1.炼钢工艺1.1概述某钢铁厂决定新建年产60万t铸坯的电炉炼钢厂。

新建电炉炼钢厂设有一座80t交流电弧炉、一座80tLF钢包精炼炉、一台R6m4机4流方坯连铸机。

年产合格钢水61.86万t，年产合格铸坯60万t，经由辊道热送至轧钢车间作后续处理。

1.2生产规模及产品方案1.2.1生产规模新建电炉炼钢厂生产规模年产钢水61.86万t，连铸坯60万t。

电炉原料条件：100%废钢1.2.2产品方案铸坯断面：150mm×150mm。

定尺：6～12m。

主要生产钢种为低合金钢。

1.3钢水冶炼路线电炉车间主要工艺设备如下：1座80t电炉；1座80tLF钢包精炼炉；1座R6m4机4流连铸机。

由此确定的主要冶炼路线如下：电炉→LF钢包精炼炉→连铸。

1.4主要原料及辅料供应1.4.1 废钢炼钢车间年需废钢：69.278万t。

1.4.2 辅助原料（1）铁合金炼钢车间年需铁合金0.866万t（含LF钢包精炼炉），常用的铁合金有硅铁、锰铁、硅锰合金、铝等，块度5~40mm。

（2）石灰炼钢车间年需石灰37116 t。

（3）白云石炼钢车间年需白云石0.309万t。

（4）萤石萤石年需量3093 t。

（5）耐火材料炼钢车间年需各种耐火材料（电炉、钢水罐、LF炉、连铸）0.835万t。

（6）合成渣炼钢车间年需合成渣12372 t。

（7）电极炼钢车间年需电极1237 t。

（8）铝丝和Si－Ca线炼钢车间年需铝丝和Si－Ca线分别为247.44t和927.9t。

1.5金属物料平衡电炉车间金属平衡图见图1-1。

图1-1 电炉车间金属平衡图（单位：×104t）1.6工艺流程1.6.1 炼钢工艺流程见图1-2图1-2 炼钢工艺流程图1.6.2 LF钢包精炼炉工艺流程见图1-3图1-3 LF生产流程图1.7 炼钢车间组成及工艺布置新建电炉炼钢车间主要由废钢堆存、主厂房、公用系统和辅助设施等组成，炼钢主厂房由以下几跨组成：上料跨、电炉跨、连铸跨和出坯跨；废钢配料区由废钢一跨和废钢二跨组成，包括生铁、重废钢和轻废钢堆放区。

1.7.1废钢配料跨组成及主要参数废钢配料跨由废钢一跨和废钢二跨组成，包括生铁、重废钢和轻废钢堆放区。

1.7.2炼钢主厂房组成和工艺布置炼钢车间主厂房由加料跨、电炉跨组成。

（1）废钢配料跨布置简述废钢配料跨将堆存区分割成6块小区域，分类堆存合格轻、重废钢和生铁块。

废钢配料跨共两跨，每跨分别布置2台20/5t电磁起重机，用电磁盘或液压抓斗向废钢料篮中配料，配料跨每跨设置一条纵向料篮车行走线直通电炉跨。

（2）加料跨布置简述加料跨布置一套电炉和LF炉上料及加料装置，两者共用一套上料和加料系统，以完成散状原料和铁合金供应，并设一台10t起重机进行相关作业。

（3）电炉跨布置简述电炉跨是炼钢厂的主要跨间，主要包括一台电炉和一台LF精炼炉，其中还布置有料篮运送线、料篮存放区、电炉操作平台、电炉修砌、钢包烘烤以及钢水包冷热修工位等设施。

该跨设置一台80/20t、50/10t和180/50t起重机进行相关作业。

1.8生产操作简要说明（1）电炉操作简要说明A.废钢配料在废钢配料跨用电磁起重机电磁盘（或液压抓斗），按冶炼要求将废钢料配入料篮内，并用料篮车运至电炉跨。

B．电炉熔炼操作●装料电炉采用全废钢冶炼，由80/20t起重机将第一篮废钢吊至电炉附近，电炉炉盖升起并旋开之后，吊车很快将废钢装入炉内，炉盖旋回，下降电极，通电熔化，并利用氧枪吹氧助熔，待电炉中废钢熔化后，第二料篮废钢加入电炉内。

