年产500万吨电弧炉炼钢车间设计 本设计首先介绍了电弧炉炼钢的发展及其主要技术发展方向，现代电弧炉冶炼技术是围绕缩短冶炼周期、节约能源而发展的，然后介绍了电弧炉的机械设备。本设计的主要内容包括：根据车间要求的年产量确定电弧炉的容量和台数，计算电弧炉炉型尺寸， 选定变压器功率和电极参数，采用偏心底出钢技术、水冷挂渣炉壁技术以及炉内外结合排烟方式。以冶炼 GCr15 钢为目标产品，计算了电弧炉的物料平衡和热平衡， 并由此确定炉外精炼设备为 LF 炉和 VD 炉。综合所有设计及计算结果，最后确定电弧炉炼钢车间工艺布置。 关键词：电弧炉；偏心底出钢；车间设计 Abstract This design first introduces the development of electric arc furnace steelmaking and its main technical development direction. Modern electric arc furnace smelting technology is developed around shortening smelting cycle and saving energy, and then introduces the mechanical equipment of electric arc furnace. The main contents of this design include: determining the capacity and number of EAF according to the annual output required by the workshop, calculating the size of EAF, selecting the power of transformer and electrode parameters, adopting eccentric bottom tapping technology, water-cooled slag hanging furnace wall technology and combining the inside and outside of the furnace with smoke exhaust method. Taking smelting GCr15 steel as the target product, the material balance and heat balance of EAF are calculated, and the refining equipment outside EAF is determined as LF furnace and VD furnace. Based on all the design and calculation results, the process layout of EAF steelmaking workshop is determined. Keywords: EAF; ultra high power; Workshop design 设计任务书 电炉炼钢法是目前两种主要的炼钢方法之一。电炉钢产量2008年约占全球粗钢总产量的30% (中国电炉钢产量仅为国内总钢产量的9%左右) 。与转炉炼钢流程比, 电炉炼钢流程采用全废钢冶炼的能源消耗仅为转炉炼钢流程的40%左右。因此随着废钢的积累、直还铁产量的增加及人们对节能环保的日益重视, 电炉钢产量将逐步增加[1]。我国废钢的回收利用周期相对较长，废钢资源浪费现象比较严重，导致废钢资源匾乏，质量差，价格高，并且电弧炉炼钢技术的运用中要损耗大量的电力资源，加大了电弧炉炼钢的成本，导致我国电炉钢比一直较低，因而发展电弧炉生产技术的重点是进一步强化冶炼，降低冶炼电耗，缩短冶炼周期，满足连铸快节奏的生产要求[2]。 一、 设计题目 年产500万吨电弧炉炼钢车间设计 二、 设计基础条件 1、产品原料来源 电弧炉炼钢的原料来源有废钢、生铁、直接还原铁（DRI、HBI）、合金材料、造渣材料、脱氧剂及电极等。 2、产品质量目标 最终产品质量指标由设计者对国家的相关标准进行调研后确定。 3、能源利用 要求设计者在进行物料平衡和热平衡计算的过程中，通过缩短冶炼周期，减少炉气热损失，减少非通电时间等措施，最大程度地节约能源。 4、安全要求 在设计中坚决贯彻安全第一的指导思想，从提高装置的本质安全性出发，尽量采 用新的安全技术和安全设计方法。