西安建筑科技大学 毕业设计 (论文)开题报告
院 （系）： 冶金工程 专业班级： 冶金0801 题目名称：年产90万吨连铸坯的 电弧炉炼钢车间工艺设计 ****： * * 学 号： ********* ****： * *
2012年03月22日 1．文献综述（含主要参考文献） 1 基本现状 1. 1 .世界粗钢产量发展 1850 年, 现代工业化炼钢方法问世, 是以热铁水为原料的酸性转炉和碱性转炉炼钢的方法, 稍后问世的平炉炼钢方法可以消化大量废钢铁料。1900年前后, 电弧炉炼钢方法问世, 主要以废钢铁为原料, 生产特殊钢。其实, 在此之前, 以各种直接还原方法制取钢铁制品已有数千年的历史。现代工业化炼钢方法以高的生产率、优良的质量和低廉的成本, 帮助钢铁产品成为社会最广泛使用的金属材料。前期平炉炼钢方法居统治地位, 后60 年为氧气转炉炼钢方法居主导地位。2000 年前后, 大致形成了氧气转炉钢和电炉钢年产量各占2/ 3和1/ 3 的局面。全世界粗钢产量的增长情况可以看出钢铁生产经历了初期、平炉主导期、转炉主导期、电弧炉取代平炉时期、新世纪电弧炉及转炉高速发展5 个阶段, 特别是2000 年以来,世界钢产量以每年7 020 万t 的增量高速增长。 1.1.1．电弧炉炼钢现状 电弧炉炼钢是钢铁工业的主要炼钢方法之一，电弧炉炼钢是以废钢为主要原料，直接体现了金属材料的循环利用，不直接使用铁矿和焦煤等不可再生资源，减轻了环境负荷。随着废钢积累量的增加，电弧炉炼钢将成为钢铁生产可持续发展的重要模式，有着广阔的发展前景。 1.2电弧炉炼钢技术的现状 1.2.1．总结近30 年来电弧炉炼钢技术的发展，可总结出以下几点： （1）原料多样化。相继采用铁水、DRI/HBI、碳化铁等作为电弧炉原料，不仅使电弧炉的适应性更强，更是稀释了废钢的残余元素，提高了钢水质量，拓展了电炉钢产品范围。 （2）合理供电。从传统的交流炉向超高功率、高阻抗交流炉及直流炉发展，在降低电网污染的前提下实现低电流长弧操作，大大提高输入功率，缩短冶炼周期。直流炉的优势还在于对电网的污染小、电极消耗低、基本上可以无偏弧、噪音相对较小、对溶池有搅拌作用等。 （3）能量多元化。为降低电（能）耗，提高能量输入强度以缩短冶炼周期，多种形式的能量利用技术被采用，如机械式氧碳枪、二次燃烧、炉壁氧- 燃烧嘴、底吹气等。同时，为利用炉气中的余热，各种废钢预热手段相继出现。 （4）余热利用。降低电弧炉炼钢总能耗的根本措施在于减少能量消耗，其中废气的余热再利用是很重要的一个方面。电弧炉炼钢技术发展集中体现，是基于不同的解决方案，各种炉型的不断涌现，如竖炉、Consteel炉、双壳炉、CONARC 炉、ECOARC 炉等形式的电弧炉。这些炉型的成功应用，均从不同的方面推进了电弧炉炼钢设备及工艺技术的进展 5）绿色环保。三级除尘、综合利用电弧炉除尘粉、炉渣再利用等已成为常规的环保措施。众多电弧炉均重视全封闭冶炼，在控制烟尘放散方面采取了专门的措施，特别是ECOARC 炉，可将二恶英放散的可能性降至最低。 1.2.2、我国电弧炉炼钢技术的现状 1）实现了炉子容量大型化，形成了电弧炉冶炼—炉外精炼—连铸“三位一体”或电路冶炼—炉外精炼—连铸—连轧“四位一体”的现代化电弧炉流程。 （2）电弧炉生产技术经济指标大幅度提高，不少钢厂在冶炼周期、电耗、电弧炉利用系数、生产率等方面已进入国际先进甚至国际领先行列。 （3）通过消化吸收引进国外先进技术，在吹氧、用电、智能控制等多方面有所创新，这些创新推动了我国现代化电弧炉炼钢技术及电弧炉炼钢生产的快速发展__ 2. 我国电弧炉炼钢发展面临的主要问题 2.1废钢资源急缺 近十余年来我国钢产量居世界首位，然而由于总的废钢积累不足，废钢资源急缺，废钢价格较高制约了电炉钢比重的提高。这种状况还将持续一段相当长的时间，原因是：①我国是发展中国家，大量钢材用于建筑，回收周期长，废钢生产量较小。②钢铁生产总量增长迅速，其中转炉炼钢消耗掉大量的废钢。我国转炉钢产量特别大，所消耗的废钢量也相当大。③非理性消耗。我国还未形成先进合理的废钢回收、分类、管理机制，也影响了废钢资源的有效回收。电弧炉炼钢处于“巧妇难为无米之炊”的困境。 2.2、电力紧张，发电能源结构不合理电弧炉是用电大户，虽然今年来我国电力装机容量迅速增长，火力发电所占比例很大，水力、风能、核能、光伏等清洁能源发电比例很低，对石化能源依赖度很高。 2.3、电弧炉炼钢企业年生产规模较小，规模效益竞争力较差。 3.、电弧炉炼钢技术发展前瞻 3.1、以高纯铁源为基础的电弧炉炼钢洁净化生产平台如前所述，电弧炉炼钢生产技术的发展受制于铁源的供应，我国使用铁水热装技术实为一种无奈的权益之计。观察现在的各种流程，不难发现钢铁生产实际上是一种提纯铁金属的过程；精矿中铁的纯度约为65- 67%，生铁中铁的纯度约为93- 95%，粗钢中铁的纯度提高到99%左右，而精炼得到的洁净钢纯度高达99.9%。