×90吨超高功率直流电弧炉炼钢车间设计doc

1、内蒙古科技大学本科生毕业设计手册题目：新建2X90吨超高功率直流电弧炉炼钢车间设计学生姓名：赵帅学 号：0961102207专 业：冶金工程班 级：冶金09-2班指导教师：杨吉春教授手册目录内蒙古科技大学毕业设计（论文）题目申报表1毕业设计任务及指导书2毕业设计过程检查记录3毕业设计指导教师评价表5毕业设计评阅教师评价表6毕业设计答辩申请表7毕业设计答辩记录表8答辩委员会决议书9本次导师所给毕业设计题U新建2X90吨超高功率直流电弧炉炼钢车间设计 以废钢和铁水为原料，根据所要求产品方案最终确定炉外精炼设备采用LF炉和VD 炉，选择连铸机为一台板坯连铸机。文献综述中主要叙述了电弧炉发展的现状和历

2、史以及新技术的发展和应用。 并且在此次设计过程中，严格按照设计任务书的要求，先后进行并完成了物料平 衡和热平衡的计算，电弧炉炉型尺寸的计算及确定、相应配备设备的计算及确定。 全面设计了电弧炉车间的干法布袋除尘系统，并且针对设计钢厂的废物排放特点 釆取了废物综合利用和环保措施，对设计车间主要经济技术指标和投资佔算做了 较详细的论述。关键词：电弧炉，精炼设备，连铸机Abstractous casThe tutor the graduation design topic given 2 x 90 tons of new high power de arc furnace steelmaking wo

3、rkshop design with scrap steel and molten iron as raw material, required product solutions according to the finalized equipment adopts LF furnace refining outside the furnace and the VD furnace, choose continuous caster for a slab continuous casting machineIn the literature review mainly describes t

4、he status of development of the electrie arc furnace and the history and t520he development of new technologies and applications And in the design process, strictly according to the requirements of the design specification, has conducted and completed the material balance and heat balance calculatio

5、ns, type size calculation of electric arc furnace and the calculation and determination of determination, equipped with corresponding facilities Comprehensive design of electric arc furnace plant of dry cloth bag dust removal system, characteristics and design for steel mill waste, waste comprehensi

6、ve utilization and environmentai protection measures were taken to design the workshop main economic and technical indicators and investment estimation were discussed in detai1.Key words: electric arc furnace, refining equipment, continuting machine第一章、文献综述1.1前言通过金属电极或非金属电极产生电弧加热的工业炉叫做电弧炉。电弧炉按电 弧形式可

7、分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧 炼钢炉的炉体山炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成，炉底和炉壁用碱性耐火材料砌 筑。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配容量的多少分为普通电弧炉、高功率电弧炉和 超高功率电弧炉。电弧炉炼钢是通过向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉 料之间发生的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，对 熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利。电弧炉炼钢发明后不久，就用于冶 炼合金钢，并得到较大的发展。随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高，电 力工业的发展，电弧炉炼钢的成本不断下降，现在电弧炉炼钢不但用于生产合金 钢，而且大量用来生产普通碳素钢，其

8、产量在主要工业国家钢总产量中的比重不 断上升。改革开放以来，我国电弧炉炼钢技术紧跟世界电炉炼钢工业的发展趋势， 得到了快速发展。特别是冶金工艺流程的革命性变换，如电炉从三期操作发展到 只提供初炼钢水的两期操作，从模铸到连铸，从出钢槽到偏心底出钢，以及为了 满足连铸生产的快节奏提高炉子生产率而采用多能源的综合利用等等，所有这些 改变都是促使为冶金工艺服务的电炉装备也取得了突破性的发展。近十年，我国 从国外先后引进了交流超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗电弧炉、双壳炉和 竖炉。通过这些设备的调试、操作、维护以及备品的制造，提高了我国电炉制造 的设汁制造水平。在消化吸收与创新的基础上，我国大容量电弧

9、炉的国产化奠定 了基础。当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、 发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的 发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发 展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发 展，所以我们进行了电炉炼钢的设汁，以适应潮流的发展。电炉的主要产品是钢 材，而钢的质量取决于电炉冶炼技术和工艺，口前我国钢铁产业大量整合趋向于 集中，整合资源优化升级。1.2电弧炉发展简史电弧炉炼钢始于1878年，第一座电弧炉是由德国西门子(W

