【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文） 不銹鋼電爐煉鋼畢業(yè)設(shè)計 目 錄 1 電爐煉鋼概述 1 我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況 1 電弧爐的發(fā)展概況 1 電弧爐的特點 2 電弧爐車間設(shè)計內(nèi)容 3 2 設(shè)計原則和依據(jù) 4 國家方針政策 4 市場要求 5 環(huán)保要求 7 3 設(shè)計方案的確定與論證 10 產(chǎn)品大綱的制定 10 產(chǎn)品大綱 10 綱制定的依據(jù) 11 鋼種的特性、用途及生產(chǎn)工藝要點 11 工藝方案的選擇及論證 16 爐容量與座數(shù)的確定 16 法與工藝流程的選擇與論證 16 煉工藝方法的選擇與論證 19 銹鋼的幾種方法論證 21 AOD 爐的功能及特點： 22 精煉基本原理 24 分的選擇與論證 27 4 電爐煉鋼車間 32 車間生產(chǎn)能力核算及原材料消耗 32 車間組成和工藝布置 32 組成 33 置 33 物料與熱平衡計算 35 5 車間主體設(shè)備的設(shè)計 40 電弧爐設(shè)計 40 計 40 壁參數(shù)的確定 42 爐外精煉設(shè)計 42 型原則 42 的主要參數(shù) 42 連鑄設(shè)備的設(shè) 計 44 參數(shù)的確定 44 主要設(shè)備的設(shè)計 45 6 車間主廠房設(shè)計 60 主廠房布置形式的分析 60 原料系統(tǒng)供應(yīng)的選擇 60 供應(yīng)鐵水 60 應(yīng)系統(tǒng) 60 供應(yīng)系統(tǒng) 61 供應(yīng)系統(tǒng) 61 供氧系統(tǒng)的選擇 61 基本原理 61 統(tǒng)的流程 62 除塵系統(tǒng)選擇 62 塵系統(tǒng)的組成 62 統(tǒng)主要設(shè)備的選取及特點 63 7 車間廠房主要設(shè)計參數(shù) 66 原料跨設(shè)計計算 66 澆注跨設(shè)計計算 66 精煉跨設(shè)計計算 67 連鑄車間澆注跨的設(shè)計 67 8 電爐煉鋼新技術(shù) 69 致 謝 77 參考文獻 78 附錄一外文翻譯 79 附錄二 英文原文 85 附錄三 計算過程 97 物料平衡計算 97 熱平衡的計算 107 車間主要設(shè)備的計算 113 1 電弧爐設(shè)計 113 2 水冷爐壁設(shè)計 116 3 變壓器設(shè)計 116 4 連鑄機設(shè)計 118 5 鋼包設(shè)計 122 6 中間包設(shè)計 123 1 電爐煉鋼概述 我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況 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(xiàn)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(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展緩慢．近代又受帝國主義侵略掠奪，鋼鐵工業(yè)技術(shù)和裝備水平極為落后。從 1890年建設(shè)的漢陽鐵廠算起至 1948 年的半個世紀中，鋼的總產(chǎn)量累計還不到 200 萬噸，年產(chǎn)量最多的 1043 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(chǎn)鐵 4． 7 億噸，鋼 4． 34 億噸，鋼材 3． 05 億噸， 1980 年產(chǎn)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(chǎn)鋼已超過 5900 萬噸。 到 1996 年以達到了 億 t，實現(xiàn)第一個 1 億 t 用了 46 年的時間； 2021 年達到了 億 t，實現(xiàn)第二個 1 億 t 只用了 7 年時間； 2021 年達到了 億t，實現(xiàn)第三個 1 億 t 竟用了 2 年不到時間； 2021 年上半年粗鋼產(chǎn)量達到了 億 t、預(yù)計全年將達到 ～ 億 t，占世界粗鋼產(chǎn)量的 30%以上。從產(chǎn)能方面看， 2021 年、 2021 年和 2021 年分別為 億 t、 億 t 和 億 t，如果目前在建和擬 建的鋼鐵項目全部建成其產(chǎn)能將突破 6 億 t；這么大的生產(chǎn)能力不但超過了當(dāng)期需求，而且遠遠超過了預(yù)期需求。 電弧爐的發(fā)展概況 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 11 年代 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1985 2021 電爐鋼比， % 15 28 40 表 11 電爐煉鋼比的發(fā)展 電爐煉鋼得到迅速發(fā)展的主要原因 1 廢鋼日益增多。 2 鋼鐵工業(yè)迅速增長。由于發(fā)電設(shè)備大型化和技術(shù)不斷改進， 可利用部分劣質(zhì)粉 煤發(fā)電，電的供應(yīng)與價格比較穩(wěn)定，使電爐煉鋼有了比較可靠的基礎(chǔ)。此外，電爐用廢鋼比高爐一轉(zhuǎn)爐煉鋼的能耗低。 3 電爐趨向大型化、超高功率化，冶煉工藝強化。 4 投資少，基建速度快，資金回收迅速。 5 鋼液溫度、成份容易控制，品種適應(yīng)性大，可冶煉各種牌號的鋼，同時還能間 斷性生產(chǎn)。 近 20 年來，雖然世界的粗鋼產(chǎn)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(shù)卻取得了長足的發(fā)展，已由 1970 年的 15% 左右上升到 ,2021 年的 40%左右，這除了技術(shù)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(chǎn)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(zhì)平衡規(guī)律的要求，據(jù)有關(guān)統(tǒng)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(chǎn)量將達到近 10 億 t，將與全球總的鋼產(chǎn)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(zhuǎn)化為鐵質(zhì)污染態(tài)。