产钢万吨的电弧炉炼钢车间工艺设计

产钢万吨的电弧炉炼钢车间工艺设计内容摘要：

.......................... 57 连铸 机的生产能力计算 ......................................................................................... 58 连浇炉数 ...................................................................................................... 58 浇注周期 ...................................................................................................... 58 连铸机的作业率（  ） ............................................................................... 58 连铸机的年产量 .......................................................................................... 59 连铸操作规程 ......................................................................................................... 60 11 车间主要技术经济指标 .................................................................................................... 63 12 车间工艺布置方案的设计、厂房主要尺寸的计算 ........................................................ 65 炉子跨的设计 ......................................................................................................... 65 原料跨 ..................................................................................................................... 66 精炼跨及钢水接受跨的设计 ................................................................................. 66 浇铸跨设计 ............................................................................................................. 67 出坯跨设计 ............................................................................................................. 68 13 拟订生产组织及安全生产制度 ........................................................................................ 69 生产组织安排 ......................................................................................................... 69 安全制度制定必要性 ............................................................................................. 69 14 结 论 ................................................................................................................................ 71 参考文献 .................................................................................................................................. 73 致 谢 ...................................................................................................................................... 75 附 录 ...................................................................................................................................... 77 1 绪 论 1 1 绪 论 随着科学技术的不断发展，尤其是航天、汽车制造、核工业等技术的发展，对工程材料的质最提出了越来越高的要求。 电弧炉是生产优质钢、高合金钢的传统设备。 而电弧炉的炼钢原料是废钢，世界钢铁产量累计已超过 110 亿吨。 虽然粗钢产量不等于其可再生利用量，但是随着钢铁工业工艺技术的进步以及钢厂与主要钢铁用户协调配合的不断加强，可利用率比例逐年提高。 由此可见，全球范围内已蕴藏了相当丰富的可利用的废钢资源。 同时，随着电弧炉技术的发展以及废钢代用品的开发与发展如 DRI、 HBI 等，电弧炉流程已可使用废钢、废钢 代用品甚至相当数量的生铁包括热铁水或冷铁块进行操作。 因此，电弧炉生产流程的前景十分广阔；用废钢炼钢主要是完成其熔化过程的物理热增值，故能耗理论上比高炉 转炉流程低很多。 理想情况下，用废钢所需的能耗仅为由铁矿石炼钢的三分之一左右。 