短流程小型钢厂方案.docx
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短流程小型钢厂方案
年产30万吨150X150方坯生产车间简易方案设计
一方案设计概述：
本设计方案的设计原则是简单、实用，在满足使用的条件下减少初次投资规模，并为以后的发展留有一定的空间。
生产流程采用全废钢、EAF（电弧炉）冶炼、全连铸工艺。
原料：
电炉钢以废钢为主要原料，有些电弧炉也可以采用直接还原的海绵铁来代替部分废钢。
在实际生产中，可以灵活选择原料，对原料进行分组配比，达到缩短冶炼时间，控制成分，提高产量，实现高效生产。
根据炼钢原料条件，综合考虑产量、设备使用条件等因素，选择出钢量25吨EAF炉4台，EAF炉适合采用普通废钢+铁合金为原料的生产线。
EAF炉与中频感应炉相比具有如下特点：
（1）EAF炉适合采用普通废钢+铁合金为原料，原料的适应性强。
（2）设备安全可靠，作业率高，生产工艺成熟。
（3）钢水质量好，温度高。
（4）初次投资高于中频感应炉。
方坯连铸机选用一机两流R7米铸机，设备成熟可靠。
并为以后预留一定的发展空间。
生产钢种：
普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢；
代表钢号：
Q195L、Q235、Q315、20#、45#、20CrMnTi；
铸坯断面：
150×150；
铸坯定尺：
6m、12m；
年产能力：
约30万吨/年
二炼钢部分：
根据炼钢原料条件，综合考虑产量、设备使用条件等因素，选择出钢量25吨EAF炉4台，EAF炉适合采用普通废钢+铁合金为原料的生产线。
电弧炉冶炼分为单渣法和双渣法。
如废钢含磷高,则采用双渣法,先加入氧化剂或向钢液中吹氧气，进行氧化，除去一部分碳、磷和其他杂质，扒去氧化渣再进行还原精炼。
对含磷要求不高的钢种可采用不扒去氧化渣、直接用脱氧剂进行还原精炼的单渣法。
普碳钢和一般低合金钢可采用只造氧化渣的单渣法冶炼，许多生产普碳钢的电弧炉即采用此法；在氧化精炼末期，钢液成分和温度达到规定要求时出钢，同时加入铁合金到盛钢桶脱氧。
EAF炉基本参数：
电炉出钢量约25吨
电炉最大钢水容量约29吨
炉壳直径约4米
变压器额定容量18MVA
一次侧电压35KV/50HZ
二次侧电压310-190V
电极调节采用计算机调节
液压系统介质：
水-乙二醇
耗电指标：
510KWh/t
耗氧量约：
500Nm³/h
EAF炉产量计算：
全年生产天数305天
每炉出钢周期125分钟
理论年产量=25吨X4X24X60/125X305=351360吨=35.1360万吨
按综合成材率97%考虑，年产合格连铸方坯约34.08万吨。
EAF炉冶炼钢水的质量应符合表1（钢水质量表）的要求
表1钢水质量表
项目
化学成分要求条件
备注
总氧
对于含碳量小于0.3%的钢种：
O2≤50ppm；
对于含碳量0.3－0.6%的钢种：
O2≤45ppm
对于含碳量大于0.6%的钢种：
O2≤40ppm;
其它元素
S≤0.030%
P≤0.022%
Cu≤0.25%
As≤0.03%
Cu+10Sn≤0.35%
N≤80ppm
N≤55ppm
对于Ti/B和08Al钢种
铝总量
Al≤0.030%
Mn/Si
≥2.3
不适用于Si-弹簧钢
Mn/S
≥20
不适用于再硫化钢种
三方坯连铸部分：
1连铸机主要工艺参数：
（1）铸机基本弧半径的确定：
在满足铸机生产和质量要求的前提条件下，应尽量减小铸机半径，以减少厂房的投资，经计算，在该铸机采用连续矫直条件下，确定本台铸机基本弧形半径为R7m/14m。
（2）连铸机流间距的确定：
连铸机流间距主要取决于以下因素：
①铸坯的断面大小；②结晶器及电磁搅拌的结构形式；③拉矫机的结构形式；④二冷段的结构型式；⑤部分在线设备的检修方式。
根据连铸机的产品大纲和设备选型情况确定本连铸机的流间距为：