10、illian Von Simens)制造的，为单相间电弧炉。1899年由法国海劳尔特(Paul Heroalt)首 创了三相交流电弧炉。此后电弧炉设备不断改变，1936年出现了炉盖旋转式电弧 炉。电弧炉容量不断扩大，最大到400吨级。功率水平不断提高，20世纪60年代 出现了超高功率电弧炉。随着超高功率技术的应用和完善，带动了电弧炉炼钢技 术的发展，诸如水冷炉体技术、电极保护技术、底出钢技术、底吹气技术、废钢 预热技术、计算机应用技术等。20世纪80年代开发了直流电弧炉，并获得了迅速 发展。20世纪90年代乂出现了竖炉电弧炉，可充分利用废气预热废钢，进一步降 低电耗，最新研制的电弧炉有：转炉电

11、弧炉、多段废钢预热炉、连续打弧、连续 操作的熔融反应器等。1940年以前，所有的电弧炉都被用来冶炼制造飞机、坦克用的合金钢及不锈 钢、工具钢。所以，当时不论电弧炉的数量还是容量都极有限，大于25吨的电弧 炉全世界只有5台。二战后合金钢需求量减少，迫使许多电炉钢厂改炼碳素钢。 电炉冶炼碳素钢的产量从1960年的3100万吨增至1970年的7400万吨，因普通 钢的需求量很大，促使电炉容量增大，70年代先后出现300t, 360t, 400t容量的 大型电弧炉。为了进一步改善电弧炉炼钢的经济性，60年代初，美国研制成功容 量为133t的超高功率电弧炉，生产效率提高了将近1倍。80年代初，底出钢电弧

12、 炉、直流电弧炉相继问世。在发展电炉技术的同时，与之匹配的各种各样的炉外 精练的方法得到广泛的应用。电弧炉炼钢正日益发展，在20世纪90年代初电炉钢 约占钢总产量的30%,现在约占38%,估计到2010年将达到50%o电弧炉的迅速发展 是山于D C电弧炉的出现，但非连续岀钢操作仍为其生产障碍，因此当今电弧炉技 术将朝着连续作业方向发展节能、节省劳力，有利于环保，将是对未来电弧炉的主要要求1. 碱性电弧炉和酸性电弧炉碱性电弧炉炉衬用碱性耐火材料，造碱性渣，能大幅度地去除钢中的有害杂 质磷、硫等，广泛用于炼钢。电弧炉炼钢，通常是指碱性电弧炉炼钢。酸性电弧 炉对炉料要求很高，一般只有铸钢厂和少数机械

13、厂采用。2. 交流电弧炉和直流电弧炉根据电源的不同，电弧炉分为直流电弧炉和交流电弧炉。直流电弧炉和普通 三相电弧炉相比，具有很大优越性，电极消耗明显降低，耐火材料消耗降低，电 耗降低，电压闪烁程度小，对电网干扰小，噪声低，操作费用低等。3. 超高功率电弧炉根据电弧炉功率水平的高低，将电弧炉划分为普通功率(RP)、高功率(HP)、 超高功率(UHP)电弧炉，超高功率电弧炉的功率水平为7001000kVA/t。超高功 率电弧炉的主要优点是：缩短融化时间、提高生产率、改善热效率、降低电耗。世界电弧炉发展方向及预测：(1) 电弧炉炼钢还是钢铁工业很有吸引力的工艺，在未来的年内，不会受到 其它新工艺的挑

14、战。电炉钢的市场份额将进一步扩大，特别是在扁平材方面。在 一定程度上，北美和大洋州的电炉生产者与欧洲和亚洲人有不同的观点，他们认 为，在2010年前，生产合格的被锌板还要用传统的工艺进行。(2) 到2010年，典型的电弧炉电能消耗为360Wh/t,供电时间为45mino生产 工艺要与用二次燃烧技术加热到的300C的废钢相匹配。废钢还是主要的炉料，其 它为辅助炉料。最有创新性的观点是电弧炉能适应铁料铁水、生铁块及带人炉内 的能量的变化、全封闭设计、高温预热废钢以及连续加料工艺。(3) 废钢资源不会短缺，低残余元素的废钢可以以现在的价格甚至更低的价 格买到。(4) 高炉生铁代替废钢只在西欧可行，然

