摘要
改革开放以来，我国电弧炉炼钢技术紧跟世界电炉炼钢工业的发展趋势，得到了快速发展。特别是冶金工艺流程的革命性变换，如电炉从三期操作发展到只提供初炼钢水的两期操作，从模铸到连铸，从出钢槽到偏心底出钢，以及为了满足连铸生产的快节奏提高炉子生产率而采用多能源的综合利用等等，所有这些改变都是促使为冶金工艺服务的电炉装备也取得了突破性的发展。近十年，我国从国外先后引进了交流超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗电弧炉、双壳炉和竖炉。通过这些设备的调试、操作、维护以及备品的制造，提高了我国电炉制造的设计制造水平。在消化吸收与创新的基础上，我国大容量电弧炉的国产化奠定了基础。当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。
当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。电炉的主要产品是钢材，而钢的质量取决于电炉冶炼技术和工艺，目前我国钢铁产业大量整合趋向于集中，整合资源优化升级。本设计根据指导老师的课题范围，查阅相关资料，结合南京地区实际条件，优化设计150t直流电弧炉炼钢车间。
本次设计查阅国内大型电炉车间设计的相关内容和文献资料，明确本次设计的目的、方法，并向老师请教可行性方案。结合《炼钢设备及车间设计.》、《炼钢设计原理》、《炼钢设计原理》等资料进行设计提纲的书写。对电炉进行配料计算，计算出电炉炼钢的原料配比。对电炉电气设备、炉外精炼、连铸系统、车间烟气净化系统、炼钢车间布局，结合国内大型电炉进行设定并向苏老师探讨可行的方法和数据。绘制电炉炼钢车间平面布置图。
关键字：电弧炉，车间设计，连铸，炉外精炼
第一章、文献综述
电弧炉炼钢工艺的现状及发展趋势
1.1前言
简史 1888～1892法国埃鲁(P．L．T．He’roult)创建工业电炉，1900～1910年应用于炼钢，其后电炉容量和单位容量功率不断扩大，20世纪60年代初，又成功地发展成高功率、超高功率电炉，单位炉容量的变压器功率逐步由300～400kV?A加大至700～1000kV?A。加上相关技术的应用，从而大幅度地提高电炉炼钢的产量和质量，降低了生产成本，20世纪80年代后，直流电弧炉逐步得到推广采用。
20世纪70年代前，中国的电炉一般都是30t以下的普通功率电炉。80年代开始建设50～。75t普通功率和高功率电炉，同时引进建设了40～150t高功率和超高功率电炉，配备不同型式的炉外精炼设施，炼钢工艺由传统的电炉一步炼钢法转变为电炉与炉外精炼配合的二步炼钢法，电炉承担熔化任务，还原精炼移到炉外精炼装置中进行。
工艺流程选择传统的电炉炼钢车间采用电炉一模铸的生产流程。新建的电炉炼钢车间普遍采用高功率或超高功率电炉一炉外精炼一连续铸钢(简称连铸)的新流程(图1)。这种流程的最大特点是电炉主要作为炉料的熔化设备，而精炼任务移至炉外进行，不仅可以提高电炉的生产率，而且也保证了钢水质量，解决了电炉与连铸配合上的矛盾，有利于车间全连铸的实现。电炉炼钢车间的产品要考虑专业化生产，尽量避免品种多而全。车间的电炉座数应根据车间产量和品种的要求选用1～2座电炉为宜。
1.2电炉钢比重
近年来，世界电炉钢产量占钢总产量的比重为32%一35%欧盟电炉钢的比重已达到50%。由于电力资源不足以及废钢资源的短缺，我国电炉钢所占比重仍较低。从1993年至今，我国电炉钢生产的发展可分为3个阶段，近几年我国电炉钢占钢总产量比重总体呈下降趋势。
我国电弧炉座数逐年减少，炉容趋向大型化。据不完全统计，2007年>=50t 电弧炉产能约占电炉钢总产能的83.5%，成为我国电炉钢生产的主体设备，但是多loot电弧炉产能占电炉钢总产能的比例不及45%，与发达工业国家仍存在较大差距[2]。因此，新建电弧炉应严格按照《钢铁产业发展政策》规定，公称容量不小于70t。
1.3生产情况
1.3.1生产钢种
目前国外150t以上的电弧炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60%一80%均为低碳钢。而我国受废钢和电力资源不足的限制，电弧炉主要用于冶炼高合金钢、大型铸锻件用钢、不锈钢等钢种。随着技术开发力度的继续加大，我国电炉钢质量有较大提高，一些企业成功开发出氮含量小于等于80*10的(-6)次方钢种，最低的氮含量可控制在30*10的(-6)次方，达到了转炉钢的水平，但目前电弧炉普遍生产转炉钢种不具备成本优势[4]。
1.3.2炉料结构
我国电弧炉消耗钢铁料结构发生变化，吨钢废钢消耗逐年减少，而吨钢生铁消耗逐年增加。
为降低生产成本，多数钢铁企业电弧炉炼钢采用配加高炉铁水工艺。根据实践经验，我国电弧炉炼钢采用热装30%一35%的高炉铁水效果最佳，也有少数钢铁企业选择配加40%一50%的热铁水。目前国外还有电弧炉配加Corex铁水的冶炼工艺，与高炉铁水相比，铁水质量无明显优势，但是生产和运行成本较高，进一步推广还有较大难度。
1.3.3工艺措施
目前电弧炉技术开发主要以提高能量输人、缩短冶炼周期、提高生产效率为主。随着国内外电弧炉炼钢向大型化、超高功率以及计算机自动控制等方向发展，生产企业为缩短冶炼周期、提高生产效率、降低电耗，研究了多种冶炼方式，并采用了不同的强化冶炼工艺技术和装备。近年来出现的主要新型电弧炉有双壳电弧炉、Consteel电弧炉、带废钢预热装置的竖式电弧炉等，甚至出现了双炉壳、同时带有电极和氧枪，能根据炉料变化以电弧炉和转炉两种工艺操作的CONARC炉，称为电转炉。电弧炉冶炼工艺不断改进，总体目标是缩短冶炼周期，工艺措施分类总结如下[3]:
(l)提高吨钢输人电功率，如超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗或变阻抗交流电弧炉;
(2)提高电效率、功率因数，如优化电弧炉供电制度和短网结构、采用导电横臂、长弧操作、吹氨搅拌等;
(3)提供化学热源，如二次燃烧、氧燃烧嘴、碳-氧喷枪、底吹氧、外加热铁
水技术等;
(4)提供物理热源，如废钢预热、加适量的热铁水显热等;
(5)优化工艺，如偏心底出钢、机械化加料系统和连续加料方式、快速测温取样分析等。
1.4短流程电炉炼钢新技术
1.4.1废钢预热
目前工为应用较为普遍的新型废钢预热的方式大约有以下三种:
(1)竖炉法。竖炉法是德国福克斯(Fcrh)s公司开发的技术，该方法产生于20世纪80年代末期，其特点是在炉盖一侧直接装有废钢预热竖井，使排出炉外的电炉烟气直接穿过待预热废钢，高温烟气与竖井内废钢进行充分的热交换，然后进
入除尘系统。与常规电炉比较，节电与节能效果可达lokow·队，金属收得率可增加2%.
(2)双炉壳法。20世纪60年代，瑞典第一次将双炉壳电炉用于生产中，即用两个尺寸完全相同的炉壳，共用一套供电系统，两个炉子轮流进行装料、熔化、精炼出钢操作，近年来在日本、德国也出现采用这种工艺操作的电炉，使电炉炼钢的非通电时间大大缩短时可达到2一4分钟(比常规电炉可缩短10~15分钟)。双炉壳电炉的主要特点是缩短冶炼时间，提高生产率(比如单电炉不易掌握，操作难度大，且与后步工序配合困难。此处，还多出一套炉壳的投资费用，占地面积也相应加大，因此建投资增加很多[5].
