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1、. . .西南不锈钢70万吨电炉不锈钢厂的工艺优化设计毕业论文目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1不锈钢的基本信息11.2不锈钢的发展历史11.3不锈钢的种类21.4不锈钢为什么耐腐蚀21.5不锈钢的物理性能21.6各种不锈钢的特性和用途32 设计方案72.1设计的基本原则72.2厂址的选择论证72.2.1沙湾区概述72.2.2交通条件82.2.3气候条件82.2.4矿产资源92.2.5电力资源和水资源102.2.6工业发展102.2.7产品市场102.3产品大纲112.3.1产品方案112.3.2钢种简介112.4冶炼工艺操作要点112.4.1原来的分类保管112.4.2装料
2、122.4.3装料后操作132.5配料计算142.6技术可行性153 电弧炉设计163.1电炉容量和台数确定163.2电弧炉炉型设计163.2.1电弧炉炉型173.2.2熔池的形状和尺寸173.2.3熔炼室尺寸183.2.4炉衬及厚度（）的确定193.2.5炉壳及厚度203.2.6炉门尺寸的确定203.2.7出钢口和流钢槽203.3变压器功率和电参数的确定213.3.1确定变压器的容量213.3.2电压级数213.3.3 电极直径的确定213.3.4电极心圆的尺寸224 物料平衡和热平衡计算234.1物料平衡计算234.1.1计算所需原始数据234.1.2物料平衡基本项目244.1.3计算步骤
3、254.2 热平衡计算364.2.1计算热收入Qs364.2.2计算热支出Qz375 烟尘净化系统的设备选型及相关计算405.1烟气净化系统的设计405.2电炉炉排烟量的确定425.2.1排烟量计算425.2.2烟气成分确定435.2.3烟气温度及热量计算445.3炉外排烟量计算455.4工艺流程及系统组成475.4.1工艺流程475.4.2系统组成475.4.3电炉密闭罩486 钢水炉外精炼设备、盛钢桶、起重机计算496.1炉外精炼496.1.1炉外精炼特点496.1.2炉外精炼的功能496.1.3不锈钢炉外精炼方法506.2盛钢桶（钢包）计算516.2.1盛钢桶各部分尺寸计算516.2.2
4、盛钢桶质量536.2.3盛钢桶重心计算546.2.4钢包（盛钢桶）需要量576.3起重机的设计587 模铸设计及相关计算627.1钢锭模设计参数627.2钢锭重量及尺寸的确定627.3冒口及保温帽尺寸的确定648 车间工艺布置方案与厂房主要尺寸的计算678.1电弧炉车间工艺布置678.2电弧炉车间各部分工艺布置698.2.1变压器跨698.2.2原料跨加炉子跨699 车间主要经济技术指标769.1产量指标769.1.1车间生产能力769.1.2小时产钢量769.2质量指标769.2.1钢锭合格率769.2.2钢锭收得率769.2.3合金比和高合金比779.3作业率指标779.3.1作业率779
5、.3.2日历利用系数779.4材料消耗指标779.5工序能耗7810 制定主炼钢种的操作规程7910.1原材料7910.1.1钢铁原料7910.1.2合金材料7910.1.3补炉材料7910.1.4造渣材料8010.1.5氧化材料8010.1.6脱氧材料8010.2氧化法8110.2.1配料守则8110.2.2开炉直接装料炼钢8110.2.3冶炼注意事项8210.2.4扒补炉材料8210.2.5装料8210.3轴承钢冶炼浇注规程8310.3.1冶炼特点8310.3.2工艺特点8311 拟定生产组织及安全生产制度8411.1生产组织安排8411.1.1原料部分8411.1.2冶炼部分8411.1
6、.3模铸及精整部分8411.2安全制度的制定8511.2.1实行承包责任制8511.2.2安全规程的制定85参考文献87致 谢88.参考资料. . . 1 绪 论1.1不锈钢的基本信息 在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢侵入的氧气起耐腐蚀的作用。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。不锈钢的耐蚀性随含碳量的
7、增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，有些钢的含碳量甚至低于0.03%(如00Cr12)。不锈钢中的主要合金元素 是Cr，只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此，不锈钢一般Cr含量均在13%以上。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb等元素。1.2不锈钢的发展历史中华民族是世界上最早冶铁炼钢的国家，我们的祖先远在三千年前就掌握了一些冶铁、炼钢、铸锻和热处理的技艺，比欧洲各国要早1700多年，对世界文明与人类进步作出过重要的贡献。钢铁对于现代化的工农业生产、交通运输、国防乃至人民生活来说，已成为最基本、最重要的材料。当前，尽管各种新型的无机材料和有机合成材料已得到很大发展。但从
8、生产成本、广泛的适用性能等方面来看，它们还远远不能取代钢铁。因此钢铁的生产能力仍不失为衡量一个国家国力的重要标志之一。钢铁材料之所以得到如此广泛的应用是因为铁矿矿藏集中，贮藏量大，开采、冶炼比较经济，钢铁半成品冷、热变形能力强。制成品具有优良的力学性能（强度，塑性及抗冲击能力）和加工性能（切削，焊接、冷变形等）。但是与硅酸材料、高分子合成材料及某些有色金属相比，它的最大的缺点是：在大气或酸、碱、盐等各种介质条件下，易于因腐蚀而失重损耗，乃至完全破坏13。1.3不锈钢的种类不锈钢可以按用途、化学成分及金相组织来大体分类。 以奥氏体系类的钢由18%铬-8%镍为基本组成，各元素的加入量变化的不同，而
