150T直流电弧炉炼钢工艺
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CONARC炉，称为电转炉。电弧炉冶炼工艺不断改进，总体目标是缩短冶炼周期，工艺措施分类总结如下[3]:
(l)提高吨钢输人电功率，如超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗或变阻抗交流电弧炉;
(2)提高电效率、功率因数，如优化电弧炉供电制度和短网结构、采用导电横臂、长弧操作、吹氨搅拌等;
(3)提供化学热源，如二次燃烧、氧燃烧嘴、碳-氧喷枪、底吹氧、外加热铁水技术等;
工艺流程选择 传统的电炉炼钢车间采用电炉一模铸的生产流程。新建的电炉炼钢车间普遍采用高功率或超高功率电炉一炉外精炼一连续铸钢(简称连铸)的新流程(图1)。这种流程的最大特点是电炉主要作为炉料的熔化设备，而精炼任务移至炉外进行，不仅可以提高电炉的生产率，而且也保证了钢水质量，解决了电炉与连铸配合上的矛盾，有利于车间全连铸的实现。电炉炼钢车间的产品要考虑专业化生产，尽量避免品种多而全。车间的电炉座数应根据车间产量和品种的要求选用1～2座电炉为宜。
本次设计查阅国内大型电炉车间设计的相关内容和文献资料，明确本次设计的目的、方法，并向老师请教可行性方案。结合《炼钢设备及车间设计.》、《炼钢设计原理》、《炼钢设计原理》等资料进行设计提纲的书写。对电炉进行配料计算，计算出电炉炼钢的原料配比。对电炉电气设备、炉外精炼、连铸系统、车间烟气净化系统、炼钢车间布局，结合国内大型电炉进行设定并向苏老师探讨可行的方法和数据。绘制电炉炼钢车间平面布置图。
摘 要
改革开放以来，我国电弧炉炼钢技术紧跟世界电炉炼钢工业的发展趋势，得到了快速发展。特别是冶金工艺流程的革命性变换，如电炉从三期操作发展到只提供初炼钢水的两期操作，从模铸到连铸，从出钢槽到偏心底出钢，以及为了满足连铸生产的快节奏提高炉子生产率而采用多能源的综合利用等等，所有这些改变都是促使为冶金工艺服务的电炉装备也取得了突破性的发展。近十年，我国从国外先后引进了交流超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗电弧炉、双壳炉和竖炉。通过这些设备的调试、操作、维护以及备品的制造，提高了我国电炉制造的设计制造水平。在消化吸收与创新的基础上，我国大容量电弧炉的国产化奠定了基础。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。
20世纪70年代前，中国的电炉一般都是30t以下的普通功率电炉。80年代开始建设50～。75t普通功率和高功率电炉，同时引进建设了40～150t高功率和超高功率电炉，配备不同型式的炉外精炼设施，炼钢工艺由传统的电炉一步炼钢法转变为电炉与炉外精炼配合的二步炼钢法，电炉承担熔化任务，还原精炼移到炉外精炼装置中进行。
关键字：电弧炉，车间设计，连铸，炉外精炼
第一章、文献综述
电弧炉炼钢工艺的现状及发展趋势
1.1
简史 1888～1892法国埃鲁(P．L．T．He’roult)创建工业电炉，1900～1910年应用于炼钢，其后电炉容量和单位容量功率不断扩大，20世纪60年代初，又成功地发展成高功率、超高功率电炉，单位炉容量的变压器功率逐步由300～400kV•A加大至700～1000kV•A。加上相关技术的应用，从而大幅度地提高电炉炼钢的产量和质量，降低了生产成本，20世纪80年代后，直流电弧炉逐步得到推广采用。
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。电炉的主要产品是钢材，而钢的质量取决于电炉冶炼技术和工艺，目前我国钢铁产业大量整合趋向于集中，整合资源优化升级。本设计根据指导老师的课题范围，查阅相关资料，结合南京地区实际条件，优化设计150t直流电弧炉炼钢车间。
1.2
近年来，世界电炉钢产量占钢总产量的比重为32%一35%欧盟电炉钢的比重已达到50%。由于电力资源不足以及废钢资源的短缺，我国电炉钢所占比重仍较低。从1993年至今，我国电炉钢生产的发展可分为3个阶段，近几年我国电炉钢占钢总产量比重总体呈下降趋势。