(3)水平式废钢预热一Cnoestel法水平热烟道下部的传送料车连续地送入炉内，外排的炉内烟气与废钢逆向运动进行热交换。在水平烟道中的不二次燃烧，出口烟温度可达到1000℃。这种预热方式可以最大限度地利用与减少烟气中的物
理热与化学热，同时烟气中的氧化铁尘粒同样可由废钢吸附带回炉内，提高金属收得率。水平、连续地预热废钢，预热后的废钢连续加入炉内，带来的好处不仅是烟气余热利用与减少烟尘排放，而且这种独特的操作方式对稳定供电很有好处。炉内总能保持相当部分的液态钢水熔池，这非常有利于电极电弧稳定，消除电网闪烁，保持较高的输入功率[6]。
废钢预热方式可以给电炉冶炼带来以下几个好处:
○1节约能量;○2节约时间;○3收得率提高;○4减弱电网闪烁。
1.4.2水冷炉壁和水冷炉顶
现代电炉的平均水冷炉壁面积已达到70%，水冷炉顶面积已达到8%。该技术的采用使电炉的热损失增加5%~10%，但由于节省了50%~75%的耐火材料成本和喷补料成本，并使炉顶寿命提高了50%。渣线上部耐火材料的维护作业被取消，使工人劳动强度大大降低。同时，由于电炉改用长弧操作，冶炼时间缩短5~10min，总体效益显著[10]。
1.4.3氧一燃烧嘴与炉门碳氧枪
(1)炉炼钢化学能供应
现代电炉炼钢化学能输入有以下途径:
○l氧气;
○2碳粉、煤粉、石油焦等，主要是固体碳颗粒;
○3天然气、丙烷等可燃气体;
○4轻油、重油等液体燃料。
除氧气外，其余三种也称为石化燃料(ofsseliufel)或矿物燃料(而nearluefl)。通过氧燃烧嘴将这些矿物燃料输入炉内。输入化学能的目的是增加辅助能量，但这不仅仅是起一个能量补充的作用，对于电炉炼钢来说，采用辅助能源输入还有以下几个原因:
○l电能及电极费用的普遍增长，提高了电炉熔化废钢等金属料的成本。
○2对超高功率电炉来说既存在着电极附近的热区，也存在着远离电极的冷区，为减少炉内炉料的不均匀性，以氧一燃烧嘴作为辅助能源手段，对冷区进行热量补偿。
○3氧一燃烧嘴安装在水冷炉壁上，与从炉门输入化学能相比，操作简单，维护方便。辅助能源输入以比较少的设备投资，换出缩短熔炼时间，提高生产率，节电、节省电极的效果显著。一般可节电100/0015%，增加生产率6-0/010%，安装后-68个月即可回收投资,氧一燃烧嘴安装是辅助能源输入方式的一种，另外一种辅助能源输入方式是炉门碳氧枪。
氧燃烧嘴
○1纯氧助燃的优越性[8]
使用纯氧代替空气助燃，亦即避免惰性气体NZ进入燃烧区。它有两个优点，一是能提高火焰温度(因为避免了无助燃作用，并且吸热的氮气混入);而是能提高燃烧率(即燃料完全燃烧的程度)。从图3可以看出使用空气助燃天然气，火焰温度可达1800℃，随着助燃气体中氧含量的增加，当达到100%纯氧时，火焰温度
可以提高1000度，达2800℃。
图4烟气温度上升对天然气完全燃烧不利，但使用纯氧助燃与使用空气助燃，二者燃烧率下降幅度不同，使用氧气助燃时，燃烧率下降幅度小。同是1600℃的烟气温度，使用纯氧助燃，燃烧率在70%以上，而使用10%过量空气助燃，天然气燃烧效率只有20%。因此，现代电炉使用的氧一燃烧嘴全部都是使用纯氧助燃。
图1-3 火焰温度与助燃物氧气含量的关系
图1-4 燃烧率与烟气温度的关系
○2氧一燃烧嘴结构以及在电炉内的布置
依使用燃料种类不同，氧一燃烧嘴结构也会不同，但基本结构还是一致的。最外层一般都是冷却水保护，使烧嘴免受高温辐射以及溅渣等侵蚀。里面依次是氧气和燃料的喷嘴，假如使用液体或粉状材料，则燃料喷嘴内还要考虑有载气输送。烧嘴的大小和多少依据电弧炉容量(也即电炉炉壳尺寸)以及电炉冶炼工艺条件(如废钢种类、DRI使用数量、是否有废钢预热或热装铁水等)而定。一般来说，使用废钢预热或有铁水热装的电炉，氧一燃烧嘴的个数与功率都可适当减少小，而使用重型废钢或。DRI比例大的电炉，烧嘴配置应适当多些或功率需适当大些。氧-燃烧嘴一般是安装在电炉水冷壁上，个数3一6只，大部分电弧炉烧嘴在炉壁上安装的位置先靠近炉内的冷区(如交流电弧炉，在电极之间共有3个冷区，ETB底出钢电炉的留钢区域也是冷区)，便于加速废钢熔化。较小的电炉可以在炉门上安装烧嘴，单个烧嘴安装在一支撑小车上可使烧嘴灵活对准炉内某个区域，使烧嘴火焰有效地达到炉内冷区。也有个别的电弧炉，氧一燃烧嘴被设计安装在炉盖之上，这对于炉盖旋转或平移的操作很不方便，但对于使用大量泡沫渣的电炉，炉盖烧嘴可以避免炉壁烧嘴出现灌渣现象
(3)炉门碳氧枪
为加速炉内废钢熔化，传统电炉操作是采用人工吹氧的办法，即操作工手持吹氧管从炉门从炉门切割废钢，或将吹氧管插入熔池加速废钢熔化，并可加速脱碳。现代电弧炉炼钢取消人工操作而代之以氧枪机械手，在电炉主控室内遥控吹氧。近年来，由于造泡沫渣的需要，在向炉内吹氧的同时，用另一只喷枪向炉内喷枪向炉内喷入碳粉。
炉门碳氧枪可分为两大类，一类是水冷碳氧枪，一类是消耗式碳氧枪。碳氧枪系多层无缝钢管制造，端头为紫铜喷头，类似于氧气顶吹转炉的水冷氧枪，电炉用水冷碳氧枪是在炉门前(渣门)水平放置，长度比顶吹转炉所用氧枪短得多。另外，铜喷头吹氧口下方放置喷碳粉出口，或另外附加水冷碳粉喷枪。碳粉可用压缩空气或氮气做载气喷入炉内。
水冷碳氧枪在炉内工作时，水平角度与坚直角度均可调整以便灵活地实现助熔废钢与造泡沫渣的功能。
由于喷枪是用套管水冷的，因此，水冷碳氧枪伸入炉内时不可插入钢水熔池，也不能与炉内废钢接触，否则会影响喷枪的寿命，喷枪浸入钢水熔池，会发生爆炸事故。为了保证氧气流股吹入熔池水冷氧枪喷嘴设计成拉瓦尔式，气体出口速度超过音速。水冷碳氧枪使用时枪头距熔池液面距离应在100mm以上。
消耗式氧枪是用机械手驱动的三根外层涂料(AIN)的钢管钢水熔池，也可直接用于切割废钢助熔，喷枪一边工作一边消耗。喷枪机械手由电炉主控室遥控，将喷枪头部对准炉内需要的位置，水平角度与竖直角度均可调整，且比水冷喷枪在炉
内活动范围大。
两种碳氧枪各有特点，各有利弊。水冷氧枪一次性投资大些，且操作中不能接触钢水与红热废钢，有一定的局限性，但操作成本低，且操作工无需更换喷管。消耗式氧枪在炉内可更早地开始切割废钢，在炉内活动空间大，且不用担心水冷碳氧枪会发生的漏水事故，但操作过程中隔一段时间需要接吹氧管，增加一些麻烦。 4）电炉炉底出钢(留钢留渣操作)
传统电弧炉炼钢一般采用三期冶炼工艺，即熔化期、氧化期、还原期。出钢时，随钢水从出钢槽流入钢包的炉渣，对钢水质量没什么不利影响。相反，由于还原渣洗的作用，钢水还会进一步脱硫，夹杂物在某种程度上被还原渣吸收，还原渣对钢水有一定净化作用。
现代高功率电炉与炉外精炼技术应用以后，取消初炼炉电炉的还原期操作。电弧炉出钢前的炉渣是氧化性的。出钢过程中，假如这种氧化性炉渣流入钢包，会对炉外精炼效果以及钢水质量造成不利影响:
(1)降低钢包精炼渣的脱氧脱硫能力;
(2)降低合金回收率，特别是会增加脱氧用铝的消耗;
(3)增加对钢包包衬的侵蚀，特别是渣线部位。
因此，自20世纪70年代以后，电弧炉无渣出钢(留钢留渣操作)技术研究成为现代电弧炉冶炼技术研究的一个热门课题。
5）ETB出钢法[13]
1989，蒂森特钢公司与曼内斯·德马克冶金技术公司及丹麦特殊钢厂合作，开发出世界上第一座偏心炉底出钢电炉，也叫EBT(EeentrieBottomTapping)电炉。这种电炉吸取了中心炉底出钢的经验，把底出钢口移至炉壳的一个向外突出部份。
偏心炉底出钢电弧炉的炉壳上半部仍为圆形，下半部带有突出的圆弧形出钢箱。传统的电弧炉出钢时，一般需要把炉子倾动450左右，才能把钢水出完。为使钢水不接触水冷炉壁，在出钢槽铡钢水面以上400mm这一部分，仍是用耐火材料砌筑的，这是影响炉衬寿命的薄弱环节，对超高功率的电炉来讲，这个问题更为严重。采用偏心炉底出钢技术后，出钢时炉子倾动最多仅需150左右，可以避免钢水与水冷炉壁的接触。这样炉衬可以大面积采用水冷炉壁，从而提高炉衬寿命。一般采用偏心炉底出钢法，可以使电弧炉水冷壁面积从整个面积的70%~80%扩大到80%~90%。偏心炉底出钢电弧炉炉底设计成浅盘状，以确保无渣出钢。ETB 电炉出钢口底部的开启与关闭机构有两种形式。
①将密封盖固定在一个空心轴上，轴内通水冷却，轴安装在电弧炉摇架下部，
用液压缸或气缸将轴快速转动到一定角度，即可实现出钢口开启和关闭。
此种机构无相对磨擦，应用较多。
②以一种类似钢包底部的滑动水口底板，用液压缸将底板平移。从而实现钢
口的开启和关闭。
为确保顺利出钢，在上一炉钢水出钢完毕后，出钢口中要填入引流砂，引流砂是一种含Fe03大约10%(质量分数)的MgO与SiO2混合填料。开启出钢口以后，先是引流砂自动流出，然后才是钢水出来。当钢水温度、成分达到出钢要求时，即可准备出钢。出钢过程为:先将钢包车开到出钢箱下面;打开出钢口之前，使炉子向出钢口侧倾斜约5度，形成足够的静压力，防止炉渣从钢水产生的漩涡中流入钢包;打开出钢口盖板，开始出钢，出钢过程中，炉子渐渐地倾斜到12度，以保证出钢口上面的钢水深度基本不变。大约排出90%钢水后，炉子就以3度/s
的速度回倾到原位置，以避免或减少漂在剩余钢水上的炉渣从出钢口流进钢包。（1）SSF竖式电炉RBT出钢
SSF电炉出钢在炉底位置。这种圆形出钢方式的优点是出钢时炉子倾动角度可以更小，出钢时间可以控制在3min以内。除此之外，与ETB相比，最大的优点是在冶炼熔化期避免偏心留钢部分的炉内冷区，防止出钢时出钢口区由凝结冷钢，再有就是这种出钢方式也有利于实现出钢口自动填砂。减轻工人劳动强度。（2）采用ETB或RTB出钢的冶炼工艺效果
采用ETB或RTB出钢电弧炉冶炼，可以摆脱传统的“老三期”冶炼工艺，为实现超高(或高)功率电弧炉冶炼咔炉外精炼十连铸的现代化炼钢工艺提供良好的冶炼条件。由于实现留钢、留渣操作、冶炼熔化期电弧稳定，熔池形成可提前
10~15min，可提前和强化吹氧，同时也改善了钢水脱磷条件。与传统的电弧炉相比，底出钢电弧炉冶炼的生产率及各项技术经济指标都有明显的改进，如表2
