1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1電爐煉鋼概述1</b></p><p>　　1.1 我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況1</p><p>　　1.2電弧爐的發(fā)展概況1</p><p>　　1.3電弧爐的特點2</p><p>　　1.4電弧

2、爐車間設計內容3</p><p>　　2設計原則和依據4</p><p>　　2.1 國家方針政策4</p><p>　　2.2 市場要求5</p><p>　　2.3 環(huán)保要求7</p><p>　　3 設計方案的確定與論證10</p><p>　　3.1 產品大綱的制定1

3、0</p><p>　　3.1.1 產品大綱10</p><p>　　3.1.2產品大綱制定的依據11</p><p>　　3.1.3 鋼種的特性、用途及生產工藝要點11</p><p>　　3.2 工藝方案的選擇及論證16</p><p>　　3.2.1 爐容量與座數的確定16</p>&

4、lt;p>　　3.2.2工藝方法與工藝流程的選擇與論證16</p><p>　　3.2.3爐外精煉工藝方法的選擇與論證19</p><p>　　3.2.4冶煉不銹鋼的幾種方法論證21</p><p>　　3.2.5 AOD爐的功能及特點：22</p><p>　　3.2.6VOD精煉基本原理24</p><

5、p>　　3.2.7連鑄部分的選擇與論證27</p><p>　　4 電爐煉鋼車間32</p><p>　　4.1車間生產能力核算及原材料消耗32</p><p>　　4.2車間組成和工藝布置32</p><p>　　4.2.1車間的組成33</p><p>　　4.2.2工藝布置33</p&g

6、t;<p>　　4.3物料與熱平衡計算35</p><p>　　5 車間主體設備的設計40</p><p>　　5.1電弧爐設計40</p><p>　　5.1.1爐型設計40</p><p>　　5.1.2水冷爐壁參數的確定42</p><p>　　5.2爐外精煉設計42</p>

7、<p>　　5.2.1設計選型原則42</p><p>　　5.2.2精煉爐的主要參數42</p><p>　　5.3連鑄設備的設計44</p><p>　　5.3.1連鑄機參數的確定44</p><p>　　5.3.2連鑄機主要設備的設計45</p><p>　　6車間主廠房設計60<

8、/p><p>　　6.1主廠房布置形式的分析60</p><p>　　6.2原料系統供應的選擇60</p><p>　　6.2.1混鐵車供應鐵水60</p><p>　　6.2.2廢鋼供應系統60</p><p>　　6.2.3散狀料供應系統61</p><p>　　6.2.4鐵合金供應系

9、統61</p><p>　　6.3供氧系統的選擇61</p><p>　　6.3.1制氧的基本原理61</p><p>　　6.3.2供氧系統的流程62</p><p>　　6.4除塵系統選擇62</p><p>　　6.4.1電爐除塵系統的組成62</p><p>　　6.4.2除

10、塵系統主要設備的選取及特點63</p><p>　　7車間廠房主要設計參數66</p><p>　　7.1原料跨設計計算66</p><p>　　7.2澆注跨設計計算66</p><p>　　7.3精煉跨設計計算67</p><p>　　7.4連鑄車間澆注跨的設計67</p><p>

11、;　　8電爐煉鋼新技術69</p><p><b>　　致 謝77</b></p><p><b>　　參考文獻78</b></p><p>　　附錄一外文翻譯79</p><p>　　附錄二 英文原文85</p><p>　　附錄三 計算過程97</

12、p><p><b>　　物料平衡計算97</b></p><p>　　熱平衡的計算107</p><p>　　車間主要設備的計算113</p><p>　　1電弧爐設計113</p><p>　　2水冷爐壁設計116</p><p>　　3變壓器設計116</

13、p><p>　　4連鑄機設計118</p><p><b>　　5鋼包設計122</b></p><p>　　6中間包設計123</p><p><b>　　1電爐煉鋼概述</b></p><p>　　1.1 我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況</p><p>　

14、　我國有豐富的鐵礦石、有色金屬、煤炭和水力資源等，是發(fā)展鋼鐵工業(yè)的基本條件。我國是世界上鋼鐵冶金起源最早的國家之一，早在春秋戰(zhàn)國時代(公元前8世紀～5世紀)就出現了生鐵冶煉，制造出很鋒利的寶劍及其他用具．在歷史上有著極輝煌的成就。但在漫長的封建社會中，工業(yè)生產和科學技術發(fā)展緩慢．近代又受帝國主義侵略掠奪，鋼鐵工業(yè)技術和裝備水平極為落后。從1890年建設的漢陽鐵廠算起至1948年的半個世紀中，鋼的總產量累計還不到200萬噸，年產量最多的1

15、043年才92．3萬噸，I949年只有15．8萬噸。 新中國成立以后，鋼鐵冶金工業(yè)發(fā)展很快。1949～1980年累計為國家生產鐵4．7億噸，鋼4．34億噸，鋼材3．05億噸，1980年產鋼量達3712萬噸，同1952年相比平均每年遞增進度為12．6路。1988年全年產鋼已超過5900萬噸。</p><p>　　到1996年以達到了1.01 億t，實現第一個1 億t 用了46 年的時間；2003 年達到了2.2 億

16、t，實現第二個1 億t 只用了7 年時間；2005 年達到了3.5 億t，實現第三個1 億t 竟用了2 年不到時間；2006 年上半年粗鋼產量達到了1.99 億t、預計全年將達到4.2～4.3 億t，占世界粗鋼產量的30%以上。從產能方面看，2003 年、2004 年和2005 年分別為3.1 億t、4.2 億t 和4.7 億t，如果目前在建和擬建的鋼鐵項目全部建成其產能將突破6 億t；這么大的生產能力不但超過了當期需求，而且遠遠超過了

17、預期需求。</p><p>　　1.2電弧爐的發(fā)展概況</p><p>　　電爐煉鋼已有八十多年的歷史，第二次世界大戰(zhàn)后電爐煉鋼才有較大發(fā)展，見下表1-1</p><p>　　表1-1電爐煉鋼比的發(fā)展</p><p>　　電爐煉鋼得到迅速發(fā)展的主要原因</p><p>　　(1)廢鋼日益增多。</p>&

18、lt;p>　　(2)鋼鐵工業(yè)迅速增長。由于發(fā)電設備大型化和技術不斷改進，可利用部分劣質粉</p><p>　　煤發(fā)電，電的供應與價格比較穩(wěn)定，使電爐煉鋼有了比較可靠的基礎。此外，電爐用廢鋼比高爐一轉爐煉鋼的能耗低。</p><p>　　(3)電爐趨向大型化、超高功率化，冶煉工藝強化。</p><p>　　(4)投資少，基建速度快，資金回收迅速。</p&g

19、t;<p>　　(5)鋼液溫度、成份容易控制，品種適應性大，可冶煉各種牌號的鋼，同時還能間</p><p><b>　　斷性生產。</b></p><p>　　近20年來，雖然世界的粗鋼產量始終徘徊在10億多噸的水平，以廢鋼為主要原料的電弧爐煉鋼技術卻取得了長足的發(fā)展，已由1970年的15% 左右上升到,2005年的40%左右，這除了技術方面的原因之外，

