50萬噸電爐煉鋼車間設(shè)計方案

1 50萬噸電爐煉鋼車間設(shè)計方案 鐵工業(yè)現(xiàn)狀 鋼鐵是使用最廣泛的金屬材料，人用金屬，鋼鐵占 90%以上。沒有鋼鐵，人們不能活，生產(chǎn)或其他活動中使用的工具和設(shè)施也都是用鋼制的。鋼鐵生產(chǎn)往往是衡量一個國家的工業(yè)化水平和生產(chǎn)能力的重要標(biāo)志，鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量和品種，對國民經(jīng)濟和其他工業(yè)部門的產(chǎn)品質(zhì)量，有很大的影響。 轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料是高爐冶煉，多數(shù)情況下，高爐的主要原料是鐵礦石。錠坯或鑄坯轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的產(chǎn)品是，他們不是最終產(chǎn)品，必須由各種類型和規(guī)格的鋼板、鋼、管等最終產(chǎn)品的軋制生產(chǎn)，提供市場。因此，氧氣轉(zhuǎn)爐不能獨立存在，它必須首先煉鋼，軋制，和其他輔助原料生產(chǎn)和供應(yīng)系統(tǒng)，鋼鐵生產(chǎn)的組合組成，我們稱這種生產(chǎn)方式為鋼鐵企業(yè)。電弧爐煉鋼是煉鋼的主要原料，或直接還原鐵及其制品，其產(chǎn)品仍為錠或坯，需要通過滾壓機軋制成最終產(chǎn)品，為市場需求。在這種情況下，作為一個成品鋼的生產(chǎn)單位，往往由鋼和鋼的 2個部分，我們說這樣的生產(chǎn)模式， 電爐鋼。隨著電弧爐的高功率和超高功率，精煉，連鑄連軋和一系列的技術(shù)開發(fā)和社會的廢料資源充足的積累，顯示了強勁的發(fā)展勢頭，由于資源和環(huán)境的影響“廢電弧爐連鑄 傳統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)相比，這種新型電弧爐鋼米爾斯也被稱為短流程。電爐煉鋼產(chǎn)品主要有軸承鋼、不銹鋼等。 弧煉鋼廠 近年來，電弧爐煉鋼在全球的不斷發(fā)展，電弧爐鋼在世界鋼鐵生產(chǎn)中所占的比重越來越。電弧爐煉鋼廠的廢料為原料，或直接還原鐵的一部分，構(gòu)成部分的冶煉通常是一個高功率或超高功率電弧爐和爐精煉設(shè)備，如爐和一個連續(xù)鑄造機，鋼坯熱交付到下一個滾動汽車直接軋制生產(chǎn)。由此我們可以看出，電爐煉鋼廠具有結(jié)構(gòu)緊湊、投資的優(yōu)勢，建設(shè)周期短，節(jié)約能源消耗，改善環(huán)境污染，勞動生產(chǎn)率優(yōu)勢，具有年產(chǎn)鋼可以從百萬噸到數(shù)百萬噸，品種種類繁多，從普通碳鋼高質(zhì)量合金鋼。與傳統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)相比，規(guī)模小，過程相對短，也被稱為“短流程” 2 在我國電弧爐鋼產(chǎn)品有優(yōu)質(zhì)鋼材、合金鋼、鋼等特殊用途。在特殊鋼廠，由于品種和質(zhì)量要求，冶煉和加工技術(shù)更為復(fù)雜，還需要設(shè)置爐精煉爐、真空爐、電渣爐等多種類型的設(shè)備，滿足不同種類的鋼生產(chǎn)的需要。 鋼水澆鑄方式的選擇：在冶煉鋼和生產(chǎn)規(guī)模適宜的條件下，應(yīng) 在連鑄選擇方案、煉鋼、鑄造、鍛（軋）相比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，連鑄具有一系列的優(yōu)點： 1）金屬產(chǎn)量可提高 10% 15%； 2）采用連鑄生產(chǎn)工藝，降低能耗 25%至 50%； 3）節(jié)省基礎(chǔ)設(shè)施投資 40%； 4）促進(jìn)生產(chǎn)過程自動化，擴大和提高鋼材質(zhì)量，鋼坯。 連鑄坯生產(chǎn)的技術(shù)和經(jīng)濟效益顯著，連鑄技術(shù)的發(fā)展是煉鋼和鑄造工藝的重大變革，以及后續(xù)工序的銜接，提高生產(chǎn)率，降低能耗，各種新技術(shù)也都是因為水平連鑄的提高而得以實現(xiàn)的：通過連鑄連軋、鑄坯熱送、熱裝、連鑄坯直接結(jié)扎。 鋼廠生產(chǎn)規(guī)模與物料平衡 鋼廠生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品大綱 鋼廠（車間）的生產(chǎn)規(guī)模是指合格的連鑄坯質(zhì)量的數(shù)量。對于一個車間，還應(yīng)區(qū)分其“生產(chǎn)能力”和“實際（或計劃）輸出”，當(dāng)設(shè)備正常運行，沒有意外事故的外部因素，兩者實際上是相同的。 煉鋼廠的產(chǎn)量是由該工廠的煉鋼生產(chǎn)所決定的。