100吨交流电弧炉炼钢车间设计.doc

1、论 文 题 名 一 般 不 宜 超 过 25 个 汉 字 。 题 名 应 避 免 使 用 不 常 见 的 缩 略 词 、 首 字 母 缩 写 ， 避 免 使 用 英 文 字 符 、 代 号 、 公式 和 上 下 标 等 ， 对 于 题 名 和 副 题 名 的 具 体 要 求 请 看 文 中 说 明 。 论 文 题 名 在 整 本 论 文 中 不 同 地 方 或 填 写 学 位 申 请 有 关 表 格 中出 现 时 ， 应 完 全 相 同 。 不 用 此 信 息 时 ， 删 除 此 框 。 请 尽 量 调 整 字 号 大 小 ， 使 1 行 能 够 显 示 题 名 和 副 题 名 ，目 录 更

2、新 方 法 ， 将 光 标 置 于 此 页 的 “摘 要 ”前 ， 点 击 菜 单 “插 入 ”“引 用 ”“索 引 和 目 录 ”， 出现 选 项 后 选 择 “目 录 ”项 ， 点 击 “确 定 ”。 注 意 更 新 之 前 需 要 将 页 码 改 为 “1”形 式 ， 目 录 更 新 完 毕 后 再将 页 码 改 为 “-1-”形 式 。 这 样 目 录 中 就 不 会 出 现 “-1-”这 样 的 形 式 了 。 不 用 此 信 息 时 ， 删 除 此 框 。关 键 词 是 为 了 文 献 标 引 工 作 从 论 文 中 选 取 出 来 用 以 表 示 全 文 主 题 内 容 信 息

3、款 目 的 单 词 或 术 语 。 如 有 可能 ， 应 尽 量 用 汉 语 主 题 词 表 等 词 表 提 供 的 规 范 词 。 不 用 此 信 息 时 ， 删 除 此 框 。毕 业 设 计 说 明 书设 计 题 目 ： 100 吨 交 流 电 弧 炉 炼 钢 车 间 设 计学 号 ： _姓 名 ： _专 业 班 级 ： _李龙冶金技术 2 班09293022452012 年 05 月 20 号毕 业 设 计 说 明 书 .- 1 -文 献 综 述 .21.3 现 代 电 弧 炉 炼 钢 技 术 .71.4 电 弧 炉 炼 钢 的 发 展 趋 势 .71.5 电 弧 炉 装 备 技 术 未

4、 来 的 创 新 发 展 .81.5.2 我 国 正 进 人 电 炉 炼 钢 高 速 发 展 时 期 .83.4.1、 炉 料 入 炉 .15第 四 章 建 设 所 选 电 弧 炉 炼 钢 工 程 的 必 要 性 和 可 行 性 分 析 .15电 弧 炉 车 间 设 计 .191.1 电 炉 车 间 计 算 .1911.1 电 炉 容 量 和 座 数 的 确 定 .191.1.2 电 炉 车 间 生 产 技 术 指 标 .19参 考 文 献 .致 谢 .摘 要错 过 了 工 业 革 命 ， 我 国 的 钢 铁 实 业 一 直 落 后 。 每 一 个 学 子 都 应 该 了 解 钢 铁 的 形

5、成 ，发 展 ， 前 景 ， 以 及 趋 势 。 上 个 世 纪 ， 电 弧 炉 炼 钢 是 如 何 进 入 钢 铁 行 业 ， 是 谁 造 就 了 其建 立 的 伟 大 之 举 。 相 信 经 融 危 机 的 影 响 早 已 波 及 到 钢 铁 行 业 ， 如 何 才 能 高 效 ， 合 理 ，环 保 ， 绿 色 的 进 行 生 产 ， 这 是 我 们 应 该 关 心 的 话 题 。 电 弧 炉 炼 钢 技 术 已 有 100 年 的 历 史 ，第 二 次 世 界 大 战 后 电 炉 炼 钢 才 有 较 大 发 展 ， 在 最 近 的 20 年 ， 电 弧 炉 炼 钢 技 术 发 展 尤 为

