑应用10%的过滤余量,则钢桶内钢水实际容量为:P+0.1P=P(t) 1001.1=110t盛钢桶内渣量: 1.1P0.15=18.15t盛钢桶的容积:钢液比容取0.14,熔渣比容取0.28.钢与渣的总体积即钢桶容积应为:0.141100.2818.15=20.482P,若采用D/H=1，锥度为15%，则盛钢桶下部内径：DH=D-0.15H=0.855800=4930 mm盛钢桶的容积按圆锥台计算： V=将H=D，DH=085D代入上式得：V=0.673又因钢与渣总体积为0.2P，故0.673=0.2 ，所以： D=0.667P ， H=0.667P， DH= 0.567P代表中、下段加厚之后盛钢桶的实际容积，则： =V-（V1V2） 可计算V1，V2： V1= V2=D/H=1，H=D，代入上二式并化简得： V1 + V2=锥度为15%，则有：=D-015H/3=0.95D=-0.15H/3=0.9D将、代入V1 + V2式得：V1 + V2=2.8 V=0.673，因此实际容积成为：=V-（V1 + V2）=0.673-（2.8）盛钢桶仍应容纳全部钢水与熔渣，体积为0.2P，即必须使=0.2P 0.673-（2.8）=0.2P取值为50 mm，代入得： D=3.15 m=3150 mm因原始V=0.673 K0.673=0.2PK为0.930.96的一个系数（简单计算法）盛钢桶砖衬厚度。盛钢桶砖衬包含保温层、与耐火工作层。一般砌筑总厚度100250 mm，钢桶桶壁厚度约等于：Jb=0.07D=0.072.8=0.196 m=196 mm盛钢桶底砖衬的厚度一般砌成170300 mm。 Jb=0.1D=0.13150=315mm 式中：Jb盛钢桶底衬厚度，mm D盛钢桶上部内径，mm盛钢桶外壳：桶壁一般用1428 mm厚钢板，桶底用1835 mm厚钢板焊制。 =0.01D=0.012800=31.5 mm =0.012D=0.0123150=37.8 mm 式中盛钢桶壳壁厚 盛钢桶壳底厚 D盛钢桶上部内径，外壳内高：=D+0.1D=1.1D=3465mm外壳全高： D+0.1D+0.012D=1.112D=3503mm外壳上部内径：D+20.07D=1.14D=3591mm外壳上部外3径：外壳下部内径：0.07D0.993119mm外壳下部外径：0.99D+20.01D=1.01D=3182mm3.2.6.2 盛钢桶质量桶衬质量.桶壁砖衬体积为:桶底砖衬体积为: 外壳钢板质量圆锥台母线:mm桶壁钢板体积: (a+b)lh桶底钢体积: 外壳钢板质量:空盛钢桶质量:由D=0667P =0.297P代入上式: =0.273P=27.3 =(0.30.31)P装满钢水与熔渣后的总质量:=1.1P+0.165P+0.273P=1.538P=153.8 t因此,在选用浇注起重机时,其起重容量应大于加门形吊钩的质量, 门形吊钩有固定在盛钢桶上和脱钩式两种,均须计入起重总量.钢包是用来盛接钢水并进行浇注的设备，也是钢液炉外精炼的容器。 (1)钢包尺寸确定 A钢包容量取为70t，钢包数量: 车间每昼夜生产周转使用的钢包数: Ql=AT/(24 60) A车间每昼夜出钢炉数;T每炉钢使用钢包的作业时间，即周转时间，取240min,Q1确定为2.67个 车间每昼夜冷修的钢包数Q2=At/24E T每个冷修钢包修理周转时间，取为29h; E钢包使用寿命，一般取20次。