根據(jù)工廠的產(chǎn)品計劃，該廠的產(chǎn)品產(chǎn)量，品種和規(guī)格的產(chǎn)品，如各種參數(shù)，以確定加工工藝和加工設(shè)備類型，再根據(jù)工藝的要求，以確定的煉鋼車間應(yīng)提供鑄坯質(zhì)量和截面形狀和大小，根據(jù)不同的鋼材等級要求提供的板坯數(shù)量（噸），這通常是一個產(chǎn)品的生產(chǎn)車間的概述。 煉 鋼車間的設(shè)計應(yīng)該首先制定車間生產(chǎn)計劃（或計劃的產(chǎn)品設(shè)計，清單的鋼鐵，冶煉鋼鐵有一些工具的代表，鋼鐵產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比例。以這種方式，產(chǎn)品種類，生產(chǎn)，和生產(chǎn)車間的比例明確表示。 鋼廠的物料平衡 煉鋼廠（車間）生產(chǎn)物料平衡是指進(jìn)入車間的原材料（月消耗量或年消耗量，公斤或噸），用一段時間來生產(chǎn)合格鋼坯數(shù)量，排出渣，工業(yè)廢物的量和排放量和回收的煙 3 塵量的平衡計算。它是一個車間的投入和產(chǎn)出之間的關(guān)系。煉鋼過程中，消耗的原材料對金屬材料的量（廢料和鐵水）是最大的，所以在物料平衡應(yīng)是金屬材料的平衡。 表 高功率電弧爐熔煉主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo) 項 目 單 位 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo) 冶 煉 周 期 40 70 冶 煉 電 耗 kwh/t 250 400 石墨電極消耗量 kg/t ，加熱、軋坯機、中間坯加熱、軋制（、拋丸、矯直直、倒角、渦流探傷、超聲波探傷）。 線材的生產(chǎn)工藝： 高爐鐵水 10 優(yōu)質(zhì)廢鋼、 100t 電爐超高功率偏心底出鋼電弧爐、精煉爐真空脫氣10010012M 5 300300流小方坯連鑄機。 本設(shè)計考慮實際和先進(jìn)的使用：煙道 弧爐（ 80t 空脫氣爐 80t， 12M 3 機 3 流小方坯連鑄機 300300方 熱送、熱 8 負(fù)荷、加熱、軋制（ 拋丸、矯直，渦流探傷、超聲波探傷）。（超高壓超高功率電爐、偏心底出鋼法） （ 1） 實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、預(yù)熱廢料、生鐵、預(yù)還原鐵礦石和其他金屬材料，減少電弧爐煉鋼技術(shù)的煙塵排放。它從廢碼或鐵路貨車到廢裝機，通過送料輸送機自動，連續(xù)從 1號和3 號電極（見圖 的爐殼部分加入電弧爐，始終在爐內(nèi)保持一定量的鋼。同時，通過對爐內(nèi)煙氣的反向預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱預(yù)熱。這樣的電弧可以直接加熱熔 融鋼，通過直接熔融的鋼廢料，平穩(wěn)運行，對電力系統(tǒng)的預(yù)沖擊，降低變壓器容量，節(jié)約能源。鐵路廢料被運送到一個爐體材料領(lǐng)域，電磁掛在傳送帶上。全封閉式廢鋼預(yù)熱段長度 18 24m，內(nèi)襯耐火材料和水密封裝置的密封，以防止密封蓋和預(yù)熱段在泄漏的底部。預(yù)熱段還可以安裝天然氣燃燒器。廢料由加熱氣體和燃料 500 700度組成。 圖 鋼電弧爐爐蓋簡圖 1 1 號電極； 2 2 號電極； 3 3 號電極； 4 轉(zhuǎn)動爐蓋機構(gòu) 它的優(yōu)勢是： 占地面積小，節(jié)省投資。使用該計劃，不會增加工廠的高度，減少生產(chǎn)規(guī)模和投資比例。大大降低運營成本。連續(xù)熔煉廢屑預(yù)熱，大大降低耐火材料的消耗，電極。廢氣由 15%到 10%減少，廢氣通過預(yù)熱段以較低的速度傳遞，廢氣中大量的煙氣和粉塵在預(yù)熱段減少。 對原材料的適應(yīng)性強。 鐵、冷或熱的直接還 9 原鐵（ 熱球丸（ 鐵和 金屬的加入量為 20% 60%，而且加入爐。 廢氣處理方法簡單。因為有一個較長的預(yù)熱期，以確保在預(yù)熱爐 2 / 3 長度的充分反應(yīng)，預(yù)熱爐廢 氣，可以方便地實現(xiàn)廢氣的排放，在共同，氮氧化物等嚴(yán)格控制。（ 2）熔鐵魚雷車的供應(yīng)： 工藝流程：高爐出鐵在魚雷車、鐵路機車牽引到流坑邊電爐廠電爐鐵水的鐵水罐在坑內(nèi)，稱重后對入爐。 （ 3）廢料供應(yīng)模式： 在廢料的分離設(shè)置，乘火車或汽車到材料或青貯窖卸到廠外的廢料，按照不同類型的分類堆放，起重機磁鐵或夾具廢鋼料斗進(jìn)入報廢的熱、電漏斗車運輸?shù)匠潆姙车膽?yīng)用； （ 4） 1）爐： 如果方法主要是通過電極埋弧加熱，底吹氬攪拌鋼和渣（合成渣）來實現(xiàn)精煉，完成主要任務(wù)的深、深脫硫和 夾雜物去除。 