1400mm。
（3）拉坯速度：
该台连铸机是按照连铸机与EAF炉四炉对两流的生产原则考虑，经计算，铸机的拉速见表2。
表2连铸机浇注参数表
序号
浇注断面
平均拉坯速度
m/min
单炉浇注时间
min
最大拉速
m/min
1
150×150
2.25—2.4
33
2．8
（4）铸机产量计算：
（按平均拉坯速度2.25m/min，并考虑浇注损失等因素，作业天数305天）
铸机年产量=0.150x0.150x2x2.25x7.85x60x24x305=349081吨=34.9081万吨
2连铸生产工艺流程
连铸机浇注前，先进行上引锭操作。
经过预热的中间包由位于浇注平台一侧的中间包车运至结晶器上方，中间包下降，通过中间包车上的对中机构对中就位。
钢包回转台运行至浇注位，钢包置于中间包上方，通过机械手接上长水口。
人工开启钢包滑动水口，钢水经长水口进入中间包；待中间包钢水达到一定重量后，加入保温剂，打开中间包塞棒，钢水在塞棒的控制下，通过浸入式水口流入结晶器内。
钢水液位在结晶器内上升，当液位达到一定高度后，结晶器振动装置和拉矫机启动，拉坯开始。
二冷水阀门开启，对铸坯进行二次冷却。
引锭杆尾部出拉矫机后，由5辊拉矫机最后一个上辊将引锭头与铸坯脱离。
引锭杆存放台架上的回收气缸将引锭杆送入存放位置；存放台架逆时针方向回转一定角度后进入停放位置；等待下一浇注周期使用。
铸坯经切割前辊道运行至火焰切割区，根据坯长检测装置确定的铸坯长度，切割机抱夹夹紧铸坯与铸坯同步行进，当切割机到达切割行程末端，完成切割操作，切割机由气缸返回原位停。
切成定尺的铸坯经切割后辊道输送至钢坯横移区的固定档板位置，由液压翻钢机将铸坯翻转提升到上层滑轨冷床，移钢小车将铸坯推向步进式翻转冷床，铸坯经翻转冷却，由贮坯台内的液压拉钢机将冷床翻转下来的铸坯成组存放在贮坯台上。
厂房内吊车将贮坯台内的一组铸坯吊运至空冷区存放，或直接装车运往轧钢厂。
对于3米的短定尺铸坯，不需上翻转冷床，移钢小车将铸坯合并成组后，在步进式翻转冷床的入口处，由吊车吊运下线。
3连铸机设备主要技术参数：
（1）钢包回转台
技术参数:
承载能力2×30t
型式:
直臂式、带大包称量、事故回转功能；
回转半径：
3.5米
回转角度：
360度
称量机构:
电子压头称重,屏幕显示.
钢包加盖装置:
回转式,位于钢包回转台上.
（2）钢包保护套管机械手
结构形式：
杠杆式机械手，人工操作，气缸压紧。
气缸内径160，杆径90，行程400mm.
（3）中间包和包盖
1）中间包结构形式：
矩形，钢板焊接结构
2）工作液位深度：
850mm
3）溢流液位深度：
900mm
4）工作容量：
约20t
5）最大容量：
25t
6）液流控制方式：
塞棒
7）包盖：
整体式，钢板焊接结构，带耐火材料衬
8）中间包数量：
中间包2个，包盖2个
（4）中间包车
1）结构型式：
全悬挂式，电动走行，带升降和称量功能。
两行走轨道支撑梁（分为天梁和地梁）设在浇注平台上方，均位于铸机内弧侧。
在提升小车的中间包鞍座下部装有称重压头，用于中间包称重。
中间包车上设有电动升降机构和横向对中机构，分别用于中间包的升降和对中。
所有的能源介质和信号传递通过电缆拖链与外部连接。
中间包车浇注侧设有隔热板，可防止中间包热辐射，以改善操作条件。
2）大车行走速度：
2－20m／min
3）升降行程：
400mm
4）横向对中行程：
约100mm
5）行走驱动设备：
电机数量：
2台,5.5KW
调速方式：
变频调速
6）中包升降机构：
电机数量：
1台,30KW
升降速度：
30mm／S
7）中包横向对中机构：
电机数量：
2台,1.5KW
对中速度：
3mm／S；
8）中包称量：
电子压头
（5）中间包烘烤装置
结构形式：
转臂式
燃气：
转炉煤气
助燃风机：
离心式，功率：
5.5kW
数量：
供货在线2台、可单独另选离线2台
