【正文】 術(shù)不斷改進(jìn)， 可利用部分劣質(zhì)粉 煤發(fā)電，電的供應(yīng)與價(jià)格比較穩(wěn)定，使電爐煉鋼有了比較可靠的基礎(chǔ)。 到 1996 年以達(dá)到了 億 t，實(shí)現(xiàn)第一個(gè) 1 億 t 用了 46 年的時(shí)間； 2021 年達(dá)到了 億 t，實(shí)現(xiàn)第二個(gè) 1 億 t 只用了 7 年時(shí)間； 2021 年達(dá)到了 億t，實(shí)現(xiàn)第三個(gè) 1 億 t 竟用了 2 年不到時(shí)間； 2021 年上半年粗鋼產(chǎn)量達(dá)到了 億 t、預(yù)計(jì)全年將達(dá)到 ～ 億 t，占世界粗鋼產(chǎn)量的 30%以上。從 1890年建設(shè)的漢陽(yáng)鐵廠算起至 1948 年的半個(gè)世紀(jì)中，鋼的總產(chǎn)量累計(jì)還不到 200 萬(wàn)噸，年產(chǎn)量最多的 1043 年才 92． 3 萬(wàn)噸， I949 年只有 15． 8 萬(wàn)噸。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 不銹鋼電爐煉鋼畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 1 電爐煉鋼概述 1 我國(guó)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(diǎn) 2 電弧爐車間設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 2 設(shè)計(jì)原則和依據(jù) 4 國(guó)家方針政策 4 市場(chǎng)要求 5 環(huán)保要求 7 3 設(shè)計(jì)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(diǎn) 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(diǎn)： 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(jì)算 35 5 車間主體設(shè)備的設(shè)計(jì) 40 電弧爐設(shè)計(jì) 40 計(jì) 40 壁參數(shù)的確定 42 爐外精煉設(shè)計(jì) 42 型原則 42 的主要參數(shù) 42 連鑄設(shè)備的設(shè) 計(jì) 44 參數(shù)的確定 44 主要設(shè)備的設(shè)計(jì) 45 6 車間主廠房設(shè)計(jì) 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(diǎn) 63 7 車間廠房主要設(shè)計(jì)參數(shù) 66 原料跨設(shè)計(jì)計(jì)算 66 澆注跨設(shè)計(jì)計(jì)算 66 精煉跨設(shè)計(jì)計(jì)算 67 連鑄車間澆注跨的設(shè)計(jì) 67 8 電爐煉鋼新技術(shù) 69 致 謝 77 參考文獻(xiàn) 78 附錄一外文翻譯 79 附錄二 英文原文 85 附錄三 計(jì)算過(guò)程 97 物料平衡計(jì)算 97 熱平衡的計(jì)算 107 車間主要設(shè)備的計(jì)算 113 1 電弧爐設(shè)計(jì) 113 2 水冷爐壁設(shè)計(jì) 116 3 變壓器設(shè)計(jì) 116 4 連鑄機(jī)設(shè)計(jì) 118 5 鋼包設(shè)計(jì) 122 6 中間包設(shè)計(jì) 123 1 電爐煉鋼概述 我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況 我國(guó)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。 新中國(guó)成立以后，鋼鐵冶金工業(yè)發(fā)展很快。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(xiàng)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(guò)了當(dāng)期需求，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了預(yù)期需求。此外，電爐用廢鋼比高爐一轉(zhuǎn)爐煉鋼的能耗低。 近 20 年來(lái)，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(zhǎng)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(huì)含鐵 物料的平衡起了很大作用。尤其是廉價(jià)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。