鋼包精煉爐內(nèi)的電弧爐用鋼液，鋼包、爐蓋、電極加熱系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)。 爐有以下功能： 攪拌作用。 勻鋼水成分和溫度加速鋼的脫氧和脫硫反應(yīng)之間的界面，促進(jìn)夾雜物上浮，除氣、凈化鋼液，提高鋼的純凈度。 熱效應(yīng)。加熱爐有加熱的作用，從最初的冶煉爐中加入熔化的鋼，在開口前的溫度下降，并在精煉過程中進(jìn)行合金微調(diào)； 還原氣氛在爐蓋中的作用。 鋼液儲存效果。可以在 個 2爐鋼水，要由鋼水冶煉而出的連鑄工藝，從而保證連鑄。 過程的優(yōu)點是： 電弧加熱效率高，溫度上升幅度大，控制精度可達(dá)到 5； 它具有攪拌和合金化功能，氬氣攪拌容易實現(xiàn)控制的窄范圍的組成，并提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性； 設(shè)備投資少、精煉成本低，適合生產(chǎn)超低硫鋼、超低氧鋼。 爐內(nèi)鋼水化學(xué)成分的變化： 10 1。在 煉過程中，由于除（或飼料）的脫氧劑，脫氧劑或精煉渣的組成部分，因此，它是可能的， 氧同時存在（如添加含硅材料）、鋁脫氧（如添加 復(fù)合脫氧脫氧劑（如添加鈣硅。 ）和礦渣（礦渣） 幾種方法。使用強氧化劑的鋁粒子作為最終氧，當(dāng)酸溶鋁達(dá)到 ，鋼 鄰 幾乎所有的轉(zhuǎn)化為氧化鋁。 精煉過程中全氧含量的變化趨勢如圖 圖 煉時間與鋼中全氧含量的關(guān)系 由上圖可知 ,精煉時間的延長鋼中氧含量降低 ,但精煉時間大 于 40中氧含量的降低趨勢趨緩。同時 ,終點弱攪拌時間大于 5有一定的去氧效果。 脫硫。熔渣的脫硫能力常用渣中的硫含量與鋼中的硫含量之比 ,即硫的分配系數(shù) ( (%S)/ S) 表示。通過批量取樣分析，可得出精煉時間和硫的分配系數(shù)之間的關(guān)系。見圖 圖 脫硫反應(yīng)：如前所述，目 前精煉渣基礎(chǔ)渣系仍以 主，屬高堿度還原渣。因此精煉渣脫硫反應(yīng)通式可按離子理論寫成 : (+S= (+O G=7196511 可見，增大渣中 (02-)、降低鋼中 O和高溫對脫硫有利。所以，當(dāng)鋼液中的（ 含量小于 10%時，鋼液處于還原性氣氛，極易去除硫，這時可以使得脫硫率達(dá)到 50%以上。 C + (= + 于（ 的含量很小，所以反應(yīng)消耗的碳含量較為穩(wěn)定。 2P + 5( + 8( 2(+5由于渣中的 (量降低，所以反應(yīng)會向著逆方向進(jìn)行，從而使磷含量升高，產(chǎn)生 “ 回磷 ” 的現(xiàn)象。 合金化后的鋼水，在 液中的氮可以不斷地向氬氣泡中擴散，并由氬氣泡帶出鋼液；但是因為初始氮含量不高且形成穩(wěn)定的氮化物，故 氬精煉時，不會有明顯的脫氮效果。 2） 脫氣裝置選擇 煉工藝： 下，通過抽真空 (6 2 15 15 20 25 28 30 爐殼直徑等于： 殼D=熔D+2 = 2 上表可以取 29 6）爐門尺寸的確定 爐門尺寸在設(shè)計時應(yīng)滿足以下條件： 爐一般設(shè)一個加料爐門和一個出鋼口，其位置相隔 180。 爐門尺寸的經(jīng)驗值： 爐門寬度 =（ D,熔D= 設(shè)計取門B= 爐門高度門H=（ B=（ m，本設(shè)計取 18 門框應(yīng)向內(nèi)傾斜 8 12以便于密封，本設(shè)計取 10 （ 7）偏心爐底出鋼裝置 1) 無渣出鋼的原理： 當(dāng)出鋼口鋼液高度大于臨界高度時，不致產(chǎn)生漩渦效應(yīng)。出鋼時鋼渣分離，剩余鋼水占總鋼水量的 21%。 2）主要尺寸參數(shù)確定： 出鋼箱內(nèi)口與 中心角為 90 100，本設(shè)計取 95。 出鋼口偏心距 L： （ 出鋼箱高度 H 內(nèi) ： 整個出鋼過程中爐子搖到最大角度出鋼時鋼水不能接觸水冷爐壁，并留有一定安全距離。 出鋼箱內(nèi)高度 H 內(nèi) = H +（ 600 800） 本設(shè)計取出鋼箱內(nèi)高 H 內(nèi) = 1027 + 700 = 1727 出鋼口直徑 鋼水流速 V= 2出 V=s； 本設(shè)計取出鋼時間 t=220s； 由公式 , 24 eG （ 求出 132 壓器的設(shè)計 確定變壓器的功率的目的是選擇與電弧爐容量相匹配的變壓器。