（6）中间包浸入式水口在线烘烤装置
设在浇注平台中间包预热位置的下方，共两套。
倒吸风烟气装置利用压缩空气形成的负压从中间包的2个水口内将烟气吸入浸入式水口，利用预热中间包的高温烟气烘烤浸入式水口。
（7）中间包事故闸板
功能：
用于在应急情况下快速切断从中间包至结晶器的液流。
结构形式：
装在中间包下面，采用钢制滑板机构，可快速切断水口，阻断钢流。
闸板由液压缸驱动。
应急液压阀装在中间包车上，靠近操作人员。
液压缸始终处于压力状态，可随时实现快速切断功能。
工作行程：
200mm
驱动系统：
液压缸
油缸数量：
1个/流
内径/杆径/行程：
70/30/225
工作压力：
16MPa
速度：
225mm/S
数量：
2个
（8）150×150结晶器
形式：
连续锥度管式
铸坯尺寸:
150×150
铜管长度:
1000mm
管式结晶器水缝宽度：
3.25mm
最大进口压力：
1.0MPa
冷却水流速：
12m／S
铜管材质：
Cu-Ag
铜管壁厚：
14mm
镀层金属：
铬
镀层厚度：
0.08mm
足辊：
4个/1排，辊径ф100mm
数量：
2排
（9）结晶器振动装置
型式：
半板弹簧短臂四连杆机构.
振动导向系统无间隙,无润滑,驱动装置独立布置于二冷室外,便于维修.
传动方式：
变频传动
振动频率：
25－320次／min
振幅:
0—8mm可调
振动台承载能力：
5吨
数量：
2套
（10）二冷装置及导向辊
1）二冷一段
二冷一段长度：
2000mm
2）外弧侧支撑辊
数量：
4个
辊径：
ф200mm
3）内弧侧导辊
数量：
3个
辊径：
ф150mm
导辊材质：
42CrMo
4）二冷区划分和喷咀布置
连铸机二冷区喷嘴布置见表3。
表3连铸机二冷区喷嘴的布置表
序号
二冷区分区名称
位置
冷却区
长度
mm
喷咀
排数
每排喷咀数量
个
喷嘴型式
1
2区
二冷一段
2000
6
4
汽-水喷嘴
2
3区
固定段1
2600
5
4
汽-水喷嘴
3
4区
固定段2
2600
8
4
汽-水喷嘴
5）二冷区控制回路：
2个
（11）拉矫机
功能及结构：
本拉矫机采用五辊式连续矫直。
液压缸工作范围：
3—4MPa下拉坯并矫直，矫直应力小。
结构形式：
5辊式
矫直方式：
连续矫直
连续矫直区长度：
约1250mm
驱动辊数量：
3个/流
随动辊数量：
2个/流
辊径：
ф360mm
拉矫辊材质：
42CrMo
电机：
数量：
3台/流
功率：
AC7.5kW/台
转速：
15—1500r/min
调速方式：
变频调速
拉速：
0.3－4.5m/min
压下辊数量：
2
油缸：
数量：
2
内径／杆径／行程：
ф160／90／180（mm）
内径／杆径／行程：
ф160／90／400（mm）
工作压力：
1－12MPa
速度：
60－80mm／S
拉矫机数量：
2
（12）引锭杆
形式：
刚柔性弹簧板自适应引锭杆
长度：
R7m/112º
断面尺寸：
150×180
（13）引锭杆存放装置
形式：
整体式存式
功能及结构：
两个弧型布置的引锭杆存放架布置在一个共用的钢结构支架上，由电动机、减速机、夹紧辊及夹紧弹簧组成的引锭杆驱动装置，用于输入和拉出引锭杆。
交流电机配变频调速装置，使引锭输出与拉矫同步。
回收气缸：
数量：
1个/流
内径／杆径／行程：
ф305／76／3350（mm）
工作压力：
0.5MPa
速度：
80mm／S
停放回转油缸：
数量：
1个/流
内径／杆径／行程：
ф125／70／970（mm）
工作压力：
4Mpa
速度：
25mm／s
（14）切前辊道
辊道型式：
自由辊
辊道速度：
0.6－3m/min
输送辊
数量：
5个/流
辊距：
1125mm
直径×宽度：
ф300×370
（15）切割区辊道
辊道型式：
单独驱动，成组控制
辊道速度：
0.6－3m/min
输送辊
数量：
6个/流（含2个移动辊）
辊距：