电能是电弧炉炼钢的主要能源，约占总量的 70%；在目前条件下，引起国际社会普遍关注的、由钢铁工业造成的环境问题主要是： CO2 等工业废气的排放、焦化系统排放的有害物质、废钢和废渣的再生利用以及淡水循环使用等。 全球环境问题日益苛刻的要求为电弧炉流程发展提供了绝好的机会。 近 20 余年，全世界 电炉炼钢取得了突飞猛进的发展。 80 年代中期，欧洲各国、美国、日本、韩国、马来西亚、中国台湾等国家和地区纷纷建设超高功率电炉 — 炉外精炼— 连铸 — 连轧“四位一体”的短流程生产线，电炉钢比例与日俱增， 1995 年全世界电炉钢产量占粗钢产量的 %[1]。 上世纪 90 年代以来，在淘汰平炉设备的同时，我国钢铁业界和政府大力倡导现代电炉流程，受此影响，上千台落后的“老三段”小电炉被快速淘汰，大量的模铸工艺被淘汰，大量的横列式小型棒材轧机被淘汰，电炉生产流程的结构得到优化。 2020 年以后，我国电炉钢的产量以 18%～ 28%的增幅快速增长， 2020 年全国电炉钢产量达到 3906 万 t， 2020 年超过了 4300 万 t。 在积极利用热铁水以及各项节电、节能等措施促进下， 2020～ 2020 年，我国出现了电炉钢的年递增速率略高于同期全国粗钢的递增速率。 2020 年，我国电炉钢产量约占全国粗钢产量的 12%，而全球平均水平为30%以上 [2]。 在我国，目前电炉基本上是用于生产合金钢或特殊质量的碳素钢，用于生产普碳钢的比例相对较小，而且不少电炉中加入铁水数量较大，有的超过钢铁料的 50%，而在国外电炉炼钢中废钢占有绝对大的比例。 当前电弧炉正朝着大型 电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。 2 设计方案 3 2 设计方案 设计简述 设计原则 2020 年 7 月 8 日，我国颁布并施行了《钢铁产业发展政策》。 根据此政策的内容要求，对于本次设计有了以下的原则。 ① 对于产量：为了实现钢铁工业产业的升级，防止重复建设低水平，现有企业和审批新必须的企业要通过技术改造努力达到建设烧结机使用面积 180 m2 及以上；焦炉炭化室高度 6 m及以 上；高炉有效容积 1000 m3 及以上；转炉公称容量 120 t 及以上；电炉公称容量 70 t 及以上。 ② 对于投资： 建设炼铁、炼钢、轧钢等项目，企业自有资本金比例必须达到 40%及以上。 钢铁企业跨地区投资建设钢铁联合企业项目，普钢企业上年钢产量必须达到 500万吨及以上，特钢企业产量达到 50 万吨及以上。 非钢铁企业投资钢铁联合企业项目的，必须具有资金实力和较高的公信度，必须对企业注册资本进行验资，银行提供资信证明，会计事务所提供业绩报告，有条件的通过招标方式选择项目业主。 ③ 对于环保： 所有生产企业必须达到国家和地方 污染物排放标准，建设项目主要污染物排放总量控制指标要严格执行经批准的环境影响评价报告书的规定，对超过核定的污染物排放指标和总量的，不准生产运行。 电炉必须配套烟尘回收装置。 设计内容 ① 厂址选择论证； ② 编制产品（钢材）方案，拟订产品生产工艺流程； ③ 全厂（炼钢厂、轧钢厂）金属料平衡计算 ， 确定炉子座数和炉容量，并核算年产量； ④ 电弧炉炼钢的物料平衡和热平衡计算； ⑤ 电弧炉炉型的设计计算及绘图； ⑥ 烟气净化系统的选型以及钢水炉外精炼设备选型、钢包尺寸及数量、起重机吨位及数量的相关数据计算 ； ⑦ 制定主炼钢种的操作规程； ⑧ 钢水浇铸方案及连铸机机型选择，浇铸系统主要数据的计算和连铸机主要尺寸的计算，拟订连铸操作规程； ⑨ 车间工艺布置方案的设计、厂房主要尺寸的计算及绘图 ， 车间主要技术经济指标； ⑩ 拟订生产组织及安全生产制度。 重庆科技学院本科生毕业设计 4 厂址选择论证 本次设计是根据山西省原平市的条件进行的，通过实地调查，通过收集到的资料文献，就该地的资源，交通，工业基础，气候，地质等进行简述，以论证该地建厂的可行性和合理性。 下面就对该地的各个条件进行表述，仅供参考使用。 ① 资源 原平已探明的矿产中，原平 煤炭储量 最大，现已探明 保有储量 亿吨， 含煤岩系展布面积 400 km2，煤层平均厚度 19～ 20 m，且埋藏浅，煤质高 ，多系气煤、肥煤、焦煤等上好的工业用煤，发热量在 6500～ 7300 大卡左右。 铁含量初步探明储量 亿吨，面积 6 km2，长达 2900 m左右，矿体埋藏浅，出露良好，易采易选，矿体成份简单，矿点大都分布在铁路沿线和 干线公路 两侧，运输方便，开采条件优越。 铝 土矿 分布面积与煤田面积基本一致，主要分布在段家堡、官地、牛食尧、长梁沟、 龙宫 、神山堡等地，已探明储量 亿吨，矿体平均厚度 3 米，矿床面积 100 平方公里，出露良好。 矿石Al2O3 含量 ～ %， Fe2O3 含量 ～ %，品位等级优良。 石灰石是原平最大的矿藏资源，遍布西北大地，估算储量为 3019 万吨， CaO 含量一般在 48%以上，最高达 54%，矿体厚度 m，是理想的电石与水泥原料。 此外，本市其它矿产资源还有白方岩、 钾长石 、 硅石 、 磷矿 、 铜矿 、水晶矿、金矿等以及花岗岩、 大理岩 、热水、 云母 、盐碱硝、萤石、 石膏 等矿化点 [3]。 ② 交通 西汉以来原平就是山西北部的一个重要县份，也是 太原 通向塞外的交通枢纽。 境内京原、 北同蒲铁路 在市区交汇， 朔黄铁路 和京原、大运等公路穿境而过，大运高速公路纵贯南北，交通条件极为便利。 ③ 工业基础 原平 工业 发达，基础雄厚。 市内 电网 设施齐全，是山西电网南北联络的中心枢纽；铝业、 电力 、 煤炭 、化工、 冶金 、 建 材 、机械等行业形成一定规模，是山西省重要的能源和工业基地。 轩岗电厂二期工程，到 2020 年底一期两台机组即将投产，年产值约 20亿元，上缴税金 3 亿元，二期上马在即。 总投资 20 亿元的华能 风电 项目，其中段家堡风场 项目已开始实施，该市正着力加快长梁沟风场的开 发建设步伐。 ④ 地质、气候 区域地形为一山地型高原，地面标高在海拔 800～ 2385 m之间。 原平市地处华北黄土高原，气候由地理环境所决定，在大陆性季风气候总的前提下，兼具山地性气候的特征。 多年平均年降水量 mm，年平均气温 8～ 9 ℃。 2 设计方案 5 产品方案 产品大纲 在山西省内生产冶炼轴承钢厂家较少，而市场需求量较大，所以主打产品是轴承钢大约占百分之五十；由于山西的不锈钢的销售渠道都很完善，容易打开市场，所以生产不锈钢占中的份额的百分之三十；剩下的弹簧钢和齿轮钢各占百分之十。 表 产品大纲 钢种 代表钢号 产量比（ %） 轴承钢 不锈钢 弹簧钢 齿轮钢 GCr15 1Cr18Ni9Ti 60Si2Mn。