20、社會含鐵物料的平衡起了很大作用。從大的方面來看，冶金礦產資源（即一次資源）必然要走向枯竭，而廢鋼在社會蓄積量的不斷提高，利用廢鋼資源符合環(huán)保和物質平衡規(guī)律的要求，據有關統計，目前世界的總廢鋼蓄積量已超過140億t，若平均按14年折舊，全世界每年的廢鋼產量將達到近10億t，將與全球總的鋼產量持平，也就是說如果不對廢鋼資源進行認真的開發(fā)利用，人們每年開采的大量礦山等，實際上是在將自然資源轉化為鐵質污染態(tài)。電弧爐煉鋼技術的不斷進步為廢鋼的經濟

21、利用提供了條件。</p><p><b>　　1.3電弧爐的特點</b></p><p>　　目前，電爐煉鋼是世界各國生產特殊鋼的主要方法、它具有—系列的優(yōu)點：</p><p>　　(1)電爐煉鋼的設備比較簡單，投資少、基建速度以及資金回收快。尤其是廉價的水力發(fā)電的普及與核能發(fā)電的發(fā)展使其更得到了迅猛的發(fā)展。</p><p&

22、gt;　　(2)因電爐煉鋼的熱源來自于電弧，溫度高達4000～6000℃，并直接作用于爐料，所以熱效率較高，一船在65％以上。此外，在冶煉過程中，提高鋼液溫度靈活，容易冶煉含有難熔元素W、Mo等高合金鋼。</p><p>　　(3)電爐煉鋼不僅可去除鋼中的有害氣體與夾雜物，還可脫氧、去硫、臺金化等。故能冶煉出高質量的持殊鋼。此外，電爐鋼的成分易于調整與控制，也能熔煉成分復雜的鋼種，如不銹耐酸、耐熱鋼及其他高溫合金

23、等。</p><p>　　(4)電爐煉鋼可采用冷裝或熱裝．不受爐料的限制，并可用較次的爐料熔煉出較好的高級優(yōu)質鋼或合金。目前，社會上的板邊、車屑等廢鋼量增加，“吃掉”這些東西最理想的辦法就是用于電爐煉鋼。電爐還能將高合金廢料進行重熔或返回冶煉，從而可回收大量的貴重合金元素。</p><p>　　(5)適應性強，可連續(xù)生產，也可間斷生產，就是經過長期停產后恢復也快。</p>&

24、lt;p>　　由于電弧爐煉鋼具有上述特點，能保證冶煉含有低磷、硫、氧的優(yōu)質鋼，能使用各種元素（包括鋁、鈦等容易被氧化的元素）來使鋼合金化，冶煉出各種類型的優(yōu)質鋼和合金鋼，如滾動軸承鋼、不銹耐酸剛、高速工具鋼、耐熱鋼和合金以及磁性材料等。</p><p>　　由此可見電弧爐煉鋼具有相當大的優(yōu)越性，世界各國都在積極大力的發(fā)展電爐煉鋼技術。</p><p>　　1.4電弧爐車間設計內容&l

25、t;/p><p>　?。?）結合本地區(qū)條件設計年產80萬噸合格連鑄坯的電弧煉鋼車間，運用相關的資料制定設計原則和依據制定產品大綱，并運行工藝方案與工藝流程的選擇和論證。</p><p>　　（2）通過論證確定電爐的爐型、大小和座數，精煉方式和設備，連鑄機的機型和臺數；確定典型鋼的生產工藝路線，并對冶煉的典型鋼種進行物料平衡和熱平衡計算，對電爐爐型、變壓器功率和電極參數及連鑄機進行設計計算，對車

26、間主廠房進行設計計算。</p><p><b>　　2設計原則和依據</b></p><p>　　2.1 國家方針政策</p><p>　　鋼鐵產業(yè)是國民經濟的重要基礎產業(yè)，是實現工業(yè)化的支撐產業(yè)，是技術、資金、資源、能源密集型產業(yè)，鋼鐵產業(yè)的發(fā)展需要綜合平衡各種外部條件。我國粗鋼產量已經連續(xù)10 年穩(wěn)居世界第一、實現了鋼鐵大國之夢，為我國國

27、民經濟的發(fā)展做出了重大貢獻，但卻未能實現鋼鐵大國向鋼鐵強國的轉變。至2008 年底(國家統計局統計)，全國共有鋼鐵企業(yè)約3800 家，其中具備煉鐵、煉鋼能力的企業(yè)有1200 余家，產業(yè)集中度非常低：粗鋼產量超過500萬t 的只有15 家，300～500 萬t 的企業(yè)有11 家，100～300 萬t 的企業(yè)有29 家。2008 年全國25 家300 萬t 以上規(guī)模企業(yè)產量之和占全國粗鋼的比重只有53%左右，國內最大的鋼鐵企業(yè)寶鋼集團200

28、8年產量占全國粗鋼產量的比重約為8.3%與2007年相比又降低了一個百分點。并由此導致了資源配置不合理、競爭能力低下，不僅嚴重制約著整體競爭力的提高，同時也大大削弱了我國鋼鐵工業(yè)在國際市場上的地位和作用。另一方面鋼鐵工業(yè)是能源、水、礦石消耗量大的資源密集型產業(yè)，其特點是產業(yè)規(guī)模大、生產工藝流程長，從礦石開采到產品的最終加工，需要經過很多生產工序，其中的一</p><p>　　在產業(yè)布局方面，針對目前我國鋼鐵產業(yè)布

29、局不合理現象，產業(yè)政策特別強調，鋼鐵產業(yè)的布局調整要與城市發(fā)展相結合。要綜合考慮市場分布、礦產資源、能源、水資源、交通運輸、環(huán)境容量和利用國外資源等條件，必須依托有條件的現有企業(yè)，結合兼并、搬遷，在具有比較優(yōu)勢的地區(qū)進行改造和擴建。</p><p>　　針對我國鋼鐵產業(yè)實際產能已基本滿足國內需要的現狀，產業(yè)政策規(guī)定，原則上不再單獨建設新的鋼鐵聯合企業(yè)、獨立煉鐵廠、煉鋼廠，不提倡建設獨立軋鋼廠。新增生產能力要和淘汰

30、落后生產能力相結合，原則上不再大幅度擴大鋼鐵生產能力。重要環(huán)境保護區(qū)、嚴重缺水地區(qū)、大城市市區(qū)，不再擴建鋼鐵冶煉生產能力，區(qū)域內現有企業(yè)要結合組織結構、裝備結構、產品結構調整，實施壓產、搬遷，滿足環(huán)境保護和資源節(jié)約的要求。</p><p>　　同時產業(yè)政策規(guī)定，大型鋼鐵企業(yè)應主要分布在沿海地區(qū)。內陸地區(qū)鋼鐵企業(yè)應結合本地市場和礦石資源狀況，以礦定產，不謀求生產規(guī)模的擴大，以可持續(xù)生產為企業(yè)生存的主要目標。而這一點

31、實際上已經表明中國的鋼鐵業(yè)發(fā)展正在向國際看齊，因為國際上大鋼廠基本都分布在沿海地區(qū)。</p><p>　　在行業(yè)準入方面，為確保鋼鐵工業(yè)產業(yè)升級和實現可持續(xù)發(fā)展，防止低水平重復建設，產業(yè)政策也給出了相當嚴格的標準。權威人士透露，產業(yè)政策要求現有企業(yè)通過技術改造一定要努力達到：建設燒結機使用面積180平方米及以上；焦爐炭化室高度6米及以上；高爐有效容積1000立方米及以上；轉爐公稱容量120噸及以上；電爐公稱容量7

