75t超高功率交流电弧炉技术改造工程项目可行性论证报告(100页优秀甲级资质新建项目可行性论证报告).doc

********钢铁有限公司
75t超高功率交流电弧炉技术改造工程

可行性研究报告

****省****院有限公司
二OO九年一月

********钢铁有限公司
75t超高功率交流电弧炉技术改造工程

可行性研究报告

工程号：09002

总经理
：

总工程师
：

项目设计负责人
：

****省****院有限公司

目 录
第一章 总 论 1
1.1、项目名称及建设单位 1
1.2、企业概况 1
1.3、编制依据 1
1.4、项目建设的必要性 2
1.5、项目概况 2
1.6、设计原则及范围 3
1.7、产品大纲 4
1.8、金属平衡 5
1.9、主要原辅材料及动力供应 6
1.10、主要综合技术经济指标 8
第二章 炼 钢 10
2.1、概述 10
2.2、炼钢生产能力计算 10
2.3、工艺流程 11
2.4、工艺操作简述 12
2.5、主要原辅材料供应 14
2.6、车间组成及工艺布置 16
2.7、主要工艺设备选型 16
2.8、主要技术经济指标及原材料、燃料及动力消耗指标 18
第三章 连铸 20
3.1、概 述 20
3.2、连铸机机型的选择 20
3.3、连铸车间组成及工艺布置 23
3.4、连铸工艺流程及生产操作简述 24
3.5、连铸生产能力 26
3.6、连铸机主要技术经济指标及能源介质消耗 27
第四章 供配电及自动控制 29
4.1、概 述 29
4.2、供电方案 29
4.3、无功补偿及谐波电流的抑制 31
4.4、配电线路敷设 31
4.5、炼钢车间基础自动化 32
第五章 供排水设施 35
5.1、概 述 35
5.2、给排水系统设计原则 35
5.3、水 源 35
5.4、水量及用水要求 36
5.5、给排水系统 37
第六章 热力燃气设施和除尘设施 41
6.1、氧气、氩气、氮气供应 41
6.2、燃气供应 48
6.3、压缩空气供应 48
6.4、电炉车间除尘 49
6.5、余热回收锅炉 54
第七章 建筑结构 56
7.1、建筑 56
7.2、结 构 58
第八章 总图运输 62
8.1、概 述 62
8.2、总图布置 62
8.3、工厂运输 62
8.4、工厂绿化 63
8.5、工厂消防 63
第九章 能源分析 64
9.1、工序能耗 64
9.2、工序能耗分析 64
9.3、节能措施 65
9.4、评估 66
第十章 环境保护与综合利用 67
10.1、设计依据 67
10.2、主要污染源与污染物 67
10.3、治理措施 67
10.4、废弃物综合利用 69
10.5、环境影响分析 69
第十一章 劳动安全与工业卫生 70
11.1、设计依据 70
11.2、生产过程中不安全因素和职业危害因素分析 70
11.3、安全技术措施 71
11.4、工业卫生防范措施 72
11.5、安全与工业卫生投资 73
11.6、安全与工业卫生设计预期效果 73
第十二章 消 防 75
12.1、设计依据 75
12.2、工程概况 75
12.3、工程火灾因素分析 75
12.4、设计采取的防范措施 75
第十三章 劳动定员 78
13.1、工厂体制及组织机构 78
13.2、生产班制及定员 78
13.3、人员来源及培训 80
第十四章 投资估算 81
14.1、概述 81
14.2、编制依据 81
14.3、有关说明 81
14.4、投资估算 81
第十五章 技术经济 83
15.1 经济评价方法的选择 83
15.2 基础数据及计算条件 83
15.3 财务计算 84
15.4 盈利能力分析 87
15.5 偿债能力分析 87
15.6 盈亏平衡分析 88
15.7 敏感性分析 88
15.8 结论 89
15.9 附主要经济指标汇总表 89

