【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 義書簽。 結(jié) 論 ............................................................................................. 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 參 考 文 獻(xiàn) ...........................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致 謝 .................................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章、文獻(xiàn)綜述 電弧爐煉鋼 工藝 的 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 前言 簡(jiǎn)史 1888～ 1892 法國(guó)埃魯 (P． L． T． He’ roult)創(chuàng)建工業(yè)電爐， 1900～ 1910 年應(yīng)用于煉鋼，其后電爐容量和單位容量功率不斷擴(kuò)大， 20 世紀(jì) 60 年代初，又成功地發(fā)展成高功率、超高功率電爐，單位爐容量的變壓器功率逐步由 300～ 400kV?A 加大至 700～ 1000kV?A。加上相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，從 而大幅度地提高電爐煉鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本， 20 世紀(jì) 80 年代后，直流電弧爐逐步得到推廣采用。 20 世紀(jì) 70 年代前，中國(guó)的電爐一般都是 30t 以下的普通功率電爐。 80 年代開始建設(shè)50～。 75t 普通功率和高功率電爐，同時(shí)引進(jìn)建設(shè)了 40～ 150t高功率和超高功率電爐，配備不同型式的爐外精煉設(shè)施，煉鋼工藝由傳統(tǒng)的電爐一步煉鋼法轉(zhuǎn)變?yōu)殡姞t與爐外精煉配合的二步煉鋼法，電爐承擔(dān)熔化任務(wù)，還原精煉移到爐外精煉裝置中進(jìn)行。 工藝流程選擇 傳統(tǒng)的電爐煉鋼車間采用電爐一模鑄的生產(chǎn)流程。新建的電爐煉鋼車間普遍采用高功率或超高 功率電爐一爐外精煉一連續(xù)鑄鋼 (簡(jiǎn)稱連鑄 )的新流程 (圖 1)。這種流程的最大特點(diǎn)是電爐主要作為爐料的熔化設(shè)備，而精煉任務(wù)移至爐外進(jìn)行，不僅可以提高電爐的生產(chǎn)率，而且也保證了鋼水質(zhì)量，解決了電爐與連鑄配合上的矛盾，有利于車間全連鑄的實(shí)現(xiàn)。電爐煉鋼車間的產(chǎn)品要考慮專業(yè)化生產(chǎn)，盡量避免品種多而全。車間的電爐座數(shù)應(yīng)根據(jù)車間產(chǎn)量和品種的要求選用 1～ 2 座電爐為宜。 電爐鋼比重 近年來，世界電爐鋼產(chǎn)量占鋼總產(chǎn)量的比重為 32%一 35%歐盟電爐鋼的比重已達(dá)到50%。由于電力資源不足以及廢鋼資源的短缺，我國(guó)電爐鋼所占比重仍較低。從 1993 年至今，我國(guó)電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展可分為 3個(gè)階段，近幾年我國(guó)電爐鋼占鋼總產(chǎn)量比重總體呈下降趨勢(shì)。 我國(guó)電弧爐座數(shù)逐年減少，爐容趨向大型化。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 2021 年 =50t 電弧爐產(chǎn)能約占電爐鋼總產(chǎn)能的 %，成為我國(guó)電爐鋼生產(chǎn)的主體設(shè)備，但是多 loot 電弧爐產(chǎn)能占電爐鋼總產(chǎn)能的比例不及 45%，與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家仍存在較大差距 [2]。因此，新建電弧爐應(yīng)嚴(yán)內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 格按照《鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》規(guī)定，公稱容量不小于 70t。 