32、0噸及以上。沿海深水港地區(qū)建設鋼鐵項目，高爐有效容積要大于3000立方米；轉爐公稱容量大于200噸，鋼生產規(guī)模800萬噸及以上等。</p><p>　　而鋼鐵聯合企業(yè)技術經濟指標也應達到：噸鋼綜合能耗高爐流程低于0.7噸標煤，電爐流程低于0.4噸標煤，噸鋼能耗新高爐流程低于6噸，電爐流程低于3噸，水循環(huán)利用率95%以上。</p><p>　　上述二點外，循環(huán)經濟概念首次引入鋼鐵產業(yè)政策。新

33、產業(yè)政策還結合中國不斷發(fā)展變化的市場，首次把發(fā)展循環(huán)經濟放在重要地位。</p><p>　　鋼鐵工業(yè)是能源、水資源、礦產資源消耗的密集型產業(yè)，也是最具潛力、最有條件、最迫切需要發(fā)展循環(huán)經濟的產業(yè)。</p><p><b>　　2.2 市場要求</b></p><p>　　得益于世界經濟的發(fā)展，特別是建筑、汽車、造船、家電、機械制造等鋼鐵下游消

34、費產業(yè)產量的增加，全球市場對鋼鐵產品的需求旺盛。據國際鋼鐵協會預測，今年全球鋼鐵市場的需求量將達到8.41億噸，比去年增加4.8％左右。臺灣地區(qū)“中鋼公司”預測，明年全球鋼鐵需求量將達到10億噸，刷新歷史紀錄。還有行業(yè)專家認為，2000年至2010年是全球鋼鐵產業(yè)的黃金十年，在此期間，全球鋼鐵市場將增加近3億噸的消費，至2010年全球鋼鐵消費量將超過11億噸。</p><p>　　全球鋼市走旺對我國鋼鐵事業(yè)的發(fā)展

35、是一個極好的機遇，但也需冷靜看到鋼鐵市場前景仍然存在一些不確定因素。例如美、歐、日等發(fā)達國家經濟恢復和發(fā)展還不能非常確定；國際鋼鐵市場貿易環(huán)境、糾紛摩擦沒有得到根本解決；世界經合組織成員國的鋼鐵會議有關壓縮產能、反對不公平市場競爭等重大鋼鐵議題，因為存在不少分歧意見而進展緩慢等等。這些因素都將在一定時期內對國際鋼鐵市場產生負面影響。因此，中國鋼鐵企業(yè)在擴大發(fā)展的同時，需謹防盲目大量生產造成對市場的過度供應，并調整產品結構，確保生產和發(fā)貨

36、計劃能夠反映市場對鋼材的真實需求；在投資建立新廠前，應確保新項目的確是市場所需求的，并能夠收回成本并獲得投資回報。另外，我國鋼鐵生產商也要適應世界潮流，逐漸由量的競爭轉向質的競爭，追求生產的高效化和產品的質量。</p><p>　　中國目前已發(fā)展為全球最大的鋼鐵生產國、消費國和進口國。據業(yè)內人士估計，2000年至2010年全球鋼鐵市場將增加3億噸的消費，其中有2億噸以上來自中國內地。中國內地今年的鋼材消費量將達到

37、2.5億噸，產量達到2.25億噸，進口量將超過3026萬噸的歷史最高水平，連續(xù)第二年位居全球最大的鋼材進口國。</p><p>　　中國鋼鐵工業(yè)經過 “十五”期間的快速發(fā)展，裝備水平、生產規(guī)模和品種質量等方面都有了很大的提高，解決了產需總量的基本平衡問題。今后鋼鐵行業(yè)發(fā)展的思路也比較清晰，主要是品種、質量和效益，要實現經濟增長方式的轉變，要抓管理、練內功，提高市場競爭力，保持平穩(wěn)健康地發(fā)展。中國鋼鐵工業(yè)不僅在數量

38、上快速增長，而且在品種質量、裝備水平、技術經濟、節(jié)能環(huán)保等諸多方面都取得了很大的進步，形成了一大批具有較強競爭力的鋼鐵企業(yè)。中國鋼鐵工業(yè)不僅為中國國民經濟的快速發(fā)展做出了重大貢獻，也為世界經濟的繁榮和世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展起到積極的促進作用。中國經濟快速的發(fā)展，拉動了中國鋼材消費的持續(xù)增長，緩解了全球鋼鐵產能過剩，改變了世界鋼鐵市場和原料市場的供求關系，由過去的供大于求轉為供不應求，鋼鐵市場由低迷轉為興旺，鋼材價格由長期的低價位運行轉為高價

39、位運行。2001年至2007年，全球鋼鐵業(yè)重新恢復了活力，國際鋼鐵市場需求興旺，鋼鐵企業(yè)利潤豐厚。 2008年，隨著世界經濟危機的蔓延，全球鋼鐵行業(yè)發(fā)展面臨巨大壓力，中國鋼鐵行業(yè)下游市場需求減緩，在應對經濟危機方面，中國政府頻頻出臺政策措施，對鋼鐵行業(yè)產生積極作用</p><p><b>　　2.3 環(huán)保要求</b></p><p>　　結合鋼鐵產量總量調

40、控和結構調整，大力推動以清潔生產為中心的技術改造，積極采用熱裝鐵水、廢鋼預熱、泡沫渣埋弧、二次燃燒、爐外精煉、高效連鑄等先進技術，全面推廣余能、余壓、余熱和廢氣、廢水、廢渣的綜合利用。</p><p>　　搞好節(jié)能降耗、環(huán)境保護和資源綜合利用。推進“清潔生產”工藝技術的應用，全面推廣余能、余壓、余熱回收利用技術，實現廢物的資源化、無害化、最小化。 采用“清潔生產”工藝技術，從生產源頭做起，控制污染的產生

41、，解決老污染源治理問題。保證新、改、擴建工程中的環(huán)保技術、資金的到位，使環(huán)?！叭瑫r”高水平配套。搞好鋼鐵企業(yè)總排水處理、鋼鐵渣綜合利用，以及低濃度SO2煙氣治理技術的應用。采取精料方針，優(yōu)化原料結構，降低消耗，改善環(huán)境。</p><p>　　由于連鑄比的不斷增加使得優(yōu)質返回廢鋼的比例日趨減少，混雜的社會回收廢鋼的比例逐年增加，尤其是汽車、家電等產品的電子組件中廣泛使用各種有色金屬，加之磁性材料和復合材料的大量使

42、用，使得難以解體分離的產品不斷地增加。這就使回收的廢金屬中含有較多雜質。如銅含量可達0.4%～2.5%；錫含量大于0.3%。這種不斷富集的趨勢使廢鋼中有害殘存元素的控制越來越困難。為了解決社會廢鋼的回收利用問題，應該開發(fā)去除并回收廢鋼中有害元素的技術。包括廢鋼預處理（如壓碎和分離），廢鋼回收利用（包括去銅、錫、鋅、預熱和熔煉、灰塵和廢氣的處理等等）。</p><p>　　作為廢鋼為主要原料的煉鋼短流程，一方面要進