故能冶煉出高質(zhì)量的持殊鋼。電爐還能將高合金廢料進(jìn)行重熔或返回冶煉，從而可回收大量的貴重合金元素。 電弧爐車間設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）結(jié)合本地區(qū)條件設(shè)計(jì)年產(chǎn) 80 萬(wàn)噸合格連鑄坯的電弧煉鋼車間，運(yùn)用相關(guān)的資料制定設(shè)計(jì)原則和依據(jù)制定產(chǎn)品大綱，并運(yùn)行工藝方案與工藝流程的選擇和論證。至 2021 年底 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì) ，全國(guó)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(guò) 500 萬(wàn) t 的 只有 15 家， 300～ 500 萬(wàn) t 的企業(yè)有 11 家， 100～ 300 萬(wàn) t 的企業(yè)有 29 家。同時(shí)，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(guó)多年來(lái)基本上延續(xù)以粗放生產(chǎn)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(guó)內(nèi)幾大重點(diǎn)污染行業(yè)之一；與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，單位產(chǎn)能的能源消耗高、資源浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)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。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(kuò)大鋼鐵生產(chǎn)能力。而這一點(diǎn)實(shí)際上已經(jīng)表明中國(guó)的鋼鐵業(yè)發(fā)展正在向國(guó)際看齊，因?yàn)閲?guó)際上大鋼廠基本都分布在沿海地區(qū)。 而鋼鐵聯(lián)合企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也應(yīng)達(dá)到：噸鋼綜合能耗高爐流程低于 噸標(biāo)煤，電爐流程低于 噸標(biāo)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。 市場(chǎng)要求 得益于世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是建筑、汽車、造船、家電、機(jī)械制造等鋼鐵下游消費(fèi)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量的增加，全球市場(chǎng)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的需求旺盛。全球鋼市走旺對(duì)我國(guó)鋼鐵事業(yè)的發(fā)展是一個(gè)極好的機(jī)遇，但也需冷靜看到鋼鐵市場(chǎng)前景仍然存在一些不確定因素。另外，我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)商也要適應(yīng)世界潮流，逐漸由量的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)，追求生產(chǎn)的高效化和產(chǎn)品的質(zhì)量中國(guó)目前已發(fā)展為全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和進(jìn)口國(guó)。今后鋼鐵行業(yè)發(fā)展的思路也比較清晰，主要是品種、質(zhì)量和效益，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，要抓管理、練內(nèi)功，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，保持平穩(wěn)健康地發(fā)展。 而且，拉動(dòng)內(nèi)需政策需要時(shí)間落實(shí)，從批準(zhǔn)項(xiàng)目到真正建設(shè)還需要一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)程。多年前制定的行業(yè)政策標(biāo)準(zhǔn)， 由于當(dāng)時(shí)客觀條件限制，對(duì)裝備水平、節(jié)能減排、產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等無(wú)縫管要求很低。這樣既減少了資源的消耗和廢棄物的排放，也從根本上解決我們的發(fā)展質(zhì)量問(wèn)題。