年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间设计毕业论文 (2).doc

年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间设计毕业论文 (2).doc

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摘要

本文叙述了年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间工艺设计过程，通过对电弧炉相关材料的查阅，对现代电弧炉炼钢工艺及车间布置有了一定的了解和认识。

在此次设计中，主要冶炼的钢种为不锈钢，生产钢板为主。

通过查阅资料选择了合适的冶炼工艺路线和相应的设备。

严格按照设计任务书的要求，先后进行并完成了不锈钢1Cr17Ni2的物料平衡和热平衡的计算，电弧炉炉型尺寸的计算及确定、相应配备设备的计算及确定如：

变压器、AOD、钢包、中间包、板坯连铸机等设备尺寸的选择确定、炉外精炼方式的选择确定，电弧炉车间的整体布置以及人员配备和经济指标的核算等任务。

电弧炉新技术的开发给电弧炉炼钢带来了巨大的经济效益与环境优势，本文针对现代电弧炉炼钢新技术方面作了详细的讨论。

关键词：

电弧炉，偏心底出钢，氩氧炉，炉外精炼

Abstract

Thisarticledescribesthecapacityof1.3mtofcontinuouscastingslabEAFsteelmakingprocessdesignprocess,throughworkshopofelectricarcfurnaceofrelevantmaterialsofmodemeaforprocessandworkshoplayouthavecertainknowledgeandunderstanding.Duringthedesignprocess,themainsteelproductsissteelboardofstainlesssteel.Accordingtosmeltingsteelgrade,chooseasuitablerouteandthecorrespondingequipment.Instrictaccordancewiththedesignspecificationrequirements,hasbeencompletedmaterialsbalanceandheatbalanceof1Cr17Ni2,thetypesizecalculationofEAF,thecalculationofcorrespondingequipment,suchasthetransformer,AOD,theladle,tundish,slabcontinuouscastingmachineetc,Theoveralllayoutofelectricarcfurnaceplantandtheeconomicindicatorsbusinessaccounting.ThedevelopmentofEAFnewtechnologybroughtenormouseconomicbenefitsandenvironmentaladvantages,thispaperhasmadeadetaileddiscussionaboutthemodernEAFsteelmakingtechnology.