43、一步發(fā)展精確成分冶煉和近終成形技術，從源頭降低消耗和減少排放。另一方面要形成新的雜質分離技術，在原料、產品、排放等方面加強與上、下游產業(yè)的聯結，盡可能利用上游產業(yè)的排放物作為原料，并將自身的排放物為下游產業(yè)所利用，使生產和消費過程中產生的廢棄物作為二次資源，通過使用先進技術加以回收和重新利用，形成物質的充分循環(huán)。此外，在形成新的工藝流程中，要實現將材料制造、能源生產和廢物處理等功能相結合，使鋼鐵材料生產過程不再是一面大量耗能、一面大量排

44、放的污染源，相反成為清潔生產的典范，成為能量和資源循環(huán)的典范。</p><p>　　鋼鐵工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，但長期以來，鋼鐵工業(yè)一直被作為能源消耗和污染大戶受到批評。據有關報道，鋼鐵工業(yè)固體粉塵、SO2排放和煙塵排放分別列行業(yè)第二、第三和第四位，其中粉塵排放占工業(yè)排放量的20.0%。 </p><p>　　鋼鐵生產工藝過程復雜，在每一工序都會產生粉塵、廢氣等過程排廢。排廢在機制上有如

45、下兩個方面：一是冶金工藝過程必然產生的排廢。如鋼鐵冶金過程必然要產生脈石、爐渣和氧的氣體產物CO2及CO；二是鋼鐵冶金過程附帶工藝排廢，如加熱過程產生的高溫廢氣、因廢氣和高溫蒸發(fā)產生的煙塵、設備冷卻產生的廢水等。前者是物料平衡的必然結果，可通過原料結構和工藝加以調節(jié)，調節(jié)的結果一般只能改變排放物的性質和地點，而無法降低總排放量。要降低該部分排廢只能通過與其它行業(yè)技術的結合實現再資源化，如利用冶金爐渣生產建材等。通過革命性的工藝變革可徹底

46、改變工藝結構，也H2O可使工藝過程排放發(fā)生變化，如采用還原，產物將為而非CO2和CO；而第二種排廢是能量過度消耗所引起的，可以通過工藝進步和節(jié)能技術措施加以解決。</p><p>　　就短流程煉鋼工藝而言，提高效率和連鑄工藝配合是其發(fā)展的一條主線，圍繞這一點，開發(fā)了一系列的相關節(jié)能、提高效率的措施，徹底改變了傳統電弧爐煉鋼周期很長三段式煉鋼模式。電耗已由1965年的降低到2005年的。對部分采用外配鐵水和廢鋼預熱

47、的電弧爐已實現了電耗低于理論電耗的運行。由于能耗降低，效率提高，不僅使鋼鐵企業(yè)獲得了明顯的經濟效益，而且大大降低了對環(huán)境的污染?？梢钥闯?，鋼鐵冶金技術的進步本身使單位產品的資源消耗和對環(huán)境的影響明顯降低，集中地體現在能源消耗的大幅度降低。</p><p>　　近20年來，雖然世界的粗鋼產量始終徘徊在7 億多噸的水平，以廢鋼為主要原料的電弧爐煉鋼技術卻取得了長足的發(fā)展，已由1970年的15% 左右上升到,2000年

48、的38%左右，這除了技術方面的原因之外，社會含鐵物料的平衡起了很大作用。從大的方面來看，冶金礦產資源（即一次資源）必然要走向枯竭，而廢鋼在社會蓄積量的不斷提高，利用廢鋼資源符合環(huán)保和物質平衡規(guī)律的要求，據有關統計，目前世界的總廢鋼蓄積量已超過140億t，若平均按14年折舊，全世界每年的廢鋼產量將達到近10億t，將與全球總的鋼產量持平，也就是說如果不對廢鋼資源進行認真的開發(fā)利用，人們每年開采的大量礦山等，實際上是在將自然資源轉化為鐵質污染

49、態(tài)。電弧爐煉鋼技術的不斷進步為廢鋼的經濟利用提供了條件。</p><p>　　高效生產是在一定的資金投入條件下實現最大產出的生產方式。生產效率的提高會帶來明顯的經濟和社會效益。節(jié)能不一定可使生產過程高效化，但生產的高效率必然會有一定的節(jié)能效果，電弧爐煉鋼工藝單位爐容輸入功率由提高到，不僅大大縮短了冶煉周期，同時使電耗降低了約。高效生產使電弧爐能和現代高效連鑄及近終形連鑄如薄板坯連鑄等有效結合，形成了UHP-EAF

50、+LF+VD+CC 的新型短流程煉鋼工藝，以其緊湊、臨界、高效的特征，大大縮短了企業(yè)的生產流程，降低了能耗和其它輔助材料消耗，不僅可使取得明顯的經濟效益，也明顯降低環(huán)境負荷。鋼鐵冶金工業(yè)通過工藝的合理化，設備的大型化，操作的自動化，已具備了高效生產的基本條件。今后進一步的工藝優(yōu)化將是高效生產研究的主要方向。</p><p>　　鋼鐵仍然是非常重要的結構材料和迄今為止產量最大的功能材料，在眾多的使用領域內鋼鐵仍屬必

51、選材料，是工、農業(yè)、交通運輸業(yè)和國防工業(yè)的基礎。鋼鐵工業(yè)屬于流程制造業(yè)，在鋼鐵制造體系中大量的物質/產品流、大量能量轉換過程、多種形式的排放過程和大量的排放/廢棄物都對環(huán)境造成不同層次、不同程度上的影響。鋼鐵工業(yè)面向新世紀的重要命題（也是根本性的命題）之—是走綠色制造的道路，構筑可持續(xù)發(fā)展的鋼鐵工業(yè)。技術研究將沿著低能耗、低資源消耗、低排放和可循環(huán)利用的方向。對生態(tài)友好的外延，包括對城市和環(huán)境的融洽會越來越受到關注。繼續(xù)開發(fā)和生產高性能

52、產品以滿足新的需要，應對其它新型材料的競爭和挑戰(zhàn)。新一代鋼鐵材料將更有利于生態(tài)。如通過細化晶粒，減少合金元素加入，從而便于循環(huán)利用的新型鋼鐵材料開發(fā)。新流程、新工藝研究與開發(fā)。除現有主要流程的進一</p><p>　　步優(yōu)化外，繼續(xù)開發(fā)新一代鋼鐵生產工藝，尋求從根本上改變鋼鐵工業(yè)能耗高、環(huán)境污染嚴重的局面。如對熔融還原技術的持續(xù)關注等。鋼鐵工藝中將更廣泛地采用其它工業(yè)和社會的廢棄物，成為環(huán)保的積極因素。</

53、p><p>　　3 設計方案的確定與論證</p><p>　　3.1產品大綱的制定</p><p><b>　　3.1.1產品大綱</b></p><p><b>　　1）冶煉鋼種</b></p><p>　　典型鋼種：00Cr18Ni10</p><p>

54、;　　其他鋼種：1Cr18Ni12Mo2Ti,45Mn2,27SiMn,Y20,</p><p><b>　　2） 鋼種成分</b></p><p><b>　　表 3—1鋼種成分</b></p><p>　　3） 各鋼種產量及產量比（%） 單位：萬噸</p><p>　　表3—2 各鋼種產量及產

55、量比</p><p>　　3.1.2產品大綱制定的依據</p><p>　　1910-1914年誕生的組織分別為馬氏體、鐵素體和奧氏體的不銹鋼，從化學成分來看，主要屬Fe-Cr和Fe-Cr-Ni兩大體系。從第一次世界大戰(zhàn)結束到第一次世界大戰(zhàn)結束的近二十年中(即1919年至1945年)。隨著各種工業(yè)的發(fā)展，不銹鋼為適應工作條件而發(fā)生了分化，即在原來兩大體系二種組織狀態(tài)的基礎上，通過增減碳含量

