【導讀】特別是冶金工藝流程的革命性變換，如電爐從三期操作發(fā)展到只提供初煉。工藝服務的電爐裝備也取得了突破性的發(fā)展。近十年，我國從國外先后引進了交流超。高功率電弧爐、直流電弧爐、高阻抗電弧爐、雙殼爐和豎爐。通過這些設備的調試、操作、維護以及備品的制造，提高了我國電爐制造的設計制造水平。新的基礎上，我國大容量電弧爐的國產化奠定了基礎。當前電弧爐正朝著大型電弧爐、外精煉，連鑄設計，煙氣凈化系統(tǒng)設計，車間布局設計。本設計由內蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院武哲毅設計。在編寫的過程中得到了。張芳老師的指導，在此特別表示感謝。電爐的主要產品是鋼材，而鋼的質。本設計根據(jù)指導老師的課題范圍，查閱相關資料，結合南京地區(qū)實際條件，優(yōu)化設計150t直流電弧爐煉鋼車間。的、方法，并向老師請教可行性方案。理》、《煉鋼設計原理》等資料進行設計提綱的書寫。爐煉鋼的原料配比。鋼車間布局，結合國內大型電爐進行設定并向蘇老師探討可行的方法和數(shù)據(jù)。

　　

【正文】 。采用 EBT 工藝，出鋼時鋼包底部加入的合金料或新的渣料，可以防止鋼流對包底的沖刷。同時，垂直密實的鋼流，不會沖刷包壁及使鋼包周圍結瘤，這樣可提高鋼包壽命 20%~40%。 。 EBT 或 RBT 電弧爐由于在出鋼時爐子傾角小，鋼水不會浸沒水冷爐壁，因此可使水冷爐壁面積加大，從占整個面積 70%一 80%擴大到 80%一 90%，從而大大提高爐襯壽命，大面積用 水冷爐壁，允許電弧爐采用最大功率供電，每爐鋼熔化時間可縮短 3 一5min 左右，與此同時冶煉電耗也可以得到降低 [7]。 內蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 我國電爐煉鋼現(xiàn)階段存在的主要問題 廢鋼資源現(xiàn)狀 廢鋼資源的短缺：我國工業(yè)化進程短，社會廢鋼資源不足，而且鋼鐵制造過程技術進步使自產廢鋼不斷減少，同時廢鋼進口量也相應下降，所以我國廢鋼資源短缺、價格居高不下 [9]。 電能電價現(xiàn)狀 電能短缺與電價成本：我國電力緊缺，短時期內仍難滿足國內電爐鋼生產用電需求，缺電和限電導致電爐間歇式生產，生產成本更趨升高 [14]。 有害元素的困擾 廢鋼循環(huán)過程中 有害元素的富集：廢鋼作為短流程的主要原料，其質量在不斷惡化。一方面隨著廢鋼循環(huán)次數(shù)的增加，有害元素不斷富集；另一方面鋼材表面涂層技術和復合材料的廣泛應用使回收的廢鋼帶有 C u 、 Z n 、 P b 、 S n 、 M o 、 N i 等元素，這會不同程度地對鋼材質量造成影響。大部分短流程沒有實現(xiàn)全線優(yōu)化，生產效率不理想。因此應以循環(huán)經濟的要求來衡量，保證生產順行，減少設備故障和生產事故，合理調度，提高作業(yè)率 [14]。 環(huán)保問題 在節(jié)能環(huán)保方面存在較大差距：由于認識不足、生產管理不善以及缺乏技術和投資等原因，造成大 量的能源浪費及環(huán)境污染。 電弧爐短流程發(fā)展趨勢 短流程生產工藝體系的優(yōu)化 電爐短流程煉鋼工藝是集中了當今先進的煉鋼生產技術于一身的先進生產工藝，其關鍵技術將是整體工藝的優(yōu)化設計、物流參數(shù)的合理匹配以及總體裝備水平的最佳配置。短流程生產工藝體系的整體優(yōu)化不僅包括了大型電爐及其相關配套技術、精煉技術、近終型連鑄技術等單項的技術優(yōu)化進步，更需要注意建設過程中的生產布局優(yōu)化和生產過程中的生產物流優(yōu)化和工序持續(xù)優(yōu)化。