KeyWords：

electricarcfurnace,EBT,AOD,externalrefining

目录

1电弧炉炼钢车间的设计方案 1

1.1电炉车间生产能力计算 1

1.1.1电炉容量和台数的确定 1

1.1.2电炉车间生产技术指标 1

1.2电弧炉炼钢车间设计 2

1.2.1电弧炉炼钢车间设计与建设的基础材料 2

1.2.2电炉炼钢车间的组成 2

1.2.3电炉各车间的布置情况 3

2电弧炉炉型设计 4

2.1电弧炉炉型设计 4

2.1.1电弧炉炉型 4

2.1.2熔池的形状和尺寸 4

2.1.4炉衬厚度 6

2.1.5工作门和出钢口 7

2.2偏心底出钢箱的设计 7

2.2.1炉壳 7

2.2.2炉底 8

2.2.3出钢口 8

2.2.4机械装置 8

2.2.5出钢箱设计参数 8

2.3电弧炉变压器容量和参数的确定 9

2.3.1确定变压器的容量 9

2.3.2电压级数 10

2.3.3电极直径的确定 10

2.3.4电极极心圆的尺寸 10

2.3.5短网的设计 11

2.4水冷挂渣炉壁设计 12

2.5水冷炉盖设计 12

3电弧炉炼钢物料平衡和热平衡 13

3.1物料衡算 13

3.1.1熔化期物料计算 13

3.1.2氧化期物料计算 18

3.2热平衡计算 22

3.2.1计算热收入QS 22

3.2.2计算热支出QZ 22

4车间主要设备的选择 26

4.1电弧炉主要设备的选择 26

4.1.1校核年产量 26

4.1.2对电极的要求 26

4.2精炼炉设备选择 26

4.3连铸设备选择 27

4.3.1钢包允许的最大浇注时间 27

4.3.2拉坯速度 27

4.3.3连铸机的流数 28

4.3.4弧形半径 29

4.4连铸机的生产能力的确定 29

4.4.1连铸浇注周期的计算 29

4.4.2连铸机作业率 30

4.4.3连铸坯收得率 30

4.4.4连铸机生产能力的计算 30

4.5中间包及其运载设备 31

4.5.1中间包的形状和构造 31

4.5.2中间包的主要工艺参数 31

4.5.3中间包运载装置 32

4.6结晶器及其振动装置 32

4.6.1结晶器的性能要求及其结构要求 32

4.6.2结晶器主要参数选择 32

4.6.3结晶器的振动装置 33

4.7二次冷却装置 33

4.7.1二次冷却装置的基本结构 33

4.7.2二次冷却水冷喷嘴的布置 33

4.7.3二次冷却水量的计算 33

4.8.1拉矫装置 34

4.8.2引锭装置 34

4.9铸坯切割装置 34

4.10盛钢桶的选择 34

4.11渣罐及渣罐车的选择 36

4.11.1车间所需的渣罐车数量 36

4.11.2车间所需渣罐数量 36

4.12起重机的选择 36

4.13其他辅助设备的选择 37

5电弧炉炼钢车间工艺设计 38

5.1废钢 38

5.2辅助料 38

5.2.1对辅助料的要求 38

5.2.2供应方案 39

5.2.3配料 39

5.2.4装料和补料 40

5.2.5电弧炉冶金工艺 41

5.2.6精炼工艺 42

5.2.7连铸操作工艺 44

6电弧炉炼钢车间工艺布置 46

6.1原料跨 46

6.1.1原料跨的宽度 47

6.1.2原料跨的总长度 47

6.2炉子跨整体布置 47

6.2.1炉子跨工作平台高度 48

6.2.2炉子的变压器室和控制室 48

6.2.3电弧炉出渣和炉渣处理 48

6.2.4炉子跨的长度、高度、跨度 48

6.3精炼跨 49

6.3.1整体布置 49

6.3.2LF炉的布置 49

6.3.3AOD炉的布置 49

6.3.4钢包回转台的布置 49

6.3.5其他布置 49

6.4连铸跨 50

6.4.1总体布置 50

6.4.2连铸机操作平台的高度、长度、宽度 50

6.4.3连铸机总高和本跨吊车轨面标高 50

6.4.4连铸机总长度 51

6.5出坯跨 51

6.6备注 51

7车间人员编制及主要经济技术指标 52

7.1技术经济指标 52

7.1.1产量指标 52

7.1.2质量指标 52

7.1.3作业效率指标 52

7.1.4连铸生产技术指标 52

7.2车间人员编制 52

参考文献 54

致谢 55

专题 56

1电弧炉炼钢车间的设计方案

1.1电炉车间生产能力计算

1.1.1电炉容量和台数的确定

电炉车间产量系指一定的A=24nga/t生产期内合格产品的产量，本设计题目为年产130万吨连铸坯的电弧炉炼钢车间工艺设计。

根据电弧炉的产量计算式：

确定电弧炉容量及台数

（1）电弧炉的产量计算式

式中n—全年实际有效作业日数，n=365×作业率（90%）=330

g—每次熔炼钢水的量

t—平均一炉的冶炼时间取60min

a—钢水铸成钢坯的收得率取95%

∴g=172.78t

g=f·gN

式中gN—电弧炉的公称容量；

f—超装系数取1.20；

gN=172.78/1.2=143.98t。

留钢量取12吨，故取电弧炉公称容量90t，且车间需要两台电弧炉可满足要求。

1.1.2电炉车间生产技术指标

（1）产量指标合格钢产量130万吨/年

小时出钢量180t/h

冶炼周期60min冶炼时间50min

（2）质量指标钢坯合格率98.5%

（3）作业率指标连铸机作业率80%

（4）连铸生产技术指标连铸比100%

铸坯合格率98%

连铸收得率97%

A金属材料消耗

一般为废钢、返回废钢、合金料与脱氧合金。

B炼钢辅助材料消耗

石灰、萤石以及其他造渣材料和脱氧粉剂。

C耐火材料消耗

主要用于炉衬的各种耐火砖以及钢包的耐火材料。

D其他原材料消耗

电极和工具材料。

E动力热力消耗指标

主要为电能和各种气体和燃油等。

车间设计产品大纲见下表：

（5）连铸生产技术指标

连铸比100%

铸坯合格率98.5%

连铸收得率97%

（6）生产的钢种：

主要生产不锈钢，代表性钢号：

1Cr17Ni2。

1.2电弧炉炼钢车间设计

1.2.1电弧炉炼钢车间设计与建设的基础材料

（1）建厂条件

1）各种原料的供应条件，特别是钢铁原料来源；

2）产品销售对象及其对产品质量的要求；

3）水电资源情况，所在地区的产品加工，配件制作的协作条件；

4）交通运输条件，水路运输及地区公路、铁路的现状与发展计划；

5）当地气象，地质条件，环保要求。

（2）工艺制度

确定工艺制度是整个工艺设计的基本方案，是设备选择，工艺布置等一系列问题的设计基础。

1）冶炼方法：

利用超高功率电弧炉进行单渣冶炼，然后进行炉外精炼；

2）浇注方法：

采用全连铸；

3）连铸坯的冷却处理与精整：

铸坯在冷床上冷却并精整；

4）在技术或产量方面应留有一定的余地。

1.2.2电炉炼钢车间的组成

（1）炼钢主厂房，包括原料跨、炉子跨、精炼跨、连铸跨及出坯跨；

（2）铁合金及散状材料间；

（3）钢锭、坯存放场地；

（4）中间渣场；

（5）机电修间及快速分析室；

（6）炉衬制作与各种备件修理场地；

（7）耐材库、备件备品库、车间变、配电室；

（8）水处理、烟气净化设施及车间管理、生活服务设施。

1.2.3电炉各车间的布置情况

由于是两台超高功率电弧炉，且是全连铸，考虑到物料顺行、劳动安全条件和未来发展，采用横向高架式布置。

（1）原料跨：

此跨主要是为了返回废钢，耐火材料，散状料等提供场地。

废钢坑可按