保證新、改、擴(kuò)建工程中的環(huán)保技術(shù)、資金的到位，使環(huán)?！叭瑫r(shí)”高水平配套。 鋼鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程復(fù)雜，在每一工序都會(huì)產(chǎn)生粉塵、廢氣等過(guò)程排廢。要降低該部分排廢只能通過(guò)與其它行業(yè)技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)再資源化，如利用冶 金爐渣生產(chǎn)建材等。對(duì)部分采用外配鐵水和廢鋼預(yù)熱的電弧爐已實(shí)現(xiàn)了電耗低于理論電耗的運(yùn)行。從大的方面來(lái)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(huì)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(jì)，目前世界的總廢鋼蓄積量已超過(guò) 140 億 t，若平均按 14 年折舊，全世界每年的廢鋼產(chǎn)量將達(dá)到近 10 億 t，將與全球總的鋼產(chǎn)量持平，也就是說(shuō)如果不對(duì)廢鋼資源進(jìn)行認(rèn)真的開(kāi)發(fā)利用，人們每年開(kāi)采的大量礦山等，實(shí)際上是在將自然資源轉(zhuǎn)化為鐵質(zhì)污染態(tài)。節(jié)能不一定可使生產(chǎn)過(guò)程高效化，但生產(chǎn)的高效率必然會(huì)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(shí)使電耗降低了約。 鋼鐵仍然是非常重要的結(jié)構(gòu)材料和迄今為止產(chǎn)量最大的功能材料，在眾多的使用領(lǐng)域內(nèi)鋼鐵仍屬必選材料，是工、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和國(guó)防工業(yè)的基礎(chǔ)。對(duì)生態(tài)友好的外延，包括對(duì)城市和環(huán)境的融洽會(huì)越來(lái)越受到關(guān)注。新流程、新工藝研究與開(kāi)發(fā)。 3 設(shè)計(jì)方案的確定與論證 產(chǎn)品大綱的制定 綱 1）冶煉鋼種 典型鋼種： 00Cr18Ni10 其他鋼種： 1Cr18Ni12Mo2Ti,45Mn2,27SiMn,Y20, 2） 鋼種成分 表 3― 1 鋼種成分 C Si Mn P S Cr Ni Ti 00Cr18Ni10 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ～ ～ 1Cr18Ni12Mo2Ti ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ～ ～ ～ 45Mn2 ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ 27SiMn ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ Y20 ～ ～ ～ ≤ ～ ≤ 3） 各鋼種產(chǎn)量及產(chǎn)量比（ %） 單位：萬(wàn)噸 表 3― 2 各鋼種產(chǎn)量及產(chǎn)量比 牌號(hào) 產(chǎn)量（萬(wàn)噸） 產(chǎn)量比 % 00Cr18Ni10 32 40 1Cr18Ni12Mo2Ti 20 25 45Mn2 8 10 27SiMn 8 10 Y20 12 15 綱制定的依據(jù) 19101914 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(xué)成分來(lái)看，主要屬 FeCr 和 FeCrNi 兩大體系。近年來(lái) .為了解決奧氏體不銹鋼的品間腐燭和應(yīng)力腐蝕問(wèn)題，又分別發(fā)展了超低碳不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼。第一個(gè)方面是發(fā)展高強(qiáng)度不銹鋼 即沉淀硬化不銹鋼 ，這種鋼是一次大戰(zhàn)后隨著航空、航天和火箭技術(shù)的進(jìn)展而發(fā)展起來(lái)的。 （ 2）用途： 應(yīng)用于抗晶界腐蝕性要求高的化學(xué)、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)的野外露天機(jī)器，建材耐熱零件及熱處理有困難的零件。鉻比鐵易于氧化，鉻的氧化物熔點(diǎn)高，渣子粘稠 ?？傊讳P鋼冶煉的核心技術(shù)可歸納為 4 個(gè)字 :降碳保鉻。 在飽和氧的熔池中鉻、碳和溫度的關(guān)系如圖所示。由此式可知減壓操作有利于不銹鋼冶煉，即可通過(guò) VOD 抽真空，降低氣相總壓強(qiáng)，從而提高 Cr 的收得率。