15、而，在北美，RHF./SAF类型的热炉料会 日益普遍。生铁是广受欢迎的，预计上市的生铁会越来越多。碳铁是很好的炉料, 但在2010年前数量不会太多。即使认为DRI/HBI不是理想的炉料，但还是要使用 一些。气体/团块状类型的DRI工艺还将占主导地位，但是提高工艺水平还是可以 增加其市场份额。口前，美洲和大洋州DRI的生产工艺用的是天然气，而在西欧 DRI生产工艺中，煤还是占主导地位。1. 3电弧炉炼钢的特点电弧炉炼钢是靠电极和炉料间放电产生电弧，电能在弧光中转变为热能，借助 辐射和弧的直接作用，加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金。电炉炼钢与其他炼钢方法比较，由以下特点：幕电弧加热，

16、温度可高达2000 摄氏度以上；热量集中，热效率高；可以根据工艺要求在不同的气氛下进行加热， 用电能加热可以精确的控制出钢温度。山于电弧炉具有以上优点，故能冶炼出硫、磷、氧含量都很低的钢种，能使各 种元素(包括铝、钛等易氧化元素)进行合金化。冶炼出各种特种钢和合金。与长流程的转炉钢相比，电弧炉基建投资少，占地面积小，不需要庞大的炼铁、 炼焦系统。此外，电能的成本稳定，供应便捷。电弧炉设备简单。操作方便，易于 控制污染也是电弧炉炼钢的优点。14电弧炉设备1.4.1机械设备电弧炉的构造主要由炼钢工艺决定，同时乂与电弧炉的容量大小，装料方式， 传动方式等有关，电弧炉的基本结构如图1所示。电弧炉的主体

17、设备山炉体、电 极夹持器及电极升降装置、炉体倾动装置、炉盖提升和旋转装置组成。炉体是电炉的主体，用于熔化炉料和进行各种冶金反应。电弧炉炉体山金属构 件和耐火材料两部分组成，炉体的金属构件包括炉壳、炉门、出钢槽、炉盖圈和 电极密封圈。电极夹持器有两个作用：夹紧或放松电极，把电流传到电极上。一般由夹头、 横壁和放松电极机构等3部分组成。再熔炼过程中，电极的升降受电极自动调节 装置的控制。电极升降装置山横臂、立柱和传动机构组成。传动方式有钢丝绳传 动、齿轮传动、液压传动3种。炉体倾动装置是为倾动炉体或出钢或扒渣操作而设，有侧倾和底倾两种类型。 传动方式有机械传动和液压传动。炉顶装料可采用炉体开初或炉

18、盖旋出两种方法，后者须有炉盖提起和旋转机 构，一般釆用液压可电动传动。1.4.2电弧炉电气设备电弧炉的电气设备主要分为主电路和电极升降自动调节系统。主电路的任务是将高压转变为低压大电流输向电弧炉，并以电弧的形式将电 能转变为热能。电弧炉的主电路山隔离开关、高压断电器、电抗器、电炉变压器 及低压短网等组成。电炉通过高压电缆供电，电压300V以上。电炉变压器是降压变压器，具有很 大的过载容量。电炉变压器的一侧（高压侧）有隔离开关和高压断路器。电极升降自动调节系统的任务是根据冶炼要求，通过调整电极和炉料之间的 距离，调节电弧电流和电压。电极调节装置主要111电流和电压的测量比较部分及 其后的执行部分

19、构成。1. 5电弧炉炼钢工艺传统碱性电弧炉炼钢的工艺方法，一般可分为氧化法、不氧化法、儿返回吹氧 法。不氧化法在冶炼过程中没有氧化期，能充分吸收原料中的合金元素。返回吹 氧发就是在炉料中配入大量的合金返回料，一般用于冶炼高速工具钢和少量特殊 的不锈钢。生产实践中不氧化法及返回吹氧法釆用较少，一般都采用氧化法冶炼。 氧化法的主要特点是冶炼过程中有氧化期，通过氧化反应脱碳脱磷，并使熔池沸 腾，以降低钢种气体和杂质含量。主要的工艺流程有补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。1.6国内外电炉炼钢的发展现状与前景1. 6.1电弧炉炼钢合理供电技术超高功率电弧炉炼钢过程中合理的电气运行制度是

