年產250萬噸鋼的全連鑄電爐煉鋼車間專科畢業設計資料(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 求對所選鋼號的工藝性能，機械性能和用途作簡要介紹。 (1)合金結構鋼 合金結構鋼，可分為工程結構鋼和機械零件用鋼。前者廣泛用于建筑、車輛、造船、橋梁、石化、電站等。后者主要制造各種機械零件，比如軸類、彈簧、齒輪、軸承等。如軸承鋼 GCr15，鋼中加人了 %~%的 Cr，以增加鋼的淬透性，并使鋼中的合金碳化物均勻細密分布，保證了高硬度和耐磨性，提高鋼的強度和接觸疲勞抗力。 Cr 還有利于提高鋼的耐蝕性。一般合金結構鋼所用合金元素的種類卻很多。各種合金元素對其性能產生一定影響 ,至使其具有良好的綜合機械性能(σ b、? k、δ、Ψ等 )，為了提高其收得率，可以不經過爐外精煉，只通過吹氬攪拌便可進行連鑄。主要用來制造各種機械，機械零件和各種工程中金屬結 構，加汽車、柴油機及機床等上的齒輪，主軸等構件。近年來工業發展迅速，合金結構鋼需求日益增多，目前世界上合金結構鋼的總產量已達總產量 10%，占合金鋼總產量 45%以上。 (2)碳素結構鋼 這種鋼的強度不高，而且塑性和韌性甚高，有良好的沖壓，拉伸和彎曲性能，焊接性能良好。主要用于制造容易加工成形，而不要求強度的部件。大多數生產高精度薄鋼板，用于制造深沖壓和深拉延制品，如汽車用深沖板，各種貯器，油桶，搪瓷制品，儀表板等；也用于制成管子，墊片及心部強度要求不高的滲碳和氰化零件，如套筒，短軸，離合器盤，及電焊條等。這些 剛均具有時效敏感性。生產品種圓鋼，方剛，六角鋼，扁鋼，熱軋厚鋼板和寬帶鋼，熱軋和冷軋薄板和鋼帶，鋼絲。 (3)不銹鋼 加 Crl8Ni9Ti等，它們含 Cr、 Ni等合金元親很高，特別是 Cr含 量為 18～ 20%，而 C含量要格別較低水平，生產中要特別注意“脫 C保 Cr” 控制。為了提高合金元素回收率，避免在強冷卻條件下產生裂紋，一般不銹鋼應用模鑄，與 LF爐相配合。由于不銹鋼具有高的 抗氧化，耐磨蝕性能，所以被廣泛應用于原子能、航空、海洋開發、 化學、石油工業及日常生活之中。 產量計算 (1)金屬平衡圖 6 由計算知 車間產量等分布情況，如表 12。 金屬平衡圖如下： 連鑄 (以 GCr15為例 )，見圖 11。 表 12 車間產量分布 (2)配料計算 配料任務在于確定爐料的化學組成及其配比 。合理利用返回鋼，節約合金元素，減少消耗，縮短冶煉時間。 ①配料原則 。 ，廢鋼的化學成分須符合所煉鋼種要求。另外，當采用氧化法冶煉時，應大量使用普通廢鋼 。而在采用返回法時，必須使用優質返回鋼。 使 用廢鋼時，還應考慮其塊度和單位體積重量，不同塊度的爐料應有適宜的配比，輕薄廢鋼所占比例不宜過大。當廢鋼含 C量不能滿足配 C要求或廢鋼來源不足時，可以配入部分生鐵或廢鐵，其配比氧化法可達 40%，返回法則約為 10%。 、元素特性，冶煉方法和質量要求等確定，對于普碳鋼和低合金鋼應著重配好 C，而對于高合金鋼則應著重 配好幾個主要的合金元素。 碳：確定配 C量時，應考慮碳在熔化期的燒損，氧化期的脫 C量及還原期的增C量。 采用氧化法冶煉，爐料化清時的碳含量應該比規格下限高出 %～ %。而返回法則應高 %。如果熔化期吹氧助熔，則氧化法配料中碳應該比 規格下限高 %～ %，當廢鋼含 C量不足時，可以用增碳劑增碳。 硅：氧化法熔煉時不人為的配入硅，當化清時鋼液含 Si量大于 %時，將會抑制沸騰，用返回吹氧法煉不銹鋼時，適當提高爐料配 Si量可以提高返回鋼中 Cr的回牧率，但也不宜超過 %。 