所示。
表1-2传统电炉和EBT电炉各指标比较
在冶炼工艺方面可以获得以下几方面的效果[11]:
A减少出钢过程温降。偏心炉底出钢电弧炉出钢时，钢流垂直流下，较为集中呈柱状，流程缩短，出钢速度远高于传统电弧炉，使出钢过程钢液温度降减少。表3一2是炉容量为50t的偏心炉底出钢电弧炉出钢时间和出钢温降与普通电弧
炉的比较。对EBT电弧炉，出钢时间仅为2min，而普通电弧炉需要5min，出钢
时间缩短60%，而出钢温降从40.6’C下降到34.8’C。
B.减少出钢过程下渣量。在熔化、氧化操作结束后，此时的炉渣是氧化性的，如果炉渣进入钢包，则会增加合金的消耗量，影响钢水的精炼效果。采用偏心炉底出钢，可以减少或避免氧化渣进入钢包。采用EBT工艺使钢包内渣层厚度由240减少到80rnrn，因而使钢水回磷少0.004%。这样采用EBT工艺可不通过钢包扒渣而生产低磷钢。
表1-3 出钢时间和出钢温降
炉型出钢时间/min 出钢温降/℃
普通电弧炉 5 40.6
偏心炉底出钢电弧炉 2 34.8
C.提高钢包寿命。采用EBT工艺，出钢时钢包底部加入的合金料或新的渣料，可以防止钢流对包底的冲刷。同时，垂直密实的钢流，不会冲刷包壁及使钢包周围结瘤，这样可提高钢包寿命20%~40%。
D.提高生产率。EBT或RBT电弧炉由于在出钢时炉子倾角小，钢水不会浸没水冷炉壁，因此可使水冷炉壁面积加大，从占整个面积70%一80%扩大到80%一90%，从而大大提高炉衬寿命，大面积用水冷炉壁，允许电弧炉采用最大功率供电，每炉钢熔化时间可缩短3一5min左右，与此同时冶炼电耗也可以得到降低[7]。
1.5我国电炉炼钢现阶段存在的主要问题
1.5.1废钢资源现状
废钢资源的短缺：我国工业化进程短，社会废钢资源不足，而且钢铁制造过程技术进步使自产废钢不断减少，同时废钢进口量也相应下降，所以我国废钢资源短缺、价格居高不下[9]。
1.5.2 电能电价现状
电能短缺与电价成本：我国电力紧缺，短时期内仍难满足国内电炉钢生产用电需求，缺电和限电导致电炉间歇式生产，生产成本更趋升高[14]。
1.5.3有害元素的困扰
废钢循环过程中有害元素的富集：废钢作为短流程的主要原料，其质量在不断恶化。一方面随着废钢循环次数的增加，有害元素不断富集；另一方面钢材表面涂层技术和复合材料的广泛应用使回收的废钢带有 C u 、Z n 、P b 、S n 、M o 、
N i 等元素，这会不同程度地对钢材质量造成影响。大部分短流程没有实现全线优化，生产效率不理想。因此应以循环经济的要求来衡量，保证生产顺行，减少设备故障和生产事故，合理调度，提高作业率[14]。
1.5.4环保问题
在节能环保方面存在较大差距：由于认识不足、生产管理不善以及缺乏技术和投资等原因，造成大量的能源浪费及环境污染。
1.6电弧炉短流程发展趋势
1.6.1 短流程生产工艺体系的优化
电炉短流程炼钢工艺是集中了当今先进的炼钢生产技术于一身的先进生产工艺，其关键技术将是整体工艺的优化设计、物流参数的合理匹配以及总体装备水平的最佳配置。短流程生产工艺体系的整体优化不仅包括了大型电炉及其相关配套技术、精炼技术、近终型连铸技术等单项的技术优化进步，更需要注意建设过程中的生产布局优化和生产过程中的生产物流优化和工序持续优化。传统的工程初步设计往往采用类似工程的简单套用和基于设计者经验的主观判断法，并不能体现全局综合物流优化效果，而采用仿真技术将会成为未来的发展趋势，其能够对多种方案进行分析比较，将复杂动态的钢铁运行过程通过模型得以再现，可定量对多方案进行技术经济比选，优化短流程生产工艺中的时间节奏和物流流量的匹配衔接，从而发挥短流程优势，为钢铁工业的资源优化、能源优化、产品结构优化、经济效益优化提供了一条最优化的工艺布局和路线。
1.6.2电炉冶炼高效化
电炉作为短流程工序的生产核心，其生产的高效化直接影响着该生产流程效益的发挥。电炉冶炼高效化追求的目标是冶炼周期、通电时间尽可能缩短，冶炼电耗尽量降低。随着电炉转炉化的趋势越来越明显，电炉的熔化周期成为短流程炼钢的研究热点，已有学者以能量平衡为基础分析了影响电炉熔化周期的因素指出进一步强化电弧炉炼钢、提高生产率的手段主要在于提高能量供应量和供应强度，表现在技术层面上就是装备的大型化、更高功率、提高化学能输入强度以及减少非通电操作时间或辅助操作时间等[15]。
值得一提的是，让电炉具有高炉连续生产特征的CRISP连续电弧炉炼钢工艺已成功完成中试实验，以DRI 为原料的CRISP 炉，完全可以实现连续加料、连续冶
炼和周期出钢：像高炉炼铁一样的连续炼钢，该工艺在未来短流程的成果应用将有效提高整个生产流程的生产效率。
1.6.3低生产成本的过程管理与控制
成本是制约短流程发展的关键因素。在短流程炼钢工艺中，成本构成包括原料成本、能源成本以及生产管理成本等。未来竞争的胜利者将是那些所有拥有的技术能够控制成本的厂家，因此任何降低成本的技术均能促进短流程的发展[16]。1）减少原料成本的技术：如加强对废钢的分类加工和管理。
2）降低能源消耗的技术：展开电炉供电技术优化的研究加强炉气物理热和化学热的回收，如采用电炉热装海绵铁以及废钢预热技术以及连续上料装置的实现。据报道德国奥蒙德输送技术有限公司（Aumund fordertechnik公司）开发出一种新的直接还原铁输送系统，可以将热直接还原铁密封输送，该技术的应用可使电能消耗最多降20%，另外，在缺电地区，可发展EOF(Energy Optimizing Furnace)的短流程炼钢工艺。
1.6.4控制生产成本的技术
操作过程的连续化和自动化，缩短热停工时间，以及围绕缩短电炉冶炼周期的新技术和新装备的研发，从而起到强化电炉冶炼，降低能耗提高劳动生产率，以使吨钢能耗、耐材和电极等辅助材料消耗及劳动成本大幅度降低。
1.6.5节能环保
实现短流程工业的可持续发展电炉短流程本就是有利于循环经济和环境保护的生产流程，据统计在满足国民经济需求的钢产量一定时，生产一吨电炉钢比生产一吨转炉钢可以多循环利用废钢500～600公斤，少消耗铁矿石1.3吨，降低可比能耗265公斤标煤，减少二氧化碳排放1126.3公斤。生产一吨转炉钢约排放二氧化碳1.8吨，生产一吨电炉钢约排放0.6吨，为转炉钢的1/3。从节能环保、实现电炉短流程可持续发展角度，需研究大量关键技术，如控制电弧炉冶炼中二恶英产生和排放的技术；以提高能源与资源利用率为目标的多种能源与多种炉料的匹配与优化技术；以降低冷却水能耗与水耗为目标的气化冷却技术；以改善氧气利用率和降低排放为目标的加压与密封技术；基于先进连续检测、成分与温度预报模型和智能化控制技术的计算机集成制造技术；实现将材料制造、能源生产和废物处理等功能相结合的综合管理和控制技术等，让短流程成为清洁生产、能量和资源循环利用的典范[17]。
1.7电弧炉短流程展望
与转炉长流程相比，电炉短流程在投资、资源（包括土地）、能源（包括铁矿石、焦煤等）和节能环保、可持续发展等方面都具有优势。而短流程必须依靠自主创新来支撑电炉炼钢工艺，以进一步优化工艺过程，降低生产成本。随着世界范围内低碳经济的呼声越来越高以及国家关于节能环保等相关政策的实施，短流程的发展将会主要围绕原料和能源两方面展开。因此，能适应原料以及带入炉内的能量的变化，同时采用全封闭设计，高温预热废钢以及连续加料工艺的连续电弧炉炼钢工艺在未来发展中将会比较有潜力。中国钢铁行业的工程公司和研究机构应致力于加大对炼钢短流程工艺和设备技术方面的研发力度，形成拥有自主知识产权的、独创性的相关技术，逐步追上国际同行的步伐，才能在不久的将来炼钢短流程迅猛发展的时代占据一席之地。总之，随着对炼钢短流程工艺以及各项关键技术的深入研究，中国的电炉炼钢短流程将会有更大的发展和提升，也会大大促进我国钢铁工业的可持续发展[17]。
第二章、设计总体规划
2.1设计概述
2.1.1设计的基本原则及内容
(1)设计的基本原则
①贯彻执行党和国家建设四化的方针、政策及其有关规定。在厂址选择及进行厂总平面布置时，尽量少占有现有耕地，“三废”的处理和排除不应污染环境，不应有害农业生产，且应综合利用。在方案的确定和选择上要考虑到国家的现状和要求以及未来发展的需要。
②设计中的技术紧密结合我国的具体情况，保证技术先进与经济合理相结合。在生产工艺流程和机器设备的选择上。考虑到我国现有的生产技术水平，尽可能地提高机械化，自动化的程度。以达到高产、优质、低耗，提高经济效益。充分利用本地资源，发挥现有工业基地的潜力，降低成本。
③设计应充分体现社会主义制度对劳动者的安全与健康的关怀，应把环境提到重要位置，重视“三废”处理及综合利用。
(2)设计内容
设计内容包括：产品方案确定，炉型设计(炉子容量及座数确定，炉型尺寸计算、变压器及电器参数选择等)，电炉车间的设计和选择(车间设备选择及布置，各跨间的设计),烟气净化设计等。
2.2电炉炼钢生产技术经济指标和车间生产能力计算
2.2.1电炉生产作业效率指标
作业率：有效作业时间(按年、季、或月内的)占日历时间的百分比，称为作业率。如年作业率：
有效作业时间=有效作业时间/365=340/365=93.15%
有效作业时间＝日历时间－停工时间
2）日历利用系数：它是一个包含有电炉变压器容量在内的平均日产量指标，定义为：每百万伏安昼夜（24小时）产钢量（合格钢锭吨数），t/d ·MVA 。
利用系数=1000
/365P A =0.032 3）良坯收得率
α＝合格钢锭量/全部入炉金属料量
合格钢锭量＝全部入炉金属料量-熔损量-（汤道+铸余+包底量）-废品量 收合率的倒数称为金属消耗系数。
金属收合率与冶炼钢种、方法、钢铁料质量、锭型大小、铸锭方法、炉子公称容量等因素有关。我国连铸法生产的收合率为95～96%。取96%。
另外，要注意钢锭收合率与钢水收得率的区别。
钢水收得率＝合格钢锭量/合格钢水量
4）冶炼周期
电炉冶炼周期一般为60～70分钟，本设计取约为1.2小时.