6、迅 速 ， 电 弧 炉 的 应 用 带 来 了 炼 钢 技 术 的 革 命 。 尽 管 全 球 粗 钢 年 产 总 量 的 增 长 速 度 很 缓慢 ， 但 以 废 钢 为 主 要 原 料 的 电 弧 炉 炼 钢 的 产 量 所 占 的 比 重 却 在 逐 年 上 升 。 2001 年 ， 电弧 炉 炼 钢 占 世 界 钢 产 量 的 40 ， 成 为 最 重 要 的 炼 钢 方 法 之 一 。 与 高 炉 铁 水 炼 钢 相 比 ，其 竞 争 优 势 在 于 投 资 费 用 和 运 行 成 本 。 自 60 年 代 中 期 提 出 电 弧 炉 超 高 功 率 概 念 以 来 ，电 弧 炉 建

7、 造 趋 于 大 型 化 、 高 功 率 化 ， 出 现 现 了 多 种 新 型 式 的 电 弧 炉 。 在 发 展 大 型 电 弧炉 的 过 所 以 ， 就 必 须 了 解 交 流 电 弧 炉 的 特 点 ， 工 作 原 理 ， 车 间 布 置 ， 未 来 的 必 要 性 ，发 展 大 容 量 电 炉 和 提 高 电 炉 自 动 化 水 平 ， 采 用 大 功 率 静 止 式 动 态 补 偿 技 术 ， 用水 冷 构 件 代 替 耐 火 材 料 ， 炉 盖 第 四 孔 直 接 排 烟 与 电 炉 周 围 密 封 罩 相 连 接 的 烟 尘 净 化 系统 ， 炉 盖 第 五 孔 机 械 化 自

8、 动 化 加 料 系 统 ， 电 炉 使 用 还 原 铁 比 例 逐 渐 扩 大 ， 炉 外 废 钢 预热 ， 炉 内 燃 料 助 燃 ， 强 化 熔 池 用 氧 ， 开 发 底 气 搅 拌 系 统 和 泡 沫 渣 覆 盖 下 的 冶 炼 工 艺 ，从 冷 却 水 和 废 气 中 回 收 热 能 ， 采 用 全 连 铸 ， 发 展 纤 维 石 墨 电 极 和 采 用 优 质 高 效 碱 性 镁碳 炉 衬 等 。文 献 综 述第 一 章 国 内 外 电 弧 炉 炼 钢 技 术 的 发 展 概 况 :1.1 电 弧 炉 发 展 史 ：电 炉 是 在 电 发 明 之 后 的 1899 年 ， 由 法

9、 国 的 海 劳 尔 特 （ Heroult） 在 La Praz 发 明 的 。它 被 建 在 阿 尔 卑 斯 山 （ Alps） 的 峡 谷 中 ， 原 因 是 在 距 它 不 远 处 有 一 个 火 力 发 电厂 。电 炉 的 出 现 ， 开 发 了 煤 的 替 代 能 源 ， 使 得 废 钢 开 始 了 经 济 回 收 ， 这 最 好使 得 钢 铁 成 为 世 界 上 最 易 于 回 收 的 材 料 ， 也 为 可 持 续 发 展 做 出 巨 大 贡 献 。 1995 年 以前 ， 电 炉 钢 比 例 保 持 在 20%左 右 ， 但 多 数 炉 型 较 小 ， 且 以 模 铸 为 主

10、 。 1996 年 以 后 ，在 有 关 部 门 的 引 导 和 支 持 下 ， 一 大 批 现 代 化 的 电 炉 投 产 、 达 产 ， 电 炉 发 展 进 入 新的 历 史 时 期 ， 但 电 炉 钢 比 例 一 直 在 16%左 右 徘 徊 。 2004 年 以 后 ， 电 炉 钢 比 例 出 现 新低 。 电 炉 炼 钢 原 料 以 废 钢 和 生 铁 为 主 ， 能 量 供 给 以 电 能 为 主 。 我 国 电 力 紧 缺 ， 短时 期 内 仍 难 满 足 国 内 电 炉 钢 生 产 用 电 需 求 ， 缺 电 和 限 电 导 致 电 炉 间 歇 式 生 产 ， 生 产成 本 更