确定Q2为1.017个，即钢包总数为2（2.67+1.017）=9 个。 (2)滑动水口钢包通过滑动水口开启、关闭来调节钢液注流，由上下水口，上滑板，下滑板组成。 (3)长水口 长水口用于钢包与中间包之间保护注流防止二次氧化;同时也避免了注流的飞溅以及敞开浇注的卷渣问题。其材质为熔融石英质。3.2.7 钢包旋转台(1)旋转速度。正常转速为lr/min，事故状态为0.5r/min。旋转方向为正反转。 (2)该设备两个钢包中心间距为7m。3.2.8 中间包结构参数(1)中间包一般做成矩形，其长度必须保证水口距包壁端部不小于200mm，其宽度应使钢水注入点到最近水口中心是距离不小于500mm。容量一般是钢包容量的2040%。取30t.，中间包内钢液深度不应小于400500mm，例液面至中间包上口应留有200mm左右的距离。包壁有1020%的倒堆度。为防止例液二次氧化，采用浸入式水口。 (2)中间罐车的主传动速度为15m/min，低速传动为lm/min，作为水口与结晶器对中用。3.2.9 结晶器的主要参数(选用套管式结晶器)3.2.9.1 工艺参数 A、断面尺寸及长度 断面尺寸应比铸坯公称断面大23%左右。 内腔尺寸计算:：a厚度；b一宽度 Au=(1+2.5%)a+k=247.5 ad=(1+1.9%)a+k=246.1 bu=(1+3.5%)bk=244.5bd:(1+1.9%)bk=243.1 k取l.5；au,bu为上口尺寸；ad,bd为下口尺寸。 结晶器长度，应保证铸坯出结晶器时坯壳厚度为 1025mm，有效长度L=(/K)2V；考虑到钢液面到结晶器上口应有80-12Omm的高度，故实际长度L二L+(80120)mm，取800。 B、倒锥度E=(Fl2/FlL)l00% 式中 Fl、F2上、下口断面面积；L结晶器长度 对于方坯结晶器的倒锥度取0.40.8%。 C、水缝面积 F=10000Q/360Vmm2=417mm2 式中Q一结晶器耗水量，取120m3/h；V水缝内冷却水流速，取8m/s 3.2.9.2 振动参数 振动方式采用正弦振动，振动机构应用四连杆机构，采剧高频率小振幅的振动。 F=l000V(l+E)/4S式中 F一振频；S一振幅；E一负滑脱率，E=(Vm一V)/Vl00% 式中 Vm一平均振动速度，V拉速 对于小方坯F=75240次/min SE=2040%3.2.10 二次冷却主要参数的确定 (1)小方坯连铸机的二冷装置 小方坯连铸机二冷装置分为三段，头二段在冷却室内(房式或箱式)，喷水冷却，第三段敞开，不喷水。共有4对夹辊，5对侧导辊，12块导板，用垫块调节辊间距，以适应不同连铸坯断面的浇注。二冷区足辊的喷水量占40%,一、二段水量为60%。 考虑到拆装万便，并使二冷段在受热后能自由伸长，头二段吊挂早平台的钢梁上。 (2)总耗水量的确定 G=KcP t/h=96t/h 式中 P铸机的理论小时产量，t/h；Kc冷却强度，即比水量。t/t或l/kg 弧础连铸机二冷区铸坯内外弧的喷水量是有差别的。圆弧的上半段接近于垂直状态，可采用对称喷水；而下段逐渐接近水平状态，内弧面的冷即效宋要比外弧面好，所以内弧侧的喷水遗约为外弧侧喷水量的1/2-1/3。3.2.11 拉矫方式的确定 小方坯用五辊拉矫机，由一台拉矫机，一台矫直机和一个独立的中下辊组成。辊径均为320mm，辊子长度为240mm，辊间最大开口距可达200mm，最小为60mm。上辊提升采用压缩空气气缸提升装置。