●熔化冶炼接通电源开关，电极自动下降并起弧。

此时炉门下降关闭，炉门两侧氧枪开始吹氧切割废钢，当废钢熔清后，氧碳喷枪喷吹碳粉造泡沫渣，整个过程采用计算机过程控制，优化和控制炉子的冶炼与热平衡。

●出钢采用红包出钢，出钢前将钢包内衬烘烤至约1200℃，电炉出钢钢包车将烘烤完成后的钢包运至电炉出钢口处等待出钢。

电炉采用偏心炉底无渣出钢，当钢水充填到钢包的四分之一左右时，将铁合金及合成渣加入到钢包中去，形成顶渣保护钢水，同时接通钢包底吹氩搅拌系统进行吹氩搅拌。

●出渣电炉在冶炼时向炉门方向微倾，以便炉渣从炉门流出，炉渣直接流到电炉平台下方的地坪上，少量喷水待稍冷却凝固后，用装载机将炉渣铲出后装入汽车运往弃渣场。

电炉采用偏心炉底无渣出钢，实现无渣出钢和留钢留渣操作，留钢量约20~30%，以维持炉内温度，达到连续生产，优化生产工艺指标。

（2）精炼炉操作简要说明●LF钢包精炼炉LF精炼炉布置在电炉跨，采用单工位布置方式，设置加热合金化和喂丝软搅拌两个工位，对钢水进行加热以及合金化操作。

180/50t起重机将盛满钢水的钢包从出钢钢包车吊至精炼炉钢包车上，然后精炼炉钢包车开到精炼炉处理工位。

精炼结束后，钢包车开至吊包位，由180/50t起重机将钢包吊出。

当精炼钢包在精炼工位准确定位后，炉盖下降，加入一定量合成渣后，通电进行加热和精炼钢水，升温速度可达4℃/min。

当温度达到约1670℃时，加入铁合金，进行合金化处理，使钢水达到所要求的目标温度和成份，并进行测温取样，确定成分和温度均达到要求后，断电，提升电极和炉盖。

当冶炼钢种对夹杂物要求严格时，在LF精炼炉合金化之后，需对钢水进行喂丝处理，以改变夹杂物的形态，或进行吹氩软搅拌，提高钢水的质量。

喂丝结束后，收回喂丝导管，将盛满钢水的钢包直接吊到连铸机的大包回转台上进行浇注。

（3）上料系统供料操作上料系统设有地下料仓、皮带机和高位料仓，高位料仓主要储存石灰、增碳剂、合成渣、脱氧剂及各种铁合金，供给电炉和精炼炉使用。

每个料仓均设有料位检测器，检测高低料位实况，当高位料仓物料下料位低于设定值时，控制室内显示并报警，对高位料仓进行上料操作，当料位到达上料位时，计算机控制自动停止上料。

系统设计有三种控制方式，即计算机集中自动控制，手动联锁控制和单机手动控制。

自卸汽车将物料卸入地下料仓。

地下料仓通过电磁振动给料器将物料卸入皮带运输机上，然后转运至料仓顶部的卸料小车上，卸料小车根据料种将料卸入相应料仓，每个料仓下部都有一个电磁振动给料器。

在料仓下配置称量斗，称量后的物料转运至通往电炉或精炼炉的皮带运输机上，分别运至电炉和LF炉的炉顶料斗中，或直接加入电炉或钢包中。

（4）电炉及精炼炉更换电极用180/50t吊车的50t钩吊起需更换的电极，放入电极处理站的电极存放位中冷却，吊起另一根已接好的电极，并将其插入电极夹持器中，要避免夹持器夹在电极接缝处(至少要距接缝处100mm)。

当电极放入适当位置后，锁紧夹持器。

（5）电炉和钢包的修砌A电炉的修砌平时采用耐火材料喷补装置局部修补和定期更换炉底耐火材料维修相结合的方法维修电炉，电炉修炉采用更换炉壳的修炉方式，在电炉跨修炉区进行。

电炉的水冷炉壁和水冷炉盖的寿命均在2500炉以上，有备件可随时更换。

电炉电极孔小炉顶是用高铝砖砌筑的，寿命约150炉，当小炉顶损坏后，用起重机将其吊离水冷炉盖，运至修砌区修砌。

B钢包的修砌钢包冷热修砌在钢水接收跨修包区进行。

1.9电炉车间主要技术经济指标电炉车间主要技术经济指标见表1-3表1-3主要技术经济指标1.10原材料、能源介质及动力消耗指标(1) 电炉主要原材料消耗指标主要原材料消耗指标1.11 新技术的应用为了适应电炉高效率熔化废钢的特点，必须选用先进的操作技术和先进的配套装置，以发挥电炉高速熔化废钢的能力，获得先进的技术经济指标。

