电弧炉炼钢技术讲座(终稿)

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1、北京科技大学冶金与生态工程学院2008.03.20电弧炉炼钢技术讲座目录1.总论2.电弧炉炼钢工艺及技术分析3.供电4.供氧5.能量集成6.炼钢电弧炉炉型7.资源8.环境1总论1.1产量的增长1.2过程工业与过程系统1.3炼钢生产的高效化和洁净化1.4两类钢铁生产流程世界钢产量增长情况1.1产量的增长世界钢产量预测我国钢产量增长情况各国电炉钢产量比例钢铁生产属于过程工业－原料经一系列的单元工序被加工成合格产品的工业，其中包括能量的转换。过程系统－处理物流或能量流的人造目的系统，即实现物质或能量转换的工业系统。另一种说法可以是：由被加工的物流或

2、能量流经过的诸单元工序所构成的系统称为过程系统，与之相应的是过程工业。1.2过程工业与过程系统系统与环境一起构成更大系统，因此系统的优化取决于更大系统所确定的目标和约束，即资源、产品、市场和环境。冶金工程系统构成物质流能量（流）信息流――风、水、电、气、汽财务（资金流）冶金工程的过程系统特征过程工业和制造工业工业：大规模制造、可重复、稳定的进行（不希望变异）过程工业：ProcessIndustry化工、石油、冶金、电力、建材、核能等行业。制造工业：ProductsIndustry汽车、家电、电子国民经济中的前几名一般都是过程工业行业。过程工业

3、制造工业（1）原料：自然资源过程工业的产品（2）产品：供给制造工业人类使用、市场（3）生产过程：连续、半连续分散、单件（4）物理、化学变化机械加工，外形物理变化（5）放大规模生产Scale-up生产线（6）污染重、能耗大、负荷大环境、负荷轻过程工业和制造工业的特点过程系统过程系统工程定义：处理物质流/能量流的系统。过程工业：原料经过一系列单元工序转化为产品的工业。现代炼钢技术处于理性发展，氧气转炉炼钢和电弧炉炼钢是两种最主要的炼钢方法，技术进步的共同趋势是高效化和洁净化。1.3炼钢生产的高效化和洁净化高的生产率高的生产速率高的能量利用效率炼钢

4、生产的高效化高的生产率生产率指标是单位时间内的产钢量—万吨/年、吨/日或吨/时。实现全连铸、特别是连铸—连轧生产流程后，钢铁企业内部结构趋于单通道串联结构，炼钢工序的生产率与炼钢装备的生产率的关系简单化。炼钢工序的生产率取决于后步工序的需求目前宽带热连轧200－400104t/a薄板坯连铸连轧100－250104t/a长型材连轧50－100104t/a炼钢装备的合理大型化大型化有利于提高装备水平和技经指标大型化与生产率之间关系需参考生产速率指标大型化的合理性应符合物流通量的平衡生产速率指标是每吨公称炉容量在单位时间内的钢产量——万吨

5、/吨位·年，吨/吨位·日，吨/吨位·时。在当前，炼钢生产是一种间歇式操作或周期性操作，生产速率的特征表现为生产节奏——炉次/小时或冶炼周期——分钟/炉次，整个炼钢工序应处于相对稳定的节奏中。生产速率是一种强度指标，更直接地反映出炼钢生产的装备、操作、工艺的综合水平。高的生产速率影响生产速率的因素——冶炼周期构成有效冶炼时间——提高冶炼强度辅助操作时间——机械化、自动化非操作时间——作业率，炉衬、维修、管理等建议的指标是氧气转炉炼钢：1.5万炉次/年和30分钟/炉次电弧炉炼钢：7000炉次/年和60分钟/炉次目标：建立一座转炉吹炼制，使一座

6、转炉的产量达到传统2座转炉的生产能力。冶炼周期20－25min，年产炉数≥15000炉转炉炉龄≥15000炉技术措施100%铁水三脱预处理，铁水P、S≤0.01%转炉少渣冶炼，渣量≤30kg/t快速吹炼，供O2强度从3.5Nm3/t.min提高到5.0Nm3/t.min全自动吹炼，控制喷溅率≤1%快速出钢，从终点到出钢结束的时间缩短到5min以内提高炉龄到15000炉以上消除补炉操作转炉高速吹炼工艺技术电弧炉快速冶炼工艺目标：供电时间缩短到20－25min，冶炼周期≤45min，冶炼电耗（全废钢）≤350kWh/t，电极消耗≤1kg/t。超高

7、功率供电，比功率达到1000kVA/t强化冶炼，供O2强度达到0.8－1.0Nm3/t.min,提高化学能输入比例废钢预热，平均废钢预热温度≥600℃连续加料，缩短加料时间提高炉龄，减少补炉时间技术措施高的能量利用效率从某种意义讲，冶炼是一种以能量换取合格钢生产量的过程。冶炼能耗用于合格钢水的物理热——有用能量380kwh/t－steel或1368MJ/t－steel合格钢水与杂质的分离——冶炼操作耗能可利用的余热——物理余热和化学余热热损失对于电弧炉炼钢，电能利用效率的指标是变压器利用系数：t/kVA·d或t/MVA·a。国内重点企

8、业原平均指标是13－15t/kVA·d，相当于－5000t/MVA·a，而国际水平是1.2104t/MVA·a。吨钢电耗与变压器日利用系数关系两种原料和能源铁水