钢铁冶金专业毕业设计年产70万吨电弧炉.docx
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钢铁冶金专业毕业设计年产70万吨电弧炉
绪言
第一章设计方案………………………………………………………………1
1.1设计概述…………………………………………………………………1
1.2产品方案…………………………………………………………………2
1.3产量计算…………………………………………………………………4
1.4新技术、新设备的选择说明……………………………………………14
1.5工艺流程及车间的组成………………………………………….………15
第二章电弧炉设计…………………………………………………17
2.1电弧炉炉型及其尺寸计算………………………………………………17
2.2炉子变压器功率和电参数的确定………………………………………22
第三章连铸设计………………………………………………………………26
3.1车间设备及参数的选定…………………………………………………26
3.2连铸机基本参数的确定………………………………………………27
3.3连铸车间的工艺布置……………………………………………………31
第四章车间布置及主要设备的选择………………………33
4.1炉子跨…………………………………………………………………35
4.2原料跨…………………………………………………………………42
4.3浇铸跨…………………………………………………………………45
4.4精炼跨间布置…………………………………………………………48
第五章电炉炼钢的经济技术指标……………………………………53
5.1产量方面…………………………………………………………………53
5.2质量方面………………………………………………………………53
5.3品种方面………………………………………………………………53
5.4成本方面…………………………………………………………………54
第六章专题研究………………………………………………………55
6.1开发背景…………………………………………………………………55
6.2成形耐火涂料的特性和性能………………………………………………56
6.3耐火涂料层的涂敷作业……………………………………………………58
6.4结束语………………………………………………………………………58
参考文献…………………………………………………………………………59
绪言
本次设计是根据娄底地区条件设计年产量为70万吨电弧炉炼钢车间，该地区矿藏丰富，水源充沛，交通发达，设计炼钢车间条件比较合理。
同时在该地区建厂不仅是本地区工业发展的需要，也为本地区重工业的发展提供拉可靠保证
在本次设计中。
考虑到我国的钢铁工业的发展现状，及未来钢铁行业发展的方向，更加为能够创造出最大的经济效益，在行业竞争中处于有利地位，同时根据市场需求，重点发展优质钢，合金钢等特钢品种，
本次设计中采用现在比较先进的炼钢技术。
尽量做到经济上合理，技术上先进，减轻工人的劳动强度，改善工人的工作环境，建设一流的现代炼钢车间。
如：
在本次设计中。
电炉中采用二次燃烧技术，吹氧自动系统。
连铸车间中，采用全程保护浇注，电磁搅拌系统，结晶器液面控制仪，汽水喷雾冷却等先进技术，为企业的高产量，高质量发展创造拉条件，将为企业本身和地方经济发展做出不可磨灭的贡献，创造丰富的经济效益。
在本次设计中，是本人三年专业知识学习的一个促进过程。
电炉部分的一个总结，知识的一个再学习过程。
本次设计中得到了李永清老师的悉心指导和帮助，本人表示非常的感谢。
然而，由于本人水平有限，设计中难免有不足和纰漏之处。
望各位给予指正。
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，我们的设计是根据娄底地区的条件进行的，下面就将该地条件表述如下，以供参考使用。
1、资源，能源
娄底地区是湖南矿藏比较集中的地区，种类繁多，藏量丰富，尤以煤铁等最为著名，煤产量为全省第一，号称“涟邵煤田”铁矿有“田湖铁矿”等。
电力充足，娄底以西有装机容量1203千瓦的金竹山电厂，加上葛洲坝水电并网，能完全满足需要。
水源充沛，湘江支流——涟水河横贯其中。
2交通运输
娄底是湘中地区的交通枢纽，湘黔复线铁路横贯东西，娄邵铁路连接南北，还有众多厂矿铁路专线。
公路纵横交错，里程达2308公里，资水，涟水通航里程200多公里。
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
娄底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/cm2
5、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0.8212613
一月0.92212727
全年平均0.89912672
基本风压值35kg/m2,基本雪压值30kg/m2
1.2产品方案
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
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cu
Cr
Ti
优质碳素钢
45#
0.42～0.50
0.17～0.37
0.50～0.80
≤0.035
≤0.035
≤0.25
－
≤0.25
－
碳工钢
T8
0.75～0.84
0.15～0.35
0.20～0.40
≤0.035
≤0.030
≤0.20
≤0.30
－
－
硅钢
D22
≤0.08
2.01～2.50
0.20～0.40
≤0.040
≤0.030
－
－
－
－
弹簧钢
60Si2Mn
0.57～0.65
1.5～2.0
0.6～0.9
≤0.045
≤0.045
－
－
－
－
轴承钢
GCr15
0.95～1.05
0.15～0.35
0.2～0.4
≤0.027
≤0.020
≤0.30
≤0.25
1.3～1.65
－
合金结构钢
20MnSi
0.15～0.23
0.35～0.70
1.10～1.55
≤0.040
≤0.040
－
－
0.95
－
不锈钢
1Cr18Ni9Ti
≤0.12
≤0.80
≤2.0
≤0.035
≤0.030
8.0～11.0
－
17～19
5×（C－0.02）～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（见教材）,至使其具有良好的综合机械性能（σb、αk、δ、Ψ等），为了提高其收得率，可以不经过吨炉精炼，只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。
近年来工业发展迅速，合金结构钢需求日益增多，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。
因此要求钢中非金属夹杂的量少，尺寸小，塑性好和分布均匀。
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，所以常用渣洗和延长镇静时间等办法，不适合进行连铸，连铸冷却强度大，镇静时问短，易产生碳化物偏析和裂纹，为了去除一定数量杂物和
偏析，用LF炉精炼。
该钢种用于制造滚珠轴承的滚珠，棱柱和内外套圈。
3、不锈钢
加lCrl8Ni9Ti等，它们含Cr、Ni等合金元亲很高，特别是Cr含量为18～20%，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=i∕a
45#
210000
229007.634
217557.252
7557.252
95
91.7
1.091
20MnSi
105000
114503.817
108778.626
3778.626
95
91.7
1.091
T8
105000
114503.817
108778.626
3778.626
95
91.7
1.091
D22
70000
79908.675
75913.241
5913.242
95
87.6
1.091
GCr15
35000
39954.338
37956.621
2956.621
95
87.6
1.091
60Si2Mn
105000
114503.817
108778.626
3778.626
95
91.7
1.091
1Cr18Ni9Ti
70000
79908.675
75913.241
5913.242
95
87.6
1.091
金属平衡图如下：
连铸（以45#为例）
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