11、 趋 升 高 。目 前 转 炉 与 电 炉 冶 炼 钢 种 几 乎 相 同 ， 钢 质 量 差 距 不 大 。 然 而 在 电 弧 作 用 下 ， 电弧 区 钢 液 易 于 吸 氮 ， 影 响 钢 水 质 量 ， 不 利 于 生 产 氮 含 量 较 低 的 钢 种 。 此 外 ， 电 炉加 热 钢 水 会 使 熔 池 少 量 增 碳 ， 也 不 利 于 生 产 碳 含 量 要 求 低 的 钢 种 。 同 时 ， 废 钢 中残 余 元 素 （ Cr、 Ni、 Cu 等 ） 的 循 环 富 集 ， 也 影 响 电 炉 生 产 高 纯 净 度 的 钢 种 。 废 钢 电 炉 钢 水 与 高 炉 转

12、炉 钢 水 两 种 工 艺 相 比 ， 短 流 程 总 能 耗 仅 为 长 流 程 的 50%。据 预 测 ， 我 国 将 在 2008 2009 年 结 束 工 业 化 中 期 阶 段 ， 钢 铁 生 产 和 消 费 将 出 现拐 点 ， 之 后 钢 铁 增 长 速 度 必 将 迅 速 明 显 减 缓 。 当 2020 年 左 右 实 现 工 业 化 后 钢 铁 消费 将 达 到 峰 值 ， 此 后 废 钢 资 源 将 越 来 越 多 ， 而 以 废 钢 为 主 的 电 炉 钢 资 源 的 成 本 优势 也 将 日 益 凸 显 。 1978 1998 年 20 年 间 转 炉 钢 与电 炉

13、钢 产 量 的 变 化 如 下 ：德 国 转 炉 钢 增 2%， 电 炉 钢 增 102%；法 国 转 炉 钢 减 32%， 电 炉 钢 增 138%；西 班 牙 转 炉 钢 减 27%， 电 炉 钢 增 119%；意 大 利 转 炉 钢 不 变 ， 电 炉 钢 增 24% 1.2.1 交 流 电 弧 炉现 在 国 外 最 大 容 量 的 交 流 电 弧 炉 ， 美 国 为 350t， 日 本 为 250t， 英 国 和 苏 联 各 为200t， 西 德 为 175t。 直 流 电 弧 炉 方 面 ， 以 日 本 的 130t 单 电 极 和 法 国 82, 5t 三 电 极 的 为 最大 。

14、 在 我 们 国 内 ， 迄 今 为 止 还 没 有 一 台 自 制 的 交 流 超 高 功 率 电 弧 炉 ， 合 作 生 产 的 百 吨 级的 电 弧 炉 正 在 进 行 。 江 苏 省 张 家 港 市 中 外 合 资 的 永 新 钢 铁 公 司 自 英 国 引 进 的 二 手 货 70t超 高 功 率 交 流 电 弧 炉 才 于 1991 年 6 月 初 以 高 功 率 试 运 行 。 直 流 电 弧 炉 方 面 ， 自 从 太 原重 型 机 器 厂 双 电 极 的 投 产 后 ， 西 安 电 磁 机 械 厂 在 设 备 上 作 了 改 进 ， 增 设 了 磁 镜 线 圈 ，已 制 成

15、W TD 系 列 、 容 量 为 40t 以 下 的 双 电 极 直 流 电 弧 炉 产 品 ， 株 洲 电 炉 厂 也 有 类 似产 品 ， 至 于 有 底 电 极 的 直 流 电 弧 炉 ， 迄 未 投 入 工 业 性 生 产 。 由 此 可 以 说 在 国 外 交 流 超高 功 率 电 弧 炉 已 趋 成 熟 ， 并 向 直 流 电 弧 炉 方 向 发 展 。 而 在 国 内 ， 交 流 超 高 功 率 电 弧 炉还 刚 起 步 ， 直 流 电 弧 炉 也 处 在 初 创 阶 段 ， 相 比 之 下 ， 差 距 甚 大 。19932004年 我 国 电 炉 钢 产 量 及 电 炉 钢 比