我国电弧炉座数逐年减少，炉容趋向大型化。据不完全统计，2007年>=50t电弧炉产能约占电炉钢总产能的83.5%，成为我国电炉钢生产的主体设备，但是多loot电弧炉产能占电炉钢总产能的比例不及45%，与发达工业国家仍存在较大差距[2]。因此，新建电弧炉应严格按照《钢铁产业发展政策》规定，公称容量不小于70t。
1.3.2
我国电弧炉消耗钢铁料结构发生变化，吨钢废钢消耗逐年减少，而吨钢生铁消耗逐年增加。
为降低生产成本，多数钢铁企业电弧炉炼钢采用配加高炉铁水工艺。根据实践经验，我国电弧炉炼钢采用热装30%一35%的高炉铁水效果最佳，也有少数钢铁企业选择配加40%一50%的热铁水。目前国外还有电弧炉配加Corex铁水的冶炼工艺，与高炉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水相比，铁水质量无明显优势，但是生产和运行成本较高，进一步推广还有较大难度。
1.3.3
目前电弧炉技术开发主要以提高能量输人、缩短冶炼周期、提高生产效率为主。随着国内外电弧炉炼钢向大型化、超高功率以及计算机自动控制等方向发展，生产企业为缩短冶炼周期、提高生产效率、降低电耗，研究了多种冶炼方式，并采用了不同的强化冶炼工艺技术和装备。近年来出现的主要新型电弧炉有双壳电弧炉、Consteel电弧炉、带废钢预热装置的竖式电弧炉等，甚至出现了双炉壳、同时带有电极和氧枪，能根据炉料变化以电弧炉和转炉两种工艺操作的
(4)提供物理热源，如废钢预热、加适量的热铁水显热等;
1.3
1.3.1
目前国外150t以上的电弧炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60%一80%均为低碳钢。而我国受废钢和电力资源不足的限制，电弧炉主要用于冶炼高合金钢、大型铸锻件用钢、不锈钢等钢种。随着技术开发力度的继续加大，我国电炉钢质量有较大提高，一些企业成功开发出氮含量小于等于80*10的(-6)次方钢种，最低的氮含量可控制在30*10的(-6)次方，达到了转炉钢的水平，但目前电弧炉普遍生产转炉钢种不具备成本优势[4]。
(l)提高吨钢输人电功率，如超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗或变阻抗交流电弧炉;
(2)提高电效率、功率因数，如优化电弧炉供电制度和短网结构、采用导电横臂、长弧操作、吹氨搅拌等;
(3)提供化学热源，如二次燃烧、氧燃烧嘴、碳-氧喷枪、底吹氧、外加热铁水技术等;
工艺流程选择 传统的电炉炼钢车间采用电炉一模铸的生产流程。新建的电炉炼钢车间普遍采用高功率或超高功率电炉一炉外精炼一连续铸钢(简称连铸)的新流程(图1)。这种流程的最大特点是电炉主要作为炉料的熔化设备，而精炼任务移至炉外进行，不仅可以提高电炉的生产率，而且也保证了钢水质量，解决了电炉与连铸配合上的矛盾，有利于车间全连铸的实现。电炉炼钢车间的产品要考虑专业化生产，尽量避免品种多而全。车间的电炉座数应根据车间产量和品种的要求选用1～2座电炉为宜。
本次设计查阅国内大型电炉车间设计的相关内容和文献资料，明确本次设计的目的、方法，并向老师请教可行性方案。结合《炼钢设备及车间设计.》、《炼钢设计原理》、《炼钢设计原理》等资料进行设计提纲的书写。对电炉进行配料计算，计算出电炉炼钢的原料配比。对电炉电气设备、炉外精炼、连铸系统、车间烟气净化系统、炼钢车间布局，结合国内大型电炉进行设定并向苏老师探讨可行的方法和数据。绘制电炉炼钢车间平面布置图。
摘 要
改革开放以来，我国电弧炉炼钢技术紧跟世界电炉炼钢工业的发展趋势，得到了快速发展。特别是冶金工艺流程的革命性变换，如电炉从三期操作发展到只提供初炼钢水的两期操作，从模铸到连铸，从出钢槽到偏心底出钢，以及为了满足连铸生产的快节奏提高炉子生产率而采用多能源的综合利用等等，所有这些改变都是促使为冶金工艺服务的电炉装备也取得了突破性的发展。近十年，我国从国外先后引进了交流超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗电弧炉、双壳炉和竖炉。通过这些设备的调试、操作、维护以及备品的制造，提高了我国电炉制造的设计制造水平。在消化吸收与创新的基础上，我国大容量电弧炉的国产化奠定了基础。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。