56、和添加多種其它的合金元素而衍生出了許多新型的不銹鋼。從一次大站結束直至日前為止的二十多年中，主要為適應抗海水或鹽類腐燭，吸收Y射線及中了、獲得超高強度、節(jié)約鎳等需要而發(fā)展了抗點蝕不銹鋼、原了能工業(yè)用不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼和錳氮代鎳不銹鋼。近年來.為了解決奧氏體不銹鋼的品間腐燭和應力腐蝕問題，又分別發(fā)展了超低碳不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼。日前，己投入市場的不銹鋼的品種己達到230種以上，經常使用的也有近50種，其中約有80%是奧氏體不銹鋼C

57、18鉻一8鎳)的衍生物，而其余20%則是由13鉻鋼演變而成的。關于不銹鋼鋼種的最卞要的研究和發(fā)展是集中在兩個方面:第一個方面是改善鋼的耐腐蝕性，其中對18- 8鋼品間腐燭問題的研究，不僅發(fā)展了鋼種，提出了解決這個間題的工藝方法。還促進了有關不銹</p><p>　　不銹鋼的特性主要表現在表面美觀以及使用可能性多樣化耐腐蝕性能好，強度高，耐高溫氧化及強度高，不必表而處理，所以簡便、維護簡單清潔，光潔度高焊接性能好&

58、lt;/p><p>　　3.1.3鋼種的特性、用途及生產工藝要點</p><p>　　1）不銹鋼 00Cr18Ni10 </p><p>　　表3—3 不銹鋼鋼的成分</p><p><b>　?。?）特性：</b></p><p>　　不銹鋼的一般特性：表面美觀以及使用可能性多樣化 ，耐腐蝕性能

59、好，比普通鋼長久耐用 ，耐腐蝕性好 ，強度高，因而薄板使用的可能性大 ，耐高溫氧化及強度高，因此能夠抗火災 ，常溫加工，即容易塑性加工 ，因為不必表面處理，所以簡便、維護簡單。 </p><p>　　00Cr18Ni10作為低C的304鋼，在一般狀態(tài)下，其耐蝕性與304剛相似，但在焊接后或者消除應力后，其抗晶界腐蝕能力優(yōu)秀；在未進行熱處理的情況下，亦能保持良好的耐蝕性，使用溫度-196℃～800℃。</p&

60、gt;<p><b>　?。?）用途：</b></p><p>　　應用于抗晶界腐蝕性要求高的化學、煤炭、石油產業(yè)的野外露天機器，建材耐熱零件及熱處理有困難的零件。</p><p><b>　　（3）力學性能</b></p><p>　　表3—4 不銹鋼的力學性能</p><p>&l

61、t;b>　?。?）生產工藝要點</b></p><p><b>　　①化學成分的選擇</b></p><p>　　304L不銹鋼冶煉中提高鋼水中[Cr]量與盡量減少渣中[Cr]量是根本環(huán)節(jié)，冶煉各階段都可以以此為基礎，這不僅僅是個理論問題，也是操作中的根本認識問題。鋼中合金含量高，總量為13%一30% ;合金元素中鉻含量很高，而碳含量很低約為0.03

62、%;鉻比鐵易于氧化，鉻的氧化物熔點高，渣子粘稠;合金元素價格昂貴，提高Cr,Ni,Mn，的收得率十分重要;近年來由于對表面質量要求日益提高，故對夾雜和氧、硫等雜質的潔凈化要求也日益提高;不銹鋼脫磷問題仍未解決?？傊?，不銹鋼冶煉的核心技術可歸納為4個字:降碳保鉻。即如何在降碳的同時盡量減少鉻的燒損。</p><p>　　在一般不銹鋼的成分范圍內，可認為在Fe-Cr-C-O構成的四元體系中基本的反應式為Cr3O4(s

63、)+4[C]=3[Cr]+4(CO)(g)</p><p>　　若取一氧化碳的分壓為一個大氣壓，即Pco=1atm，實用的熱力學計算式為:</p><p><b>　　=+8.76</b></p><p>　　式中:T為絕對溫度K; [%Cr]和[%C]分別為熔池中Cr和C的重量百分濃度。</p><p>　　在飽和氧的

64、熔池中鉻、碳和溫度的關系如圖所示。</p><p>　　圖3-1：在飽和氧的熔池中鉻、碳和溫度的關系圖</p><p>　　可以看出:對于Cr =18%的不銹鋼，若使C降至0.12%以下，溶池溫度可達到1825℃，爐襯將很快毀壞。這就是單爐法冶煉的主要困難?？紤]到Pco的影響，熱力學計算式為:</p><p>　　=-+8.76-0.925lgPco</p&g

65、t;<p>　　式中Pco為氣相中一氧化碳的分壓，單位為atm。由此式可知減壓操作有利于不銹鋼冶煉，即可通過VOD抽真空，降低氣相總壓強，從而提高Cr的收得率。</p><p>　　從圖中可以清楚地看出，18%Cr鋼中C% ,溫度和Pco的關系。</p><p>　　圖3-2 18% Cr鋼中C%、溫度和Pco的關系</p><p><b&g

66、t;　?、谝睙捁に囈c：</b></p><p>　　前期爐渣的處理。爐料融化后由于Si的氧化，爐渣堿度很低（R<0.6），但由于[C],[Si]高，渣中的氧化鉻不多，熔清后應扒除爐渣并補加石灰，保證爐渣的堿度。進行扒渣處理時，前期損失Cr約0.3%-0.4%。否則還原前期扒渣時，由于渣量大，Cr的損失很大，也導致還原困難。</p><p>　　白灰用量。增加墊底白灰，前

67、期還原白灰及還原期白灰的用量，則渣中的（）含量明顯下降。</p><p>　　開吹條件的控制。要達到良好的脫C保Cr效果，需要高的溫度。</p><p>　　關于還原劑的使用。實際冶煉中，止吹加入Cr后，鋼水溫度迅速下降至1650左右，[C]的脫氧能力很低，應迅速加入Si或Al來防止因[Cr]的溶解度變化而出現的燒損，因此預還原工藝中同時應用Al塊，FeSi塊來控制鋼水的脫氧，用Si粉，A

68、l粉，Ca粉來控制渣中[Cr]的還原，預還原時，脫氧劑及FeCr中Si的總量約1%，預還原后，鋼水中[Si]量0.2%-0.28%，當白灰用量不足時，鋼水中[Si]可達0.6%-0.7%。</p><p>　　關于還原期增C。預還原期增C是不銹鋼冶煉中的一個重要問題。</p><p>　　關于還原白渣問題。全分析后的脫氧往往很容易忽視，實際上全分析后脫氧好壞至關重要。</p>

69、<p>　　2）316L不銹鋼1Cr18Ni12Mo2Ti</p><p><b>　?。?）特性：</b></p><p>　　因添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強度特別好，可在苛酷的條件下使用;加土硬化性優(yōu)(無磁性)。</p><p><b>　　（2）用途：</b></p><