錳：對于一般鋼種，化清錳含量一般不作要求，但對于某些重要的結構鋼，化清時錳含量應不大于 %，以免抑制沸騰，錳的燒損為 50～ 60%。 冶煉 鋼種 年產量(t) 裝入量 i=a∕(1h) 鋼 水 量j=i(1c) 返 回 鋼j=i(hc) 收得率k=1c 收合率l=1h 消耗系數 n=i∕ a 45 600000 95% % GCr15 800000 95% % Cr18Ni9Ti 1100000 3 95% % 精煉后鋼水 94% 精煉損失 6% 中間包鋼水 % 注余鋼水 % 原坯 98% 氧化鐵皮 % 合格坯 450000 % 廢品 % 7 圖 11(a)金屬平衡圖 裝入量 100% (t) 吹煉后鋼水 95% （ t） 熔 換 % (t) 精煉后鋼水 94% 精煉損失 6% 中間包鋼水 % 注余鋼水 % 原坯 98% 原坯 % (t) % 氧化鐵皮 % 切頭切尾 % (t) 合格坯 450000 % 廢品 % 清理損失 % (t) 中間包鋼水 % (t) 注余鋼水 % (t) % 事故及回爐 鋼 % (t) 合格坯 % (t) 廢品 % (t) % 其它損失 % (t) t % 裝入量 100% （ t） 吹煉后鋼水 95% （ t） 熔 換 % (t) 精煉后鋼水 94% 精煉損失 6% 中間包鋼水 % 注余鋼水 % 原坯 98% 原坯 93% (t) % 氧化鐵皮 % 切頭切尾 % (t) 合格坯 450000 % 廢品 % 清理損失 % (t) 中間包鋼水 94% (t) 注余鋼水 % (t) % 事故及回爐 鋼 % (t) 合格坯 92% (t) 廢品 % (t) % 其它損失 % (t) t % 8 圖 11(b)金屬平衡圖 鉻：用氧化法冶煉時，爐料中鉻應盡量少，即使量鉻結構鋼也 是如此，冶煉高鉻鋼時，其配鉻量，裝入法按規定中下限配入，返回法則應低于下限。 鎳、鉬、鎢：成品中含量較高時按 規格中、下限配入，并同爐料一起裝爐。 釩、鈦、鋁：極易氧化，不在配料時加入。 硫、磷：爐料中的硫、磷越低越好，一般來說，返回法的配磷量≤ %，氧化法的配硫和配磷因鋼種而異。 配料成分 (%) 一般結構鋼 軸承鋼 工具鋼 不銹鋼 P ≤ ≤ ≤ ≤ S ≤ ≤ ≤ ≤ ②設計條件 產品方案見表 13 表 13 產品方案 冶煉鋼種 澆注方式 熔損 %c 注余 %d 廢品 %f 其他 %g 冶煉澆注損失 %h 產量比 % 年產量 a（萬噸） 45 連鑄 6／ 25 60 GCr15 連鑄 8／ 25 80 1Cr18Ni9Ti 連鑄 11／ 25 110 本例設計配料均采用返回鋼 :碳素廢鋼和生鐵 (GCr15SiMn只用碳素 廢鋼、生鐵 )，碳素廢鋼的要求見表 14。 設計中按所設計鋼種碳 量相應選擇碳素廢鋼，如 45鋼一般選 中碳廢鋼。 其它金屬料加返回鋼、生鐵、鐵合金成分及收得率見表 15。 表 14 電爐煉鋼用碳素廢鋼成分 (%) 注 : 氧化法含煉時 S%,P% 氧化法冶煉高速工具鋼 S%， P% (3)氧化法冶煉的工藝備件如下： C合量均化比規格下限高 %，料中配 C量均高出 規格下限 %。 元素 種類 C Si Mn Cr或 Ni 低 C廢鋼 中 C廢鋼 高 C廢鋼 9 3Kg/t計算，還原后加硅鐵時，鋼中殘 Si量按%計算。 ，鋼中殘錳量按 %計算。 