20、最基本的工艺制度之一。 合理的电气运行制度，是顺利操作的基础，有助于缩短冶炼周期，降低电耗、电极耗 损和耐火材料侵蚀,取得良好的节能降耗效果。1.6.2超高功率电弧炉技术1964年，美国Schwabe和Robinson提出了超高功率的概念。超高功率电弧 炉具备如下特征：(1) 高的单位功率(吨钢配置的变压器容量)水平；(2) 高的电弧炉变圧器最大功率利用率和时间利用率；(3) 高的电效率和热效率；(4) 低的电弧炉短网电阻和电抗，且短网电抗平衡。1. 6. 3直流电弧炉技术直流炼钢电弧炉结构的特点是只有1根炉顶石墨电极和相应的炉底电极。 直流电没有集肤效应和邻近效应，因此在石墨电极和导电体截面

21、中电流的分布是 均匀的，从而可以减少这些部件的尺寸和重量。全部电流都要通过炉顶中心的单电 极，为此应用电流密度大的超高功率石墨电极。大型可控直流电源和炉底电极是直 流炼钢电弧炉最关键的技术。直流电弧炉有如下特点：(1) 石墨电极消耗大幅度降低；(2) 电压波动和闪变小，对前级电网的冲击小；(3) 只需一套电极系统，可使用与三相交流电弧炉同直径的石墨电极；(4) 缩短冶炼时间，可降低熔炼单位电耗5 %10 %;(5) 噪音水平可降低1015 dB ;耐火材料消耗可降低30 %;(6) 金属熔池始终存在强烈的循环搅拌。1.6. 4导电横臂技术将传统的电炉横臂和导线合为一体，使之既起支撑电极作用，乂

22、起导电作用的 新型横臂。1.6.5电弧炉电极自动控制技术电弧炉是以电能为主要热源的冶炼装备，电极调节系统是电弧炉炼钢过程不 可缺少的基本装备，电极控制系统先后有以下儿代形式:机械控制、液压控制、液 压一气动联合控制、电极自动调节器、微机控制及神经网络。1.6.6电弧炉偏心炉底出钢技术为实现无渣出钢,1974年德国蒂森公司首先采用了电弧炉炉底中心出钢技 术，后来发展为偏心炉底出钢技术(EBT) o偏心炉底出钢与传统电弧炉出钢槽出 钢相比具有如下优点：(1) 炉内能保留98 %以上的钢渣，有利于下一步炉料的熔化和脱磷，生产率可 提高15 %左右；(2) 出钢时，电炉倾动角度小于15° (

23、传统电炉为40-45° )，允许炉体水冷 炉壁面积加大，吨钢耐火材料消耗可降低23 %;短网长度较短，阻抗降低8 %左右；(3) 出钢时钢液垂直下降，呈圆柱形流入钢包，缩短与空气接触的路径，钢液 的温降减少，出钢温度可降低2330 °C,相应节电2025 kW - h/ t，并使钢液的 二次氧化减少；(4) 偏心炉底出钢有利于钢液的纯净度提高，夹杂物的含量减少，钢液脱硫效 率提高，并能防止钢液回磷。1.6.7我国电弧炉发展现状我国现代电炉炼钢始于1993年原冶金部和上海市在上海召开的“当代电炉 流程和电炉工程问题研讨会”(以下简称笫一次上海会议)。山于各级政府部门引 导，支

24、持钢铁企业进行了对现代电炉流程的一轮投资，依靠引进国外现代电炉流 程先进技术，在我国建成了一批“三位一体”或“四位一体”的先进电炉流程。从1993年至今，我国电炉钢生产的发展可分为三个阶段。在1993年至2000年这一阶段，我国电炉钢产量在18002000万t波动，电炉钢 比例逐年下降，从23.2%下降至15. 7%o这是山于一方而淘汰了大量落后的小电炉, 使得我国电炉钢产量下降，另一方面新投产的大电炉产量还是不够高，致使电炉 钢产量在一个水平线上波动，另外山于转炉钢产量的迅速增长，电炉钢产量增长 比较慢，致使电炉钢比例下降，但这也正好说明“第一次上海会议”的意义及影 响，如果没有1993年的

25、“第一次上海会议”,在小电炉大量被淘汰的情况下，2000 年我国电炉钢的比例恐怕还会低很多。从2000年至2003年，在世界电炉钢比例有所下降的同时，我国电炉钢比例却 走出了低谷有所回升。从2000年的15.7%上升到2003年的17.6%.电炉钢比例回 升说明在这一阶段，虽然全国钢产量迅速增长，但电炉钢增长的速度比钢总量增 长的速度更快。在2001-2003年间，我国钢生产迅速发展，年增长速率达2022%,远高于世 界同期增长速度。电炉钢增长速度更高，达27-28%,电炉钢比例回升了约2个白分 点。尽管U前我国电炉炼钢面临重重困难，但我们认为前景是光明的，因为世界 电炉钢生产发展的历史，发达