20世纪70年代前，中国的电炉一般都是30t以下的普通功率电炉。80年代开始建设50～。75t普通功率和高功率电炉，同时引进建设了40～150t高功率和超高功率电炉，配备不同型式的炉外精炼设施，炼钢工艺由传统的电炉一步炼钢法转变为电炉与炉外精炼配合的二步炼钢法，电炉承担熔化任务，还原精炼移到炉外精炼装置中进行。
关键字：电弧炉，车间设计，连铸，炉外精炼
第一章、文献综述
电弧炉炼钢工艺的现状及发展趋势
1.1
简史 1888～1892法国埃鲁(P．L．T．He’roult)创建工业电炉，1900～1910年应用于炼钢，其后电炉容量和单位容量功率不断扩大，20世纪60年代初，又成功地发展成高功率、超高功率电炉，单位炉容量的变压器功率逐步由300～400kV•A加大至700～1000kV•A。加上相关技术的应用，从而大幅度地提高电炉炼钢的产量和质量，降低了生产成本，20世纪80年代后，直流电弧炉逐步得到推广采用。
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。电炉的主要产品是钢材，而钢的质量取决于电炉冶炼技术和工艺，目前我国钢铁产业大量整合趋向于集中，整合资源优化升级。本设计根据指导老师的课题范围，查阅相关资料，结合南京地区实际条件，优化设计150t直流电弧炉炼钢车间。
1.2
近年来，世界电炉钢产量占钢总产量的比重为32%一35%欧盟电炉钢的比重已达到50%。由于电力资源不足以及废钢资源的短缺，我国电炉钢所占比重仍较低。从1993年至今，我国电炉钢生产的发展可分为3个阶段，近几年我国电炉钢占钢总产量比重总体呈下降趋势。
我国电弧炉座数逐年减少，炉容趋向大型化。据不完全统计，2007年>=50t电弧炉产能约占电炉钢总产能的83.5%，成为我国电炉钢生产的主体设备，但是多loot电弧炉产能占电炉钢总产能的比例不及45%，与发达工业国家仍存在较大差距[2]。因此，新建电弧炉应严格按照《钢铁产业发展政策》规定，公称容量不小于70t。
1.3.2
我国电弧炉消耗钢铁料结构发生变化，吨钢废钢消耗逐年减少，而吨钢生铁消耗逐年增加。
为降低生产成本，多数钢铁企业电弧炉炼钢采用配加高炉铁水工艺。根据实践经验，我国电弧炉炼钢采用热装30%一35%的高炉铁水效果最佳，也有少数钢铁企业选择配加40%一50%的热铁水。目前国外还有电弧炉配加Corex铁水的冶炼工艺，与高炉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水相比，铁水质量无明显优势，但是生产和运行成本较高，进一步推广还有较大难度。
1.3.3
目前电弧炉技术开发主要以提高能量输人、缩短冶炼周期、提高生产效率为主。随着国内外电弧炉炼钢向大型化、超高功率以及计算机自动控制等方向发展，生产企业为缩短冶炼周期、提高生产效率、降低电耗，研究了多种冶炼方式，并采用了不同的强化冶炼工艺技术和装备。近年来出现的主要新型电弧炉有双壳电弧炉、Consteel电弧炉、带废钢预热装置的竖式电弧炉等，甚至出现了双炉壳、同时带有电极和氧枪，能根据炉料变化以电弧炉和转炉两种工艺操作的
(4)提供物理热源，如废钢预热、加适量的热铁水显热等;
1.3
1.3.1
目前国外150t以上的电弧炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60%一80%均为低碳钢。而我国受废钢和电力资源不足的限制，电弧炉主要用于冶炼高合金钢、大型铸锻件用钢、不锈钢等钢种。随着技术开发力度的继续加大，我国电炉钢质量有较大提高，一些企业成功开发出氮含量小于等于80*10的(-6)次方钢种，最低的氮含量可控制在30*10的(-6)次方，达到了转炉钢的水平，但目前电弧炉普遍生产转炉钢种不具备成本优势[4]。