2.2.2 材料消耗指标的计算
表2-1.熔化期和氧化期综合物料平衡 收 入
支 出 项目
质量/kg % 项目 质量/kg % 废钢
75.000 63.85 金属 97.894 83.83 生铁
25.000 21.28 炉渣 8.050 6.89 焦炭
0.843 0.72 炉气 9.271 7.94 电极
0.400 0.34 铁的挥发 1.564 1.34 矿石
2.000 1.70 石灰 4.700 4.00
火砖块 0.500
0.43
炉顶
0.128 0.11 炉衬
0.350 0.30 氧气
2.236 1.91 空气
6.296 5.36 合计
117.453 100.00 合计
116.779 100.00 1）150t 电弧炉实际消耗量为：
○1废钢150×75%=112.5t ○2生铁150×25%=37.5t ○3焦炭150×0.843%=1.2645t ○4电极150×0.4%=0.6t ○5矿石150×2.0%=3t ○6石灰150×4.7%=7.05t ○7火砖块150×0.5%=0.75t ○8炉顶150×0.128%=0.192t ○9炉衬150×0.35%=0.525t ○10氧气150×2.236%=3.354t ○11空气150×6.296%=9.444t
2.2.3电弧炉车间生产能力计算
电弧炉年产量A （t ）的计算
A=t
ngy 24 式中：n ——全年实际有效作业日数 （一般取340d/年）
g ——出钢量t
t ——冶炼周期1.2h
y ——良锭收的率96%
24——一天的时间
10368002.1%96*150*340*24==A
2.2.4 电弧炉车间组成
1）电弧炉车间的组成
电弧炉炼钢车间组成大致可分两部分，一个是主生产系统，另一个是辅助生产系统。
完整的电弧炉车间应包括:
○1炼钢主厂房（炉子跨、原料跨、等）
○2废钢料堆场及配料间
○3铁合金的散状料间（包括废钢处理设施）
○4钢锭坯检验与精整胯间○5合金钢锭存放场地
○6中间炉渣场○7机电维修间○8快速分析室
○9炉衬制作与修理场地○10车间变配电室
○11耐火材料库○12备品备件库○13水处理设施
○14烟气净化设施○15车间管理及生活服务设施
○16各种气体和燃料的供给与生产一般有全厂统一管理
2.3电弧炉预热方式
本设计采用双壳电弧炉预热方式。双壳电弧炉是两座炉壳共用一套供电系统（包括高压供电设备、变压器、短网、电极、及其他把持升降机构），当一个炉壳在进行废钢融化时，另一个则在出钢补炉时装料等非通电作业，从而非通电时间不占用每炉钢的冶炼时间，电气设备的利用率提高，冶炼时间缩短，技术经济指标改善。
电弧炉生产工艺简图
第三章、现代电弧炉炉型及其炉体结构设计
3.1电弧炉炉型设计
电弧炉是电炉炼钢车间的核心设备，电炉设计的好坏直接影响到炼钢生产的顺利与否。如果设计不合理造成先天性缺陷，一旦投产就很难再做改动，所以对于电
炉设计应予以重视。
3.2 超高功率炉型设计
设计步骤：（以150吨电弧炉为例）
（1）求出炉内钢液和熔渣的体积；
（2）计算熔池的深度和直径；
（3）确定熔炼室空间的高度和直径；
（4）确定炉顶的拱高和和炉盖的厚度；
（5）确定炉衬的尺寸和炉壳的直径；
（6）确定偏心炉尺寸
图2-1 电炉炉型
3.2.1 熔池的形状和尺寸
电弧炉的大小以其额定容量（公称容量）来表示，所谓额定容量是指新设计的电炉熔池所能容纳的钢水量。实际生产过程中，随着熔炼炉数的增多，熔池容积不断增，装入量或者出钢量也就不断增大。另外生产中还经常用提高炉门门槛即造假门槛的办法来增加炉产量，这样就出现了超装问题，一般认为超装20％左右为宜，不宜超装太多，大电弧炉基本上不超装。熔池：容纳钢液和熔渣的那部分容积。熔池的容积应能足够容纳适宜熔炼的钢液和熔渣，并留有余地。
（1）熔池的形状
其形状应有利于冶炼反应的顺利进行，砌筑容易修补方便。本设计使用目前较为流行的锥球形熔池，上部分为倒置的截锥，下部分为球冠。球冠形电炉炉底使得熔化了的钢液能积蓄在熔池底部，迅速形成金属熔池，加快炉料熔化并及早造渣去磷。截锥形电炉炉坡便于补炉，炉坡倾角45°，其优点如下：
（1）45°角叫自然锥角，沙子等松散材料堆成堆后的自然锥角正好是
45°。当用镁砂补炉时利用镁砂自然滚落的特性，可以很容易的使被侵蚀的炉坡得到修补，恢复原状；
（2）出钢时炉子倾斜12°～15°能顺利出净钢水。
（2）熔池尺寸计算
① 熔池的容积V 池。根据定义：V 池＝V 金+V 渣
电炉的氧化期具有最大的渣量。
对碱性电炉：G 渣/G 钢＝0.07＝7%，而渣的比重为3.0~3.5 t /m 3，取每立方
米渣重3.3t ，则每吨渣的体积为0.3 m 3。
则： V 渣/V 金＝14
.03.0%7???G G ＝0.15，所以：V 池＝1.15V 金＝1.15 GV 0 式中：G —炉子容量，吨；V 0—吨钢液的体积，取0.14 m 3/t 。
则对于150吨电弧炉：
V 池＝1.15V 金＝1.15 GV 0＝1.15×150×0.14=24.15 m 3
② 熔池直径D （渣面直径）和深度H 之比D /H ；在计算熔池直径D 和深度H 之前，首先确定一个合适的D /H 值。在熔池容积一定的条件下，D /H 大，则熔池浅。熔池容积一定，熔池越浅，熔池表面积越大，即钢、渣界面积越大，有利于钢渣之间冶金反应的进行。因此，希望D /H 大一些，但D /H 太大，则熔池直径和熔炼室直径都增大，于是炉壳直径增大，导致D 壳太大，炉壳散热面积增大，电耗也增大，因此D /H 又不能太大。如果D /H 太小，熔池太深，钢液加热困难，温度分布不均匀性增大。在氧化期应对金属进行良好的加热，并对熔池中金属进行强烈沸腾搅拌，以使金属成分和温度均匀。
当选定炉坡倾角45°时，一般取D /H ＝5左右较合适。
由截锥体和球冠体的体积计算公式可知，熔池的计算公式为：
式中：h 1—— 球冠部分高度，一般取h 1＝H /5；
h 2—— 截锥部分高度，h 2=H -h 1=4/5H ；
D —— 熔池液面直径，通常采取D/H ＝5，即D =5H ；
d——球冠直径，因d＝D-2h
＝5H-8/5H＝17/5H带入上式，整理后
2
得：
V
＝12.1H3＝0.0968D3
池
若V池＝24.15 米3，则
h
＝H/5=1.259/5＝0.252 m
1
h
＝4/5H＝4/5×1.259＝1.007 m
2
d＝17/5H＝17/5×1.259＝4.281 m
3.2.2 熔炼室尺寸
熔炼室是指熔池以上至炉顶拱基的那部分容积，其大小应能一次性装入堆积密度中等的全部炉料。
（1）熔炼室直径D熔
炉坡与炉壁交接处的直径，为了防止钢液沸腾时炉渣冲刷炉壁砖或炉渣到达炉坡与炉壁交界处（薄弱处），炉坡应高于炉门槛（渣面与炉门槛平齐）约100mm 左右，即当选定炉坡倾角为45°时：
D
＝D+2×100
熔
因D＝6.295m，则D熔＝D+2×100＝6295+200＝6.495 m
（2）熔炼室高度H1
金属炉门槛至炉顶拱基的空间高度为熔炼室高度。炉衬门槛较金属门槛高出80～100mm。
从延长炉盖寿命和多装轻薄料考虑，希望熔炼室高度H1大一些，因为增大熔炼室高度H1，炉盖距电弧和熔池面距离远，炉盖受到的热辐射相对较小，炉盖寿命长，另外，熔炼室高度H1大，装轻薄料多。但是如果熔炼室高度H1太大，则炉壳散热面积增大导致电耗增多，电极增长导致电阻增大。
经验值为：H1/D=0.5~0.45，<40t电炉；H1/D=0.44~0.40，>40t电炉。
此处取0.42。
所以，H1=0.42×D＝0.42×6.295＝2.644m
（3）炉顶高h3
浅谈矿热炉冶炼镍铁工艺 摘要：本文介绍了从红土镍矿提炼镍铁几种不同的冶炼工艺，并着重分析了矿热炉冶炼镍铁工艺RKEF法，此工艺成为当前我国红土镍矿处理的主要方法。采用高效、流程短、低耗能、环保等镍铁冶炼新工艺已经成为发展的趋势。 关键词：镍铁；矿热炉；RKEF法 1 前言 金属镍具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性，耐腐蚀，能磁化等一系列特性，广泛用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业，在国民经济的发展中具有极其重要的地位。全球约2/3的镍用于生产不锈钢，镍原料的成本占奥氏体不锈钢生产成本的70%左右。 2 镍铁冶炼工艺分类 镍铁冶炼工艺主要有火法理、湿法两种。对于含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。对于氧化矿主要是含镍红土矿，其品位低，适于湿法处理；主要方法有氨浸法和硫酸法两种。氧化矿的火法处理是镍铁法。 2.1 高炉法 高炉生产生铁历史悠久，但普遍使用高炉生产镍铁还是中国人发明（刘光火）和研究的结果。 高炉生产镍铁的流程主要是：矿石干燥筛分（大块破碎）——配料——烧结——烧结矿加焦炭块及熔剂入高炉熔炼——镍铁水铸锭和熔渣水淬——产出镍铁锭和水淬渣。 2.2 电炉（矿热炉）法 这里的电炉指被称作矿热炉的电弧炉的一种，矿热炉冶炼镍铁工艺流程是：原矿干燥及大块破碎——配煤及熔剂进回转窑彻底干燥及预还原——矿热炉还原熔炼——镍铁铁水铸锭及熔渣水淬——产出镍铁锭（或水淬成镍铁粒）和水淬渣。 该工艺通常是指回转窑加矿热炉工艺，在国外已有几十年的生产历史，有一套较成熟的技术和理论，国内也有少数厂家有几年的生产历史，但都是小设备生产，技术问题很多，效益也不好，近期有数家企业陆续投产和正在建设上规模的生产线。
碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。 一、原材料准备 废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢冶的质量、成本和生产率，因此，对废钢质量有如下几点要求。 1）废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率，并增加钢中的含氢量。 2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜易引起钢的热脆。 3）废钢中不得混有密封容器，以及易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。 4)废钢化学成分应明确，且需按成分分类存放，硫、磷含量不宜过高。 5)废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜超过300mm×300mm，最大长度不宜超过350mm)。 二、补炉 一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前要进行补炉，其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位，以维持正常的炉体形状，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下： 1)出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，应先将炉底残渣全部扒出，然后进行填补。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。 2)补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极烘烤30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。 三、配料及装料 配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意以下几点：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量；二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快速熔化的目的；三是各类炉料应根据钢液的质量要求和冶炼方法搭配使用；四是配料成分必须符合工艺要求。 装料前应先在炉底铺上一层石灰，其重量约为炉料重量的2％，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。 装料时应将小料的一半放入底部，小料的上部、炉子中心区放入全部大料、低碳废钢和难熔炉料，大料之间放入小料，中型料装在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的电极块应砸成50～lOOmm，装在炉料下层，且要紧实，装好的炉料为半球形，二次加料不使用大块料及湿料。 四、熔化期 在电弧炉炼钢工艺中，从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期的任务是将固体炉料迅速熔化成钢液，并进行脱磷，减少钢液吸收气体和金属的挥发。熔化期的操作工艺如下： 1)启弧阶段。通电启弧时炉膛内充满炉料，电弧与炉顶距离很近，如果输入功率过大、电压过高，炉顶容易被烧坏，因此一般选用中级电压和输入变压器额定功率的2／3左右。 2)穿井阶段。这个阶段电弧完全被炉料包围，热量几乎全部被炉料吸收，不会烧坏炉衬，因此使用最大功率，一般穿井时间为20min左右，约占总熔化时间的1／4。 3)电极上升阶段。电极“穿井”到底后，炉底已形成熔池，炉底石灰及部分元素氧化，使得在钢液面上形成一层熔渣，四周的炉料继续受辐射热而熔化，钢液增加使液面升高，电极逐渐上升。这阶段仍采用最大功率输送电能，所占时间为总熔化时间的1／2左右。
浅析我国铬铁合金冶炼发展趋势 摘要：铁合金生产过程是及其严格，必须对调节剂、还原剂、炉料成分进行严 格拧制，经过化学反应和高温物理变化，才能生成所擗要的铁合金。其主要用途 是成为特殊钢材的生产用料，在生产铁合金时，必须有专业的机械设备，按照操 作步骤进行，提供一定的热量和温度，只有这样才能确保Ｍ低的能耗，生产出符 合标准的铁合金产品。因此，收集生产过程屮能耗数据，建立能源消耗数据梭哨，丫解能源走向，据此预测和优化消耗值，是企业节能增效首要工作。 关键词：铬铁合金；链箅机；－回转窑；还原度；冶炼电耗 引言 高碳铬铁是生产不锈钢和高铁素体合金的重要合金材料，可作为钢的添加料生产多种高 强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢。不锈钢产品中，200系不锈钢含铬量约在16%，300系不锈钢含铬量约在25%，400系不锈钢含铬量约在14%，铬铁需求量最大的300 系不锈钢也是不锈钢生产中最大比例的产品。 1铁合金生产原理和意义 铁合金分类方法有很多，可以按照设备不间分类，基本有，高炉，电弧炉等，按照供能 形式不同可以分为，电热、碳热等。铁合金生产目的就是把矿氧化物中金元索提炼出去，可 以采用电解、热分解、还原剂等方法。但是，铁合金并不是直接用于生产，而是作为中间材料，用在冶金作业中。其用途很多，通常为脱氧剂和合金剂，也可以用来合成普通合金板材。国际社会上，很多国家在考量一国综合力量时，铁合金生产量是重要因索之一，通常情况下，也可以用来衡量这个国家钢材使用情况。西方很多国家现在进行铁合金长期储备，目的是一 种军事战略，从当战略物资。 2铬铁合金生产技术现状 铬矿是重要的战略资源，是冶炼高碳铬铁的主要原料。与国外相比，我国的铬铁合金起 步较晚，并且铬矿资源贫乏，保有储量仅占世界储量的0.15%，而且分布零散，矿床规模小，矿石品位低。目前尚未发现储量大于500万t的大型铬铁矿床，受铬矿储量和开采成本等限制，我国铬矿产量很低，为满足铬铁合金生产需要大量从国外进口。自1999年后，我国铬 矿进口依存度在95%以上，几乎全部依赖进口。 3我国铬铁合金产业发展趋势 3.1冶炼大型化 国家产业结构调整指导目录（2019年本）对铬铁合金冶炼单位电耗高于3200kWh/t、容 量小于25MVA的矿热炉进行了限制。为满足环境保护和产业转型的需求，根据国家相关行 业政策对冶炼电耗高、容量小的矿热炉进行淘汰，建设大型密闭矿热炉进而促进产业结构调 整转型。同时对煤气进行回收，做好环境保护工作，降低能耗。 3.2合理配置短网，增加工作效能 企业为了达到降低冶炼过程中投入资金数额得目的，通常怙况下选择对短网进行重新配置，实现提髙效能的目标。在电炉输入功率中，冶炼企业经过多次研宄发现，发生在短网上
电弧炉与中频炉炼钢工艺及成本分析
电弧炉与中频炉工艺及成本分析 ——关于地条钢泛滥的思考 目前生产螺纹钢常用的方法有几种，最普遍的是被称作长流程的“高炉+转炉+连铸”工艺，以及被称作短流程的“电弧炉+连铸”和“中频炉+连铸”工艺。这里暂不讨论长流程工艺，单说短流程工艺，即电弧炉和中频炉生产建筑用材工艺，看看这二者之间有什么区别，并借此聊一聊地条钢。 一、炼钢工艺简介 炼钢是严格的“熔化+精炼”过程，不是简单的“化铁水”，炼钢工艺及实际操作是保证成品钢材质量的关键，通过吹氧脱碳、造渣精炼、钢液脱氧、吹氩搅拌乃至真空脱气等手段，进行脱碳、脱磷、脱硫、去除气体和夹杂，调整成分和温度，保证钢材质量。 1、电弧炉炼钢 电弧炉炼钢是利用三相电极向炉内输送电能，通过电极端部与炉料之间的高温电弧形成3000℃以上的高温来熔化炉料。现在的超高功率电弧炉还配备有炉壁氧枪和炉门氧枪，为炉膛冷区提供辅助热源，进一步提高供热强度，加速熔化。一些有条件的工厂用高温铁水代替部分废钢，或利用余热对入炉废钢进行预热，提高入炉料温度，以加快熔炼速度，节能降耗。 传统电弧炉熔炼工艺有以下几个过程：装料→熔化→氧化→脱氧合金化→出钢→铸坯（锭），这种方法冶炼时间长，设备利用率不高，不能够确保生产节奏，现代电弧炉炼钢都把脱氧合金化工作放到炉后的钢包精炼炉进
行，并且在熔化炉料的过程中，通过提前造渣、大量用氧以及吹氧搅动熔池等，通过氧化脱碳和流渣换渣操作，迅速降低钢中的磷和气体、夹杂物含量，缩短冶炼时间。过去普通功率电弧炉熔炼时间多在4小时以上，而现在的超高功率电弧炉整个冶炼周期仅为70-90min。 电弧炉初炼出的钢液，含氧量很高，而且成分、温度都不符合要求，需要通过钢包精炼来脱氧、调整化学成分和温度，以及尽可能多地去除钢中的非金属夹杂物。钢包精炼炉简称LF炉，也是通过三相电极向钢包内的钢液通电加热，并且在钢包底部配有透气芯，可向钢液底部通入惰性气体氩气。通过补加合金调整化学成分，通过沉淀脱氧和造还原渣扩散脱氧不断地降低钢液含氧量和含硫量。连续的底部吹氩，可促进钢液内部的非金属夹杂上浮去除。 电弧炉和钢包炉所用炉衬材料都是碱性耐火材料，耐浸蚀性好，被卷入钢中形成夹杂物的数量也少。所以“电弧炉+钢包炉+连铸”（简称EBT+LF+CC）工艺生产的钢产品质量好，且稳定可靠。 电弧炉（EBT）和钢包精炼炉（LF）熔炼示意见图1、图2。
630 KV A 直流电炉（炼铁）主要参数 1 电源系统： 变压器容量630 KV A，油浸自冷，一次电压10 KV。六相十二脉整流，ZP5000A/1200V，直流电压75—110 V，分7级，低压3级恒电流，高压3级恒功率。 一次电流36.4 A，直流额定电流9545 A。 2 电极升降系统： 电极升降速度约1.2 米/分钟，行程约1500mm，钢丝绳卷扬系统。 紫铜电极夹持器，石墨电极直径250 mm，1根。 3 炉体系统： 炉体尺寸：外径X高度1800 mm X 1800 mm 炉膛尺寸：内径X深度800 mm X 1000 mm 炉底厚度：800 mm，炉衬厚度：500 mm 炉盖尺寸：外径X高度1600 mm X 400 mm 4 炉体倾转液压系统 5 短网： 连接铜排 水冷电缆 1000 mm2X 4.5(4.0) m，4根。 成套设备包括：
1 高压控制柜一台 具有过流、过压、防雷保护，功率显示，瓦斯报警，温度报警等功能。 2 低压操作柜一台（含自动化系统：PLC编程，变频器，触摸式操作屏等，无纸记录仪、水温显示，功率显示，高温、过流报警等） 3 电炉变压器一台 4 电极升降架一套 5 电极夹持器一套 5 炉体和炉盖一套 6 炉体倾转液压系统一套 7 短网铜排和水冷电缆四根 8 冷却水系统一套 合计40万。（包安装调试，但不含炉衬材料和砌筑） 2011-9-30 接电极高度约4.5米（吊钩高度） 炉体下部挖约1.5米地坑，炉体支撑轴离地面约0.5米 成套设备占地面积约8X8米 冷却水循环水量约8立方米。电缆和炉底电极冷却，筑炉材料6-7吨，熔池装水1.5吨
碱性电弧炉炼钢工艺流程 碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、 配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。 一、原材料准备 废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢冶的质量、成本和生产率，因此，对废钢质量有如下几点要求。 1）废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉 料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率，并增加 钢中的含氢量。 2）废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜易引起钢的热脆。 3）废钢中不得混有密封容器，以及易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。 4）废钢化学成分应明确，且需按成分分类存放，硫、磷含量不宜过高。