上辊的压下力可调，其为驱动辊，采用立式直流马达链轮传动。拉矫机前的夹持辊，上辅可调，下辊固定。夹持辊径和侧导辊直径为140。有四路水冷系统，分别冷却机架的立柱和横梁、上辊的轴承、下辊的轴套，以及减速机的油箱。3.2.12 出坯轨道 分为三段，第一段46个辊，第二段53个辊，第三段45个辊，辊子直径为264mm，长度为200mm，间距为650mm，线速度为30m/min，每个辊子单独传动。3.2.13 推钢机每流一个推钢机。最大推堆重量为15t，采用液压传动式，工作压力为107pa。3.2.14 引锭杆 引锭杆长度为10.05m，断面厚度为120mm，宽度为150mm，杆身由节距组成，采用钩头式引锭头。为适应浇注三种断面的铸坯，过渡段和引锭头尺寸随三种铸坯断面而变化，杆身段尺寸固定不变。3.2.15 液压站 设有两台高液压泵。一台生产，一台备用。工作压力为107pa，空载循环为5Xl05pa，油箱容积500L，带有升温、降温、过滤和报警装置。要求油箱温度保持3550。3.2.16 空压站 两台高压空压机，一台备用一台自动工作，流量500L/min，压力为2.25l07pa。3.3 连铸车间的工艺布置3.3.1 连铸机台数n=G/P(圆整成整数)+备用台数=3 式中 G车间铸坯年产量 P一台铸机年产量3.3.2 连铸车间的布置方式 采用横向布置，即铸机出坯方向的中心线与厂房柱列线垂直的布置方 式。采用横向布置时，根据连铸机总长度和厂房跨间距来考虑跨间的设置， 可有下列各跨:钢水接受跨、连铸跨、切割跨、出坯跨、精整跨等。3.3.3 连铸机的区域布置N=G/P（圆整成整数）+备用台数=3式中 G车间铸坯年产量 P一台铸机年产量 第四章 车间布置及主要设备的选择设计电炉车间时，必须使车间满足下述要求:(l)工艺流程合理，各工序操作顺利可靠。(2)投资要低，全部生产应具有最高的技术经济指标。(3)应预留生产进一步发展的可能性。(4)应保证操作人员有良好的劳动条件。 (1)大型电弧炉炼钢车间(如图41，图42所示) 4.1 炉子跨炉子跨是电炉炼钢车间的核心。在设计时首先要考虑以下几个问题:1)根据车间的生产规模，决定炉子数目和座数；2)确定炉子布置方案，以及与之相关的浇注方式；3)炉子装料方法(炉门装料或炉顶装料)；4)采周高架还是低架布置；5)备用炉盖、炉壳数量及存放面积的确定；6)选择吊车设备型号，台数及排列次序；7)确定运输型式及线路和数量； 图4 1大型电炉炼钢车间平面布置图热轧制。图42 SIDOR电炉车间剖面图图42为SIDOR电炉车间剖面图。该图是一种装有大型电炉、高生产能力车间的布置一例。4.1.1 炉子跨工艺布置及跨间尺寸图4-3 车间横向布置 1、纵向、横向布置的选取(1)纵向布置电炉的纵向布置是指冶炼和浇注布置在同一跨，电炉出钢方向与跨间平行。(2)横向布置 (如图4-3所示) 电炉的横向布置是指冶炼和浇注分别布置在两跨，电炉出钢方向与跨间垂直。本设计采用横向布置,柱间距为18m2、高架、低架布置的选取(1)低架布置：低架布置是电炉建在地面上，冶炼操作在地面平台或与地面平齐的平台上进行。 (2)高架布置：这种布置是将电炉建在平台上，冶炼操作也在平台上进行。电炉平台高度见表4-1。表4-1 高架布置时平台高度序号电炉公称容量平台高度（米）备注1104用炉下渣车，由配料问拉出。2204533056注：平台高度的最后确定，应根据选用的电炉，渣车及起重机有关参数校正。