可以设想直接还原制铁技术进一步发展，产能大规模、若能以适当价格提供99.0- 99.9%纯度的含铁原料，将为电弧炉炼钢流程生产高性能洁净钢提供技术发展的平台。 3.2、与清洁能源技术发展相匹配的低碳或非碳冶金钢厂整体科学技术的发展都对钢铁技术进步有巨大的推动作用，而能源技术的影响更为直接，历史上炼焦工业化生产是高炉炼铁技术出现的前提，大规模工业空气分离技术促进了氧气转炉的发展，强大的电力供应是电弧炉炼钢生产技术发展的保障。当前，电力工业正面临一个前所未有的技术进步，洁净能源的利用改变了一百年来的电力供应，诸如微电网、分布式供电等，可以预见，与之密切相关的电弧炉炼钢技术也将有重大的发展。直接利用光伏发电技术的无碳或低碳炼钢工艺将可能是一种未来的方向。 总之，电弧炉炼钢技术正向着高效率、高质量、低能耗、低排放、可持续的方向发展。实现废弃物资再资源化、使用洁净能源的电弧炉炼钢技术在未来会有持续、创新的可喜发展。 参考文献 ［1］崔健.电弧炉炼钢技术若干问题的实践与认识.钢铁，2006 ［2］洪新.电炉短流程回顾和发展中的若干问题［J］.中国冶金，2005 ［3］郝磊.对电弧炉炼钢技术现状的综述.高校理科研究， ［4］李士琦, 郁 健, 李京.社电弧炉炼钢技术进展.中国冶金，2010 ［5］徐匡迪, 洪新. 电炉短流程回顾和发展中的若干问题[ J ] . 中国冶金, 2005, 15( 7) : 1. ［6］崔健, 刘晓. 电弧炉炼钢技术若干问题的实践与认识( 1) [ J] . 钢铁, 2006, 41( 2) : 1.
2．任务书提出的要求及实现预期目标的可行性分析 2.1任务书提出的要求：
2.1.1完成设计任务，写出毕业设计说明书； 2.1.2绘制设计图3张； 2.1.3翻译与本专业有关的外文译文1篇（字数不少于4000字）； 2.1.4完成专题研究，参照科技论文的格式写出研究报告
3. 需要重点研究的内容和关键问题及解决的思路 3.1需要重点研究的内容和关键问题： 3.1.1炼钢厂车间总体设计方案； 3.1.2电弧炉炼钢主要设备选择（型号规格、数量）； 3.1.3电弧炉炼钢车间生产工艺布置； 3.1.4根据产品大纲选择典型钢种进行物料平衡、热平衡的计算； 3.1.5电弧炉炉型设计； 3.1.6绘制出设计图三张（电弧炉炼钢车间工艺平面布置图；电弧炉炼钢车间工艺布）。 3.2解决的思路： 3.2.1通过实习及查阅文献了解国内的电弧炉生产方式、炉型设计和车间布置。 3.2.2查阅相关资料，了解国内外同类生产的主要设计方案和设计思路。 3.2.3查阅专业文献，结合毕业实习，收集当前电炉炼钢工艺技术、车间设备设计等资料。 3.2.4根据厂址选择原则以及水文地质、交通运输、原料及产品市场等建厂条件进行论证选址 3.2.5考虑经济、能源、环保、节能等因素，根据市场需求设计钢种，尽可能满足大部分用户的需求 4．所需的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、调研、计算机辅助设计条件等)及解决的办法
4.1.1 参考工具书 [1]李传薪主编，钢铁厂设计原理（下册），北京：冶金工业出版社，1994 [2]孙培林主编，电炉炼钢学，北京：冶金工业出版社，1992 [3]沈才芳主编，电弧炉炼钢工艺与设备，北京：冶金工业出版社 [4]李士琦，李伟力等，现代电弧炉炼钢，北京：原子能出版社 [5]陈家祥主编，连续铸钢手册，北京：冶金工业出版社，1990 [6]2005-2009年钢铁类（钢铁、特殊钢、钢铁研究学报等）杂志。 [7]《现代电炉炼钢手册》 [8]王新江主编，现代电炉炼钢生产技术手册，北京：冶金工业出版社， 2009.01 4.1.2 主要设备 计算机、打印机、绘图设备等 4.2解决办法 （1）图书馆与网络：查阅与设计相关的工具书和文献资料； （2）计算机：用于绘图和计算，记录毕业设计进程，编写毕业论文； （3）现场实习：参观电弧炉炉型和车间布置，了解生产中存在的主要问题和解决的方法； （4）绘图室：完成设计图纸。 （5）遇到问题时，与同学讨论或及时向老师请教，解决困难
5．工作方案及进度计划 序号 设计（论文）各阶段任务 日 期 备 注 1 搜集设计相关资料，进行毕业实习，撰写实习报告 2.21-3.20
2 完成外文译文、完成专题研究 2.28-3.28 3 完成物料平衡和热平衡计算 3.29-4.06
4 完成炉型设计和炼钢工艺设计 4.07-4.18 5 完成车间生产工艺布置对主体设备进行选型和设计 4.19-5.09
6 生产组织编制及技术经济指标确定 5.10-5.14 7 绘制设计图 5.15-5.31 8 打印毕业设计说明书、答辩 6.01-6.10