节能与环保 G .doc

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1、《节能与环保》课程综合练习——轧辐制造的全程能耗和C02排放数据高宝瑞3110702012,金属1101,材料科学与工程学院钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业,同吋也是能源消耗和大气污染物排放大户，是我国节能减排工作的重点。本文以轧辘制造过程屮的能源消耗为例调查了我国门前钢铁行业能源消耗及污染物排放的实际情况，分析与国际先进水平在技术应用方面的差距，从技术的可行性和节能减排效果的角度，有针对性地提出为前我国钢铁行业应优先采取的节能减排具体措施。关键词：钢铁工业，轧辄能源消耗，CO?排放,节能减排措施引言近年来，我国的钢铁工业以每年递增超过20%〜

2、30%的速度发展，钢铁产量己经连续十多年排名世界第一。我国钢铁、轧钢业的迅速发展，钢材产量的逐年增加,对轧辐制造业来说是个很大的机遇。钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业，同吋也是能源消耗和大气污染物排放大户，钢铁工业是国民经济重要的基础原材料工业，属于能源、水资源、矿石资源消耗大的资源密集型产业；在钢铁制造体系屮大量的物质、产品流、大量能量转换过程、多种形式的排放过程和人量的废弃物都对环境造成不同层次和不同程度上的影响,因此钢铁工业发展必然面临资源不足、环境污染的严重制约。轧辐是使金属产生燃性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧

3、馄是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一•组轧棍滚动吋产生的压力来轧碾钢材。它主耍承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。选取轧辐，确定其制造流程1.轧辐的选取要求(1)板坯厚度大，轧轮必须具有较好的咬入性。(2)板坯温度高，轧制速度较慢，轧件和轧辘接触时间较长。轧鶴必须具有较好的抗热裂性、抗热疲劳性。(1)工作辘直径大(①1210/1110nim)、车昆身长度大(5050mm),承受的轧制力高，主电机带动工作辗传动。要求轧辗有较高的抗断裂性，轧辗辗身和辗颈必须有较高的强度。(2)高的轧制温度也要求轧辘具有高温耐磨性。(3)由于粗轧和精轧在同一机架完成，所以既耍考

4、虑到粗轧时轧件厚度大，宽度小，轧银所受冲击大，轧辘使用面积少，轧件与轧規间易出现打滑等。也要考虑精轧吋，轧件宽而长，轧辐使用面积大。同时，单机架四辘轧机，在轧制低合金专用钢和高强度品种钢吋，要采用控制轧制和控制冷却技术，通常进行交叉轧制，轧制温度低，轧制力大。要求轧辘具有耐磨性好、抗热裂性好、耐表面粗糙能力好、强度高、对热的敏感低等性能。本练习以大型支承辘为分析对象。图2是支承辘简图，各部尺寸如图所示。支承辗所用材料为70Cr3Mo钢。表1和表2为其常用参数。假设其制造全流程从冶炼开始。现场所采用的锻后热处理工艺如图3所示，最终热处理工艺如图4所示。奥氏体化结束后，将工

5、件淬入油屮，55min后出油转入温度为300°0的回火炉屮保温30h,然后出炉空冷至室温。要求観身淬火后硬度达到75HS,有效淬硬深度为45mm(硬度为67HS处距表面距离),辐颈硬度为40〜45HS。表170Cr3Mo钢的化学成分(Wt%)CSiMnPSCrNiMo0.68^0.750.50P700.45~0.65<0.017W0.0122.82~3.30W0.600.25^0.55表270Cr3Mo钢的有关参数Acl始Acl终Ari始Ari终Ms锻造加热入炉温度始锻温度787°C825°C705°C665°C195°CW45(TC1220°Ctil30-7*§148

6、0230图1支承辗简图工艺流程：配料一冶炼一LF/VD-铸锭一电渣重熔一加热一锻造一锻后处理一粗加工一调质一半精加工一感应淬火〜冷处理f回火〜精加工一包装所选工艺屮从冶炼开始，到回火结束是主要耗能阶段，其屮主要计算冶炼、锻后处理、以及工件最终奥氏体化和回火消耗的能量和CO?排放量。时间/s9oo±ior保780±1or6509/温/保温保10h4oo-c^00〜3507/30h炉温10h风冷炉冷10h冷图270Cr3Mo钢轧辐锻后热处理工艺图3最终热处理的奥氏体化工艺二计算能耗和C02排放量标准煤的热值约7000Kcal/kg；1Kcal约等于4182焦耳火

7、电的发屯热效率在35〜37%；直接用天然气加热，热效率为35〜45%；每度电本身的热功当量860大卡；即0.1229千克标准煤。根据生命周期评估解结果，屮国电网电力(各种电力混合后的平均值)1度电的C02排放是960g左右。(屮国生命周期基础数据库CLCD)有效热量：工件由初始温度升到所要求的最高加热温度所需要的热量：0®=q(M-如。)式中：q丄件的质量，(kg);5和h——工件的初始温度和最高加热温度，(°C);Co和c,——工件在t°和b温度时的平均比热，(kj/kg.°C)计算：工件质量：3.14*(650/2尸*730*2+3・