3、炉子跨长度的确定整个电炉车间的长度取决于炉子间的长度，而炉子跨长度决定于炉子中心距。具体数据可参考表42。表4-2 电炉间距电炉布置炉子中心距d,m横向布置两炉变压器室靠拢两炉变压器分开22242535（10-30t炉），35（50-70t炉）纵向布置炉门相对出钢口相对统一方向排列241818炉子工段两端的长度，决定于炉盖修砌场，镁砂打结处(或炉体修砌打结处)，炉盖拆装处，工具修理场，锻造电焊场的面积。此外还留有一定余地，供外运炉渣、垃圾的尽头式浅路设置(横向布置时)。可根据上述辅助作业场地所需面积而确定其长度，对于横向布置跨间两端各需有约30m长的上述场地。因此纵向布置较横向布置为长。炉子跨长度尺寸可参考表3-20。4、炉子跨跨度的确定跨度大小主要取决于炉子的大小和布置的方式。并与选择的标准型号的炉子跨吊车跨度相适应。对纵向布置(炉铸同跨时)，取决于炉柱距、炉子直径，铸坑宽度，安全通道等。对横向布置则取决于炉子中心线与柱列线的距离，炉子直径，炉子操作区工作平台活动范围，料篮的通道以及安全通道宽度等。具体选择参照表4-3。 表43 炉子跨间尺寸项目炉容量,t跨间，m吊车轨面标高，m工作平台高度，m备注518219纵向布置，地坑式横向布置，高架式10212492018211443021141645502417187 5、炉子跨高度的确定炉子跨的高度主要由吊车轨面标高来定。而轨面标高又受安装电极和炉顶装料两种操作的影响。炉子跨间吊车轨面高度(h)，横向或纵向炉子布置的跨间，桥式起重机吊起的最高工作点是电炉接装电极时吊起的高度。电极的长度由炉体的结构尺寸决定(图4-8中L5)。hLl+L2+L3+L4+L5+L6式中 Ll起重机吊钩极限尺寸，mm;L2吊换电极用吊具长度，mm，取700100mm;L3需吊出电极的长度，mm，见表3-4;L4余量，取30Omm;L5电极把持器顶端降至最低位置时与炉门坎面距离， mm，根据炉子结构图定;L6电炉炉门坎面距车间0.00处距离或跨间工作平台距离，mm,平台高度见表3-3。表4-4 L3值，mm（见图4-4）电炉公称容量（t）3510152050L3值300+L5300+L5+100300+L5+200300+L5+200300+L5+350300+L5+600 6、炉子定位尺寸以电炉横向布置为例，如图4-4所示，相邻两电炉的变压器房靠近连接，炉子在靠近出钢跨间一侧布置。图4-4 横向布置炉子定位尺寸因为安装电炉设备的需要，电炉所在的柱间距a需扩大至标准住距的23倍，由电炉的机械结构、电炉基础的尺寸决定。电炉的基础不能与相邻厂房两柱基在地坪以下相“碰拉”或“重迭”。此处柱间距与炉子吨位的关系按表4-5确定。表4-5 电炉布置主要尺寸，m 电炉容量t项目510203050a1218b6.06.88.08.59.5c1.72.02.22.53.84.04.0s182524 电炉与变压器房的距两b愈近愈好，以缩短二次电缆的长度。但此处是以炉盖旋开加料所必须之空间为决定因亲，参见表4-5所列数值。炉子横向轴线与柱列线的距离C标志设置炉子的前后位置，此位置的确定一般是以炉子跨间吊车能吊装靠近出钢口那支电极(通常序号是3电极)为准，底出钢或偏心底出钢电炉均具有这一特点。“C”值因护子吨位不同而有差异，见表4-5所列范围。注：图5-9中S为炉子间的跨度，d为炉子中心距。