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1、目录1 电弧炉炼钢技术现状及发展11.1 电弧炉炼钢发展概况11.2 国内外电炉炼钢技术的发展趋势12 电弧炉炼钢车间的设计方案32.1电炉车间生产能力计算32.1.1电炉容量和台数的确定32.1.2 电炉车间生产技术指标32.2 电炉车间设计方案42.2.1 电炉炼钢车间设计与建设的基础材料42.2.2 产品大纲42.2.3 电炉炼钢车间的组成42.2.4 电炉车间各跨的布置情况53 电弧炉炉型设计63.1 电弧炉炉型63.1.1 炉缸63.1.2 熔化室73.1.3 电极分布83.1.4 工作门和出钢口83.1.5 炉衬厚度83.2 电弧炉变压器容量选择93.3 水冷炉壁与水冷炉盖93.3
2、.1 水冷炉盖的设计93.3.2 水冷炉盖的安装103.4 偏心底出钢的设计113.4.1 EBT电炉的炉壳113.4.2 EBT电炉的炉底123.4.3 出钢口123.4.4 机械装置133.4.5 偏心底出钢箱的设计133.5 水冷挂渣炉壁的设计143.5.1 电弧炉炉壁的热流143.5.2 冷却水流量143.5.3 水冷炉壁水速的确定153.5.4 管径的确定153.5.5 平衡挂渣厚度153.5.6 综合传热系数163.5.7 临界热流量与最大热流量164 电弧炉炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算174.1 物料平衡计算174.1.1熔化期计算194.1.2 氧化期计算254.2 热平衡
3、的计算294.2.1 计算热收入Qs 。294.2.2 计算热支出Qz 。315 电弧炉炼钢车间工艺设计335.1 对原料的要求335.1.1 废钢335.1.2 辅助料335.2 电弧炉冶炼工艺345.3 精整工艺355.4 连铸操作工艺366 电弧炉炼钢车间工艺布置386.1 原料跨386.1.1 原料跨的宽度396.1.2 原料跨的烘烤间396.1.3 原料跨总长度确定406.2 炉子跨整体布置406.2.1 炉子跨工作平台高度406.2.3 炉子的变压器室和控制室406.2.4 电弧炉出渣和炉渣处理406.2.5 精炼炉的工艺布置406.2.6 炉子跨的长度、跨度、高度406.3 连铸
4、跨416.3.1 总体布置416.3.2 钢包回转台的布置416.3.3 连铸机操作平台的高度、长度、宽度416.3.4 连铸机总高和本跨吊车轨面标高426.3.5 连铸机总长度426.3.6 其它布置436.4 精整跨436.5 备注437 车间主要设备的选择和配置457.1 电弧炉主体设备选择457.1.1 校核年产量457.1.2 电极457.2 精炼炉设备选择457.2.1 LF钢包炉的参数确定457.2.2 LF钢包炉的工艺确定467.3 连铸设备选择467.3.1 钢包允许的最大浇注时间467.3.2 铸坯断面477.3.3 拉坯速度477.3.4 连铸机的流数487.3.5 铸坯
5、的液相深度和冶金长度487.3.6 弧型半径497.4 连铸机的生产能力的确定497.4.1 连铸浇注周期的计算497.4.2 连铸机作业率507.4.3 连铸坯收得率507.4.4 连铸机生产能力的计算517.4.5 最高日浇注炉数527.4.6 最高日产量527.5 中间包及其运载设备527.5.1 中间包的形状和构造527.5.2 中间包的主要工艺参数527.5.3 中间包运载装置537.6 结晶器及其振动装置537.6.1 结晶器的性能要求及其结构要求537.6.2 结晶器主要参数选择537.6.3 结晶器的振动装置557.7 二次冷却装置557.7.1 二冷装置的基本结构557.7.
6、2 二次冷却水冷喷嘴的布置557.7.3 二次冷却水量的计算567.8 拉矫装置及引锭装置567.9 铸坯切割装置567.10盛钢桶的选择567.10.1 型号选择567.10.2 容纳钢水量577.10.3 盛钢桶内渣量577.10.4 盛钢桶容积577.10.5 盛钢桶壁砖衬厚度577.10.6 盛钢桶外壳577.10.7 盛钢桶的质量587.10.8 钢包需用量587.11 渣罐及渣罐车的选择597.11.1 车间所需的渣罐数量597.11.2 车间所需渣罐车数量607.12 起重机和电动平车的选择607.13 其它辅助设备的选择608 车间人员编制及主要经济技术指标618.1 技术经济
7、指标618.2 车间人员编制629参考文献6410 专题6511 致谢72 / 第 I 页1 电弧炉炼钢的现状及发展1.1 电弧炉炼钢发展概况近年来，电弧炉钢产量增长速率超过了钢总产量的增长速率。2000年全世界钢总产量为84115.4万t，其中电炉钢产量为28352万t，占钢总产量的33.7%，与1995年相比，钢总产量增长13.2%，电炉钢产量增长了16.8%。2001年，全世界钢总产量为84379.7万t，其中电炉钢产量为29587.9万t，占钢总产量的35.07%。有些国家废钢资源丰富，电价低廉，电弧炉炼钢发展迅速。2000年美国电炉钢比达到46.8%。而我国由于废钢资源短缺，电价较高