生產(chǎn)情況 1）生產(chǎn)鋼種 目前國(guó)外 150t 以上的電弧爐幾乎都用于冶煉普通鋼，許多國(guó)家電爐鋼產(chǎn)量 的 60%一80%均為低碳鋼。而我國(guó)受廢鋼和電力資源不足的限制，電弧爐主要用于冶煉高合金鋼、大型鑄鍛件用鋼、不銹鋼等鋼種。隨著技術(shù)開發(fā)力度的繼續(xù)加大，我國(guó)電爐鋼質(zhì)量有較大提高，一些企業(yè)成功開發(fā)出氮含量小于等于 80*10 的 (6)次方鋼種，最低的氮含量可控制在 30*10的 (6)次方，達(dá)到了轉(zhuǎn)爐鋼的水平，但目前電弧爐普遍生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐鋼種不具備成本優(yōu)勢(shì) [4]。 2）爐料結(jié)構(gòu) 我國(guó)電弧爐消耗鋼鐵料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，噸鋼廢鋼消耗逐年減少，而噸鋼生鐵消耗逐年增加。 為降低生產(chǎn)成本，多數(shù)鋼鐵企業(yè)電弧爐煉鋼采用配加高爐鐵水 工藝。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)電弧爐煉鋼采用熱裝 30%一 35%的高爐鐵水效果最佳，也有少數(shù)鋼鐵企業(yè)選擇配加 40%一 50%的熱鐵水。目前國(guó)外還有電弧爐配加 Corex鐵水的冶煉工藝，與高爐鐵水相比，鐵水質(zhì)量無明顯優(yōu)勢(shì)，但是生產(chǎn)和運(yùn)行成本較高，進(jìn)一步推廣還有較大難度。 3）工藝措施 目前電弧爐技術(shù)開發(fā)主要以提高能量輸人、縮短冶煉周期、提高生產(chǎn)效率為主。隨著國(guó)內(nèi)外電弧爐煉鋼向大型化、超高功率以及計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等方向發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)為縮短冶煉周期、提高生產(chǎn)效率、降低電耗，研究了多種冶煉方式，并采用了不同的強(qiáng)化冶煉工藝技 術(shù)和裝備。近年來出現(xiàn)的主要新型電弧爐有雙殼電弧爐、 Consteel 電弧爐、帶廢鋼預(yù)熱裝置的豎式電弧爐等，甚至出現(xiàn)了雙爐殼、同時(shí)帶有電極和氧槍，能根據(jù)爐料變化以電弧爐和轉(zhuǎn)爐兩種工藝操作的 CONARC 爐，稱為電轉(zhuǎn)爐。電弧爐冶煉工藝不斷改進(jìn)，總體目標(biāo)是縮短冶煉周期，工藝措施分類總結(jié)如下 [3]: (l)提高噸鋼輸人電功率，如超高功率電弧爐、直流電弧爐、高阻抗或變阻抗交流電弧爐 。 (2)提高電效率、功率因數(shù)，如優(yōu)化電弧爐供電制度和短網(wǎng)結(jié)構(gòu)、采用導(dǎo)電橫臂、長(zhǎng)弧操作、吹氨攪拌等 。 (3)提供化學(xué)熱源，如二次燃燒、氧燃燒 嘴、碳 氧噴槍、底吹氧、外加熱鐵水技術(shù)等 。 (4)提供物理熱源，如廢鋼預(yù)熱、加適量的熱鐵水顯熱等 。 (5)優(yōu)化工藝，如偏心底出鋼、機(jī)械化加料系統(tǒng)和連續(xù)加料方式、快速測(cè)溫取樣分析等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 短流程電爐煉鋼新技術(shù) 1）廢鋼預(yù)熱 [3] 目前工為應(yīng)用較為普遍的新型廢鋼預(yù)熱的方式大約有以下三種 : (1)豎爐法。豎爐法是德國(guó)?？怂?(Fcrh)s 公司開發(fā)的技術(shù)，該方法產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 80 年代末期，其特點(diǎn)是在爐蓋一側(cè)直接裝有廢鋼預(yù)熱豎井，使排出爐外的電爐煙氣直接穿過待預(yù)熱廢鋼，高溫?zé)煔馀c豎井內(nèi)廢鋼進(jìn)行充分的熱交換，然后進(jìn) 入除塵系 統(tǒng)。與常規(guī)電爐比較，節(jié)電與節(jié)能效果可達(dá) lokow隊(duì)，金屬收得率可增加 2%. (2)雙爐殼法。 