7、跨内其它布置工作平台上的布置，炉子工作乎台上需设置服务于炉子的附属设备，加装满炉料的料桶架，矿石及铁合金的加热炉，能锗存12班所用补炉材料和造渣材斜的料仓、磅秤，储存少量铁合金的料仓。工段的加料方法。当用吊桶加料时，可用横向绞车将妒料由原料工段运至炉子工段，对高架式车间则需运至工作平台的缸口，再用炉子工段的吊车吊至炉顶进行装斜，或放置在料桶架上(或料桶坑内)等待装料。炉子工段吊车的起重量和数量、由炉子的数量。容量和装料方法而决定。吊车的数目可根据安电极，运炉盖、运炉壳。装料等工作量来计算。吊车的能力在应用吊桶装料时，决定于满装炉料的吊桶重量。4.1.2 炉子跨主要设备1、电炉电炉是车间主体设备，目前国内一般来用HGX系列电弧炉(炉顶旋转式顶装料电弧炉)。根据确定的电炉容量，参照附录表I-1，选定设计电炉主要技术性能参数。内容包括电炉公称容量及座数、变压器容量，电极升降传动方式及其速度，炉体倾动传动方式、炉墙及炉盖冷却方式等。2、精炼炉设备选择精炼工艺，应考虑产量(及炉子容量)钢的质量、钢种的特性以及采用炉外精炼的经济效果，其中尤以适应钢的质量要求为首要目的。有的炼铜车间为了适应多种铜的需要甚至设有两种以上的炉外精炼设备。精炼炉车间里的布置因车间结构型式可有不同类型，精炼炉可单设一跨间，也可采用与初炼炉并列安排的布置型式图4-5是LF（LFV）图4-5 LF精炼炉设备总体布置1钢包; 2透气砖; 3钢包车 4真空管道;5合金料斗 6控制室; 7电极; 8皮带运输机;9喷粉罐; 10喷枪; 11钢包; 12变压器精炼设备总体布置之一例，是具有多功能的成套精炼设备。本次设计采用LF+VD工艺布置 表4-8 电炉车间主厂房起重机数量统计序号工厂公称容量（t）车间布置方式主厂房起重机（台数/每座电炉）配料跨电炉跨铸铁跨钢锭处理跨总计1设计方案3电炉横向布置，坑铸1（5）1. 33（15/3）2.332设计方案3同 上1（10）1. 33（15/3）0. 67（10）33F-4二炼5，10电炉横向布置，小车铸1（50/10）0. 83（30/5）1.834A-25同 上0. 33（15/3）1（30/5）0.83（15/3）2.165设计方案5同 上0. 5（20/5）0. 75（20/5）0. 75（15/3）26F-3一炼5电炉横向布置，坑铸0. 71（30/5）0. 56（20/5）1（30/5）0. 3（5）2.577X-15，10同 上0. 72（20/5）0. 5（30/5）1. 72（30/5）0. 34（10）2.288H-5二炼10电炉横向高架式布置0. 84（15/3）0. 67（50/10）0. 84（50/10）2.359S-640120同 上1（10）0. 5（50/10）0. 67（75/20）4.2 原料跨4.2.1 原料跨的工艺布置炼钢原材料的保管和运输是非常重要的。原料跨的作用是保持足够的炉料、造渣材料，补炉材料及合金料等。通常原料跨布置在单独的一跨内，并与炉子跨平行。电炉为纵向布置时，原料跨与炉子跨之间可留一通廊，作为布置电炉变压器室用，烘烤炉也可布置在其中。一般原料跨应设有顶棚，这样不仅避免原料遭受风吹雨打造成的炉料氧化和生锈。也可大大改善工人的劳动条件，改善钢的质量。关于各种材料的堆比重、堆存高度及储存天数可参考表4-9。表4-9部分原村料的堆比重、堆存高度及储存天数材 料堆比重（t/m3）堆存高度（m）半机械化仓库、机械化仓库储存天数备 注生铁 33.51.5 357应区分大中小型废钢厂、轧钢车间返回钢与电炉车间返回钢堆比重不同。