在一般情況下，變壓器的匹配和電弧爐的容量應(yīng)考慮以下因素： 煉工藝； 高功率電弧爐、爐體結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)的 19 間歇生產(chǎn)或全負(fù)荷連續(xù)生產(chǎn)； 用能量平衡計算： c o 電 熔 （ 式中 q 熔化每噸廢鋼所需的電量， kWh/t ； G 廢鋼裝入量，本設(shè)計為 公稱容量的 70%； 熔化期平均功率因數(shù)， 設(shè)計取 電 電效率， 本設(shè)計取 N 變壓器功率平均利用系數(shù)， 設(shè)計取 廢鋼熔化時間 , 求得 P = 按國內(nèi)外現(xiàn)行變壓器額定容量（平均先進(jìn)水平） 見表 表 現(xiàn)行變壓器平均先進(jìn)水平 額定容量（ t） 電極（ 功率（ A） 70 500 50000 63000 90 550 63000 80000 100 610 75000 83000 本設(shè)計取 P = 70000 墨電極的選用 (1) 初步確定電極的直徑。 經(jīng)驗公式： 3d K （ 式中 石墨電極直徑， I 電流強度， A； I = 1000= 410 A 石墨電極電阻系數(shù)， 21 0 /mm m ； K 系數(shù)， 2 求得 = 20 參照比較國內(nèi)外石墨電極的直徑（表 本設(shè)計取 = 600 （ 2）校核電極密度。 2(求得， I/S=A/符合設(shè)計要求。 （ 2）確定電極心圓直徑。 = （ D (取 = 冷爐壁的設(shè)計 （ 1） 水冷爐壁的特性： 有自發(fā)的掛渣能力，直到掛渣層溫度達(dá)到爐渣的熔點時不再掛渣有保護水冷爐壁的作用。 水冷爐壁的輸出熱 流越大掛渣越厚，水冷爐壁承受的熱流強度越大，掛渣越薄。 （ 2）管式水冷爐壁的結(jié)構(gòu)特點： 管子內(nèi)徑選擇，管內(nèi)水流速，控制水冷管輸出熱流強度； 水冷爐壁由若干塊水冷件組成，每塊水冷件單獨供水， 10 15塊； 采用分離式爐殼（分體式爐殼）有利于水冷爐壁更換； 在水冷構(gòu)件上安置掛渣釘（掛渣爪），提高爐壁掛渣能力； 控制管壁厚度，保證水冷爐壁有足夠的強度。 （ 3）管式水冷爐壁設(shè)計參數(shù)的計算確定： 1） 最大熱流強度： 2m a x 1 . 52 20 . 9 c o s 1 2 36001 2 1 1K (式中， P 變壓器額定功率； 電效率，超高功率電弧爐中， 本設(shè)計取 功率因數(shù)，超高功率電弧爐中， 設(shè)計取 21 R 熔池半徑， m； 3 1 3 01 5 9 0 熔池直徑電極心圓直徑K ,一般 K= 求得， 26m a x /100 6 水冷壁面積： 當(dāng)電弧爐傾動最大角度時，水冷爐壁不能浸泡在鋼液中，并留有一定安全距離，250冷爐壁面積占爐壁 總面積的 80% 90%，本設(shè)計取 85%。 S= 85%=85%1熔=m 3） 冷卻水流量和流速及水冷管內(nèi)徑的確定： in ( G C 出 進(jìn)水 水 （ t - t ）(2G D V 3 6 0 0 水 水 水水(V V水 臨 界 ，當(dāng) V V水 臨 界 時， 1 . 2 55 0 . 210 q D 臨 界 (式中， 冷卻水流量； 、 冷卻水流出和流入時 的溫度，進(jìn)出水溫差為 5 8 ，本設(shè)計取 5 ； D 水冷管內(nèi)徑； 冷卻水流速； 水冷件塊數(shù)；本設(shè)計取 12塊 當(dāng)臨界水流速時，求得： 00 3/D=59s 弧爐主要技術(shù)參數(shù) 表 弧爐主要技術(shù)參數(shù) 項 目 單 位 參 數(shù) 爐型 超高功率電弧爐 電爐爐殼直徑 230 電爐額定出鋼量 t 58 電爐最大容量 t 120 22 留鋼量 t 21 出鋼方式 爐變壓器額定功率 0+20% 電爐變壓器二次電壓 V 618 電極橫臂 水冷導(dǎo)電 鋁合金 電極直徑 600 電極心圓直徑 1570 電極行程 200 電極提升速度 自動 mm/s 110 150 手動 mm/s 110 300 電極下降速度：自動 mm/s 100 電爐傾斜角度 出鋼 8 10 出渣 10 電爐傾動時間：出鋼 s 7 爐蓋旋轉(zhuǎn)角度 70 爐蓋旋轉(zhuǎn)時間 s 6 8 爐蓋提升時間 s 4 爐子傾動方式 全液壓 爐蓋提升行程 00 續(xù)加料裝置的設(shè)計 如圖 示， 以實現(xiàn)連續(xù)加料，連續(xù)預(yù)熱廢鋼、生鐵、預(yù)還原鐵礦等金屬料，同時可以減少煙塵排放量 。 設(shè)備結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)交流爐相比沒有無大的差異 其 工藝 應(yīng) 用于交流煉鋼 電弧爐。 23 圖 它從廢場或鐵路貨車，廢料放在電荷轉(zhuǎn)移機，通過送料輸送輸送自動連續(xù)從電爐的爐殼部分的廢料爐電極側(cè)，并始終在爐中保持一定數(shù)量的鋼。同時，電爐煙氣通過預(yù)熱爐預(yù)熱段，不斷對預(yù)熱進(jìn)行預(yù)熱，使電弧可以直接加熱鋼水。通過直接熔融熔融鋼廢料，運行平穩(wěn)，對電網(wǎng)影響不大，減少變壓器容量，節(jié)約能源。 