26、国家从发展中国家走过来的历史表明，电炉钢比例 逐年增长的总趋势不会改变，我国废钢的生成量会不断增加，废钢生铁比价会有 所改变，加上国家宏观调控都会朝有利于电炉钢生产发展的方面变化。在中国工 程院2005年4月在上海举办的“中国电炉流程与工程技术研讨会”（简称第二次上 海会议）上殷瑞铳院士预测我国电炉钢比例至2020年可望达到25心如果采用加35% 铁水的电炉冶炼工艺，2020年我国电炉钢比例会超过30%,电炉钢生产前景是光明 的。U前应引导钢铁企业考虑对发展我国现代电炉炼钢的第二轮投资，新增现代 电炉炼钢生产能力。历史经验证明，我国对现代电炉炼钢的第一轮投资，经过十 年才达到产能充分释放，形成

27、生产能力。再过十年。佔计我国的废钢及电力紧缺 的局面将会有大的改变，电炉炼钢的优势将会得以充分体现出来，到时候现抓电 炉钢生产，就可能措手不及，失去机会，减少企业利润。1. 7新建2X90吨超高功率直流电弧炉炼钢车厂的必要性及可行性分析当今世界钢铁工业所采用的炼钢流程，经长期的发展斗争，主要有以下两种, 即高炉-转炉炼钢流程与废钢-电炉炼钢流程。后者与前者相比较具有流程短，设 备布置、工艺衔接紧凑，投入产出快，故称其为“短流程“短流程”是有前提 的，即该流程必须是高效的、节能的。起码是世界上流行的“三位一体”（即山电 炉-炉外精炼-连铸组成的流程）。或者“四个一”（即山电炉-炉外精炼-连铸-连

28、轧 组成的流程）。也正是山于这种高效、节能的短流程才赋予给电弧炉炼钢强大的生 命力。当前环境问题已在世界范围内达成共识。“可持续发展”定义：满足当代人物 质文化需求，乂不危机后代人的发展和生存的需求。这一概念的提出，是人类实 现持久发展和生存观念的根本改变。我国于1994年发布了 “中国21世纪人口、环 境与发展口皮书S其后乂将可持续发展作为重要战略纳入“九五”计划和“2010 年远景LI标S将可持续发展与科教兴国并列为我国今后发展的两大基本战略。与 长流程相比，电弧炉炼钢没有新建焦化、烧结、高炉产生的大量二氧化碳和有害 气体和粉尘，并且利于控制，可以减轻污染。山于钢是最好的可再生资源.资源和

29、能源等方面苛刻的要求，使得尽可能多 的利用废钢成为国际趋势。废钢如得不到有效的利用和回收，将成为U大的潜在 环境污染，有些甚至可能对水质、土壤等够成严重威胁。大量锈蚀的钢铁废料， 不但照成资源浪费，也将造成严重的粉尘污染，废钢的堆积本身也会给环境带来 不利影响。并且通过后而的炉型计算和车间设计可知新建2X90吨超高功率直流电 弧炉炼钢既可行乂是必须的。第二章、生产规模和产品方案2. 1生产规模根据公式q=At/8760 qy计算的本次设讣炼钢车间生产规模为年产合格钢产 量为100万吨式中：A车间产品方案中确定的年产量；t 冶炼周期，60分钟，1方；n 日历作业率，有效工作日数/年日历天数xio

30、o%,取n =%y良坯收得率，连铸一般95%96%,取96%。公式中儿个主要技术指标的确定和计算如下：(1) 、日历作业率。有效作业日数占日历日数的白分比，称为日历作业率。日历作业率=有效工作日数/365 X 100%o有效作业时间=日历时间-停工时间。停工时间除去出钢、出钢后的热修补炉 衬和装料操作之外的所有停歇时间，含有计划检修、更换炉衬及临时性(事故性 的)的热停工、停电、停止熔炼时间在内。当电炉与全连铸配合时，电炉有效作 业日数为275290天，当电炉与全模铸配合时，电炉有效作业日数为310320 天。此处取 290 天。则 n =290/365X 100%=79. 45%O（2）、良