废钢 33.51.5 35返回钢 33.51.5 1.521520铁合金341.5 1.52铁屑2.53.01.5 23焦炭0.450.52 2.54无烟煤0.72 2.54镁砂1.51.82 35白云石1.51.82 357矿石1.51.82 357萤石1.51.82 357石灰0.822原料跨原料的运输分外来运输和车间内运输。厂外来料可以用汽车或火车运入车间，这时跨内应设火车道，冶原料跨的纵向一般有12条铁路，较大车间可设三条。从原料跨到炉子跨运送料罐(蓝)的铁路，视炉子座数而定，一般23座电炉应设一条。当年产量较大时，原料跨与铸锭跨之间应设过跨小车，作为运输通道，废钢等用。原料跨内应设有磁盘抓斗吊车，以起重废钢及抓取粒状材料，5吨的磁盘起重量为0.51吨。跨内还应有磅秤，磅秤足够时，吊车的工作不会互相于扰。当有57种不同炉料时，应先把料放入底层可打开的料箱内，过磅后，方可装入放在铁路敞在上的吊箱中。4.2.2 原料跨跨间尺寸确定原料跨的宽度取决于料仓的料格宽度，布置方式、运输方式等，并应和标准型的原料吊车跨度相适应。原料跨的长度：在宽度确定后，其长度主要取决于料仓的总长度及其辅助材料，所占面积，运输作业面等。原料跨高度取决于跨间中最高的设计，加石灰、矿石烘烤室设在跨内，就要考虑吊车能把石灰，矿石吊入窑内烘烤，这时厂房高度就主要决定于石灰、矿石烘烤窑的高度。井与原料跨标准型吊车高度相适应。一般原料跨都比炉子跨、铸锭跨矮。4.2.3 原料跨主要设备1、起重机以每罐料重与料罐自重之和为最大起重量选择起重机。一般可选用电磁吊钩桥式起重机，吊钩挂磁量起重机。2、废钢料车一般可选周由电动卷扬机拖动的早板车。 3、散状料车4、烘烤炉烘烤炉包括铁合金烘烤炉，散状料烘烤炉。开在原料跨与炉子跨之间布置烘烤跨，也有的设置在原料跨（靠炉子炉一侧）电炉炉后配的炉外炼设备，大多布置在铸锭间(或与浇铸靠近的地方)。此时，跨间的长度、垮及吊车轨面标高应适应炉外精炼的工艺要求。4.3 浇注连铸一般都采用横向布置。这种布置便于铸机成组布置紧凑，便于车间延长扩建，特别在有部分模铸的情况下，更便于布置模铸，另一方面也要考虑拉矫机能在切割跨间吊车主钩运行极限范围之内，以便于安装和检修。 连铸平台的长度决定于铸机所占的宽度，中间包烘烤装置所占的宽度以及一定的操作面积，而其宽度则主要取决于铸机外弧垂直切线至铸机内侧柱列线的距离和铸机外侧一定的操作空间。4.3.1 浇铸跨主要尺寸的确定1、高度浇铸跨的高度主要由连铸机的吊车轨面标高来确定。H=D+a+b+c+d+e+f+g+h式中 H吊车的轨面标高，ma浇注平台至结晶器盖板间的距离，mb结晶器上口至中间缶水口的距离，m;约取0.10.2m;c间罐总高度m，取决于中间设备尺寸，约为1.01.5m，较大的可达近2m;d中间罐钢包水口的距离，m;e、f钢包水口至吊车中心线的距离和钢包龙门钩高度(取决于钢包尺寸)，m;g龙门钩至吊车上极限的安全距离，m该尺寸也括了钢也放在回转台上所必须的提升高度在内;h吊车上极限至轨面的高度，m22、长度浇铸跨长度由连铸区域长度与模铸区域长度确定。而摸铸区长度主要取决于铸锭平台的大小,以及设置在铸锭平台之间的铁道岔线所必须的距离以及钢包修砌。3、宽度铸锭跨宽度应满足连铸机布置，事故钢包吊运距离等，并与浇铸跨吊车跨度相适应。