16、 例 的 变 化电 弧 炉 发 展 史12.2 近 年 来 电 弧 炉 钢 产 量1.2.3综 上 可 见 ， 电 弧 炉 炼 钢 自 问 世 以 来 ， 呈 不 断 增 长 的 发 展 势 头 ， 迄 今 为 止 占 世 界 总钢 产 量 达 31%以 上 ， 且 保 持 着 继 续 上 升 的 态 势 。 我 国 电 弧 炉 钢 产 量 近 几 年 也 在 不 断 攀升 ， 2007 年 ， 我 国 电 弧 炉 炼 钢 产 量 达 到 5843 万 吨 ， 己 超 过 电 弧 炉 钢 生 产 大 国 一 美 国 ，比 德 国 、 韩 国 全 年 钡 产 量 还 要 多 ， 但 我 国 相

17、对 焦 煤 资 源 较 多 、 人 力 成 本 较 低 、 废 钢 资源 积 累 有 限 ， 电 力 资 源 价 格 仍 较 高 ， 所 以 电 弧 炉 钢 产 量 增 幅 远 低 于 转 炉 钢 产 量 的 增 长速 度 ， 比 例 呈 下 降 趋 势 。 3 国 内 外 电 弧 炉 炼 钢 技 术 及 装 备 技 术 的 发 展 特 点全 球 电 弧 炉 钢 产 量 呈 不 断 上 升 的 趋 势 很 大 一 部 分 也 是 得 益 于 电 弧 炉 炼 钢 技 术 和 装备 技 术 的 不 断 创 新 和 进 步 。1.3 现 代 电 弧 炉 炼 钢 技 术1.3.1 近 年 来 ， 电

18、弧 炉 短 流 程 钢 厂 的 生 产 技 术 有 了 众 多 新 发 展 ， 主 要 表 现 在 以 下 几个 方 面 。(1)形 成 了 电 弧 炉 冶 炼 连 铸 “三 位 一 体 ”或 电 路 冶 炼 连 铸 一 连 轧 “四 位 一 体 ”的 现 代 化 电 弧 炉 流 程 。 (2)电 弧 炉 功 能 逐 渐 变 为 初 炼 炉 技 术 的 不 断 进 步 ， 改 变 和 结 束 了原 电 弧 炉 的 熔 时 长 (3 个 多 小 时 )、 老 三 期 操 作 (熔 化 期 、 氧 化 期 、 还 原 期 )以 及 产 量 低 、渣 量 大 、 炉 容 小 、 成 本 高 的 状

19、况 。(3)生 产 品 种 的 增 加 ， 从 起 初 的 长 材 、 扁 平 材 到 如 今 的 高 附 加 值 产 品 进 入 21 世 纪 以来 ， 电 弧 炉 短 流 程 钢 厂 开 始 生 产 高 附 加 值 产 品 。 如 美 国 新 建 Severcorr 钢 厂 以 生 产 汽 车板 为 主 ;俄 罗 斯 联 合 冶 金 公 司 Vyksa 厂 主 要 生 产 用 于 北 极 及 其 他 高 寒 地 区 的 管 线 钢 。 我国 天 津 无 缝 钢 管 公 司 、 衡 阳 钢 管 公 司 、 舞 阳 钢 铁 公 司 在 无 缝 钢 管 和 高 质 量 特 厚 钢 板 生产 方

20、面 也 表 现 突 出 。(4)短 流 程 钢 厂 规 模 不 断 扩 大 化 俄 罗 斯 马 格 尼 托 哥 尔 斯 克 钢 铁 公 司 和 土 耳 其 Atlas 合资 建 设 的 Atlas 公 司 ， 配 置 一 台 300t 超 高 功 率 交 流 电 弧 炉 ， 年 钢 产 量 240 万 t。 土 耳 其Colakoglu 钢 厂 已 建 成 一 台 装 有 特 大 功 率 变 压 器 (240MVA+200)， 出 钢 量 约 320t 的 电 弧炉 ， 年 产 钢 能 力 200 万 t/a(现 已 达 到 月 产 21 万 t 钢 )。(5)原 料 多 样 化1.3.2 电