9、开发各种用途的钢种10。 以化学成分分类： Cr系列：铁素体系列、马氏体系列 ；Cr-Ni系列：奥氏体系列，异常系列，析出硬化系列。 以金相组织的分类： 奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，双相不锈钢，沉淀硬化不锈钢。1.4不锈钢为什么耐腐蚀所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆 或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈 蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于铬，但是因为铬是钢的组成部分之一，所以
10、保护方法不尽相同。 在铬的添加量达到11.7%以上时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，但铬含量更高时，尽管仍可提 高耐腐蚀性，但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表 面，防止进一步地氧化。这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应 进行自我修理，重新形成这种氧化物“钝化膜”，继续起保护作用。1.5不锈钢的物理性能不锈钢的物理性能主要用以下几方面来表示： 热膨胀系数 因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀温度曲线的斜
11、率，瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率，两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。密度 物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是kg/m3或1b/in3。 弹性模量当施加力于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时，单位面积上所需的力称为弹性模量。单位为1b/in3或N/m3。 电阻率 在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻，单位用m，cm或（已废的）/(circular mil.ft)来表示。 磁导率 无量纲系数，表示物质易被磁化的程度，是磁感应强度与磁场强度之比。 熔化温度围 确定合金开始凝固和凝固完了的温度。 比热 单位质量
12、的物质温度改变1度所需要的热量。在英制和CGS制中二者比热的数值相同，因为热量的单位（Biu或cal)取决于单位质量的水升高1度听需的热量。国际单位制中比热的数值与英制或CGS制是不同的，因为能量的单位（J）是按不同的定义定的。比热的单位是Btu(1b0F)及J/（kg k）。 热导率 物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的1度的温度梯度时，那么热导率定义为单位时间传导的热量，热导率的单位为 Btu/(hft0F)或w/(m K)。 热扩散率 是确定物质部温度前迁速率的一种性能，是热导率对比热和密度乘积的比值，热扩散率单位以Btu/(hft0F)或w/(mk)表示。1.6各种
13、不锈钢的特性和用途表 1.1钢号特性用途301 17Cr-7Ni-碳与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网301L 17Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料304 18Cr-8Ni作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，便用温茺-196800）。家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室管线、热水器、锅
14、炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件304L 18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196800。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件。304Cu 13Cr-7.7Ni-2Cu因添加Cu其型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。304N1 18Cr-8Ni-N在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元素，防止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。构件、路灯、贮水罐、水管304N2 18Cr-8Ni-N与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高强度钢。构件、路灯、贮水罐316 18Cr-12Ni-2.5Mo因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好