傳統(tǒng)的工程初步設計往往采用類似工程的簡單套用和基于設計者經驗內蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 的主觀判斷法，并不能體現(xiàn)全局綜合物 流優(yōu)化效果，而采用仿真技術將會成為未來的發(fā)展趨勢，其能夠對多種方案進行分析比較，將復雜動態(tài)的鋼鐵運行過程通過模型得以再現(xiàn)，可定量對多方案進行技術經濟比選，優(yōu)化短流程生產工藝中的時間節(jié)奏和物流流量的匹配銜接，從而發(fā)揮短流程優(yōu)勢，為鋼鐵工業(yè)的資源優(yōu)化、能源優(yōu)化、產品結構優(yōu)化、經濟效益優(yōu)化提供了一條最優(yōu)化的工藝布局和路線。 電爐冶煉高效化 電爐作為短流程工序的生產核心，其生產的高效化直接影響著該生產流程效益的發(fā)揮。電爐冶煉高效化追求的目標是冶煉周期、通電時間盡可能縮短，冶煉電耗盡量降低。隨著電爐轉爐化的趨勢 越來越明顯，電爐的熔化周期成為短流程煉鋼的研究熱點，已有學者以能量平衡為基礎分析了影響電爐熔化周期的因素指出進一步強化電弧爐煉鋼、提高生產率的手段主要在于提高能量供應量和供應強度，表現(xiàn)在技術層面上就是裝備的大型化、更高功率、提高化學能輸入強度以及減少非通電操作時間或輔助操作時間等 [15]。 值得一提的是，讓電爐具有高爐連續(xù)生產特征的 CRISP 連續(xù)電弧爐煉鋼工藝已成功完成中試實驗，以 DRI 為原料的 CRISP 爐，完全可以實現(xiàn)連續(xù)加料、連續(xù)冶煉和周期出鋼：像高爐煉鐵一樣的連續(xù)煉鋼，該工藝在未來短流程的成果應用 將有效提高整個生產流程的生產效率。 低生產成本的過程管理與控制 成本是制約短流程發(fā)展的關鍵因素。在短流程煉鋼工藝中，成本構成包括原料成本、能源成本以及生產管理成本等。未來競爭的勝利者將是那些所有擁有的技術能夠控制成本的廠家，因此任何降低成本的技術均能促進短流程的發(fā)展 [16]。 1）減少原料成本的技術：如加強對廢鋼的分類加工和管理。 2）降低能源消耗的技術：展開電爐供電技術優(yōu)化的研究加強爐氣物理熱和化學熱的回收，如采用電爐熱裝海綿鐵以及廢鋼預熱技術以及連續(xù)上料裝置的實現(xiàn)。據(jù)報道德國奧蒙德輸送技術有限公司（ Aumund fordertechnik 公司）開發(fā)出一種新的直接還原鐵輸送系統(tǒng)，可以將熱直接還原鐵密封輸送，該技術的應用可使電能消耗最多降 20%，另外，在缺電地區(qū)，可發(fā)展 EOF(Energy Optimizing Furnace)的短流程煉鋼工藝。 內蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 控制生產成本的技術 操作過程的連續(xù)化和自動化，縮短熱停工時間，以及圍繞縮短電爐冶煉周期的新技術和新裝備的研發(fā)，從而起到強化電爐冶煉，降低能耗提高勞動生產率，以使噸鋼能耗、耐材和電極等輔助材料消耗及勞動成本大幅度降低。 節(jié)能環(huán)保 實現(xiàn)短流程工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展電爐短 流程本就是有利于循環(huán)經濟和環(huán)境保護的生產流程，據(jù)統(tǒng)計在滿足國民經濟需求的鋼產量一定時，生產一噸電爐鋼比生產一噸轉爐鋼可以多循環(huán)利用廢鋼 500～ 600 公斤，少消耗鐵礦石 噸，降低可比能耗 265 公斤標煤，減少二氧化碳排放 公斤。生產一噸轉爐鋼約排放二氧化碳 噸，生產一噸電爐鋼約排放 ，為轉爐鋼的 1/3。從節(jié)能環(huán)保、實現(xiàn)電爐短流程可持續(xù)發(fā)展角度，需研究大量關鍵技術，如控制電弧爐冶煉中二惡英產生和排放的技術；以提高能源與資源利用率為目標的多種能源與多種爐料的匹配與優(yōu)化技術；以降低冷卻水能耗與 水耗為目標的氣化冷卻技術；以改善氧氣利用率和降低排放為目標的加壓與密封技術；基于先進連續(xù)檢測、成分與溫度預報模型和智能化控制技術的計算機集成制造技術；實現(xiàn)將材料制造、能源生產和廢物處理等功能相結合的綜合管理和控制技術等，讓短流程成為清潔生產、能量和資源循環(huán)利用的典范 [17]。 