根據(jù)電弧爐生產(chǎn)能力以及煉鋼廠場地狀況 本設(shè)計采用 水平高架配置方式連續(xù)送料系統(tǒng)（圖 圖 平高架配置式連續(xù)送料系統(tǒng) 包尺寸的設(shè)計 本設(shè)計根據(jù)軸承鋼的生產(chǎn)工藝要求，爐外精煉采用 500 700） 求鋼包凈空高度， （ 800 1000） 求鋼包凈空高度 ，因此， 本設(shè)計取凈空高度為 800 （ 1）包容納的鋼水量。設(shè)鋼包的額定容量為 P(t)，一般考慮應(yīng) 10%的過裝余量，則鋼包內(nèi)鋼水實際容量為 : P + 50 = 55t （ （ 2）鋼包內(nèi)渣量。出鋼時一般會有少量的爐渣隨鋼水傾入鋼包內(nèi)；考慮到爐外精煉時會造渣，本設(shè)計爐渣量取鋼水量的 5%。即渣量為： = 55= (（ 3）鋼包的容積。容積根據(jù)鋼包實際容納金屬液與熔渣量 來 計算。鋼液比容取 ，熔渣比容 取 。因此，鋼與渣的總體積即鋼包的容積應(yīng)為： . 28 55+m (取 D/H=1，錐度 =15%，則鋼包下部 直 徑： 0 . 1 5 0 . 8 5 H D (鋼包的容積按圓錐臺計算： 24 22()3 4 4 4 (整理得： (將鋼包容積 m 代入得： D=有 H=D= 又因凈空高度度是 15%，即鋼包上口內(nèi)徑0D=0H= （ 4）鋼包磚襯的厚度。鋼包磚襯包括保溫層（外層）與耐火工作層（內(nèi)層），一般砌筑總厚度 100 250作層砌筑有多種形式，除列入標(biāo)準(zhǔn)的鋼包襯磚磚型外，可針對專用鋼包桶依據(jù)其錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)計專用磚襯，則砌筑工作更為方便順利，砌筑質(zhì)量也較高。 鋼包包壁磚襯厚度約等于： 式中 鋼包內(nèi)壁厚度（上下厚度一致）， 0 鋼包上部內(nèi)徑， ,194 本設(shè)計取 200得 77，本設(shè)計取 80鋼包外殼。 一般用 下面兩個公式計算鋼包殼壁 和 殼底厚度。 ( 鋼包殼壁厚， 鋼包殼底厚， 0D 鋼包上部 內(nèi)徑， 出，設(shè)計取825 設(shè)計取4上，鋼包的尺寸如下： 外殼內(nèi)高： 外殼全高： 外殼上部內(nèi)徑：102 J m 外殼上部外經(jīng)：212 殼下部內(nèi)徑：3 2 J 殼下部外徑：432 鑄的設(shè)計 鑄機的主要參數(shù)設(shè)計 連鑄機的設(shè)計參數(shù)包括：鋼包允許的澆鑄時間、鑄坯斷面、拉坯速度 （ 理論拉速 、工作拉速 ）、 冶金長度、液芯長度的計算 、 鑄機曲率半徑和連鑄機的流數(shù) 。它們 是決定設(shè)備性能和總體尺寸的基本要素。 （ 1）鋼包允許澆鑄時間 為了保證澆鑄的順利進(jìn)行鋼包內(nèi)的鋼液不能因散熱太多而形成包底凝殼，澆鑄時間也應(yīng)足夠長，鋼包的容量允許澆鑄時間也應(yīng)有差異。 克倫納及塔爾曼經(jīng)驗公式 a x 式中， 鋼包允許的最長澆注時間， G 鋼包的容量， t； f 質(zhì)量系數(shù)，要求嚴(yán)格的鋼種 f 取 11。 所以， a 57 （ 2）鑄坯斷面 本設(shè)計中，鑄坯斷面 取 300 300 方坯。 (3) 拉坯速度 從提高生產(chǎn)力的角度，希望提高速度。但由于受多種因素的影響，拉速是受影響的 26 主要因素，是鋼水的凝固速度和對鑄坯質(zhì)量的影響。在選擇拉速時，主要是為了保證板坯具有一定的殼厚，從而防止了變形過大，甚至出現(xiàn)漏鋼。鑄造速度有兩個含義：一是理論的鑄造速度也被稱為最高速度。它受連鑄機的能力的影響；另一種稱為工作、鑄造速度，也被稱為普通鑄造速度，它是受鑄坯質(zhì)量的限制。通常指工作的工作速度。 1）拉速理論。無變形或拉漏的鑄坯所需的最小坯殼厚度是由最小殼厚確定的。因此，確定的速度的方法是： 1、 獲得所需的最小厚度板坯 結(jié)晶器坯殼。 2、 鑄坯在模具所需的停留時間，獲得凝固坯殼的厚度。 3、 根據(jù)晶體長度得到了理論的澆鑄速度。 由凝固定律求得鑄坯出結(jié) 晶器時的坯殼厚度 為 ： K結(jié) 結(jié) (式中 結(jié) 鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的停留時間， 鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的凝固系數(shù)， / 受 結(jié)晶器的冷卻條件，鑄坯斷面尺寸，鋼液溫度和性能 的影響 。 鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)需要停留的時間為： 結(jié)=2 / 2鑄坯 與 結(jié)晶器 并不是一直接觸 。設(shè)結(jié)晶器的有效接觸長度為 最大拉坯速度的理論計算式為： 22m a x /v L K L結(jié) 結(jié) 結(jié) 結(jié) (本設(shè)計取 00 取 182 則， 22v 218 =） 工作拉速。