电炉炼钢车间工艺设计必须符合国家环境保护法和冶金企业安全卫生设计规定。 5、环保要求 要求设计者在完成设计的基础上对体系进行环保评估，对炼钢过程产生的炉气和烟尘进行净化处理，最大程度地降低对环境的破坏。 三、 工作内容及要求 1、项目可行性论证 （1） 建设意义 （2） 设计方案 （3） 与社会及环境的和谐发展(包括安全、环保和资源利用) 2、设计流程设计 （1） 设计方案选择及论证 （2） 编制物料及热量平衡计算书 （3） 绘制电弧炉炼钢车间平面图 3、设备选型及典型设备设计 （1） 典型非标设备——水冷炉壁设计，编制计算说明书。 （2） 典型标准设备——电弧炉炉型设计，编制计算说明书。 （3） 其他重要设备的工艺设计及选型说明。 4、车间设备布置设计 选择至少一个主要工艺车间，进行车间布置设计 （1） 车间布置设计； （2） 车间主要各跨间间距设计； （3） 绘制车间平面布置图； （4） 绘制车间立面布置图； 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 炼钢的发展过程 1 1.2 炼钢技术的重大创新 1 第2章 电弧炉的机械设备 3 2.1 电弧炉的炉体构造 3 2.1.1 炉壳 3 2.1.2 炉门 4 2.1.3 炉盖圈 4 2.1.4 出钢槽和偏心炉底出钢 4 2.1.5 电极密封圈 5 2.2 电极升降机构 5 2.3 炉盖提升旋转机构 5 2.4 炉子倾动机构 6 2.5 电弧炉的辅助装置 6 2.5.1 水冷装置 6 2.5.2 排烟除尘装置 6 2.5.3 炉顶加料装置 7 第3章 炼钢过程的物料平衡与热平衡计算 8 3.1 物料平衡计算 8 3.1.1 计算原始数据 8 3.1.2 物料平衡基本项目 9 3.1.3 计算步骤 9 3.2 热平衡计算 21 3.2.1 计算所需原始数据 21 3.2.2 热平衡计算 22 第4章 电弧炉炉型设计及计算 26 4.1 电弧炉炉型尺寸及计算 26 4.1.1 熔池 26 4.1.2 熔化室尺寸 27 4.1.3 电弧炉炉衬及其厚度 28 4.1.4 炉门和偏心底出钢 29 4.2 变压器容量计算 30 4.2.1 炉子的变压器功率 30 4.2.2 电压的级数 31 4.2.3 电极直径 32 4.3 耐火材料和炉衬 32 4.3.1 耐火材料的主要性能 33 4.3.2 炉盖用耐火材料 34 4.3.3 炉墙、炉底用耐火材料 35 4.3.4 水冷炉衬 35 4.3.5水冷炉盖 35 4.3.6 水冷挂渣炉壁主要参数计算 35 第5章 炉外精炼设备的选型与工艺布置 39 5.1 炉外精炼方法的选择 39 5.2 LF精炼炉 40 5.3 真空吹氩脱气法（VD法） 41 第6章 连铸设备的选型及计算 42 6.1 连铸机机型及特点 42 6.1.1 连铸机机型分类 42 6.1.2 各种连铸机的特点 42 6.2 连铸机的主要工艺参数 44 6.2.1 钢包允许的最大浇注时间 44 6.2.2 铸坯断面 45 6.2.3 拉坯速度 45 6.2.4 连铸机的流数 47 6.2.5 铸坯的液相深度和冶金长度 48 6.2.6 弧形半径 49 6.3 连铸机生产能力的确定 49 6.3.1 连铸机与炼钢炉的合理匹配和台数的确定 49 6.3.2 连铸浇注周期计算 50 6.3.3 连铸机的作业率 51 6.3.4 连铸坯收得率 52 6.3.5 连铸机生产能力的计算 52 6.4 连铸机主要设备 54 6.4.1 钢包与中间包的钢流控制系统 54 6.4.2 钢包回转台 54 6.4.3 中间包及其载运设备 55 6.4.4 结晶器及其振动装置 57 6.4.5 二次冷却装置 61 6.4.6 拉坯矫直装置 63 6.4.7 引锭装置 63 6.4.8 铸坯切割装置 64 第7章 电弧炉炼钢车间设计 65 7.1确定炉子座数、大小及年产量的计算 65 7.1.1炉子座数大小的确定 65 7.1.2核算年产量 66 7.2 电弧炉车间工艺布置 66 7.2.1 炉子纵向布置电炉炼钢车间 66 7.2.2 炉子横向布置电炉炼钢车间 67 7.3 主厂房内跨间的布置及尺寸确定 68 7.3.1 原料跨的布置及尺寸确定 68 7.3.2 炉子跨的布置及尺寸确定 69 7.3.3 电炉高架与低架布置 70 7.3.4 电弧炉出渣与炉渣处理 70 7.3.5 电炉主厂房建筑及安全设施要求 71 参考文献 73
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