5）废钢外形尺寸不能过大（截面积不宜超过300mm< 300mm,最大长度不宜超过350mm）。 二、补炉 一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前要进行补炉，其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位，以维持正常的炉体形状，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下： 1）出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，应先将炉底残渣全部扒 出，然后进行填补。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。 2）补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极烘烤30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。 三、配料及装料 配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系 到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意以下几点：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量；二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快速熔化的目的；三是各类炉料应根据钢液的质量要求和冶炼方法搭配使用；四是配料成分必须符合工艺要求。 装料前应先在炉底铺上一层石灰，其重量约为炉料重量的2%, 以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。
转炉炼钢与电炉炼钢的发展趋势 随着科学技术的发展，我国的炼钢技术也在不断的提高，目前我国主要的炼钢设备有转炉炼钢和电炉炼钢这两种。转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。电炉炼钢是指在电炉中以废钢、合金料为原料，或以初炼钢制成的电极为原料，用电加热方法使炉中原料熔化、精炼制成的钢，但是到底那个炼钢技术发展趋势能够更好一些，炼钢效率跟高，我们更进一步去了解它们。 一.转炉炼钢趋势 1.提高钢水洁净度，即大大降低吹炼终点时的各种夹杂物含量，要求S低于0.005％，P低于0.005％，N低于20PPm。 2.提高化学成分及温度给定范围的命中精度，为此采用复合吹炼、对熔池进行高水平搅拌并采用现代检测手段及控制模型。减少补吹炉次比例，降低吨钢耐材消耗。 3.铁水预处理对改进转炉操作指标及提高钢的质量有着十分重要的作用。美国及西欧各国铁水预处理只限于脱硫，而日本铁水预处理则包括脱硫、脱硅及脱磷。 4.在转炉上都装有检测用的副枪，在预定的吹炼时间结束前的几分钟内正确使用此枪可保证极高的含碳量及钢水温度命中率，使90％－95％的炉次都能在停吹后立即出钢，即无需再检验化学成分，当然也就无需补吹。此外，这也使产量提高，使炉衬磨损大大减少。复合吹炼能促进各项冶炼参数稳定，因而在许多国家得到推广。奥地利、澳大利亚、比利时、意大利、加拿大、卢森堡、葡萄牙、法国、瑞士、韩国等这些国家全部或几乎全部转炉都采用复合吹炼。 5.还有一些方法是从炉底输人一氧化碳、二氧化碳、氧气。单纯底吹的氧气炼钢法未能推广。日本采用所谓的吹洗法，即在炉顶吹氧结束时，接着从炉底吹氛，使钢水中碳含量达到0.01％。这对汽车用钢、薄板用钢及电工用钢的冶炼尤为重要。日本正在开发复合吹
浅谈用回转窑处理红土镍矿 一、红土镍矿概述 红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。 世界上可开采的镍资源有二类，一类是硫化矿床，另一类是氧化矿床。由于硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。而世界上镍储量的65％左右贮存在氧化镍矿床中，氧化镍矿由于铁的氧化，矿石呈红色，所以统称为红土矿。但实际上氧化镍矿分为几种类型，一种是褐铁矿类型，位于矿床的上部，铁高镍低，硅镁低，但钴含量比较高，这种矿宜采用湿法工艺；另一种类型为硅镁镍矿，位于矿床的下部，硅镁含量比较高，铁含量低，钴含量比较低，但镍含量较高，这种矿宜采用火法工艺。而处于中间过渡的矿石可以采用火法工艺也可以采用湿法工艺。见下表： 类型（%）Ni Co Fe MgO SiO2Cr2O3工艺 褐铁矿0.8-1.50.1-0.240-500.5-5.010-302-5湿法 硅镁矿低镁 1.5-2.00.02-0.125-405-1510-301-2火、湿高镁 1.5-3.00.02-0.110-2515-3530-501-2火法 二、我国镍铁行业现状 镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属。镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第l位。镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。目前全球有色金属中，镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第5位。因此，镍被视为重要战略物资，一直为各国所重视。 镍铁主要成分为镍与铁，同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素。根据国际标准（ISO）镍铁按含镍量分为FeNi20（Ni15％～25％）、FeNi30（Ni25％～35％）、FeNi40（Ni35％～45％）和FeNi50（Ni45％～60％）。又再分为高碳（C 1.0％～2.5％）、中碳（C0.030％～1.0％）和低碳（C<0.03％）；低磷（P<0.02％）与高磷（P<0.030％）镍铁。 我国不锈钢和电池行业的快速发展，国内镍产品供应将面临长期短缺的局面。2005年以来国际市场镍价非理性的不断上涨对国内钢铁业发展构成了新的挑战。我国民营企业使用火法冶炼从菲律宾和印度尼西亚进口的红土镍矿矿石，大量生产镍铁合金作为冶炼不锈钢的配料，成功狙击了国际市场的疯狂炒作，镍价大幅下降，市场将逐步恢复理性。 我国镍金属生产技术已有重大突破，拥有自主知识产权，红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁，
直流电弧炉技术 德国MAN-GHH集团早在1984年，就开始Unarc型直流电弧炉的研究开发工作。但在其国内，由MAN-GHH集团提供的大型Unarc型直流电弧炉到目前为止仅有两台，它们分别是德国乔奇斯玛丽赫特钢厂的125t 电弧炉(1994年投产)和德国普瑞奥萨克钢公司佩尼钢厂的100t电弧炉(1995年投产)，而且都是代替原有转炉的。 (1)MAN-GHH集团直流电弧炉的特点： MAN-GHH集团直流电弧炉的炉底电极特点是：根据炉子的不同容量，把100～250根触针埋入炉子中央部分的耐火材料里。在触针的下端进行强制空冷，以防耐火材料中的触针熔损。尽管耐火材料中与钢水接触部分的触针上部会熔化。由于触针反复熔化和凝固，不会有消耗。但是，耐火材料一旦减少，触针就会损耗。所以，在触针上装有热电偶，到设定温度就更换炉底电极。 (2)德国乔奇斯玛丽赫特钢厂125t直流电弧炉的设备与生产工艺 ①125t直流电弧炉的设备 该直流电弧炉的炉壳直径7300mm，变压器功率130MVA，底电极强 制空冷，顶电极直径700 mm；以天然气为燃料的5只烧嘴分别布置在 炉门口、EBT出钢口上部和炉壁三个区域，天然气消耗量为400m3/h，氧耗为800m3/h。底电极为触针型(原为190根，1996年10月已改为244 根)。触针直径45mm，触针长度1590mm，触针露出小炉底25～35mm。炉下底电极顶出装置为6只液压缸，顶距3m，电炉配备EBT出钢系统。炉盖为全水冷结构，中心部位的小炉盖内径800mm，外径1300mm。炉 盖向出钢口旋转，最大旋转角为85°。炉子通过液压向出钢侧和炉门侧倾动。出钢侧最大倾角为25°，向炉门侧最大倾角为15°。炉壳上部贴 有17块水冷块。700电极有喷淋装置。电炉水冷系统采用闭循环，循 环水量为1900m3/h，进口水温27℃，出口水温35～40℃。 ②125t直流电弧炉的冶炼工艺及其冶金效果 a.125t直流电弧炉的冶炼工艺 125t直流电弧炉的冶炼工艺主要围绕熔料、去磷和升温三大任务展开。 其冶炼工艺流程为：补炉→进料(第一料篮)→通电→氧气和天然气助燃→停电进料(第二料篮)→通电→氧气和天然气助燃→成分分析→测温→流渣→测温和成分分析→定氧→停电出钢(打开EBT出钢口)→塞EBT出钢口→补炉。 具体工艺操作要点为： 补炉：在中后期3～4炉补一次，补炉砂用量6kg/t；采用旋转补炉机喷补。另外，炉门口是补炉重点，基本上每炉都要补一次。 进第1次料：料重为总料重的60%～70%。料高用料篮压。同时，通过计算机画面作通电前的设备检查。