為保證鑄坯質(zhì)量，工作拉速應(yīng)小于最大理論拉速，實際計算時，工作拉速常 按如下經(jīng)驗公式求得： (式中 ： V 工作拉速， m/L 鑄坯橫斷面周邊長， S 鑄坯橫斷面面積， 2 K 速度換算系數(shù)， mmm/ 與 鋼種、結(jié)晶器尺寸和冷卻狀態(tài) 有關(guān)。 可按 27 下表 常小斷面取較大值，大斷面取較小值。 表 坯速度換算系數(shù) 斷面尺寸 小方坯 大方坯 板坯 圓坯 K 65 85 55 75 55 80 45 60 本 設(shè)計中取 K=60 mmm/ 則， 60v 滿足 要求 v 時與國內(nèi)外同類型的相比，可以確定工作拉速為 （ 4） 冶金長度（液芯長度） 鑄坯在連鑄機內(nèi)是邊運動邊凝固，在鑄坯內(nèi)形成了很長的液相穴。所謂液相深度即液芯長度是指從結(jié)晶器液面到鑄坯全部凝固點的長度。它是確定弧形連鑄機弧形半徑和二次冷卻區(qū)長度的一個重要參數(shù)。 由凝固定律可知，鑄坯完全凝固時，坯厚與時間的關(guān)系為： 2 (或 =22( ）綜 (式中 D 鑄坯厚度， 綜合凝固系數(shù)， / 大方坯為 28 32 / 本設(shè)計取 31/ =22( ）綜 23002 31（ ） = 拉 坯 速度為 v；液芯長度為 (冶金長度 = (（ 5）曲率半徑 連鑄機的曲率半徑是指鑄坯彎曲時的外弧半徑。主要取決于鑄坯的厚度，它標(biāo)志著連鑄機的形式和可能澆鑄的最大鑄坯厚度范圍，是弧形連鑄機的重要參數(shù)之一。對連鑄機的總體布置、高度以及鑄坯的質(zhì)量也有影響。 28 曲率半徑的計算與確定主要應(yīng)考慮下述各項要求。 1）按鑄坯凝固矯 直時表面允許延伸率計算 R?；⌒舞T坯在矯直時，外弧表面受到壓縮變形，內(nèi)弧表面產(chǎn)生拉伸變形。假定鑄坯中心線不變形，斷面仍為平面，如圖 段鑄坯，其內(nèi)弧表面延伸段 外弧表面壓縮段 設(shè)鑄坯外弧半徑為 R，鑄坯厚度為 D，則可寫出內(nèi)弧表面 延伸率 為： 100%A B A B A A B100% (圖 根據(jù) 相似得： 100%= 100% 100%(由于 RD ，因此上式可近似寫為： 0 100% (在對鑄坯矯直時，當(dāng)內(nèi)弧表面延伸變形率超過鑄坯內(nèi)弧表面允許的延伸率時，在鑄坯內(nèi)弧表面尤其是角部會出現(xiàn)橫裂紋。因此，矯直時鑄坯內(nèi)弧表面的延伸率 必須小于鑄坯表面允許的延伸率 。軸承鋼的 為 本設(shè)計取 ( 29 所以必須， (本設(shè)計中， D=帶入上 式得： R2）按經(jīng)驗式計算。連鑄機圓弧半徑及還可按下式初步估算： R= (式中 K 為系 數(shù)，根據(jù)目前連鑄機的發(fā)展水平，一般取 K=35 45。中小型鑄坯 K 取 3540，大型鑄坯 K 取 40 45。碳素鋼取下限，特殊鋼取上限，本設(shè)計取 K=40，則 R=402m 參照現(xiàn)行國內(nèi)軸承鋼 廠家。江陰興澄特種鋼鐵有限公司采用 0000大方坯連鑄機。本設(shè)計連鑄機半徑為 R=12m （ 6）連鑄機流數(shù) 1）連 鑄機的臺數(shù)、機數(shù)和流數(shù) 臺數(shù)：凡共用一個鋼包澆鑄一流或多流鑄坯的一套連鑄機稱為一臺連鑄機。 機數(shù)：具有獨立的傳動和工作系統(tǒng)，當(dāng)其他機組出事故仍可照常工作的一組設(shè)備稱為一個機組。一臺連鑄機可由一機或多機組成。 流數(shù)：每臺連鑄機所能同時澆鑄的鑄坯總根數(shù)稱為連鑄機流數(shù)。凡一臺連鑄機只有一個機組，又只能澆鑄一根鑄坯的稱為一機一流。如同時能澆鑄兩根以上鑄坯的， 稱為一機多流。凡一臺連鑄機具有多個機組又分別澆鑄多根鑄坯的，稱其為多機多流。 一機多流較多機多流設(shè)備質(zhì)量輕，投資省。但一機多流如有一流出事故，可造成全機停產(chǎn)，且生產(chǎn)操作及流間配合均較困難。 鑄機流數(shù)可按下式表示： (式中 G 鋼包容量， t； v 工作拉速， m/ F 鑄坯斷面面積， 2m ； t 鋼包允許澆注時間， 30 鑄坯密度， t/ 7.6 t/ 本設(shè)計中 G=55t； v=0.8 m/F=m ； t=57入上式得： 52 n 故是 2流，則實際澆鑄時間2 m i （ 7） 連澆爐數(shù)的確定 （連鑄單爐澆鑄時間 連澆爐數(shù) +上引錠時間） （電爐冶煉周期 連澆爐數(shù)） 46n+3051n (求得 : n6 所以， 連澆爐數(shù)為 6 爐 。 （ 8）連鑄機總長度 圖 鑄機總長度是指從結(jié)晶器外弧形線至固定擋板間距離。 如圖 2 3 4L R L L L L +5L(式中 R 連鑄機弧形半徑，本設(shè)計為 12m； 1L 矯直切點（即圓弧中心）至拉矯機最后一對棍子的距離， m。