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1、. . .100吨交流电弧炉炼钢车间设计毕业论文第一章国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，由法国的发明的。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。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
2、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，短时期仍难满足国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20082009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
3、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。在我们国，迄今为止还没有一台自制的交流超高功率电弧炉
4、，合作生产的百吨级的电弧炉正在进行。省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，自从重型机器厂双电极的投产后，电磁机械厂在设备上作了改进，增设了磁镜线圈，已制成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，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例的变化电弧炉发展史12.2近年来电弧炉钢
5、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，电弧炉短流
6、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、钢管公司、舞阳钢铁公司在
7、无缝钢管和高质量特厚钢板生产方面也表现突出。(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
8、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
9、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，成本是决定性因素，必须降低成本以促进电弧炉钢的发展。优
10、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、高温合金和大锻件等;转炉流程能够生
11、产目前在国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
12、废钢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优势。所以，世界各国从80年代兴起了“电炉小钢厂”的建设。日、美等西方工业国
13、家，电炉钢所占的份额已近40 0o，美国计划从1996年至2000年增加电炉钢生产能力1370万t，为1995年生产能力的130. 9%，其时电炉钢生产能力将占总产钢能力的约4500。 我国1995年的电炉钢产量是1810万t，占总钢产量的18. 99%。与1991年比较，在钢产量中所占的比率却下降了2. 我国1995年的电炉钢产量是1810万t，占总钢产量的18. 99%。与1991年比较，在钢产量中所占的比率却下降了2. 14 0 o。分析原因，主要是我国电炉炼钢装备与工艺技术长期处于落后状态。首先是炉容量过小、单位功率水平过低，现有电炉338。座，大约98%为30 t以下的小炉子，变压器
14、单位功率绝大部分小于350 kV A/t。由于容量小，无法配备炉外精炼设施，至今大多数还停留在熔化一氧化一还原的老三段模式中，因此导致冶炼时间长、生产能力低、消耗高、质量差、缺少市场竞争能力。 当前许多地区正在建设新的电炉钢厂和改造原有工艺、更新装备、扩大规模等等，使我国从80年代后期开始加快了超高功率电炉炼钢车间的建设步伐。至1996年已建成投产炉容量40150 t的超高功率电炉炼钢车间11个，设计生产能力460万ti年。目前还有15个超高功率电炉炼钢车间正在进行建设或设计，设计总生产能力约770万t/年。这些新建的超高功率电炉炉容量多数在70100 t，单位功率水平在6001000 kVA/t。电弧炉后步都配备有LF炉，或LF+VD等精炼装置，