31、坯收得率n =合格钢锭量/全部入炉金属料量合格钢锭量=全部入炉金属料量-熔损量-（汤道+铸余+包底量）-废品量收合率的倒数称为金属消耗系数。金属收合率与冶炼钢种、方法、钢铁料质量、锭型大小、铸锭方法、炉子公 称容量等因素有关。我国连铸法生产的收合率为9396%。取96%。另外，要注意钢锭收合率与钢水收得率的区别。钢水收得率=合格钢锭量/合格钢水量（3）、冶炼周期电炉冶炼周期一般为6080分钟，取1. 3小时。由以上参数和设计原则可知：A二462560. 3吨两座90吨电弧炉2A二925120. 6所以生产规模确定为年产100万吨。2.2产品方案我国钢材消费主要集中在建筑、机械、汽车、家电、造船

32、；石化、集装箱、 铁路八大行业，这八大行业钢材消费量占全国消费量的80% ,结合我国钢材市场 对各钢种的需求来确定产品方案。在这方面中，棒材和线材需求量较大。这里所 说的棒材主要是碳素结构钢和低合金钢。因此，设计该电炉车间主要生产优质碳 素结构钢和中、低合金钢。2. 2.1钢种简介1）合金结构钢合金结构钢，可分为工程结构钢和机械零件用钢。前者广泛用于建筑、车辆、 造船、桥梁、石化、电站等。后者主要制造各种机械零件，比如轴类、弹簧、齿 轮、轴承等。如轴承钢GCrl5，钢中加人了 1. 3%"1. 65%的Cr,以增加钢的淬透性, 并使钢中的合金碳化物均匀细密分布，保证了高硬度和耐磨性，

33、提高钢的强度和 接触疲劳抗力。Cr还有利于提高钢的耐蚀性。一般合金结构钢所用合金元素的种 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 （o a、§、屮等），为了提高其收得率，可以不经过炉外精炼，只通过吹氨搅 拌便可进行连铸。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。近年来丄业发展迅速，合金结构 钢需求日益增多，LI前世界上合金结构钢的总产量已达总产量10%,占合金钢总产 量45%以上。(2)碳素结构钢这种钢的强度不高，而且塑性和韧性棋高，有良好的冲压，拉伸和弯曲性能, 焊接性能良好。主要用于制造容易

34、加工成形，而不要求强度的部件。大多数生产 高精度薄钢板，用于制造深冲压和深拉延制品，如汽车用深冲板，各种贮器，油 桶，搪瓷制品，仪表板等；也用于制成管子，垫片及心部强度要求不高的渗碳和 貳化零件，如套筒，短轴，离合器盘，及电焊条等。这些刚均具有时效敏感性。 生产品种圆钢，方刚，六角钢，扁钢，热轧厚钢板和宽带钢，热轧和冷轧薄板和 钢带，钢丝。2. 2. 2车间原料需求方案表2-1产品方案序号钢种代表钢号年产钢水量(万吨)全年连铸坯(万吨)比例(%)1优质碳素结205. 265.005构钢3010. 5210. 00104510. 5210. 001050Mn12. 6212. 0012230Cr

35、MnSi4. 204.004合金结构钢42CrMo6. 306. 00620MnSi46. 3045. 004540Cr8.428. 008合计104.14100100第三章电炉炼钢过程的物料平衡与热平衡计算3. 1物料平衡计算3.1.1计算所需原始数据基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（见表8-24）；原材料成分（见表8-25）,炉料中元素烧损率（见8-26）；合金元素回收率（见8-27）；其他数据（见8-28）表3-1冶炼钢种及其成分钢种成分/%备注CSiMnPSCrFeGCrl0. 951 05 /1.000 15、0 35 /0. 250- 2 计 /卷。W*021-毗§t氧化

36、法冶炼注：分母系汁算式的设定值，取其成分中限。表3-2原材料成分/%名称CSiMnPSCrAlFeH：0灰分挥发分碳素废钢 炼钢生铁 FeMn FeSi SiMn FeCrAl 焦炭 电极0. 183.856. 601.654. 3581.5099. 000. 258. 800. 50 73.0020.5 00.400. 550. 367.800. 5063.200.03 00.080.23 00.05 00.0650. 0350. 0300. 0350. 1300. 0300. 0450. 04550 .0867.3 02. 5098.5098. 9694.13524. 7423.9214.