當(dāng)有兩架拉矯機時，一般取 設(shè)計取 2L 拉矯機至切割區(qū)距離，火焰切割區(qū)為 3 5m，本設(shè)計取 4m； 3L 切割區(qū)長度， m。采用火焰切割時取決于鋼種、鑄坯斷面尺寸和拉速，本設(shè)計取 31 4L 輸出輥道長度， m，從切割區(qū)終點到冷床入口輥道的長度，應(yīng)大于最大定尺長度的 時還要大于引錠桿長度，本設(shè)計 為 12m； 5L 出坯冷床的長度， m。主要取決于最大定尺長度，在增加約 1m。 綜上，連鑄機總長度為： L =12+2+1= 9）連鑄機的總高度 1H + 2H + 3H + 4H (式中 R 連鑄機曲率半徑， 12m； 1H 拉矯機底座基礎(chǔ)面至鑄坯底面距離，一般為 2H 弧形中心至結(jié)晶器頂面距離，為結(jié)晶器高度的 1/2，為 3H 結(jié)晶器頂部至中間包水口距離，一般約為 設(shè)計取 4H 中間包全高度，一般約為 設(shè)計取 綜上，連鑄機總高度為： H=12+5m (鑄機生產(chǎn)能力的計算 （ 1） 澆鑄周期 每次澆鑄時間（2t）與澆鑄準(zhǔn)備時間（3t）之和，即 為 澆鑄周期： 1T=式中，1T 澆鑄周期， 2t 澆鑄時間（從中間包開澆至中間包最后 1流澆完為止的總時間）， N 平均連澆爐數(shù)； 3t 準(zhǔn)備時間（從中間包澆完，至為下一爐澆鑄填塞好引定桿及準(zhǔn)備澆鑄止的總時間）， 般方坯連鑄機約 15 38設(shè)計取 30 得出，1T= （ 2） 連鑄坯收得率（ 坯） 連鑄坯收得率計算公式： 32 100% 坯 合 格 坯 產(chǎn) 量澆 鑄 鋼 液 量 (澆鑄鋼液量包括：合格坯產(chǎn)量、廢品量、更換中間包時的接頭坯、精整損失、氧化鐵皮及切割渣損失、中間包殘鋼、中間包開澆后的回爐鋼液、引流渣出廢鋼，切頭切尾。 得出， 坯=96% （ 3） 連鑄機的年產(chǎn)量 鑄機年產(chǎn)量計算公式： a 1 7 6 0T 坯 (式中， 連鑄機年產(chǎn)量，噸 /年； G 鋼包鋼液量， t； N 平均連澆爐數(shù)； 坯 連鑄坯收得率； 連鑄機作業(yè)率；一般大方坯 60% 85%，本設(shè)計取 85%； 1T 連鑄周期時間， h。 得出，0萬噸。 鑄機的主要設(shè)備 （ 1） 鋼包與中間包的澆鑄鋼流控制 塞棒 (桿 )水口與 滑動 水口 是 鋼包與 中 間包澆注鋼流 常用的兩種 控制系統(tǒng)?；瑒铀谟玫母鼮槠毡?。 滑動水口控制系統(tǒng)由上水口、下水口及其滑板 構(gòu) 成。 其 工作原理是通過安裝在鋼包底部上的兩塊耐火材料制成的滑扳的相互錯位來實現(xiàn)鋼流的調(diào)節(jié) ， 見圖 示。 這種控制系統(tǒng)優(yōu)點如下： 高了耐火材料的使用壽命 ； 利于實現(xiàn)澆鑄的機械化和自動控制。 （ 2） 鋼包回轉(zhuǎn)臺。 采用鋼包回轉(zhuǎn)臺，占用澆注平臺的面積較小，易于定位，鋼包更換迅速，發(fā)生事故時或停電時可以氣動或液壓馬達(dá)迅速將鋼包旋轉(zhuǎn)到安全位置，有利于實現(xiàn)多爐澆注和漏鋼事故的處理。 33 鋼包回轉(zhuǎn)臺的選擇。 使用最多的除 直臂式鋼包回轉(zhuǎn)臺 還有 雙臂單獨升降式鋼包回轉(zhuǎn)臺 如 圖 我們 選用 雙 臂 單獨升降 式鋼包回轉(zhuǎn)臺且?guī)в袖摪w。 圖 板式滑動水口 1 實心滑板； 2 水口滑板； 3 固定滑板； 4 油缸 34 圖 包回轉(zhuǎn)臺 a 直臂式； b 雙臂單獨升降式； c 帶鋼包加蓋功能 雙臂單獨升降式鋼包 有各自獨立驅(qū)動的轉(zhuǎn)臂，兩個鋼包的相對位置可以變化，轉(zhuǎn)角可達(dá) 260 ， 操作方便，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。 為了適應(yīng)連鑄工藝的要求，目前鋼包回轉(zhuǎn)臺趨于多功能化，增加了吹氬、調(diào)溫、加蓋保溫等功能。 （ 3）中間包 中間包是鋼包與結(jié)晶器之間的一個過渡容器。 中間包主要起下列作用： 穩(wěn)定鋼流，減少對結(jié)晶器的沖擊和攪動，穩(wěn)定澆鑄操作；使鋼液溫度和成分均勻，使非金屬夾雜物以及脫氧生成物分離上?。辉诙嗔鬟B鑄機上還起到起分配鋼液的作用；由于中間包能儲存一定數(shù) 量鋼水，在多爐連澆時能保證在更換鋼包時不停澆，不斷流。 中間包的形式與構(gòu)造 ： 中間包形狀多種多樣，有矩形、三角形、梯形、橢圓形等，與鑄機流數(shù)和布置方式有關(guān)。本設(shè)計選用梯形。中間包由包體、包蓋、塞棒和水口等組 35 成。中間包包殼要有足夠的強度和剛度，以保證在高溫工作過程中不變形，內(nèi)襯由永久層和工作層組成。 中間包主要參數(shù)的確定 ： 中間包的容量。在更換鋼包過程中中間包內(nèi)的鋼液量要能維持正常澆鑄的進(jìn)行也要有利于雜質(zhì)上浮。