電弧爐煉鋼技術(shù)的不斷進步為廢鋼的經(jīng)濟利用提供了條件。 電弧爐的特點 目前，電爐煉鋼是世界各國生產(chǎn)特殊鋼的主要方 法、它具有―系列的優(yōu)點： 1 電爐煉鋼的設(shè)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。 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。 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(zhì)量的持殊鋼。此外，電爐鋼的成分易于調(diào)整與控制，也能熔煉成分復(fù)雜的鋼種，如 不銹耐酸、耐熱鋼及其他高溫合金等。 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(zhì)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。 5 適應(yīng)性強，可連續(xù)生產(chǎn)，也可間斷生產(chǎn)，就是經(jīng)過長期停產(chǎn)后恢復(fù)也快。 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(zhì)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(zhì)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。 由此可見電弧爐煉鋼具有相當(dāng)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(shù)。 電弧爐車間設(shè)計內(nèi)容 （ 1）結(jié)合本地區(qū)條件設(shè)計年產(chǎn) 80 萬噸合格連鑄坯的電弧煉鋼車間，運用相關(guān)的資料制定設(shè)計原則和依據(jù)制定產(chǎn)品大綱，并運行工藝方案與工藝流程的選擇和論證。 （ 2）通過論證確定電爐的爐型、大小和座數(shù)，精煉方式和設(shè)備，連鑄機的機型和臺數(shù)；確定典型鋼的生產(chǎn)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(shù)及連鑄機 進行設(shè)計計算，對車間主廠房進行設(shè)計計算。 2 設(shè)計原則和依據(jù) 國家方針政策 鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是實現(xiàn)工業(yè)化的支撐產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)、資金、資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要綜合平衡各種外部條件。我國粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù) 10 年穩(wěn)居世界第一、實現(xiàn)了鋼鐵大國之夢，為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了重大貢獻，但卻未能實現(xiàn)鋼鐵大國向鋼鐵強國的轉(zhuǎn)變。至 2021 年底 國家統(tǒng)計局統(tǒng)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(chǎn)業(yè)集中度非常低：粗鋼產(chǎn)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。 2021 年全國 25 家 300 萬 t 以上規(guī)模企業(yè)產(chǎn)量之和占全國粗鋼的比重只有 53%左右，國內(nèi)最大的鋼鐵企業(yè)寶鋼集團 2021年產(chǎn)量占全國粗鋼產(chǎn)量的比重約為 %與 2021年相比又降低了一個百分點。并由此導(dǎo)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(chǎn)業(yè)，其特點是產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、生產(chǎn)工藝流程長 ，從礦石開采到產(chǎn)品的最終加工，需要經(jīng)過很多生產(chǎn)工序，其中的一些主體工序資源、能源消耗量都很大，污染物排放量也比較大。同時，由于傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展的局限性和我國多年來基本上延續(xù)以粗放生產(chǎn)為經(jīng)濟增長方式，整體工藝技術(shù)裝備水平落后，導(dǎo)致鋼鐵工業(yè)一直成為國內(nèi)幾大重點污染行業(yè)之一；與發(fā)達國家相比，單位產(chǎn)能的能源消耗高、資源浪費大、環(huán)境污染嚴重等問題十分突出，廢氣、廢水、固體廢物排放量巨大―― 尤其是低水平的生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備。 在產(chǎn)業(yè)布局方面，針對目前我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)布局不合理現(xiàn)象，產(chǎn)業(yè)政策特別強調(diào)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的布局調(diào) 整要與城市發(fā)展相結(jié)合。要綜合考慮市場分布、礦產(chǎn)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(xiàn)有企業(yè)，結(jié)合兼并、搬遷，在具有比較優(yōu)勢的地區(qū)進行改造和擴建。 