70、p>　　海水里用設備、化學、染料、造紙、草酸、肥料等生產設備;照像、食品工業(yè)、沿海地區(qū)設施、繩索、CD桿、螺栓、螺母</p><p>　　3）合金結構鋼45Mn2</p><p><b>　　（1）特性：</b></p><p>　　此鋼為中碳調質鋼，強度、耐磨性和淬透性均較高，在油中臨界淬透直徑達10～25mm，在水中臨界淬透直徑達22

71、～45。調質后具有良好的綜合力學性能，可切削性尚好；但熱處理時有過熱敏感性及回火脆性傾向，水淬易開裂，對白點敏感，焊接性和冷變形塑性較低等缺點。</p><p><b>　?。?）用途：</b></p><p>　　用作機械零件和各種工程構件并含有一種或數種一定量的合金元素的鋼?？煞譃槠胀ê辖鸾Y構鋼和特殊用途合金結構鋼。前者包括低合金高強度鋼、低溫用鋼、超高強度鋼、滲

72、碳鋼、調質鋼和非調質鋼；后者包括彈簧鋼、滾珠軸承鋼、易切削鋼、冷沖壓鋼等。要求具有較高的屈服強度、抗拉強度和疲勞強度，還有足夠的塑性和韌性。</p><p>　　一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉爐冶煉，要求高的采用爐外精煉、電渣重熔或真空處理、真空感應爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。這類鋼的合金元素含量都相當高，主要有耐蝕鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼以及具有其他特殊物理和化學性能的特殊鋼。合金結構鋼廣泛用于船舶、車輛、飛

73、機、導彈、兵器、鐵路、橋梁、壓力容器、機床等結構上。合金結構鋼比碳素鋼有更好的力學性能，特別是熱處理性能優(yōu)良。</p><p>　　4）合金結構鋼27SiMn</p><p><b>　?。?）特性：</b></p><p>　　這種鋼的性能優(yōu)于30Mn2鋼，淬透性較高，在水中臨界淬透直徑達8～22mm，可切削性良好，冷變形塑性及焊接性中等；另

74、外鋼在熱處理時韌性減低不多，但卻有相當高的強度和耐磨性，特別是水淬時仍有較高的韌性；但是此鋼對白點敏感性大，熱處理時有回火脆性傾向及過熱敏感性。</p><p><b>　?。?）用途：</b></p><p>　　這種鋼主要在調質狀態(tài)下使用，用于制造要求高韌性和耐磨性的熱沖壓件；也可在正火或熱軋供應狀態(tài)下使用，如拖拉機的履帶銷等。</p><p&

75、gt;　　5）易切削結構鋼 Y20</p><p><b>　?。?）特性：</b></p><p>　　具有較高的力學性能，可切削性與相應的20鋼相比，生產效率可提高30%～40%，但低于Y12；有熱脆和冷脆傾向，工藝上應注意防止。與其它鋼的不同點，鋼中S和P含量很高，主要是為提高易切削性能。還含有其它易切削元素，如Mn、Pb、Bi、Te、Se。</p>

76、;<p><b>　　（2）用途：</b></p><p>　　用于小型機器上難于加工的復雜斷面零件，以及內燃機的輪軸、離開器開關、球形卡頭銷釘等</p><p>　　3.2 工藝方案的選擇及論證</p><p>　　3.2.1爐容量與座數的確定</p><p>　　已知年產合格連鑄坯是80萬噸，為確定電

77、爐的容量和座數，可用下式求出：</p><p>　　式中 A 車間年產合格連鑄坯量 t/a</p><p>　　n—全年工作天數 本設計305天</p><p>　　a—金屬料收得率,爐料收得率 95～96%，鋼液收得率95～96%，本設計各取0.96</p><p>　　G—車間爐子總容量 G=g×N</p>&

78、lt;p>　　g — 一座爐子的容量 t</p><p><b>　　N—車間內爐子座數</b></p><p>　　η—鋼錠收得率，連鑄為96%～98% 本設計取 0.98</p><p>　　τ—冶煉周期，60～70min 本設計取65min</p><p><b>　　G=130t</b&g

79、t;</p><p>　　本設計采用一座130t的電爐。</p><p>　　3.2.2工藝方法與工藝流程的選擇與論證</p><p>　　1）冶煉方法的選擇與論證</p><p>　　本設計的工藝流程為：配料（廢鋼）+鐵水→130tUHP超高功率電弧爐冶煉（出鋼槽出鋼）→130tAOD精煉爐→130tVOD精煉爐→全弧型連鑄機連鑄→連軋成材

80、→精整→檢驗入庫</p><p>　　1.電弧爐煉鋼和轉爐煉鋼的比較</p><p>　　⑴轉爐流程的優(yōu)缺點：</p><p>　　轉爐流程：高爐→鐵水預處理→轉爐→二次精煉→連鑄→軋制。</p><p>　?、勹F水的純凈度和質量穩(wěn)定性均優(yōu)于廢鋼。②采用鐵水預處理工藝，進一步提高鐵水純凈度： S≤0．005％，P≤0．01％。③氧氣轉爐煉

81、鋼配以二次精煉的工序優(yōu)勢在于極高的生產速率和優(yōu)異的純度，因而適于低碳／超低碳、低殘余元素的鋼種，尤其是批量很大、合金含量較低的鋼種。④轉爐的終點控制水平高，渣鋼反應比電爐更接近平衡。⑤轉爐鋼水的氣體含量低，N≤20ppm，H≤3ppm。⑥由于冶煉過程所需的能量依靠鋼中易氧化元素與氧作用而釋放的化學能供應，因而溫度控制與冶金過程密切相關，工藝靈活性較差。⑦轉爐冶煉周期短，生產效率高，易于與精煉、連鑄形成高效化生產。⑧轉爐與LF爐

82、匹配，可靈活生產高、中碳及含有一定合金量的低合金鋼。⑨轉爐冶煉是采用化學熱和物理熱，富裕熱量只能熔化10％～15％廢鋼或合金，故不適宜冶煉高合金鋼，尤其不適宜煉合金工具鋼、難熔鎢鐵等高熔點合金。</p><p>　?、齐姞t流程的優(yōu)缺點： </p><p>　　電爐流程：電爐→二次精煉→連鑄→軋制。</p><p>　?、?電爐煉鋼配以LF/VD二次精煉生產特殊鋼的

83、優(yōu)勢在于使用化學性質為中性的電弧作為熱源，冶煉過程中加熱與化學反應相互獨立，從而保證了工藝的靈活性。又由于允許加入較多數量的合金，因而在生產高合金鋼方面具有更明顯的優(yōu)勢。采用電爐煉鋼工藝適合于生產小批量、多品種、合金含量較高的鋼種。</p><p>　　② 由于電爐加熱鋼水時會使熔池增碳，而電爐冶煉過程成分控制較為容易，故其優(yōu)勢鋼類為中、高碳鋼和高合金鋼。由于電弧區(qū)鋼液吸氮，因而難以生產氮含量低的產品。</

84、p><p>　?、?電弧加熱爐料時，產生物理熱大部分被包圍在加熱的爐料中，而且?guī)ё叩臒釗p失少，所以熱效率比轉爐煉鋼法要高。但使用小容量的電弧爐生產特殊鋼的首要問題在于無法配置有效的二次精煉手段；其次是裝備水平難以提高，影響了成分和溫度的精確控制；第三是由于出鋼量小，爐間成分波動范圍大。</p><p>　　④ 采用電爐冶煉消耗高、生產成本高。</p><p>　　⑤ 電