37、 5427. 871.500. 5812.401.005. 52名称CaOSi02MgOA1ACaF2Fe2O3C02H20P205S石灰88. 002. 501. 601.250. 08萤石4.460. 292. 7689.01.501.700. 460. 04铁矿石1.05.400. 401.02229.0. 304火砖块0. 5560.80. 6036.8980. 02咼铝砖3.600. 1201.25镁砂4. 304.4089.291.30. 88焦炭成分3.803. 65051.300. 15电极成分9. 0949. 70. 950. 717.400. 1028.0057. 7043

38、3.07表3-3炉料中元素烧损成分CSiMi:PS烧损 率/%熔化期2540 ,取307095 ,取8560"70 ,取654050 ,取45可以忽略氧化期0. 06全部烧损200.0152030 ,取27 按末期含量比规格下限低0.3%'010%（取006% ）确定（一般不应低于0. 30% 的脱碳量）。 按期末含量0. 015%来确定。表3-4合金元素的回收率合金材 料加入时间回收率CSiMnCrAlFeMn还原初期10010096出钢前10010098FeSi还原初期651000还原后期9510060FeCr还原初期10010096Al还原初期预脱0氧40Fe-Si还原

39、初期终脱501000粉氧0Alft还原期扩散脱 氧还原期扩散脱表3-5其他数据名称参数熔化期脱碳量 电极消耗量 炉顶高铝砖消耗量 炉衬镁砖消耗量 熔化期和氧化期所需要 氧量氧气纯度和利用率焦炭中碳的回收率碳氧化产物 烟尘量比钢种规格中限高0. 70%,即达1. 70%30%,即 1. 70%*30%=0. 51kg4kg/t （金属料）；其中熔化期占60%；氧化期和还原期各占20% 1.5kg/t（金属料）；其中熔化期占50%；氧化期和还原期各占 35%> 15%4. 5kg/t（金属料）；其中熔化期占40%；氧化期和还原期各占 30%50%来自氧气，其余50%来自空气和矿石99. 6%

40、,余者为.氧气利用率90%75% （系指配料用焦炭） 均按70%生成C0，30%生成C0：考虑按8kg/1 （金属料）考虑3.1.2物料平衡基本项LI收入项有：废钢，主铁，焦炭，石灰，萤石，电极，炉衬镁砖，火砖块，炉 顶高铝砖，铁合金，氧气和水。支出项目：钢水，炉渣，炉气，挥发的铁，焦炭中挥发分。3. 1. 3计算步骤以100kg金属炉料（废钢加生铁）为基础，按工艺阶段熔化期，氧化期和还原期分别进行计算，然后汇总成物料平衡表。第一步：熔化期计算。（1）确定物料消耗量：1）金属炉料配入量。废钢和生铁按75kg和25kg搭配，不足碳量用焦炭来配。 其结果列于表3-6。表3-6炉料配入量名称用量配料

41、成分CSiMnPSFe废钢90. 000. 1620. 2250. 4950. 0270. 02789. 064生铁10. 000. 3850. 080. 030. 0080. 00359.4135焦炭1.8861. 153合计101. 8861.7000. 3050. 5250. 0350. 030598. 47752）其他原材料消耗量。为了提前造渣脱磷，先加入一部分石灰（20kg/t （金属料） 和矿石（10kg/t （金属料）。炉顶，炉衬和电极消耗量见表3-5（2）确定氧气和空气消耗量：好氧项包括炉料中元素的氧化，焦炭和电极中碳的 氧化；而矿石则带来的部分氧，石灰中Cao被自身S还原出部

42、分氧。前后二者之 差即为所需净氧量。详见表3-7根据表3-5中的假定,应由氧气供给的氧气为50%, BP 3. 085*50%=1. 543,空 气应供氧1. 543-0. 270=1. 273kg山此可求出氧气与空气的实际消耗量。详见表3-8 上述（1） + （2）是熔化期的物料收入量。表3-7净耗氧量的计算项目名称元素反应产物元素氧耗氧量供氧量化量耗氧项炉料中 元素的 氧化CSi MnPFec”coCf CO2Si-SiOlMnMnOP-P4Fe-FeOFeF2O30. 3570. 1530. 2590. 3240.0160. 2951.6740. 4760. 4080. 2960. 06