1125mm
直径×宽度：
ф300×370
输送辊电机
数量：
6个/流
转速：
375r/min
速度调节方式：
交流变频
可移动辊
数量：
2个/流辊径：
ф300mm
可移动辊电机
功率：
0.55kW
转速：
375r/min
速度调节方式：
交流变频
可移动辊驱动油缸
内径／杆径／行程：
ф63／45／700（mm）
工作压力：
1－12Mpa
（16）切后辊道
辊道型式：
单独驱动，成组控制
辊道速度：
30m/min
输送辊
数量：
8个/流
辊径：
ф300mm
辊距：
1125mm
输送辊电机
数量：
8个/流
功率：
1.5kW
转速：
1450r/min
（17）火焰切割机
类型：
无动力火焰切割机，带取样枪，气缸回程，设压下辊
切割时用气动夹紧机构夹紧铸坯，切割小车借助于与铸坯的同步行走使其滚动轮沿导板转动，则切割枪进行铸坯横断面的切割摆动，当切割小车行走至切割区末端时，切割枪的切割摆动完成，切割小车用气缸返回切割起点。
尾坯切割时，用压下辊和切前辊道完成尾坯切割。
使用介质：
氧气—工业燃气
最大切割行程：
3000mm
定尺长度：
6m、12m
定尺检测：
碰块式。
压下辊：
被动辊，液压升降
（18）铸坯冷床、翻钢机构、移钢小车、铸坯收集台架
铸坯冷床：
功能：
用于将热坯进行冷却，以保证矩形坯的平直度。
冷床由钢结构焊接而成。
翻转冷床由两个单独的传动轴驱动，使冷床的输送台架向水平和垂直方向动作，从而完成铸坯的翻转和输送。
冷床齿数：
79齿
适应铸坯长度：
6-12米
水平传动电机：
30KW
垂直传动电机：
60KW
翻钢机构：
功能：
用于将位于出坯辊道面上的切割成定尺的铸坯翻转提升到上层冷床，翻钢机的采用，可缩短连铸机的总长度，减少厂房面积，便于节省投资。
形式：
液压
液压缸：
WYX08CD250E100/55-500，0.2AVWAFC
提升速度：
100mm/S
工作压力：
16MPa
翻钢机辊道：
两流公用长辊道，单独传动。
辊道传动电机：
5.5KW
移钢小车：
型式：
车式推钢机，运行在高架轨道上，车体上设有若干活动的推钢爪，车体由电机-减速机驱动，车轮外侧装有齿轮，和安装在轨道外侧的齿条咬合传递动力。
电机：
20KW；1000rpm
横移行程：
约9米
移钢能力：
150×330×12000铸坯2根
移钢速度：
12米/分
铸坯收集台架：
功能：
位于冷床上方，内设拨钢机，用于将单根的铸坯成组送上储坯台。
便于吊车的成组吊运。
拨钢形式：
液压缸驱动
液压缸内径180mm，行程750mm；
铸坯长度：
6-12米
最大储存能力：
40吨，2组
（19）铸机气动系统
1）设备组成：
气动阀站一套：
一组阀柜
2）设备参数
工作压力：
0.6MPa
储气罐容积：
2.0立方米（用户自备）
（20）干油集中润滑系统
1）设备组成
多点干油泵车通过一组快速接头的软管，插入铸机旁润滑分配板，使润滑油
进入各设备润滑点。
配备电动加油泵车，防止补充润滑脂操作时油的污染。
2）设备参数
供油压力：
7MPa
给油制度：
1次/班
（21）结晶器菜籽油润滑系统
1）设备组成
结晶器稀油润滑系统具备重力润滑和油泵输油润滑两种工作方式，润滑站由油箱、电机、油泵、电加热器等组成。
2）设备参数
供油量：
≥0.6L/min
油箱容积：
0.4立方米
介质：
菜籽油（甲方自备）
加热器功率：
2KW
（22）冷却水系统
1）结晶器冷却水
结晶器水总进口设手动蝶阀，压力传感器，温度传感器，各流分别设球阀、流量计、过滤器、压力表以及旁路系统。
2）二次冷却水
总进口设手动蝶阀，压力传感器、温度传感器，各流二冷水分别由过滤器、球阀，蝶阀组成。
每流分三段进行控制（由调节阀、流量计组成）
3）设备冷却水
总进口设手动蝶阀，压力表。
以下为用户自选设备：
（23）自动加保护渣装置（预留）
安装位置：
中间包车
保护渣料斗容量：