8、，2000年电炉钢产量为2020万t，占全国总产量的15.9%。2001年，我国的钢总产量为15163万t，其中电炉钢产量为2400.5万t，电炉钢比为15.8%。较早年代，我国电弧炉以冶炼合金钢为主，多集中于特殊钢厂，电弧炉容量小。上世纪90年代起，我国相继建设了多座大容量超高功率电弧炉。据统计，1990年至1999年我国新建设60150t电弧炉19座，总容量为1645t。目前，我国投入运行的50t以上电弧炉有39座，其中单炉出钢量100t以上的电弧炉有10座。1992年我国电弧炉平均炉容量为4.6t/座，2000年容量50150t的大电炉36座，而且大多数采用超高功率技术。为了提高钢的质量
9、，电弧炉钢厂大都配有钢包精炼装置(LF炉)并采取全连铸生产。一些钢厂还配有VD真空精炼装置。1.2 国内外电炉炼的发展趋势炼钢新原料和短流程的发展，促进了电炉炼钢的飞速发展。21世纪，很可能是电炉与转炉平分秋色的时代，因此世界各国都非常重视电炉的发展，而电炉炼钢技术发展趋势有如下几点：(1) 超高功率直流电弧炉具有电极消耗低、节电且对渣线耐火材料侵蚀小等特点，是世界范围内电炉发展的总趋势。并且要充分利用超高功率电弧炉的一些强化冶炼技术，提高电炉生产能力，逐步缩小与转炉出钢周期的差距，达到电炉转炉化的水平。(2) 尽可能地利用电炉冶炼废热和化学能，发展废钢预热及烟气二次燃烧技术。竖式电炉不仅在生
10、产率、能量利用、环境适用性及炉料灵活性等方面占有优势，而且实现了电炉炼钢的连续化，是目前最有发展前途的电炉。但其设备结构的复杂性以及其产生的二噁咽等问题也是值得注意并有待解决的。(3) 用初级能源代电，采用氧燃烧嘴助熔技术，可以降低电耗、降低生产成本、缩短冶炼时间，尤其是煤氧助熔技术更有发展前途。(4) 扩大铁源应用范围，除废钢外广泛应用DRI、HBI、碳化铁、高炉铁水、熔融还原铁、生铁块等灵活配比，以适应不同地区的原料供应状况。(5) 电炉炼钢应逐步趋向连续化操作，改善劳动条件，提高设备的利用率。(6)环保问题是全世界永恒的话题，应注意环境保护和废气物的回收利用。2 电弧炉炼钢车间的设计方案
11、2.1电炉车间生产能力计算2.1.1电炉容量和台数的确定电炉车间产量系指一定的生产期内合格产品的产量。通常指经检验合格的连铸坯产量。本设计题目为年产量100万t/年。电弧炉车间年产量计算式A=24nga/t (2-1)式中：n 全年实际有效作业日数；n365作业率(98%)=358；G 一炉熔炼钢水的量；t 平均一炉的冶炼时间，取t=55min；a 钢水铸成铸坯的收得率，取a=98.0%。考虑到电炉的过装系数f可取1.21.3，故取电弧炉的公称容量120t，且车间有一台电弧炉可满足要求。2.1.2 电炉车间生产技术指标(1) 产量指标合格钢产量100万吨/年；冶炼时间55min(2) 质量指标
12、铸坯合格率：方坯99.0%(3) 作业率指标连铸机作业率：85%(4) 连铸生产技术指标连铸比：100%铸坯合格率：方坯99.0%连铸坯收得率98.0%2.2 电炉车间设计方案2.2.1 电炉炼钢车间设计与建设的基础材料(1) 建厂条件：1) 各种原料的供应条件，特别是钢铁材料来源；2) 产品销售对象及其对产品质量的要求；3) 水电资源情况，所在地区的产品加工，配件制作的协作条件；4) 交通运输条件，水路运输及地区公路、铁路的现状与发展计划；5) 当地气象、地质条件、环保要求；(2) 工艺制度：确定工艺制度是整个工艺设计的基本方案，是设备选择，工艺布置等一系列问题的设计基础。1) 冶炼方法：超
13、高功率电弧炉冶炼，然后进行炉外精炼；2) 浇注方法：采用全连铸；3) 连铸坯的冷却处理与精整：铸坯在冷床上冷却并精整；4) 在技术或产量方面应留有一定的余地。2.2.2 产品大纲本设计题目为年产100万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间工艺设计，产品大纲为：碳素结构钢50万吨，合金结构钢50万吨。2.2.3 电炉炼钢车间的组成1) 炼钢主厂房，包括原料跨、炉子跨、精炼跨、浇注跨和出坯跨。2) 废钢料堆场及配料间包括废钢处理设施（预热、烘烤等）；3) 铁合金及散状材料间；4) 钢锭、坯存放场地；5) 中间渣场；6) 机电修理间及快速分析室；7) 炉衬制作与各种备件修理场地；8) 耐材库、备件备品库、车间变
14、、配电室；9) 水处理、烟气净化设施及车间管理、生活服务设施。2.2.4 电炉车间各跨的布置情况由于是一台超高功率电弧炉，且是全连铸，考虑到物料顺行、劳动安全条件和未来发展，采用横向高架式布置。(1) 原料跨：此跨主要是为外来废钢、返回废钢、炼钢生铁、合金料、散状料等提供场地。废钢坑可按其块度大小分几个不同的坑，另外还有合金料和散装料的烘烤区。(2) 炉子跨：此跨配有一座120吨超高功率偏心底出钢电弧炉，一座140吨LF精炼炉，炉体彻修区、炉盖修理区、耐火材料干燥室，钢包烘烤区，电炉装料配置，电炉变压器房，供氧系统，粉尘处理系统等，由高架行车进行跨间的整体运输工作。LF精炼炉主要是进行钢水的脱氧，脱硫脱气，合金化等操作。(3) 精炼跨：此跨设有钢包回转台，连铸机，钢包修理备用区，中间包修理区及烘烤区，结晶器修理区及烘烤区。因运输量大，设有两台行车进行钢包的调运工作。(4) 浇注跨：此跨主要进行铸坯的凝固，另外，此跨间还有铸机备件区、检