43、80. 0200. 0840. 502合计3. 07851.854焦炭中 碳的氧 化 电极中 碳的氧 化ccCf COJ CO2C_COC_CO<0. 35850. 30660. 2210. 189合计2. 9291供养项矿石石灰FeQsF20s=2 Fe +3/2 Os CaO+S=CaS+O1*0. 62*48/160二 0. 1862*0. 08%*16/32二0. 0008合计0. 1928消耗氧量2. 9291-0. 1928二2. 7483令铁烧损率为2陰 其中80%生成FO挥发掉成为烟尘的一部分，20%成渣，在这 20%中,按3： 1的比例人吧生成FeO和FQ表3-8氧气与

44、空气实际消耗量氧气空气带入0：带入带入0：带入N：1. 4645/氧气利用 率=1. 4645/90%二 1. 6272(1. 627/99. 6%)*1%=0.0061.2171. 217* (77/23)=3. 7551. 6272+0. 006=1. 63221. 277+3. 755=5. 6377/23为空气中N2与02的质量比（3）确定炉渣量：炉渣源于炉料中Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物，炉顶和炉 衬的蚀损，焦炭和电极中的灰分，以及加入的各种溶剂。表3-9熔化期炉渣量的确定名称消耗成渣组分CaOSiO：MgOAl：OsMnOFeOf：o3P：0sCaS合计炉Si0. 2590

45、. 5550. 555料中Mn0. 3240.4180.418元素P0.0160. 0360.036的氧Fe0. 3930. 370. 1400.518化8炉顶.0.00. 000. 003略0. 0690. 0010. 075炉衬7520. 0060. 160. 0020. 0040. 180焦炭0. 180. 000. 11530. 0620. 0100. 308电极1.88670. 0010. 000. 0010. 00040. 002矿石0. 240. 080. 05430. 010. 0620. 0020. 78石灰1.00080. 050略0. 0251.8672.000略0. 0

46、00.01430. 031.7528合计1.860.70. 200.10. 470. 370. 1850. 030. 004.126448529688624质量分45. 119.404.711.69. 174.40. 870. 05100. 00数80389498 见表3-7的注 石灰中C&0被自身S还原，消耗0. 002kgCa0 Fe203 还原出的 Fe 量为 1*0. 8977*112/160=0. 628kg（4）确定金属量：金属量Qi二金金属炉料重+矿石带人的铁量-炉料中C、SI、Mn、P和Fe的烧损量+焦炭配入的炭量=100+0. 665-3. 078+1. 153=97

47、8. 74kgo（5）确定炉气量：炉气来源于炉料以及焦炭和电极中碳的氧化产物，石灰的烧碱 （C02）,焦炭的挥发分,计算结果列于表3-10表3-10炉气量计算项目气态产物备 注coco：NcH=0H：挥发物合计炉料中c的氧化0. 8330. 5611.394焦炭带入0. 6270. 1210.0100. 101. 162电极带入0. 3870. 260340. 647矿石带入0. 0033石灰带入2*6. 67%=0.130. 0020. 000氧气带入0. 003空气带入60. 0580. 13游离a参与反应-0. 2840. 4473. 770. 006C0+1/20 汨 C0：53.81

48、30. 163H：0参与反应：0.073*28/10. 073*44/180.00.073*2/1H：0H：O+CO=H：+CO：8=0. 178738全二一0. 113=0. 0080部消耗合计1.4501. 96033. 76100. 0080. 1047. 283质量分数19. 9026. 9351.640.111.42100计算条件是：常温（20C）、常压（0. IMPa）下空气相对湿度为70和20C的饱和 蒸汽压为0. 0023 ；露点14C。先求湿空气体积4. 374* （ 273+20 ） /（0. 1-0. 0023）=4. 811m3;再算含水量。（6）确定铁的挥发量：山表3

49、-7中的设定,铁的挥发量为：98477*2%*80%=l. 576kg。 山此可列出熔化期物料平衡表3-1K表3-11熔化期物料平衡表收入支出项目质量/kg%项目质量/kg%废钢90. 0079.9金属98. 7488. 38生铁10. 0012. 63炉渣4. 1263. 70焦炭1.8861.69炉气7. 2836. 52电极0. 240.21铁的挥发1.5751.40矿石1.001. 12（其余烟 尘）（列入总物 料平衡表 中）石灰2. 002. 24炉顶0. 0750. 06炉衬0. 180. 16氧气1. 63321.45空气5.6304. 44合计112. 623100. 00合计111.724100.0注：计算误差二（112. 623-111.724） /HI. 623*100%=0. 805%第二步：氧化期计算引起氧化期物料波动的因素有：扒除