進(jìn)行扒渣處理時(shí)，前期損失 Cr 約 %%。加土硬化性優(yōu) 無(wú)磁性 。機(jī)械零件和各種工程構(gòu)件并含有一種或數(shù)種一定量的合金元素的鋼。 一般采用電弧爐和氧氣頂吹轉(zhuǎn)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(yīng)爐冶煉或雙真空冶煉、合適的熱處理。 4）合金結(jié)構(gòu)鋼 27SiMn （ 1）特性： 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(dá) 8～22mm，可切削性良好，冷變形塑性及焊接性中等；另外鋼在熱處理時(shí)韌性減低不多，但卻有相當(dāng)高的強(qiáng)度和耐磨性，特別是水淬時(shí)仍有較高的韌性；但是此鋼對(duì)白點(diǎn)敏感性大，熱處理時(shí)有回火脆性傾向及過(guò)熱敏感性。還含有其它易切削元素，如 Mn、 Pb、 Bi、 Te、 Se 用于小型機(jī)器上難于加工的復(fù)雜斷面零件，以及內(nèi)燃機(jī)的輪軸、離開(kāi)器開(kāi)關(guān)、球形卡頭銷釘?shù)? 式中 A 車間年產(chǎn)合格連鑄坯量 t/a n―全年工作天數(shù) 本設(shè)計(jì) 305 天 a―金屬料收得率 ,爐料收得率 95～ 96%，鋼液收得率 95～ 96%，本設(shè)計(jì)各取 G―車間爐子總?cè)萘? G g N g ― 一座爐子的容量 t N―車間內(nèi)爐子座數(shù) η―鋼錠收得率，連鑄為 96%～ 98% 本設(shè)計(jì)取 τ―冶煉周期， 60～ 70min 本設(shè)計(jì)取 65min G 130t 本設(shè)計(jì)采用一座 130t 的電爐。 ③氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼配以二次精煉的工序優(yōu)勢(shì)在于極高的生產(chǎn)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。 ⑦轉(zhuǎn)爐冶煉周期短，生產(chǎn) 效率高，易于與精煉、連鑄形成高效化生產(chǎn)。 ② 由于電爐加熱鋼水時(shí)會(huì)使熔池增碳，而電爐冶煉過(guò)程成分控制較為容易，故其優(yōu)勢(shì)鋼類為中、高碳鋼和高合金鋼。 ④ 采用電爐冶煉消耗高、生產(chǎn)成本高。電弧爐中電弧區(qū)溫度高達(dá) 4000℃以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煉鋼所需的溫度，因而可以融 化各種高熔點(diǎn)的合金。 b. 熱效率高。在電弧爐中沒(méi)有可以燃燒的氣體。電弧爐的主要設(shè)備為變壓器和爐體兩大部分，固而基建費(fèi)用低，投產(chǎn)快。因此 , 超高功率電爐在70 年代后期得到了廣泛的應(yīng)用 , 目前已經(jīng)成為現(xiàn)代電弧爐的總稱 , 是高效、節(jié)能的煉鋼設(shè)備。 在電弧爐冶煉過(guò)程中 ,通過(guò)向廢氣流中直接加入廢鋼而充分利用廢氣對(duì)廢鋼的預(yù)熱能力 ,不僅是利用有形能量 ,而且利用二次燃燒的化學(xué)能。 由于環(huán)境方面的原因 ,必須限制廢氣中未燃燒顆粒的數(shù)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(yù)熱 ,而且還能盡快提高廢氣溫度。因此 ,該電弧爐的冶煉成本能夠大大降低。 圖 33 手指式豎爐電弧爐與傳統(tǒng)電弧爐能量平衡比較 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(chǎn)率、能量利用、原料靈活性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)電弧爐，故本設(shè)計(jì)選擇其為冶煉爐。但由于鋼包吹 Ar技術(shù)和蒸汽噴射泵制造技術(shù)尚未過(guò)關(guān)，以致無(wú)法在工業(yè)上推廣應(yīng)用。 80 年代，我國(guó)加快了爐外精煉的推廣應(yīng)用步伐，國(guó)產(chǎn)的 LF 爐以及喂線和鋼水噴粉技術(shù)有所發(fā)展，引進(jìn)了一部分技術(shù)和裝備，如寶鋼的大型 RH 裝置 以后發(fā)展成 HOB 。除 WF 外，數(shù)量最多的是 LF，達(dá) 30 余臺(tái)，容量最大的也是 LF，為 300 噸。 1998 年召開(kāi)的煉鋼軋鋼工作會(huì)議上，又明確提出了“要像抓連鑄一樣，把發(fā)展?fàn)t外處理技術(shù)作為一項(xiàng)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(jié)構(gòu) 的全而優(yōu)化。 ③ 現(xiàn)存問(wèn)題 我國(guó)爐外精煉雖有長(zhǎng)足發(fā)展，但也存在不少有