E=C+J+F式中 C结晶器外弧面基准线到柱子K中心线的距离，m；J钢包回转台申心线到结晶外弧面的基准之间距离，mF钢包回转台中心线至柱子的中心线之间的距离，m,该距离包括了回转台的回转半径以及考虑到吊车顺利吊运钢包和事故钢包应有的距离。4.3.1 浇铸跨主要设备1、盛钢桶盛钢桶个数由下式确定:Q10=Q11+Q12+Q13式中 Q11车间正常生产一昼夜内周转使用的盛钢桶个数。其量为Q10=RoT/2460;Q12车间一昼夜内冷修的盛钢桶个数，Q12=Rt/E24;Q10车间内备用盛锦桶个数，根据设备供应情况，一般取盛钢桶总数的1020%；R车间一昼夜出钢炉数，次；T每炉钢使用盛钢桶的作业时间，即周转时间，分,t每个冷修盛钢桶修理周转时间，小时，E盛钢桶使用寿命，一般为1820次。2、盛钢桶修理坑及盛钢桶烘烤设备盛钢桶修理通常在坑内进行，坑最好设在铸锭工段两端，修理坑的数量可按下式计算：n=式中 R每昼夜出钢炉数；B每次修理时间（小时），大盛钢桶为1012小时，小盛钢桶48；C 一盛钢桶寿命（次），一般取20次；1.3不均衡系数。烘烤钢包设备，通常在浇铸跨外墙柱子旁靠近钢包架子的地方，大炉子每炉设一个，小炉子每两个设一个。4.4 精炼跨间布置4.4.1 炉外精炼的选择4.4.1.1 炉外精炼的功能精炼设备与工艺能够完成的冶金功能可概括如下:脱气(脱氢、脱氮)，脱氧，脱硫,清洁钢液(减少非金属夹杂物，提高显微清洁度)，脱碳(冶炼低碳、超低碳钢种)，真空碳脱氧，调整钢液成份(微调与均匀最终化学成份)，调整钢液温度。4.3.2 钢水吹氩处理4.3.2.1 钢水吹氩处理的功能钢水吹氩搅拌与电磁搅拌比较，前者设备简单,设备费用低,易于控制。初炼炉出钢后，钢包中吹氩处理有以下功能:(1)均匀钢水温度和成份，(2)钢水循环运动促进渣钢间反应，有利于脱硫和熔渣吸收夹杂;(3)由于强制钢水运动，在各种有加热功键的钢包精炼炉上有利于加强对流传热，提高加热升温速度和热利用率，加速熔化造渣料和合金料。4.3.2.2 吹氩设备布置钢包吹入氩气有两种方法:吹氩枪由钢包上口插入至距包底一定距离，一般吹氩枪插入位置应是熔池中心部位通过装在钢包底部的透气砖(塞)，有各种形式的透气塞(砖)。(1)钢包中吹氩点的位置图4-6 钢包底吹氩透气砖位置一例从顶部插入吹氩枪时,一般是从钢包中心部位插入。从钢包底部嵌入透气砖吹氩时,透运气砖的位置一般是在钢包水口的对侧，位于钢包底部半径的1/2处。吹氩透气砖数(吹氩孔数):lOOt以下钢水包设一个,2OOt以下设二个，300t钢包设三个。图4-6是一台200t钢包底吹氩孔的分布图。其中二个是经常工作孔，一个为备用。(2)钢包吹氩设备布置1)吹氩枪吹氩，吹氩枪装在固定立柱上,有可升降与旋转的横臂握持枪体(外套耐火砖)插入或提出钢水，应设置固定枪位机构。其布置如图4-7所示。图4-7 顶吹氩处理站工艺布置2)钢包底吹氩。底吹氩时在出钢过程及运送途中都要通入氩气。设有两个底吹氩操作控制点，一在炉旁(A点)便于出钢过程中控制，一在处理站(B点)便于控制处理过程。这两点之间送氩管路互相联锁和自动切换，以保证透气砖不被堵塞。4.4.4 LF精炼炉4.4.4.1 LF法的冶金功能LF法的功能是在常压下埋弧加热，高碱度合成渣精炼和底部吹氩搅拌。钢水到站后将钢包移至精炼工位，抽入合成渣料，降下石墨电极插入熔渣层中对钢水进行理弧如热，补偿精炼过程中的温降，同时进行底吹握搅拌。