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1、装订线安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书毕业设计论文电炉炼钢毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）
2、的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 1 概述1.1 钢铁工业现状材料技术是支撑人类文明的重要支柱，是人类社会发展的物质基础和先导。材料又分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料，金属材料是现代文明的重要支撑材料，没有金属材料就没有人类的物质文明。钢铁是用途最广泛的金属材料，人类使用的金属中，钢铁占了90%以上。人们生活离不开钢铁，人们从事生产或其他活动所用的工具和设施也都要使用钢铁。钢铁产量往往是衡量一
3、个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁的质量和品种对国民经济的其他工业部门产品的质量，都有着极大地影响。世界经济发展到今天的水平，钢铁作为最重要的基础材料之一的地位依然未受到根本性影响，而且，在可预见的时间内，这个地位也不会因为世界新技术和新材料的进步而削弱。纵观世界主要发达国家的经济发展史，不难看出钢铁材料工业的发展在美国、日本、前苏联、英国、德国、法国等国家的经济中都起到了决定性的作用。这些国家钢铁工业的迅速发展和壮大对于推动汽车、机械、造船、电器等工业的发展和经济腾飞都发挥了至关重要的作用。美国钢铁工业曾在上个世纪7080年代遭受来自日本为主的国外进口材料的冲击而受到重创，钢铁产品生
4、产能力急剧下降，但经过十几年的改造和重建，终于在上世纪90年代中期又恢复到1亿吨的钢铁生产规模，为维持其世界强国地位继续发挥着重要的作用。我国钢铁工业发展主要经历三个阶段：第一阶段是19491978年，经过30年的艰苦创业，钢产量由1949年的15.8万吨增加到1978年的3178万吨，年平均增加108万吨。第二阶段是1978年至20世纪90年代中期，在改革开放政策的推动下，这个时期的我国钢铁材料工业进入了持续、快速的发展阶段，取得了举世瞩目的成就，其主要的标志是1996年我国的钢产量首次突破1亿吨。第三阶段是1996年之后，我国一直位于第一产钢国的地位。2004年达到2.73亿吨，高于美国和
5、日本的一倍多。2006年中国钢铁产量达到4.6亿吨,2007年5.6亿吨，增长了22.7%，而这个增长速度已经从2004年起一直持续到现在。2008年上半年的增长也能保持在 20%左右，但是下半年市场情况很严峻，钢铁企业生存状况恶劣了许多。但是，我国仍有大片的农村需要城镇化，有极大的应用空间，同时我国的设备也在向着国际高精度水平发展，机械设备的用钢铁量也少不了。所以，此次国际金融危机对我们肯定有一定的影响，但是不像国外那么大。我国的轴承市场巨大,特别是国内机械、电子、航空、汽车等行业的高速发展,将为轴承行业发展提供广阔的市场空间。轴承市场的不断拓展,也为轴承钢带来了市场和商机，未来的国内轴承市
6、场还将不断扩大。一方面，轴承是消耗性的机械基础件，除新增项目和新增机械产品将拉动轴承需求外，机械产品（如：机床、汽车、火车等）保有量的增加和利用率的提高都会增加对轴承的消耗；另一方面，随着我国国民经济持续发展、自动化程度不断提高，对机械的性能要求将越来越高，从而对轴承的性能、技术要求也会越来越高。因此，我们要抓紧机遇，努力发展国内的轴承钢产业的技术水平，实现轴承钢产业向着优质的方向发展，满足国内未来的发展要求。1.2 钢铁企业的组成及炼钢生产在整个生产系统中的地位1.2.1 钢铁企业的组成及总体布置 钢铁联合企业是一个完整的钢铁冶金生产过程的组合体，企业的生产在技术上应是先进的，经济上应是合理
7、的，有良好的生产管理体制，为社会建设提供优质钢材或其它钢铁制品。钢铁联合企业一般应包括炼铁、炼钢、轧钢(各种成材轧钢车间)三个主要生产部分，以及为它们服务的各种辅助生产车间(分厂)和机构。在很多联合企业里还包括有炼铁生产之前的矿山等生产部门(采矿、选矿以及烧结、炼焦等车间)，即庞大的高炉炼铁原料供应与准备系统。 与生产规模较小和生产过程不完整的中小企业相比，大型企业具有以下若干优点： (1) 生产能力大，劳动生产率高，产品成本低廉，各项经济技术指标一般优于中小型企业；(2) 便于实现生产过程的机械化、自动化和连续化，有利于新技术的推广和应用；(3) 能充分地利用本企业生产的各种副产品，开展综合
8、利用，实现良好的环境保护；(4) 各车间之间运输距离短，生产周期可缩减，生产与运输费用降低；(5) 具有较好的生产条件，能保证本企业生产的正常进行，少受或不受外界各种因素的干扰与影响；(6) 便于加强领导，提高企业的科学管理水平。因此，世界各国在发展钢铁生产过程中都比较注意发挥大型企业的作用。 对于大中型联台企业而言，除主要的生产车间(在主生产流程上的车间)之外，还必须包含有全厂性的动力设施，诸如：变配电站(或自备发电厂)，供水、排水及污水处理，热力供应，燃料供应与制备，制氧(及其它生产用气体)生产，机修车间，运输部门、通讯部门及试验研究部门等。钢铁联合企业工艺流程如图1.1所示。矿石、石灰、