1前言 传统电炉炼钢“老三期”工艺操作:装料熔化、氧化扒渣、造渣还原、带渣出钢，带入钢包中的是还原性炉渣，带渣出钢对进一步脱硫、脱氧、吸附夹杂等是有益无害的。而当电炉功能分化后，超高功率电炉与炉外精炼相配合，电炉出钢时的炉渣是氧化性炉渣。理论与实践证明，这种氧化性炉渣带入钢包精炼过程将会给精炼带来极为不利的影响。于是，围绕避免氧化渣进入钢包精炼过程，出现了一系列渣钢分离方法。其中，效果最好、应用最广泛的是EBT法(Eccentric Bottom Tapping) ,即偏心底出钢法，简称“EBT” 。 本文概述偏心底出钢电炉的结构特点及其优越性，重点介绍偏心底出钢电炉的冶炼工艺，以及偏心底出钢电炉的出钢口填料及其操作。 2EBT电弧炉的特点 EBT电炉结构是将传统电炉的出钢槽改成出钢箱，出钢口在出钢箱底部垂直向下。出钢口下部设有出钢口开闭机构，开闭出钢口，出钢箱顶部中央设有操作口，以便出钢口的填料操作与维护。 EBT电炉主要优越性在于，它实现了无渣出钢和增加了水冷炉壁使用面积。优点如下: (1)出钢倾动角度的减少。简化电炉倾动结构:降低短网阻抗:增加水冷炉壁使用面积，提高炉体寿命。 (2)留钢留渣操作。无渣出钢，改善钢质量，有利于精炼操作:留钢留渣，有利电炉冶炼、节约能源。 (3)炉底部出钢。降低出钢温度，节约电耗:减少二次氧化，提高钢的质量:提高钢包寿命。 由于EBT电炉诸多优点，在世界范围迅速得到普及。现在建设电炉，尤其与炉外精炼配合的电炉，一定要求无渣出钢，而EBT是首选。 EBT电炉的出钢操作。出钢时，向出钢侧倾动约5°后，开启出钢机构，出钢口填料在钢水静压力作用下自动下落，钢水流入钢包，实现自动开浇出钢。当钢水出至要求的约95%时迅速回倾以防止下渣，回倾过程还有约5%的钢水和少许炉渣流入钢包中，炉摇正后(炉中留钢10%～15%,留渣≥95%)检杳维护出钢口，关闭出钢口，加填料，装废钢，重新起弧熔炼。3EBT电炉的冶炼工艺 3.1冶炼工艺操作 EBT电炉冶炼己从过去包括熔化、氧化、还原精炼、温度、成分控制和质量控制的炼钢设备，变成仅保留熔化、升温和必要精炼功能(脱磷、脱碳)的化钢设备。而把那些只需要较低功率的工艺操作转移到钢包精炼炉内进行。钢包精炼炉完全可以为初炼钢液提供各种最佳精炼条件，可对钢液进行成分、温度、夹杂物、气体含量等的严格控制，以满足用户对钢材质量越来越严格的要求。尽可能把脱磷，甚至部分脱碳提前到熔化期进行，而熔化后的氧化精炼和升温期只进行碳的控制和不适宜在加料期加入的较易氧化而加入量又较大的铁合金的熔化，对缩短冶炼周期，降低消耗，提高生产率特别有利。 EBT电炉采用留钢留渣操作，熔化一开始就有现成的熔池，辅之以强化吹氧和底吹搅拌，为提前进行冶金反应提供良好的条件。从提高生产率和降低消耗方面考虑，要求电炉具有最短的熔化时间和最快的升温速度以及最少的辅助时间(如补炉、加料、更换电极、出钢等)，以期达到最佳经济效益。 (1)快速熔化与升温操作 快速熔化和升温是当今电弧炉最重要的功能，将第一篮废钢加入炉内后，这一过程即开始进行。为了在尽可能短的时间内把废钢熔化并使钢液温度达到出钢温度，在EBT电炉中一般采用以下操作来完成:以最大可能的功率供电，氧一燃烧嘴助熔，吹氧助熔和搅拌，底吹搅拌，泡沫渣以及其它强化冶炼和升温等技术。这些都是为了实现最终冶金目标，即为炉外精炼提供成分、温度都符合要求的初炼钢液为前提，因此还应有良好的冶金操作相配合。
电弧炉炼钢工艺 2010级冶金1001班，3100701011，魏宏兴 摘要：回顾了电弧炉炼钢发展概况，详细介绍电弧炉炼钢工艺和生产情况，重点分析了短流程炼钢发展趋势。 关键词：电弧炉炼钢发展趋势 Abstract：The general situation of the EAF steelmaking development was reviewed in this article,production and electric arc furnace steelmaking process are introduced in detail, analyses the development trend of short flow steelmaking. Key word：electric arc furnace steelmaking The development trend 1电弧炉炼钢概述 电弧炉（EAF）炼钢是以电能作为热源，以废钢为主要原料的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金一种炼钢方法。 1.1工艺过程 电弧炉炼钢以前的方法（老三期）： 补炉→装料→熔化期（分为四个阶段：起弧期→穿井期→主熔化期→熔末升温期）→氧化期→还原期→出钢 装料：废钢；也可以装入少量铁水，叫热装铁水。 熔化期：主要是废钢等的熔化。 氧化期：通过矿石氧化或者吹氧等操作，去除钢水中的杂质、N、H等 还原期：造渣、配合今等。 现在常用：废钢预热→熔氧期→出钢→精炼 现在一般把还原期拿到LF来操作，这样可以缩短冶炼周期，操作也比较方便 1.2工艺特点 1）电能为热源，避免了燃烧燃料对钢液的污染，热效率高，可达65%以上。 2）冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求。 3）电热转换时，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便。 4）电弧炉炼钢可以消化废钢，是一种铁资源回收再利用的过程，也是一项处理污染的环保技术，它相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。
摘要 改革开放以来，我国电弧炉炼钢技术紧跟世界电炉炼钢工业的发展趋势，得到了快速发展。特别是冶金工艺流程的革命性变换，如电炉从三期操作发展到只提供初炼钢水的两期操作，从模铸到连铸，从出钢槽到偏心底出钢，以及为了满足连铸生产的快节奏提高炉子生产率而采用多能源的综合利用等等，所有这些改变都是促使为冶金工艺服务的电炉装备也取得了突破性的发展。近十年，我国从国外先后引进了交流超高功率电弧炉、直流电弧炉、高阻抗电弧炉、双壳炉和竖炉。通过这些设备的调试、操作、维护以及备品的制造，提高了我国电炉制造的设计制造水平。在消化吸收与创新的基础上，我国大容量电弧炉的国产化奠定了基础。当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。 当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。电炉的主要产品是钢材，而钢的质量取决于电炉冶炼技术和工艺，目前我国钢铁产业大量整合趋向于集中，整合资源优化升级。本设计根据指导老师的课题范围，查阅相关资料，结合南京地区实际条件，优化设计150t直流电弧炉炼钢车间。 本次设计查阅国内大型电炉车间设计的相关内容和文献资料，明确本次设计的目的、方法，并向老师请教可行性方案。结合《炼钢设备及车间设计.》、《炼钢设计原理》、《炼钢设计原理》等资料进行设计提纲的书写。对电炉进行配料计算，计算出电炉炼钢的原料配比。对电炉电气设备、炉外精炼、连铸系统、车间烟气净化系统、炼钢车间布局，结合国内大型电炉进行设定并向苏老师探讨可行的方法和数据。绘制电炉炼钢车间平面布置图。 关键字：电弧炉，车间设计，连铸，炉外精炼
炉外精炼课程论文 题目：浅析螺纹钢工艺流程 姓名：刘彪学号： 院（系）：冶金与材料工程学院专业班级： 教师：分数： 2014年4月30日
浅析螺纹钢工艺流程 摘要:随着我国的工业化和城镇化发展的进一步加快，螺纹钢在我国今后发展中将继续是非常重要的建筑用钢，本文通过介绍螺纹钢的生产工艺流程以及生产螺纹钢的设备，以及螺纹钢在国内外的生产现状和生产新技术，综合分析说明提高螺纹管工艺技术对我国社会主义现代化建设具有重要的现实意义。 关键词：螺纹钢；生产工艺；生产现状；成材率；生产新技术； 一、前言 随着我国经济建设的快速发展，我国基础设施如房屋、桥梁、道路以及重要能源、交通等工程得到快速增长，我国正处于经济发展时期，宏观经济和固定资产投资将保持健康持续的增长。建筑行业是中国和发展中国家发展最快的行业之一，建筑用钢也将会得到长期的发展，其中螺纹钢将是最大的建筑用钢。随着钢铁工艺技术的进步，螺纹钢将不断更新换代，推出性能更好的新产品，满足用户不同的技术要求。 二、螺纹钢简介 螺纹钢是表面带肋的钢筋，亦称带肋钢筋，普通热轧钢筋其牌号由HRB和牌号的屈服点最小值构成。H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词的英文首位字母。热轧带肋钢筋分为HRB335（老牌号为20MnSi）、HRB400（老牌号为20MnSiV、20MnSiNb、20Mnti）、HRB500三个牌号。通常带有2道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的外形为螺旋形、人字形、月牙形3种。规格用公称直径的毫米数表示。带肋钢筋的公称直径相当于横截面相等的光圆钢筋的公称直径。钢筋的公称直径为6-50mm，一般采用的直径为8、12、16、20、25、32、40mm。带肋钢筋在混凝土中主要承受拉应力。带肋钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的黏结能力，因而能更好地承受外力的作用。带肋钢筋广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑结构。成分指标：考核螺纹钢成分含量的指标主要有：C、Mn、P、S、Si等项，牌号不同，含量各有差别，其大致范围为：C（0.10～0.40%）、Mn<1.80%、P<0.050 %、S<0.050%、Si（0.60～1.00%）；螺纹钢是由小型轧机生产的，可扎出螺纹钢线材和螺纹钢棒材，小型轧机的主要类型分为：连续式、半连续式和横列式。当今新型的钢筋轧机有通用的高速轧制的钢筋轧机和四切分的高产量的钢