LF-VD法可以完成钢水再加热，调整温度，合金成分微调、脱气、脱氧，脱碳、脱硫和去除夹杂物等多项任务。LF-VD法通常需由座包工位、加热工位和真空工位组成。可以先加热后真空处理，也可以先真空处理后加热。真空处理可采用真空室或真空盖，真空盖与带凸肩的钢包用耐热橡胶密封圈加以密封。LF炉具有工艺灵活性强的特点(不同工艺组合)，对不同精炼要求的钢种可采用不同的工艺过程:电炉钢水-LFV精炼-浇注所以设计者要根据车间计划生产的钢种、各钢种生产批量的大小来选择工艺方案，进确定熔炼设备的配置与容量选择，亦即解决精炼设备的选型问题。4.4.4.2 LF炉设备与工艺置LF炉整体结构多为台车(钢包车)移动式，钢包由座包扒渣工位向固定于一定位置的加热炉盖、精炼炉盖处移动，分别完成各项工艺过程。有的还将LF精炼与喷粉处理相连接，即将喷粉设备也装设于钢包台车的移动线上，实现钢水的喷粉处理。LF炉在车间内的布置可有多种排放位置，视车间具体情况而定。设备布置的原则与其方法的布置相同。4.4.5 钢水喂线处理4.4.5.1 钢水喂线处理的冶金功能钢水喂线处理工艺用在炉外精炼工序的最后环节，喂线的同时并伴有钢包底吹氩搅拌。喂入线材有单一元素的，有含合金粉料的包芯线，如Ca-Si合金线(Ca30%、Si60%、Al2%)、Fe-Ti、Fe-B等合金线。Ca-Si合金线用来脱氧和使夹杂物变性处理，其它合金线则主要是为了精确调整钢水成份。Ca-Si熔入钢水，使钢中高熔点Al2O3夹杂物变成低熔点的钙铝酸盐，可以防止连铸过程水口堵塞现象。使Ca-Si合金使夹杂物球化，氧化物、硫化物均呈球状，改善了钢的各向异性。生产实践证明，喂线法钙的回收率高于喷射法;喂Ca-Si线可改善钢的浇注性能，而且过程温降较小，有利连铸生产；喂线与喷粉比较钢水吸氩量减少，由于Ca的利用率高，耗氩量少，所以喂线处理比喷粉处理成本降低。喂线法加入合金时，合金元素收得率高于块状(或棒状)合金投入钢包的方法，所以喂线处理成为转炉钢提高等级的手段之一。4.4.5.2 喂线机的选用按同时供线根数有单线机和双线机两种。喂双线时可喂同种材料的线，也可以喂不同材料的线。喂线机位置依工艺来确定。本设计采用LF+VD精炼法。4.4.6 VD炉生产工艺操作规程1、入罐前的所有设备处于良好状态，并联系好冷却水，蒸汽钢包包沿无钢瘤。2、钢包入罐，吹氢正常后，罐车开至加热工位，测温取样，送电吊渣。3、LF炉执行LF炉工艺规程。4、转VD炉前 (或抽真空前视钢水中铝含量高低喂1030m铝丝，进VD炉前喂Si-Ca线l00150m。喂丝量根据钢水中喂丝要求而定)5、进VD炉钢水条件：1)温度16401660。2)成分，C控制在规格下限0.02%，其余成分取规格中下限易氧化合金不调节。3)自由空间为700mm。4)抽真空前必须保证钢渣中C、Si粉反应完全，渣白且流动性较好，渣厚控制在150250mm。6、抽真空前23分钟由调度室联系送蒸汽、送气、确认蒸汽温度不小于180。蒸汽压力不小于0.7Mpa，蒸汽量不小于l0Mh。7、抽真空前蒸汽控制在0.200.35Mpa，在抽真空过程中依据显示器所显示的包内钢水沸腾情况对Ar气作适当调整。在到达极限真空度时，将氮气调于 0.30.5MPa，保持至破空。8、罐车开至VD定位完毕，并确定罐盖到下限位时，方可开始抽真空，先用5级泵，真空度2达到33KPa左右开4
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号