21、 弧 炉 原 料 供 给 的 新 发 展 表 现 在 以 下 几 方 面 :1)采 用 CORER/DR 装 置 供 给 CORER 铁 水 及 直 接 还 原 铁 作 为 电 弧 炉 原 料 例 如 ， 南非 萨 尔 达 尼 亚 厂 设 置 C-2000COREX 及 Midrex 炉 ， 和 印 度 埃 萨 公 司 Hazira 厂 在 原 有 的Midrex 装 置 基 础 上 新 建 两 台 CORER-2000 装 置 ， 用 以 生 产 热 轧 带 钢 。2)近 年 来 ， SMS 公 司 和 Midrex 技 术 公 司 联 合 推 出 从 铁 矿 石 到 热 轧 带 的 电 弧

22、 炉 短 流程 钢 厂 据 介 绍 ， 该 工 艺 流 程 较 传 统 高 炉 转 炉 流 程 ， 有 更 高 的 能 源 利 用 效 率 ， 且 C02 排放 量 能 减 少 一 半 。 阿 曼 Shadeed 钢 铁 公 司 近 日 向 Midrex 技 术 公 司 订 购 直 接 还 原 炼 铁 装置 ， 可 提 供 700 热 直 接 还 原 铁 。3)在 缺 乏 天 然 气 资 源 的 地 区 ， 最 近 已 开 发 出 用 煤 制 气 ， 作 为 直 接 还 原 炼 铁 装 置 的还 原 气 体 ， 建 设 联 合 小 钢 厂 。 印 度 Jindal 公 司 建 设 一 座 年

23、产 DRI200 万 t 的 Danarex装 置 ， 用 煤 制 气 为 还 原 剂 ， 反 应 器 直 径 7m,用 60%一 100%球 团 矿 和 040%块 矿 为 原 料 ，产 品 金 属 化 率 93%以 上 。1.4 电 弧 炉 炼 钢 的 发 展 趋 势电 弧 炉 炼 钢 工 艺 技 术 的 发 展 可 以 从 电 弧 炉 炼 钢 技 术 和 电 弧 炉 装 备 技 术 两 大 方 面 进行 推 进电 弧 炉 炼 钢 技 术 的 创 新 发 展 将 来 电 弧 炉 炼 钢 技 术 的 创 新 发 展 主 要 体 现 在 以 下 四 个方 面 :1)继 续 加 强 电 弧 炉

24、的 高 效 化 生 产 操 作为 缩 短 冶 炼 周 期 ， 形 成 系 统 综 合 控 制 ， 采 用 先 进 技 术 保 证 钢 质 量 最 优 、 综 合 消耗 最 低 的 前 提 下 ， 最 大 限 度 的 缩 短 冶 炼 周 期 ， 包 括 :电 弧 炉 以 氮 代 氢 全 程 底 吹 技 术 、 低氮 电 弧 炉 钢 生 产 技 术 、 终 点 控 制 技 术 、 优 化 供 电 技 术 、 炉 料 结 构 优 化 和 不 延 长 冶 炼 周期 的 DRI, HBI 加 入 工 艺 技 术 等 。 2)优 化 生 产 工 艺 ， 降 低 生 产 成 本在 钢 铁 生 产 中 ， 成

25、 本 是 决 定 性 因 素 ， 必 须 降 低 成 本 以 促 进 电 弧 炉 钢 的 发 展 。 优 化生 产 工 艺 ， 加 强 精 细 管 理 与 操 作 ， 从 优 化 炉 料 结 构 、 降 低 钢 铁 料 消 耗 、 添 加 合 金 精 矿和 还 原 剂 实 现 直 接 合 金 化 、 废 钢 渣 的 回 收 利 用 等 方 面 入 手 ， 以 追 求 工 序 成 本 和 保 障 系 统成 本 最 低 。 3)优 化 电 弧 炉 炼 钢 流 程要 实 现 电 弧 炉 的 高 效 化 生 产 ， 缩 短 冶 炼 周 期 是 核 心 ， 而 前 提 则 是 流 程 优 化 。 例如