1电弧炉炼钢概述 1．1电弧炉炼钢的发展概况：大致可分为三个阶段 （1）研究阶段（从1800年至1900年） 1800年，英国人戴维（Humphrey Davy）发明了碳电极；1849年，法国人德布莱兹（Deprez）研究用电极熔化金属；1866年，德国人冯·西门子（Werner Von Siemens）发明了电能发生器；1879年，德国人威廉姆斯·西门子（C Williams Siemens）采用水冷金属电极进行了实验室规模的炼钢试验，但电耗太高，无法投入大生产；1885年，瑞典ASEA（即瑞典通用电气）公司设计了一台直流电弧炉；1888年，法国人海劳尔特（Paul Heroult）用间接电阻加热炉进行熔炼金属实验；1889～1891年，同步发电机和变压器推广应用；1899年，海劳尔特研制成功交流电弧炉；1900年，海劳尔特开始用交流电弧炉冶炼铁合金； （2）初级阶段（从1900年至1960年） 1905年，德国人林登堡（R.Lindenberg）建成第一台炼钢用二相交流电弧炉（海劳尔特式），该炉特点是采用方形电极，电极手动升降，炉盖固定不可移动，加料从炉门口人工加入；1906年，林登堡成功地炼出了第一炉钢水，浇注成钢锭，从此开创了电弧炉炼钢的新纪元；1909～1910年，德国和美国分别制成了6t和5t的三相交流电弧炉投产；1920年，采用了电极自动升降调节器，提高了电极升降速度；1926年，德国德马克公司将炉盖改为移出式，首次实现了顶装料；1930年，出现了炉体开出式电弧炉；1936年，德国人制造了18t炉盖旋转式电弧炉；1939年，瑞典人特勒福斯提出了电弧炉电磁搅拌的思想；1960年，为使三相电抗平衡，美国出现了短网等边三角形布置；此阶段由于电力、电极、用氧水平、炉容量等的限制，故炼钢成本大大高于平炉，因而只适合于冶炼合金钢、特殊钢。随着第二次世界大战的爆发，电炉钢的产量迅速增长。 （3）大发展阶段（从1960年至今） 由于钢铁工业内部结构在50年代中期发生了重大变化，及LD转炉取代了OH平炉的炼钢龙头地位，但是LD炉不能象平炉那样100%地采用废钢为原料，故伴随着平炉的逐步退出炼钢舞台，废钢过剩的问题就日益突出，因此就要求EAF电炉在冶炼合金钢的同时，还要担负起一部分冶炼普通钢种的任务。这样就对EAF提出了如何大幅度提高生产率和降低生产成本的发展方向。1964年，美国碳化物公司的施瓦伯（W.E.Schwabe）和西北钢线材公司的罗宾逊（C.G.Robinson）共同提出了电弧炉超高功率的概念，并在两台135t的电弧炉上采用不同功率水平进行试验；不久就在世界各国推广UHP操作，使冶炼时间大大缩短，从3～4小时减少到2小时（功率水平500kVA/t）。从七十年代开始，为了最大限度地利用变压器的工作效率，围绕着如何进一步提高功率利用率和时间利用率，各国相继发展了一系列的相关技术，例如：炉壁、炉盖水冷化、长弧泡沫渣操作、氧燃烧嘴、偏心炉底出钢、废钢预热、炉底吹气、双炉壳电弧炉等等。因此，变压器的功率水平达到800～1100kVA/t，冶炼时间进一步降低至1小时以下，电耗降至400kWh/t以下。并逐步在特殊钢厂推广运行“废钢预热—电弧炉—炉外精炼—连铸—热送轧制或连轧”的工艺模式，把电弧炉演变成了单纯的废钢快速熔化设备。为了根本上克服交流超高功率电弧炉的电弧不稳定、三相功率不平衡带来的炉壁热点问题，对前级电网造成的剧烈冲击（闪烁问题），70年代开始了直流电弧炉的研究，并于80年代中期投入工业生产，从此电弧炉又在交流和直流两方面同时发展。 综上所述，在电弧炉炼钢诞生起至今的约100多年的时间里，从开始时的小型电弧炉专门冶炼合金钢种，到后来变化为大型电弧炉兼炼合金钢和普碳钢，直至近来的超高功率大型（交、直流）电弧炉仅仅作为废钢熔化设备。 1．2 电弧炉炼钢的特点 优点：靠电弧加热，热效率高，能调节炉内气氛，与平炉、转炉相比，基建投资少，占地面积小 缺点：电弧是点热源，电力、电极、耐材消耗高，生产率较低，成本比转炉高 1．3 传统碱性电弧炉炼钢方法及工艺流程介绍 1.3.1 常用冶炼方法：一般可分为氧化法、不氧化法和返回吹氧法三种。 氧化法：在炉料熔清后，通过向钢液中加矿或吹氧进行脱P、脱C操作，并造成熔池沸腾，去除钢中[H]、[N]气体及非金属夹杂物，再经过还原期脱O、脱S、调整钢液化学成分及温度后出钢。此法的特点在于可使钢中[P]、[S]、[H]、[N]、[O]等都可降低至规格范围内，达到纯洁钢液的目的，因此大多数钢种均采用此法冶炼。而此法不足之处在于钢中若含有大量合金元素时，则会造成其氧化损失，并对操作带来不良影响，故一般配料时多用碳素废钢，这又造成后期合金化的困难。 不氧化法：冶炼过程中没有氧化期，能充分回收原料中的合金元素。炉料熔清后，经还原调整成分及温度后即可出钢。优点是可在炉料中配入大量合金钢切头、切尾、废钢锭、注余、汤道、切屑等，减少铁合金的消耗量，降低钢的成本。缺点是冶炼过程中不能去P、去气去夹杂，因此要求配入清洁无锈、无油污的低P且C含量合适的钢铁料，并在冶炼中防止钢液吸气过多。 返回吹氧法：在炉料中配入大量的合金钢返回料，根据C和O的亲和力在一定温度下大于某些合金元素与O的亲和力的理论，当钢液温度升高至一定温度后，向钢液中吹氧，达到在脱C以便去气去夹杂的同时，又能够避免钢中合金元素氧化损失的目的。这样做，既降低了成本，又提高了质量。 1．3．2 碱性电弧炉氧化法冶炼工艺流程介绍 上炉出钢→补炉（fettling）→装料(charging)→熔化期(melting)→氧化期(oxidizing)→还原期(reducing)→出钢(tapping) 补炉：上炉出钢毕，迅速将炉体损坏部位进行修补，以保证下一炉钢的冶炼。新炉子在炉役期的前几炉可不补炉。装料：将配好的炉料（burden）按一定规律装入料罐（bucket）中，然后将料罐吊至炉前，打开炉盖，将炉料一次卸入炉内。一炉钢可视情况一次装料或多次装料。熔化期：从通电至炉料完全熔清称为熔化期。其主要任务是迅速熔化全部炉料，并及早形成一定的炉渣，起到稳定电弧、防止金属挥发与吸气，提早脱P等作用。氧化期：待炉料全部熔清后，取样分析，进入氧化期。其主要任务是最大限度地脱P （dephosphorization）、去除钢中气体（[H]、[N]）和非金属夹杂物（non-metallic inclusions），并升温至稍高于出钢温度。还原期：氧化期任务完成后，停电扒除氧化渣，重新造新渣，进入还原期。其主要任务是脱O（deoxidization）、脱S（desulphurization），调整钢液的成分和温度。出钢：当钢液成分和温度均符合出钢要求，则打开出钢口，摇炉出钢。出钢时要做到钢渣混冲，利用钢渣在钢包（ladle）中激烈运动，最大限度地脱S，并防止二次氧化、二次吸气。 2、电弧炉的电气设备 2．1 电弧的概念与交流电弧的特性 2．1．1 电弧：电弧是电流通过两极间气体时使之电离的一种放电现象。 阴极放电：热电子发射，强电场发射。电子自阴极发射后，以极高速度向阳极冲击，在运动中与极间气体碰撞，使其电离成正、负离子，形成电弧。电弧中的电子数目或者电弧电流大小与两极间电功率、阴极材质、气体种类等都有关系。 2．1．2 交流电弧的特性
钢铁行业生产工艺流程 钢铁生产工艺主要包括：炼铁、炼钢、铸钢、轧钢等流程。 1. 炼铁 铁矿石的品种分为磁铁矿Fe3O4、赤铁矿Fe2O3、褐铁矿2Fe2O3．3H2O、菱铁矿FeCO3。铁矿石中除铁的化合物外，还含有硅、锰、磷、硫等的化合物(统称为脉石)。铁矿石刚开采出来时无法直接用于冶炼，必须经过粉碎、选矿、洗矿等工序处理，变成铁精矿、粉矿，才能作为冶炼生铁的主要原料。 将铁精矿、粉矿，配加焦炭、熔剂，烧结后，放在100米高的高炉中，吹入1200摄氏度的热风。焦炭燃烧释放热量，6个小时后温度达到1500度，将铁矿融化成铁水，不完全燃烧产生的CO将氧从铁水(氧化铁)中分离出来，换句话说CO作为还原剂将铁从铁水(氧化铁)中还原出来。熔剂，包括石灰石CaCO3、荧石CaF2，其作用是与铁矿石中的脉石结合形成低熔点、密度小、流动性好的熔渣，使之与铁液分离，以便获得较纯净的铁水。铁水即生铁液，然后被送往炼钢厂作为炼钢的原料。 宝钢炼铁车间由两座4063立米大型高炉组成,预留有第三座高炉的建设场地。全车间年产生铁600万吨(最终产量可达650万吨)。向炼钢车间热送576.6万吨铁水,钢锭模铸造车间热送6.78万吨,其余16.62万吨铁水送铸铁机铸块。全车间分两期建设,1号高炉计划1982年4季度投产,2号高炉计划1984年投产。全车间约占地572,000平米,采用半岛式布置,1、2高炉中心距370米,原料、燃料均用胶带运输机分别由原料场,烧结车间,炼焦车间送入矿槽、焦槽。筛下粉矿、碎焦亦由胶带运输机运出,转送烧结车间。铁水输送采用320吨鱼雷式混铁车。高炉煤气灰、垃圾、废铁的… 2. 炼钢 炼钢就是把原料(铁水)里过多的碳及硫、磷等杂质去掉并加入适量的合金成分。 最早的炼钢方法出现在1740 年，将生铁装入坩锅中，用火焰加热溶化炉料，之后将溶化的炉料浇铸成钢锭。1856 年，英国人亨利-贝塞麦发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，第一次解决了铁水直接冶炼钢水的难题，从而使钢的质量得到提高，但此法不能脱硫，目前己被淘汰。
编号：AQ-Lw-01468 ( 安全论文) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 浅谈炉外精炼技术在铸钢生产 中的应用 Application of secondary refining technology in cast steel production
浅谈炉外精炼技术在铸钢生产中的 应用 备注：加强安全教育培训，是确保企业生产安全的重要举措，也是培育安全生产文化之路。安全事故的发生， 除了员工安全意识淡薄是其根源外，还有一个重要的原因是员工的自觉安全行为规范缺失、自我防范能力不强。 铸造生产要经过十分复杂的工艺过程。只要其中某一道工序或某一个过程失误，均会造成铸造缺陷。当然，同一类缺陷由于场合和零件的不同，往往有不同的形成原因。常言道“三分冶炼，七分铸造”。钢液质量与铸件的质量密切相关。本文中，主要论述如何通过炉外精炼技术为铸造生产提供优质的钢液。 1.炉外精炼技术简介 20世纪炼钢技术中的革新，主要是纯氧顶吹转炉炼钢法和连续铸钢法。由于这些实用技术的采用，炼钢生产率飞速提高。炉外精炼技术是设置在转炉和连续铸钢间的连接工序，这一技术的实用化，大大提高并完善亨利贝塞麦发明的液态炼钢法。要提高铸钢生产的质量和产量，同样离不开冶金冶炼技术的发展。炉外精炼技术就是
铸件生产中的适用技术之一。 1.1炉外精炼技术的功能①脱氢、②脱氧、③脱碳、④脱硫、⑤非金属夹杂物的形态控制、⑥成分调整(添加合金)、⑦钢液成分及温度的微调及均匀化、⑧脱氮、⑨脱磷。针对上述功能，衍生出LF法、VD法、VOD法、RH法、SKF’法等炉外精炼设备。但对于各生产厂家具体使用哪种精炼设备，他们会综合考虑冶炼的钢种、生产量、粗／精炼的组合等，选择最适合的炉外精练法。 1.2电炉加钢包精炼炉双联工艺法简介目前，电弧炉炼钢是铸钢件生产中最广泛的炼钢方法之一。这种方法是利用电弧产生的高温和热能熔化固体炉料，实现冶炼的目的。在电弧炉炼钢中为了清除钢液中的气体和夹杂物，通常通过脱碳反应形成钢液沸腾，对钢液激烈氧化。在下一步为了去除钢液中残余的氧，又需要对钢液进行脱氧，因此产生大量的夹杂物，这是电弧炉炼钢难以解决的矛盾。为了解决这一问题，经过冶金工作者多年努力，摸索出双联工艺法方案。即将原电弧炉炼钢的两大期——氧化期及还原期分别放在电弧炉和钢包精炼中进行，各自独立操作，以达到提高钢液的冶炼质