70dm3/个
喂入速度：
0－3kg/min
设备组成：
－钢板焊接料斗（带盖）：
1个／流
－气动阀：
1个／流
－最低料位检测装置：
1个／流
－喂入管：
1个／流
数量：
2套
（24）液面自动控制装置（预留）
型式：
Cs137放射源，控制中间包塞棒。
功能：
实现钢水流量自动和手动控制
－自动模式：
控制信号来自液位控制装置，经过PLC处理后，送入塞棒控制电机。
－手动模式：
既可通过手持遥控器上的按钮，也可通过塞棒操作手柄实现手动控制。
控制回路：
铸流PLC实现结晶器液位控制功能。
PLC将液位设定值与实际检测值进行比较。
如果两者之间存在差异，则控制塞棒机构进行补偿。
每个塞棒机构由独立的数字缸驱动。
在浇注过程中，浇注速度保持恒定，
结晶器钢水液位由塞棒控制。
只有在开浇时，结晶器液位才由塞棒和拉矫机同时控制。
开浇过程可由操作人员手动控制，也可在操作人员的控制下由自动控制系统实现自动开浇。
－Cs137液位检测装置
量程：
0－150mm；
精度：
2％全测程；
信号输出：
0／4－20mA；
重复误差：
1％FS；
线性度：
1％；
数量：
2套（每流一套）
（25）结晶器电磁搅拌装置（预留）
形式：
外置式
磁场型式：
连续旋转磁场
用电量：
约1000KVA（250KVA/流×2流）
冷却水：
去离子水
冷却水量；约30t/h流×2流
（26）末端电磁搅拌（预留）
用电量：
约1000KVA（250KVA/流×2流）
（27）铸坯打号机（预留）
预留位置在上层滑轨冷床的端部，用于对热态铸坯的端部打号。
型式：
刀片式、电机横移、液压纵向驱动
字符内容：
阿拉伯数字、字母及特殊符号
4电控仪表系统
自动控制系统构成和功能
控制系统采用全PLC方案，以西门子S7—300或日本三菱系列可编程控制器组成设备控制站。
变频器采用日本三菱公司产品，电气主要元器件均采用SIEMENS公司许可证产品。
5能源介质要求
（1）连铸机冷却水质要求表
连铸机冷却水质要求表表7
序号
指标名称
单位
冷却系统名称及参数
结晶器
冷却水
二冷及设备冷却水
事故
冷却水
电磁搅拌除盐水
1
pH值
7－9
7－9
7－9
6.5—8.5
2
Ca硬度
mg/lCaCO3
0－60
30－360
30－240
<10ppm
3
Mg硬度
mg/lCaCO3
0－20
0－120
0－80
4
碱度（CaCO3）
mg/lCaCO3
20－200
50－300
50－200
5
最大氯化物含量
mg/lCl－
50
250
200
6
最大硫酸盐含量
mg/lSO4－
40
200
150
7
总铁
mg/lFe
0.5
0.5
8
铁磁物质
mg/l
0.5
9
铁磁物质粒径
mm
0.005
10
最大SiO2含量
mg/lSiO2－
10
75
50
11
总含盐量
mg/l
<500
<1000
<1000
12
悬浮物含量
mg/l
10－20
<30
10－20
<20
13
悬浮物最大粒度
mm
0.2
0.2
0.2
0.02
14
含油量
mg/l
<2
<10
<2
15
电阻率
Ωcm2/cm
>2000
（2）.压缩空气
二次冷却用压缩空气：
（预留）
用量：
80Nm3/min
压力：
0.5MPa
要求：
无油
设备冷却及操作用压缩空气：
用量：
30Nm3/min
压力：
0.5MPa
仪表用压缩空气：
用量：
2.0Nm3/min
压力：
0.5MPa
要求：
无油无水
（3）.氧气
切割用：
130Nm3/h
浇注平台烧水口、清理等零星用氧：
100Nm3/h
（4）.氩气
保护浇注用：
10Nm3/h
（5）.煤气
中间包烘烤：
1040m3/h，压力11kpa
（6）.工业用燃气
切割用（燃气介质待定）：
（注：
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