中間包過大會增加熱量的損失，出事故時增加漏鋼量，過小會影響連鑄的正常進(jìn)行，一般是取鋼包容量的 15 40。本設(shè)計選擇中間包容量是鋼包容量的 20，鋼包中鋼水量為 75t，中間包容量即為 15t。 中間包的主要尺寸。見圖 圖 中間包 a. 高度取決于鋼水在包內(nèi)深度和鋼包注流的攪動深度。它對注流穩(wěn)定和夾雜物上浮有重要影響。據(jù)實踐經(jīng)驗，包內(nèi)鋼液深度一般 不小于 500 600，最大可達(dá) 1000內(nèi)鋼液面到中間包上口 距離約 200 b. 中間包長度 。 鑄機流數(shù)和流間距 決定中間包長度 ，應(yīng)使其邊部鋼流能注入到最外邊 1流的結(jié)晶器內(nèi)，過長會使邊部鋼水溫度降低，耐火材料消耗增加。流間距為 1300口中心離中間包壁邊緣約 300 長度流間距 （流數(shù) 1） 2 （包襯 距 中間包最外側(cè)水口中心距離） 3200mm c. 中間包寬度 。 應(yīng)保證中間包水口 到 鋼水沖擊點的最短距離 在 600上 。 寬度鋼流落點到水口間的距離水口與內(nèi)襯距離鋼水落點與內(nèi)襯距離 1100 300 300 1700鋼水密度為 3m ,計算出中間包的體積為 m ，已知中間包長度和寬度得出中間包內(nèi)的鋼水的高度約為 700空高度為 200以中間包的高度為700+200=900 36 水口 直徑 。水口直徑 與 最大澆鑄速度 有關(guān) ，要保證連鑄機在最大拉速時所需的鋼水量 。 目前廣泛采用了浸入式水口 即 保護渣澆鑄 以 防止鋼水 從 中間包 到 結(jié)晶器時發(fā)生二次氧化 、 飛濺 、 散熱 ；同時 鑄坯表面質(zhì)量 得到改善 ，避免 了 撈渣操作。 中間包每流水口鋼流量每流拉出鑄坯產(chǎn)量 K 水 4d 水 2 2g=Fv 拉 z(所以， d 水 = v 拉水K 24）中間包的預(yù)熱。見表 表 間包預(yù)熱設(shè)備的技術(shù)參數(shù) 項目 技術(shù)參數(shù) 項目 技術(shù)參數(shù) 預(yù)熱時間 約 90嘴數(shù)量 2個 預(yù)熱溫度 1100 1200 混合煤耗量 約 2 700 m3/介質(zhì) 混合煤氣 風(fēng)機型式 離心式 發(fā)熱值 約 嘴點火 電氣自動點火 燒嘴傾翻角度 約 90 （ 4）結(jié)晶器及振動裝置 1）結(jié)晶器 結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)形式 結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)形式可分為三種 a. 整體式結(jié)晶器， F 鑄坯斷面積； 鑄坯的工作拉速； 鋼液的密度； 鋼液流量系數(shù)； H 中間包內(nèi)鋼液深度； 鑄坯密度，取 求得， =2037 結(jié)晶器，本設(shè)計結(jié)合工藝要求和特點選擇組合式結(jié)晶器。 結(jié)晶器尺寸參數(shù) 結(jié)晶器的斷面尺寸 由 冷連鑄坯的斷面尺寸確定 ， 應(yīng)當(dāng)比連鑄坯斷面的公稱尺寸大一些 ， 通常 在 2 3左右（厚度方向取 3，寬度方向取 2左右）。 本設(shè)計結(jié)晶器有效長度為 800m，實際長度 比有效長度大些 00+(80 120) (取 實際長度800 100 900mm 坯殼 由鋼水在結(jié)晶器冷卻形成 ， 最后 收縮脫離結(jié)晶器壁 ，這樣 坯殼 結(jié)晶器 壁之間 會有 氣隙， 因此 結(jié)晶器做成下口斷面略小 的形狀 ，即結(jié)晶器斷面 有一定 的倒錐度。 表示方式：方坯 100% 上 下上 四個面都有錐度， 設(shè)計取 m。 （ 5）二次冷卻裝置 1）二次冷卻裝置的作用 從 結(jié)晶器 出來 的高溫薄殼鑄坯如果沒有 進(jìn)一步 的約束條件冷卻，很容易 發(fā)生 變形、裂紋，甚至造成漏鋼。為此，二次冷卻裝置的主要作用是： 直接噴水冷卻鑄坯，使 鑄坯 迅速冷卻凝固； 防鑄坯變形和引錠桿跑偏； 橢圓形連鑄機中， 可以 逐漸矯直鑄坯。直結(jié)晶器的弧形連鑄機中， 可以使 直坯 變成 弧形坯 順利到 圓弧區(qū)。 2）二次冷卻設(shè)備。 包括 夾棍和噴嘴。 夾棍：支撐導(dǎo)向 鑄坯 。 噴嘴：噴冷卻水 冷卻鑄坯 。 3）噴水冷卻系統(tǒng) 二次冷卻 將水直接噴到鑄坯上，冷卻水的溫度，強度，噴嘴的設(shè)計都直接影響到鑄坯的質(zhì)量 和產(chǎn)量。冷卻水的耗量很大，因此要有專門的噴水冷卻系統(tǒng)。 （ 6）撤回矯直設(shè)備 38 連鑄機是連鑄機的重 要組成部分。在電弧連續(xù)鑄造機上，在鑄件、矯直、鑄坯、連鑄機的作用下，會使鑄坯的結(jié)晶起到結(jié)晶的作用。一個已完成的退出和矯直，所謂的退出矯直機。通常根據(jù)直輥的數(shù)量在粘上名