針對我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)實際產(chǎn)能已基本滿足國內(nèi)需要的現(xiàn)狀，產(chǎn)業(yè)政策規(guī)定，原則上不再單獨建設(shè)新的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)、獨立煉鐵廠、煉鋼廠，不提倡建設(shè)獨立軋鋼廠。新增生產(chǎn)能力要和淘汰落后生產(chǎn)能力相結(jié)合，原則上不再大幅度擴大鋼鐵生產(chǎn)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(chǎn)能力，區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有企業(yè)要結(jié)合組織結(jié)構(gòu)、裝備結(jié)構(gòu) 、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，實施壓產(chǎn)、搬遷，滿足環(huán)境保護和資源節(jié)約的要求。 同時產(chǎn)業(yè)政策規(guī)定，大型鋼鐵企業(yè)應(yīng)主要分布在沿海地區(qū)。內(nèi)陸地區(qū)鋼鐵企業(yè)應(yīng)結(jié)合本地市場和礦石資源狀況，以礦定產(chǎn)，不謀求生產(chǎn)規(guī)模的擴大，以可持續(xù)生產(chǎn)為企業(yè)生存的主要目標。而這一點實際上已經(jīng)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)。 在行業(yè)準入方面，為確保鋼鐵工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，防止低水平重復(fù)建設(shè)，產(chǎn)業(yè)政策也給出了相當(dāng)嚴格的標準。權(quán)威人士透露，產(chǎn)業(yè)政策要求現(xiàn)有企業(yè)通過技術(shù)改造一定要努力達到：建設(shè)燒結(jié)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(zhuǎn)爐公稱容量 120 噸及以上；電爐公稱容量 70 噸及以上。沿海深水港地區(qū)建設(shè)鋼鐵項目，高爐有效容積要大于 3000 立方米；轉(zhuǎn)爐公稱容量大于 200 噸，鋼生產(chǎn)規(guī)模 800萬噸及以上等。 而鋼鐵聯(lián)合企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟指標也應(yīng)達到：噸鋼綜合能耗高爐流程低于 噸標煤，電爐流程低于 噸標煤，噸鋼耗新高爐流程低于 6 噸，電爐流程低于 3 噸，水循環(huán)利用率 95%以上。 上述二點外，循環(huán)經(jīng)濟概念首次引入鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策。新產(chǎn)業(yè)政策還結(jié)合中國不斷發(fā)展 變化的市場，首次把發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟放在重要地位。 鋼鐵工業(yè)是能源、水資源、礦產(chǎn)資源消耗的密集型產(chǎn)業(yè)，也是最具潛力、最有條件、最迫切需要發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)。 市場要求 得益于世界經(jīng)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費產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量的增加，全球市場對鋼鐵產(chǎn)品的需求旺盛。據(jù)國際鋼鐵協(xié)會預(yù)測，今年全球鋼鐵市場的需求量將達到 億噸，比去年增加 ％左右。臺灣地區(qū)“中鋼公司”預(yù)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， 2021 年至 2021 年是全球鋼 鐵產(chǎn)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 2021年全球鋼鐵消費量將超過 11億噸。全球鋼市走旺對我國鋼鐵事業(yè)的發(fā)展是一個極好的機遇，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(jīng)濟恢復(fù)和發(fā)展還不能非常確定；國際鋼鐵市場貿(mào)易環(huán)境、糾紛摩擦沒有得到根本解決；世界經(jīng)合組織成員國的鋼鐵會議有關(guān)壓縮產(chǎn)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(nèi)對國際鋼鐵市場產(chǎn)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(chǎn)造成對市場的過度供應(yīng)，并調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，確保生產(chǎn)和發(fā)貨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(yīng)確保新項目的確是市場所需，并能夠收回成本并獲得投資回報。另外，我國鋼鐵生產(chǎn)商也要適應(yīng)世界潮流，逐漸由量的競爭轉(zhuǎn)向質(zhì)的競爭，追求生產(chǎn)的高效化和產(chǎn)品的質(zhì)量中國目前已發(fā)展為全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國、消費國和進口國。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計， 2021 年至 2021 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(nèi)地。中國內(nèi)地今年的鋼材消費量將達到 億噸，產(chǎn)量達到