为此本次设计的炼钢主要采用了下列先进技术；（1）采用超高功率交流电弧炉工艺；（2）偏心炉底出钢技术；（3）水冷炉壁、水冷炉盖；（4）氧碳喷枪造泡沫渣技术；（5）炉壁氧燃烧嘴和超音速氧枪为一体的多功能氧枪；（6）自动加料；（7）电炉采用铜钢复合材料导电横臂；（8）留钢留渣操作；（9）LF炉外精炼具有电弧加热、合金微调、喂丝、底吹搅拌等功能；（10）设置电炉烟气除尘装置，烟气排放符合环保要求；（11）电炉及除尘、精炼炉、加料等装置全部采用基础自动化和过程控制系统。

2.连铸工艺2.1 概述连铸车间建设1台R6m四流连铸机，年生产合格铸坯60万t，铸坯断面为150mm×150mm，定尺长度6~12m，并全部热送至轧钢车间。

2.2 连铸产品方案连铸机产大纲见下表2-1。

表2-1 连铸机产品大纲2.3 连铸钢水金属平衡连铸钢水的金属平衡见下图2-1。

图2-1 连铸金属平衡表2.4铸坯质量保证措施2.4.1 钢水温度要求合格的钢水温度是保证连铸工艺稳定和获得合格铸坯最重要的工艺参数之一，钢水温度不合适将影响连铸机的产量和铸坯的质量。

因此，以钢水温度作为可否进行浇注的主要判断标准，要求钢水具有合适的浇注温度，连铸钢水的浇注温度应等于该钢种的液相线温度加上中间包钢水合适的过热度，对于低合金钢，钢水过热度应控制在20~40℃。

2.4.2 连铸机方面的保证措施（a）钢包回转台采用加盖装置，钢包-中间包采用长水口、生产150mm×150mm断面时中间包-结晶器采用浸入式水口，实现全程保护浇注，防止钢水二次氧化，减少钢水中夹杂物，提高连铸坯内部质量。

（b）采用大容量中间包，并优化中间包结构和中间包控流装置，改善钢水流动状态、防止卷渣、促进夹杂物上浮，提高连铸坯质量。

（c）采用中间包升降、称重及连续测温技术，监控中间包钢水重量，稳定中间包液面。

（d）采用塞棒控制及结晶器液面自动控制技术，保证浇注过程中结晶器液面稳定，减少非金属夹杂的卷入和表面裂纹的发生，减少溢钢和漏钢事故。

（e）采用高抛物线锥度管式结晶器，适应多类钢种的凝固特性要求，改善连铸坯的冷却效果，减少漏钢事故，降低连铸坯形状缺陷。

（f）连铸机振动采用全板簧振动机构。

（g）采用气水雾化冷却和计算机控制，保证冷却区各段水量分配及时满足铸坯表面温度的合理分布，从而缓解连铸过程中热应力应变对铸坯质量的影响，特别是生产节奏的不稳定性尤其是拉速的波动性而产生的温度热应力的影响。

（h）采用连续矫直技术，减少连铸坯矫直时的变形率，有利于提高拉坯速度、改善连铸坯内部缺陷。

（i）连铸所得合格铸坯经由热送辊道，实现铸坯到轧钢的热送。

（j）设置连铸坯质量评估系统，确保热送坯的质量。

（k）设置尾坯优化功能，提高标准定尺的数量，提高钢水收得率。

（l）设置定尺优化功能，提高经济效益。

2.5 连铸机车间组成及工艺布置2.5.1 车间跨间组成连铸车间主厂房由连铸跨、出坯跨，两跨平行布置。

主厂房主要参数见表2-3。

表2-3 连铸主厂房组成及主要参数2.5.2 车间工艺布置（1）连铸跨布置简述连铸跨布置有中间包、结晶器及二冷段设备维修和连铸机大包转台等设施。

连铸跨1-9#~1-12#柱之间布置R6m4流方坯连铸机，为了避免钢水运送和浇铸操作时起重机的相互干扰，连铸大包回转台采用过跨布置。