26、我 国 安 钢 采 用 了 高 炉 铁 水 一 铁 水 罐 扒 渣 一 100t 电 弧 炉 脱 磷 一 无 渣 出 钢 一 转 炉 少 渣 吹炼 一 LF 炉 精 炼 一 连 铸 接 高 线 、 型 棒 和 2800mm 中 厚 板 轧 机 的 流 程 ， 把 车 间 现 有 超 高 功率 电 弧 炉 变 成 了 铁 水 预 处 理 炉 。 4)优 化 品 种 结 构 ， 生 产 高 附 加 值 产 品对 于 电 弧 炉 冶 炼 钢 种 的 品 种 结 构 ， 目 前 主 要 的 优 化 方 向 应 着 眼 于 :转 炉 流 程 不 适 合生 产 的 高 合 金 钢 、 高 温 合 金 和

27、大 锻 件 等 ;转 炉 流 程 能 够 生 产 目 前 在 国 内 产 量 还 不 高 的 一些 合 金 钢 种 ;过 去 仅 能 用 转 炉 流 程 生 产 的 现 代 电 弧 炉 亦 能 生 产 的 一 些 品 种 ， 如 高 附 加 值的 板 材 (薄 板 、 中 板 、 厚 板 );优 质 高 碳 钢 (如 预 应 力 钢 绞 线 、 钢 帘 线 )和 低 合 金 钢 (如 合 金 冷徽 钢 )等 。1.5 电 弧 炉 装 备 技 术 未 来 的 创 新 发 展1.5.1 手 段 ：首 先 ， 开 发 大 容 量 的 电 弧 炉 变 压 器 ， 进 一 步 提 升 电 弧 炉 超 高

28、 功 率 水 平 和 高 阻 抗 技术 。第 二 ， 继 续 加 强 清 洁 环 保 型 电 弧 炉 烟 气 余 热 回 收 装 备 技 术 的 研 发 。第 三 ， 开 发 简 单 实 用 的 电 弧 炉 装 备 。 第 四 ， 我 国 还 需 进 一 步 完 善 和 提 高 电 弧 炉 操作 控 制 系 统 。 电 弧 炉 炼 钢 工 艺 技 术 的 发 展 应 着 眼 于 降 低 吨 钢 冶 炼 的 综 合 能 耗 为 中 冶 京诚 营 口 中 试 基 地 100t 国 产 化 高 阻 抗 超 高 功 率 电 弧 炉 全 冷 料 吨 钢 能 量 平 衡 图 。电 弧 炉 使 用 废 钢

29、为 原 料 与 使 用 高 炉 铁 水 的 转 炉 相 比 ， 总 能 耗 是 高 炉 一 转 炉 工 艺 的1/2-1/3。 从 两 种 工 艺 排 放 出 的 COz 气 体 污 染 源 的 数 量 看 ， 电 弧 炉 为 641kg/t 钢 ， 高 炉一 转 炉 工 艺 为 1922kg/t 钢 ， 是 高 炉 一 转 炉 工 艺 的 1/3。 同 时 电 炉 以 废 钢 为 原 料 也 直 接 体现 了 金 属 材 料 的 循 环 利 用 。 从 整 个 钢 铁 工 业 系 统 看 ， 对 一 定 规 模 的 年 产 钢 量 ， 提 高 电弧 炉 钢 比 例 ， 显 然 有 利 于 循 环 经 济 。1.5.2 我 国 正 进 人 电 炉 炼 钢 高 速 发 展 时 期随 着 超 高 功 率 电 炉 装 备 和 配 套 技 术 的 不 断 发 展 和 完 善 ， 使 电 炉 生 产 更 具 有 原料 适 应 广 、 生 产 效 率 高 、 产 品 质 量 好 、 消 耗 少 、 成 本 低 、 能 灵 活 适 应 市 场 变 化 的 明 显