電弧爐短流程展望 與轉爐長流程相比，電爐短流程在投資、資源（包括土地）、能源（包括鐵礦石、焦煤等）和節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等方面都具有優(yōu)勢。而短流程必須依靠自主創(chuàng)新來支撐電爐煉鋼工藝，以進一步優(yōu)化工藝過程，降低生產成本。隨著世界 范圍內低碳經濟的呼聲越來越高以及國家關于節(jié)能環(huán)保等相關政策的實施，短流程的發(fā)展將會主要圍繞原料和能源兩方面展開。因此，能適應原料以及帶入爐內的能量的變化，同時采用全封閉設計，高溫預熱廢鋼以及連續(xù)加料工藝的連續(xù)電弧爐煉鋼工藝在未來發(fā)展中將會比較有潛力。中國鋼鐵行業(yè)的工程公司和研究機構應致力于加大對煉鋼短流程工藝和設備技術方面的研發(fā)力度，形成擁有自主知識產權的、獨創(chuàng)性的相關技術，逐步追上國際同行的步伐，才能在不久的將來煉鋼短流程迅猛發(fā)展的時代占據(jù)一席之地?？傊?，隨著對煉鋼短流程工藝以及各項關鍵技術的深入研究，中 國的電爐煉鋼短流程將會有更大的發(fā)展和提升，也會大大促進我國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[17]。 內蒙古科技大學高等職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 參 考 文 獻 柴毅忠 毛新平中國電爐煉鋼問題鋼 鐵 .(12). 武振廷 芮樹森 .中國大型電弧爐發(fā)展概況特殊鋼 .(4). 張責磊 韓兆玲現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術綜述河南冶金 1998. 3.(28). 現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術的發(fā)展 .江蘇冶金 (1). 短流程煉鋼新技術研究貴州大學 2021 屆工程碩士究 生學位論文 . ,洪新 .電爐短流程回顧和發(fā)展中的若干問題中國冶金 (7). 黃其明 何臘梅 游香米 吳 令煉鋼短流程工藝國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 鋼 鐵 論 壇 . 8．吳建常電弧爐煉鋼的發(fā)展與技術進步 2021 特鋼年會論文集 . 王承寬我國 50~150 t 電弧爐煉鋼技術的發(fā)展 .特殊鋼 .(1). 何春來 劉潤藻 李京社電弧爐煉鋼裝備技術的發(fā)展中國冶金 .(4). 電爐短流程工藝的設計優(yōu)化包頭鋼鐵學院學報 10049762(1999)Sup033105. ,李偉立 ,劉仁剛 ,等現(xiàn)代電弧爐煉鋼〔 M〕北京 :原子能出版社 ,1995,615 ,姜桂連 150 t 超高功率電弧爐生產高質鋼的工藝技術煉鋼 ,2021,16(5): 14. 傅杰 . 現(xiàn)代電弧爐冶煉周期綜合控制理論及應用 [J]北京科技大學學報 , 2021, 26(6): 588595. 15. 李士琦 ,劉潤藻 ,李峰 ,等 .電弧爐煉鋼技術現(xiàn)狀及發(fā) [J].中國冶金 ,2021,(2):12215. 16. 金 琳 . 未來電爐煉鋼的技術發(fā)展 .冶金管理 , 2021, (1) 17. 李士琦 ,郁健 ,高金濤 ,等 .電弧爐煉鋼的鐵源問題 [J].鋼鐵研究學報 ,2021,20(增刊 ):109. 18. .王令福 . 煉鋼設備及車間設計 .（第二版） .電爐部分冶金工業(yè)出版社， . 19. 劉海彬 . 100t 直流電弧爐煉鋼車間供料系統(tǒng)設計簡介鋼鐵廠設計（ 21~23）