85、爐由于采用的原料是廢鋼，因此殘余元素較多，影響鑄坯成分和質量。</p><p>　　電弧爐煉鋼以電能為熱源，利用電極與爐料間產生的電弧的高溫來加熱和融化爐料。因而與轉爐煉鋼比較有以下優(yōu)點：</p><p>　　a.能靈活掌握溫度。電弧爐中電弧區(qū)溫度高達4000℃以上，遠遠高于煉鋼所需的溫度，因而可以融化各種高熔點的合金。通過電弧加熱，鋼液溫度可達1600℃以上。在冶煉過程中通過對電流和電壓

86、的控制，可以靈活掌握冶煉溫度。以滿足不同鋼種冶煉的需要。</p><p>　　b. 熱效率高。電弧爐煉鋼沒有大量高溫爐氣帶走的熱損失，因而熱效率高，一般可達60%以上，比轉爐煉鋼率高。</p><p>　　c.爐內氣氛可以控制。氧氣轉爐吹入大量氧氣是熔煉得以進行的必要條件，因而在轉爐中，熔煉自始至終是在不同程度的氧化性氣氛下進行的。在電弧爐中沒有可以燃燒的氣體。根據工藝要求，既可造成爐內的

87、氧化性氣氛，也可造成還原性氣氛，這是轉爐無法做到的。因而在堿性電弧爐煉鋼過程中能夠大量的去除鋼中的硫、磷、氧和其他雜質，提高鋼的質量，合金的回收率高且穩(wěn)定，鋼的化學成分比較容易控制，冶煉的鋼種也較多。</p><p>　　d. 設備簡單，工藝流程短。電弧爐的主要設備為變壓器和爐體兩大部分，固而基建費用低，投產快。電弧爐以廢鋼為原科，不像轉爐那樣以鐵水為原料，所以不需要一套龐大的煉鐵和煉焦系統，因而流程短。<

88、/p><p>　　根據生產鋼種及生產條件，本設計采用130t超高功率豎爐電弧爐。</p><p>　　2)電弧爐形式及變壓器的選擇：</p><p>　　1964 年, 美國的Schwabe 等首次提出了超高功率電爐的概念, 它顯著地提高了交流電弧爐的生產率, 同時擺脫了爐壁損耗過快的問題, 并且具有縮短熔化時間、改善熱效率、降低電耗、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點。因此, 超高功率電

89、爐在70 年代后期得到了廣泛的應用, 目前已經成為現代電弧爐的總稱, 是高效、節(jié)能的煉鋼設備。UHP 技術近年有爐子容量趨大、功率水平趨高的趨勢, 國外個別UHP2EAF 的功率水平已達到 1 000 kVAt, 甚至更高, 可以稱為超超高功率電弧爐。</p><p>　　手指式豎爐電弧爐是德國 FUCHS公司在 20世紀90 年代初開發(fā)和研制的，所謂“手指”是指在豎爐和電弧爐連通接口之間有單排或雙排的可通過機械

90、裝置開啟和關閉的手指狀托架。其操作步驟如下：前一爐出鋼結束 →打開手指，加第一筐預熱好的廢鋼 →加第二筐需預熱的廢鋼 →熔煉(同時可加鐵水) →關閉手指，加下一爐第一筐需預熱的廢鋼 →出鋼。</p><p>　　在電弧爐冶煉過程中 ,通過向廢氣流中直接加入廢鋼而充分利用廢氣對廢鋼的預熱能力 ,不僅是利用有形能量 ,而且利用二次燃燒的化學能。下一爐的第一筐廢鋼放置在豎爐手指裝置上 ,因而在前一爐冶煉過程中產生的廢氣

91、熱量也被充分利用。</p><p>　　電弧爐配備的變壓器容量僅為每噸冶煉能力0.7MW,同時 ,由于是對經過預熱的廢鋼起弧 ,因而電弧爐的電能輸入狀況有了很大改善。在這樣工藝過程中的時間限制因素僅是廢鋼中的熱傳遞。</p><p>　　由于環(huán)境方面的原因 ,必須限制廢氣中未燃燒顆粒的數量 ,因而安裝在豎爐下方區(qū)域的氧油燒嘴不僅用于幫助廢鋼預熱 ,而且還能盡快提高廢氣溫度。</p&g

92、t;<p>　　廢鋼在廢氣流中受到預熱 ,同時它被用作是廢氣的第一個過濾裝置 ,這就意味著只有少量爐塵需要處理 ,而且電弧爐的金屬收得率因此而提高。此外還發(fā)現了附帶的好處 ,即布袋除塵室中爐塵鋅含量高達40 %,因而有助于這樣的爐塵在相關工業(yè)中得到回收利用。</p><p>　　手指式豎爐電弧爐工藝本身所具備的特點是生產率最大 ,廢氣熱損失最小 ,同時滿足日趨嚴格的環(huán)保要求。因此 ,該電弧爐的冶煉成

93、本能夠大大降低。</p><p>　　豎爐的作用:①提高電弧爐生產率；②提高金屬收得率；③煙氣上升直接預熱豎爐中廢鋼 ,以降低爐子電能輸入和能耗；④無需開爐蓋加廢鋼 ,以減少加料過程中的能量損失；⑤豎爐中的廢鋼料柱可作過濾器 ,以減少煙氣中的粉塵量；⑥降低電極消耗。</p><p>　　手指的作用:①100 %廢鋼經預熱加入爐內；②噸鋼電耗降低約100 kWh；③提高金屬收得率；④降低電極

94、消耗；⑤縮短冶煉周期；⑥提高生產率；⑦降低生產成本；⑧降低噪音和閃變；⑨降低粉塵排放；⑩縮短資金的回收期。在廢鋼條件相同的情況下 ,同普通電弧爐工藝相比較 ,手指式豎爐電弧爐的優(yōu)點顯而易見 ,下圖給出了二者的能量平衡比較。</p><p>　　圖3-3 手指式豎爐電弧爐與傳統電弧爐能量平衡比較</p><p>　　綜上所述，手指式豎爐電弧爐具有很高的安全可靠性和良好的操作性能，在生產率、

95、能量利用、原料靈活性等方面均優(yōu)于傳統電弧爐，故本設計選擇其為冶煉爐。</p><p><b>　?、谱儔浩鬟x擇：</b></p><p>　　在保證同等產量條件下, 設計由于兌用鐵水后, 130t直流電弧爐的變壓器容量可以從一般選用120一160MVA降至110MVA, 為773 KVA/t, 采用¢700mm電極,電流強度控制在27.3A/cm³

96、較為穩(wěn)妥。</p><p>　　3.2.3爐外精煉工藝方法的選擇與論證</p><p>　　1）應用概況：我國爐外精煉的開發(fā)應用始于20世紀50年代中后期。當時曾對合成渣渣洗(如出鋼過程中用高堿度合成渣進行鋼水脫硫，用于冶煉軸承鋼)和真空處理(如用VD和DH精煉硅鋼等)，開展過應用性研究。但由于鋼包吹Ar技術和蒸汽噴射泵制造技術尚未過關，以致無法在工業(yè)上推廣應用。</p>&

97、lt;p>　　1965年，大冶鋼廠引進了一臺70tRH裝置(1978年正式運行)。70年代，特鋼生產以及機電和軍工行業(yè)為了進行鋼水精煉，引進了一批真空精煉設備(如武鋼的RH，北重的ASEA-SKF，撫鋼的VOD-VAD等)，還試制了一批國產真空處理設備。與此同時，鋼包吹Ar精煉也在首鋼等企業(yè)投入使用。</p><p>　　80年代，我國加快了爐外精煉的推廣應用步伐，國產的LF爐以及喂線和鋼水噴粉技術有所發(fā)展