9、其它原料铁水钢渣水渣高炉渣水渣生铁块生铁块铁水焦粉、煤灰烧结矿冶金焦精矿、石灰石工厂组编站或码头焦化车间烧结车间炼 铁 车 间铸铁机室生铁堆场水渣池综合利用炼钢车间初扎车间废钢轧钢车间炼钢车间综合利用水渣池生铁堆场铸铁机室炼 铁 车 间烧结车间焦化车间工厂组编站或码头精矿、石灰石冶金焦烧结矿焦粉、煤灰铁水生铁块生铁块水渣高炉渣水渣钢渣铁水矿石、石灰、其它原料连铸坯钢材工厂组编站或码头厂外废钢处理场外销废钢图 1.1 钢铁厂生产工艺流程铸坯主要作为后步工序轧制的原料，某些条件下亦可有部分连铸坯直接外销。组成联合企业的各个生产和辅助车间有密切的联系。首先，原材料供求关系要相互满足，如炼铁车间(分厂
10、)冶炼出来的铁水送至炼钢车间(分厂)及时供应炼钢炉的需要，炼钢车间的连铸坯送至成品轧制车间，轧制成材，而不同规格与成品的轧钢车间之间也存在着坯料供需关系。其次，这种联系还表现在上下工序(车间)之间在生产能力上的相互平衡和相互适应，如果一旦破坏了这种平衡与适应关系，就会给生产带来不良影响。动力设施和各辅助车间又是主生产流程的保证，如辅助原料、燃料、氧气不能及时供给也会给主体生产线以影响，甚至停止生产。全厂金属料平衡和其它生产必需品的物料平衡表示出这种互相平衡和相互适应的关系。钢铁厂内部各车间在位置上的相互关系构成联合企业的总平面布置图，简称总图。它表明联合企业内地面及地下的一切建筑物、构筑物的位
11、置和高度，各种管线在厂区内的分布和铺设情况，交通运输线路，绿化美化等设施的平面位置。总平面布置是总图设计的重要组成部分，各车间与公用设施的布局是否合理会直接影响到能否合理地顺利地组织生产，影响到企业建设投资效益及生产经营成本等一系列问题。总平面布置是一项政策性、系统性、综合性很强的设计工作，涉及的专业范围很广，遇到的问题错综复杂，通常要经过多种方案的技术经济比较择优选取，以便创造好的工作和生产环境，提高建设投资的经济效益和降低生产成本。1.2.2 电弧炉厂的生产系统近年来，电炉炼钢在整个世界范围内都在持续不断地发展，在世界钢的总产量停滞时期，电炉钢比例仍在不断增加。随着小型钢厂的迅速发展和直接
12、还原法的完善，电炉钢产量还会继续增加，我国电炉钢年产量以8.75的速度递增，2004年消耗电极35万吨，2005年消耗在40万吨左右，目前年消耗量近50万吨。我国现有75吨以上的电炉50多台，最大的160吨，电炉钢总产量在4000多万吨。我国电炉钢厂多隶属于特殊钢生产系统，产品都是优质钢、合金钢、特殊用途的钢种。随着电炉向大型化、高功率化发展，其冶炼品种也由多炼优质钢、合金钢扩展到生产普通品质的钢种，如建筑用一般钢材和普通的型钢与板材。这是因为在某种条件下电炉炼钢的成本低廉（低廉的原材料供应废钢和电力），与其它炼钢设备的冶炼工艺相比较更占有优势。1.2.3 炼钢生产流程总体方案的选择(1)炼钢
13、生产流程。炼钢生产流程的方案是指选择什么炼钢方法与浇铸方法。对于一个初步确定生产规模的炼钢车间，依据哪些技术条件来选择炼钢工艺及选择炼钢主体设备呢?解决这一问题要注意：1)炼钢原料是什么?其品质如何?2)冶炼钢种与质量要求，成品钢材的规格尺寸范围如何?3)车间生产规模多大?有无发展远景?炼钢厂（车间）工艺设计是钢厂设计的基础，是决定一个钢厂(或车间)基本面貌的关键。炼钢工艺设计必须首先掌握和研究上述三方面问题，是具体设计的前提。为了使炼钢工艺设计能够适应国民经济发展的需要，能够贯彻国家经济政策和技术政策，保证工程项目在建设与投入生产后技术先进、经济合理、安全运行和具有良好的劳动生产条件，合理地
14、选择工艺流程与主体设备选型是设计工作的基本环节。此外，还必须遵循与参照国家和行业现行的有关法规、标准与规范，使设计完成得合理、合法。若在建厂地区可以取得充足的废钢供应条件，废钢来源可以是该地区内能回收到的废钢，也可能是来自外地、或拆船业或进口，此外还应有一定数量的生铁供给来源，则以选择电炉炼钢为合理。电炉炼钢的特点是：冶炼品种适应性强，既可以熔炼高级优质钢种，也可以价廉快速地熔炼一般钢种，在生产管理上也较为灵活机动。 钢水炉外精炼，是新兴的提高钢质量、增加钢的品种和电弧炉产量的有效技术。通过精炼使钢水温度与成份均匀化，有助于顺利进行连铸。炉外精炼设备与工艺多种多样，各有特点，选用哪一种合理可行，应分析对比研究，谨慎从事，不可草率决定；更不可无针对性地、不考虑产品品种质量是否必需，盲目采用附加设备与工艺，这样势必造成较多的投资，而生产上未必得到良好效果。所以当采用炉外精炼环节时，要全面衡量，细致地从技术与经济论证，再决定选择。钢水浇铸方式的选择：在冶炼钢种与产量规模合适的条件下，应当以连铸为首选方案，与炼钢铸锭开坯(轧材)这一传统的生产流程相比，连续铸钢具有一系列优点：1) 金属收得率可提高10%15%；2) 采用连铸生产工艺要比模铸工艺节约能耗25%50%；3) 节省基建投资40%；4) 促进