表 15 金屬料成分 (%) 終 插鋁量 (鋁條含鋁 99%) 低碳鋼 [C]% 插 Al量 ～ 中碳鋼 [C]～ % 插 Al量 ～ 高碳鋼 [C]% 插 Al量 ～ 注：插 Al量取中限 除 lCrl8Ni9Ti采用返回吹氧法冶煉外 ， 其余均采用氧化 法冶煉。 Mn、 Si成分均按表 15中要求。 (4)氧化法配料基本共系式： =裝入量 鐵合金總補入量 鐵礦進鐵 量 =鐵礦加入量179。鐵礦含鐵量179。鐵的回收率鐵礦加入量一般按出鋼量的 %計算，鐵礦含鐵量約為 50～ 60%， 鐵的回收率約為 80%。 成分 原料 C Si Mn P S Ti Cr Ni 收得率 45返回鋼 T8返回鋼 GCr15SiMn返回鋼 55SiMnMo返回鋼 0Cr18Ni9返回鋼 18 10 生鐵 FeMn 63 97 FeSi 45 98 FeSi粉 75 55 FeTi 25 75 FeCr 60 98 鎳 99 98 10 = 回收率鐵合金成分 爐中成分）（控制成分出鋼量 ? ?? Al量 =量鋁條含 量每噸鋼需要出鋼量 Al Al? (5)氧化法配料計算 45鋼的配料計算 ①配料量 =179。 %179。 lO= 鐵礦進鐵量 =179。 55%179。 80%= 10脫 1KgC所需鐵礦量， Kg FeMn= ..0 )%(621592 .149 ? ?? = FeSi= )%(621 59 ? ?? = FeSi粉進入液量 =3179。 179。 55%179。 10001 = (造還原渣時加入 FeSi粉量為 3kg/t， 其回收率為 55%) 進入鋼液鐵合金總量 =++= 配料量 == ②確定各種廢鋼配比 設碳素廢鋼為 x噸，生鐵加為 y噸 。 x+y+= %x+%y+%179。 =%179。 (料中配碳 %) 得 x= y= ③插鋁量 = %99 100 592 ?? 注 :插鋁量，低碳鋼為 ～ ，中碳素鋼 ～ ，合金結構鋼～ ，高碳鋼 ～ ，合全工具鋼約為 ，鋁純度為 98%以上。 同理得 GCr15： 鐵礦石加入量： 鐵礦石進鐵量： 合金加入量： FeMn： 11 FeSi： FeSi粉 ： 進入鋼液合金總量 ： 配料量 ： 各種廢鋼配比 ： 返 回 鋼 ： 中碳廢鋼 ： 生 鐵 ： 插鋁量 ： (6)返回吹氧法配料計算 用返回吹氧法冶煉 1Crl8Ni9Ti，出鋼量為 ，爐料綜合回收率為96%。 ①已知條件 16。 表 16 返回鋼牌號 (%) 17。 表 17 有關數據成分表 (%) 合金元素 Cr Ni Mn Si Ti 控制含量 18 配料含量 10 10 鐵合金含量 65 98 75 30 化清合金量 80 97 50 40 痕跡 調整合金量 96 98 98 95 75 ②計算 根據上表 成分 鋼種 C Cr Mn Ni Si P 1Cr18Ni9Ti 3Cr13 D42 20 12 P0=179。)%75 %%98 %% %10%65 %10(1)%30 %%75 %%98 %% %95%65 %18(1????????? =179。 = 根據原料工段廢鋼庫存情況，決定配入 1Cr18Ni9Ti返回鋼 30%。 179。 30%= 3Cr13返回鋼 25%，即 179。 25%= 要求爐料中含 Cr10%，則料中應含有鉻量： 179。 10%= 爐料中 Cr量： 179。 %= 3Cr13返回鋼帶入 Cr量： 179。 13%= 尚缺 Cr量 = 所缺 Cr用中碳鋼鉻鐵 Cr1(Cr65%,%)補足，則應配入的 Cr1量為： Ni 要求爐料中含 Ni10%，則料中應有 Ni量為：