98、，引進了一部分技術和裝備，如寶鋼的大型RH裝置(以后發(fā)展成H--OB )。KIP噴粉裝置，馬鋼和齊鋼的SL噴粉裝置，攀鋼的N噴粉裝置等。它們?yōu)楸酒髽I(yè)開發(fā)高質量鋼材品種和優(yōu)化煉鋼生產發(fā)揮了重要作用，也為國內其它同類企業(yè)起到示范作用。</p><p>　　90年代以來，是我國爐外精煉發(fā)展的興盛時期，其特征是:</p><p>　　a. 精煉設備數量增幅較大，據不完全統計，1991年底，我國冶金

99、系統擁有除吹Ar外的各種爐外處理設備(含鐵水預處理設備)115臺(另外，機電系統有17臺)；到1998年8月，對68家大中型鋼鐵企業(yè)的調查表明，鋼鐵冶金系統擁有除吹Ar外的各種爐外處理設備已達160余臺，其中鋼水精煉設備140臺，主要有LF/LFV, RH/RH-OB、 CAS/CAS-OB、VOD、VAD、AOD、 SL等噴粉設備和WF。除WF外，數量最多的是LF，達30余臺，容量最大的也是LF，為300噸。</p>&

100、lt;p>　　b. 精煉比不斷提高</p><p>　　鋼水的精煉比由1990年的2.6%增至1998年的20.2%；同一時期，鋼水吹Ar喂線比由24.7%上升到70.0%。</p><p>　　c. 呈現出系統化、規(guī)范化、優(yōu)質化的良好勢頭</p><p>　　1991年召開了全國首次爐外處理技術工作會議，明確了“立足產品，合理選擇，系統配套，強調在線”的發(fā)展

101、爐外處理技術基本方針和指導思想。</p><p>　　1992年底召開了首次爐外處理學術會議，深入研究了我國爐外處理技術發(fā)展方向和重點。</p><p>　　1998年召開的煉鋼軋鋼工作會議上，又明確提出了“要像抓連鑄一樣，把發(fā)展爐外處理技術作為一項重大的戰(zhàn)略措施，放到優(yōu)先的位置上，保證流程工藝裝備結構的全而優(yōu)化。”</p><p>　　所有這些，為21世紀我國爐外

102、精煉技術的全面、高水平、快速發(fā)展奠定了堅實的荃礎。</p><p><b>　?、谝苯鹦Ч?lt;/b></p><p>　　目前精煉品種涉及普通鋼、優(yōu)質鋼、合金鋼、特殊鋼和專用鋼等各個方面。</p><p>　　通過精煉，鋼的質量均有不同程度的改善。</p><p><b>　?、?現存問題</b>&l

103、t;/p><p>　　我國爐外精煉雖有長足發(fā)展，但也存在不少有待解決的問題。主要問題如下：</p><p><b>　　a.精煉比偏低</b></p><p>　　精煉比偏低主要表現在兩個方面：</p><p>　?、?與工業(yè)發(fā)達國家的差距甚大。如前所述，90年代末，日本、歐美等國的精煉比己超過90%，而我國只有20.2%

104、(1998年)。</p><p>　　Ⅱ.與連鑄生產迅速發(fā)展的形勢很不適應。如前所述，爐外精煉的發(fā)展是與連鑄的發(fā)展息息相關的，而且它己成為能否穩(wěn)定連鑄生產的關鍵環(huán)。</p><p><b>　　b.發(fā)展不平衡</b></p><p>　　在我國占有很大比例的中小鋼廠爐外精煉裝備水平較低，操作不規(guī)范，精煉效果不穩(wěn)定，消耗指標偏高，綜合效益欠佳。&

105、lt;/p><p>　　c.相關技術未配套同步發(fā)展</p><p>　　如一些高水平的爐外精煉裝備，因軟件技術與國外相比存在明顯差距，而不能充分發(fā)揮其功能和效率，精煉爐的終點控制技術以及與初煉爐、連鑄工序街接技術的智能化尚待開發(fā)等等。</p><p>　　3.2.4冶煉不銹鋼的幾種方法論證</p><p>　　日前，世界上不銹鋼的冶煉有三種方法，

106、即:一步法、一步法和三步法。</p><p>　　一步法:即采用電爐一步冶煉不銹鋼。由于一步法對原料要求苛刻(需返回不銹鋼廢鋼、低碳鉻鐵和金屬鉻)，生產中原材料和能源介質消耗高、成本高、冶煉周期長,生產率低、產品品種少、質量差、爐襯壽命短、耐火材料消耗高，因此日前</p><p>　　很少采用此法生產不銹鋼。</p><p>　　二步法:VOD和AOD精煉裝置分別于

107、1965年和1966年相繼開發(fā)成功，它們對不銹鋼生產工藝的變革起到了決定性作用。前者由真空吹氧脫碳，后者采用氬氣和氮氣稀釋氣體脫碳。將這兩種精煉設施的任何一種與電爐相配合，就形成了不銹鋼的二步法生產工藝。</p><p>　　采用電爐與VOD的二步法工藝比較適合小規(guī)模、多品種的不銹鋼生產。</p><p>　　采用電爐與AOD的二步法工藝比較適合大型不銹鋼專業(yè)廠使用，生產的不銹鋼具有如下優(yōu)

108、點:</p><p>　　(1)對原材料要求較低，電爐出鋼含C可達2%左右，因此可以采用廉價的高碳FeCr和20%的不銹鋼廢料作為原料，降低了操作成本;</p><p>　　(2)可一步將鋼水中的碳脫到0. 08%，如果延長冶煉時間，增加Ar量，還可進一步將鋼水中的碳脫到0. 03%以下，除超低碳、超低氮不銹鋼外，95%的品種都可以生產;</p><p>　　(3)

109、生產周期相對（VOD）工藝較短，靈活性較好;</p><p>　　(4)生產設備總投資較VOD系統貴，但比三步法少;</p><p>　　(5)人員少、設備少，所以綜合成本較低;</p><p>　　(6)能夠采用含C1.5%以下的鋼水，因此可以采用低價的高碳FeCr,FeNi40以及35%的碳鋼廢鋼進行配料，原料成本較低。</p><p>

110、<b>　　其缺點是:</b></p><p>　　(1)爐襯使用壽命短;</p><p>　　(2)還原硅鐵消耗大;</p><p>　　(3)日前還不能生產超低碳、超低氮不銹鋼，且鋼中含氣量較高;</p><p>　　(4)氬氣消耗量人。</p><p>　　日前，世界上88%的不銹鋼采用二步

111、法生產，其中76%是通過AOD爐生產。</p><p>　　三步法:即電爐+AOD+VOD三步冶煉不銹鋼。其特點是將電爐作為熔化設備，只負責向轉爐提供含Cr,Ni的半成品鋼水，AOD爐主要任務是吹氧快速脫碳，以達到最大回收Cr的日的;VOD負責進一步脫碳、脫氣和成分微調。</p><p>　　三步法比較適合氬氣供應比較短缺、采用含碳量較高的鐵水作原料，且生產低C低N不銹鋼比例較大的專業(yè)廠采