20 世紀(jì) 60年代，瑞典第一次將雙爐殼電爐用于生產(chǎn)中，即用兩個(gè)尺寸完全相同的爐殼，共用一套供電系統(tǒng)，兩個(gè)爐子輪流進(jìn)行裝料、熔化、精煉出鋼操作，近年來在日本、德國(guó)也出現(xiàn)采用這種工藝操作的電爐，使電爐煉鋼的非通電時(shí)間大大縮短時(shí)可達(dá)到2 一 4 分鐘 (比常規(guī)電爐可縮短 10~15 分鐘 )。雙爐殼電爐的主要特點(diǎn)是縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率 (比如單電爐不易掌握，操作難度大，且與后步工序配合困難。此處，還多出一套爐殼的投資費(fèi)用，占地面積也相 應(yīng)加大，因此建投資增加很多 [5]. (3)水平式廢鋼預(yù)熱一 Cnoestel 法水平熱煙道下部的傳送料車連續(xù)地送入爐內(nèi)，外排的爐內(nèi)煙氣與廢鋼逆向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行熱交換。在水平煙道中的不二次燃燒，出口煙溫度可達(dá)到1000℃。這種預(yù)熱方式可以最大限度地利用與減少煙氣中的物 理熱與化學(xué)熱，同時(shí)煙氣中的氧化鐵塵粒同樣可由廢鋼吸附帶回爐內(nèi)，提高金屬收得率。水平、連續(xù)地預(yù)熱廢鋼，預(yù)熱后的廢鋼連續(xù)加入爐內(nèi)，帶來的好處不僅是煙氣余熱利用與減少煙塵排放，而且這種獨(dú)特的操作方式對(duì)穩(wěn)定供電很有好處。爐內(nèi)總能保持相當(dāng)部分的液態(tài)鋼水熔池，這非常 有利于電極電弧穩(wěn)定，消除電網(wǎng)閃爍，保持較高的輸入功率 [6]。 廢鋼預(yù)熱方式可以給電爐冶煉帶來以下幾個(gè)好處 : ○ 1 節(jié)約能量 ?！?2 節(jié)約時(shí)間 ?！?3 收得率提高 ?！?4 減弱電網(wǎng)閃爍。 2）水冷爐壁和水冷爐頂 現(xiàn)代電爐的平均水冷爐壁面積已達(dá)到 70%，水冷爐頂面積已達(dá)到 8%。該技術(shù)的采用使電爐的熱損失增加 5%~10%，但由于節(jié)省了 50%~75%的耐火材料成本和噴補(bǔ)料成本，并使?fàn)t頂壽命提高了 50%。渣線上部 耐火材料的維護(hù)作業(yè)被取消，使工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。同時(shí)，由于電爐改用長(zhǎng)弧操作，冶煉時(shí)間縮短 5~10min，總體效益顯著 [10]。 3）氧一燃燒嘴與爐門碳氧槍 (1)爐煉鋼化學(xué)能供應(yīng) 現(xiàn)代電爐煉鋼化學(xué)能輸入有以下途徑 : ○ l 氧氣 。 ○ 2 碳粉、煤粉、石油焦等，主要是固體碳顆粒 。 ○ 3 天然氣、丙烷等可燃?xì)怏w 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ○ 4 輕油、重油等液體燃料。 除氧氣外，其余三種也稱為石化燃料 (ofsseliufel)或礦物燃料 (而 nearluefl)。通過氧燃燒嘴將這些礦物燃料輸入爐內(nèi)。輸入化學(xué)能的目的是增加輔助能量，但這不僅僅是起一個(gè)能量補(bǔ)充的作用，對(duì)于電爐煉鋼來說，采用輔助能源輸入還有以下幾個(gè)原因 : ○ l 電能及電極費(fèi)用的普遍增長(zhǎng)，提高了電爐熔化廢鋼等金屬料的成本。 ○ 2 對(duì)超高功率電爐來說既存在著電極附近的熱區(qū)，也存在著遠(yuǎn)離電極的冷區(qū)，為減少爐內(nèi)爐料的不均勻性，以氧一燃燒嘴作為輔助能源手段，對(duì)冷區(qū)進(jìn)行熱量補(bǔ)償。 ○ 3 氧一燃燒嘴安 裝在水冷爐壁上，與從爐門輸入化學(xué)能相比，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。輔助能源輸入以比較少的設(shè)備投資，換出縮短熔煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率，節(jié)電、節(jié)省電極的效果顯著。一般可節(jié)電 100/0015%，增加生產(chǎn)率 60/010%，安裝后 68 個(gè)月即可回收投資 ,氧一燃燒嘴安裝是輔助能源輸入方式的一種，另外一種輔助能源輸入方式是爐門碳氧槍。 氧燃燒嘴 ○ 1 純氧助燃的優(yōu)越性 [8] 使用純氧代替空氣助燃，