第一章 总 论
1.1、项目名称及建设单位
(1) 项目名称
75t超高功率交流电弧炉技术改造工程
(2) 建设单位
****市****钢铁有限公司
1.2、企业概况
********钢铁有限公司位于****市顾山镇工业园区西区，是由****市合金钢铸造有限公司与澳大利亚扬扬公司共同经办的中外合资企业。企业现有四台15吨中频炉，主要以加工铸造及销售普碳合金钢产品为主，占地面积22350.6平方米，现有员工300人，其中各类工程技术人员50名。公司拥有110KV变电所及电力设施1座，300吨位船泊码头1座，10-15吨行车16台，连铸设备1套，年生产能力30万吨。2007年实现工业总产值78893万元，工业增加值12910万元，与2006年相比分别增长86.05％、72.64％。
1.3、编制依据
(1) ****市****钢铁有限公司关于75吨超高功率交流电弧炉技术改造工程可行性研究报告的委托书；
(2) 2007年9月21日下发的《国家发展改革委办公厅关于请组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知》（发改办高技（2007）2289号）；
(3)国务院2000年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录(2000年修订)》；
(4)2005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令《产业结构调整指导目录(2005年本)》；
(5)科学技术部编制《2007年科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》；
1.4、项目建设的必要性
1.4.1车间没有烟尘处理设施，每年向大气中排放大量烟尘，造成周边环境的污染，不符合环境保护要求。
1.4.2设备能源消耗高，造成能源浪费。
1.4.3炼钢技术落后，工艺简单，产品质量差，影响市场竞争力。
1.4.4设备不符合国家钢铁产业政策和有关规定，按照国家“上大压小，淘汰落后”的方针，该炼钢设备属淘汰之列。
1.5、项目概况
项目建设从电炉到连铸的短流程炼钢生产线，计划年产电炉钢连铸方坯30万吨。电炉钢种为高强度结构钢坯、低合金钢坯、高压锅炉管坯。连铸坯规格为方坯：150×150mm,220×220mm；圆管坯：DN150mm-DN230mm，坯长定尺4.5～9m。
工厂建设在****市顾山镇，原材料和产品的运输以公路为主。全厂除电炉炼钢、精炼、连铸和公辅设施外，还建设有与之配套的废钢加工生产线和棒材轧制生产线，以及全厂行政办公设施。工厂总图布置要求一次设计，分步实施。
电炉精炼炉和连铸，选择工艺设备要求先进、可靠、高效、实用、经济，为了提高生产线的装备水平，关键设备可选用国外先进装备，其它选用国内技术成熟，操作稳定的产品。
电炉冶炼原料采用全废钢冶炼，废钢主要来源为外购，部分为本厂返回废钢。
1.6、设计原则及范围
（1）设计原则
① 遵循“先进、成熟、优秀、经济”的原则，立足于国内，炼钢车间采用目前经生产考验、成熟可靠、节能低耗的EAF—LF－VD－CC短流程生产工艺，达到提高生产率、降低生产成本，获取较好的经济效益。在技术装备上以先进实用为原则，并可以满足生产所需产品的要求。
② 节能降耗是国家的一贯政策方针，也是保证产品具有竞争力的有效途径，设计中给予充分考虑。
③ 在满足先进适用、可靠耐用的前提下，采用国产设备，以降低投资和加快建设进度。
④ 设计中要充分考虑所处地理位置状况，合理考虑总图布置，使生产工艺流程合理顺畅，充分利用可以利用的相关设施和生产辅助设施。
⑤ 设计遵循环保治理“三同时”原则，对环境保护、节能、安全与工业卫生、消防等均严格按国家标准及有关规范执行，对“三废”排放按国家规定排放标准考虑。
（2）设计范围
炼钢车间：电炉—连铸主厂房；车间设75tEAF炉一座，75tLF炉一座，75tVD真空精炼炉一座，四机四流方圆两用合金钢连铸机一台；与之配套的设备基础、平台、辅房、供配电、给排水、车间内部管线、非标设备等；
与炼钢、轧钢生产相配套的厂内变电所、水处理站、空压站、供电、给排水、除尘设施、环保设施及总图运输。
另外，对工程项目进行投资估算。
1.7、产品大纲
生产规模：本项目生产规模为年产30万吨合金钢方圆连铸坯，加工成年产30万吨合金钢材。炼钢车间建设75tEAF炉一座，75tLF精炼炉一座，75tVD真空精炼炉一座，四机四流方圆两用合金钢连铸机一台。
生产钢种：石油套管钢，代表钢种J55、K55、N80、Q125等；
高合金钢，代表钢种50CrMov、40Cr、20CrMnTi等；
低合金钢管坯，代表钢种20MnSi、20g等；
本项目产品方案见表1-1。
产品方案 表1-1
序号
钢种名称
代表钢号
年产铸坯量104t
比例（%）
1
低合金钢坯
27SiMn,Q345
8.4
28
2
高/中/低压锅炉管坯
20G,15CrMoG
P91,1Cr5Mo
10#,20#,A,B,C
6
20
3
化肥厂高压管管坯
20G,15MnV,12Cr1MoV
2.4
8
4
高强度结构钢坯
10#～45#,40Mn2
35Cr,35CrMoA
12
40
5
造船用管管坯
320,410
1.2
4

合 计

30
100
产品规格：断面方坯：150×150mm,220×220mm；圆管坯：DN150mm—DN230mm.管坯，定尺长4.5～9m。
产品主要供应本厂轧钢厂生产。
1.8、金属平衡
项目的年生产规模
钢水 31.45×104t/a
连铸坯 29.9×104t/a
全厂金属平衡图 单位：104t/a
废 钢
35
铁合金
0.94

75t电炉
36.7

钢 水
31.45

75t精炼炉
31.45
81920

大包钢水
31.45

99% 1.0%
中间罐钢水
31.14
钢包注余损失
0.31

0.87% 97% 0.7% 1.43%
切头、切尾
0.45
氧化铁皮
0.22
中间罐注余溢流损失
0.27
铸 坯
30.2

99% 1%
合格铸坯
29.9
废 品
0.5

1.9、主要原辅材料及动力供应
1.9.1、主要原辅材料供应
（1）外购废钢
炼钢厂年需废钢35×104t/a，由市场购入。对入炉废钢的质量要求如下：
体积密度：≥0.7t/m3
规格：长度≤1.5m，断面≤0.5×0.5m2，单重：≤1t
元素含量：S≤0.04%，P≤0.06%，Pb≤0.005%，Cu≤0.20%
（2）返回废钢
炼钢厂年返回废钢1.26×104t/a。部分废钢挑选处理后入炉。
（3）铁合金
年需各类铁合金0.94×104t由国内市场供应。
（4）电极
年需电极约1573t由进口或国内供应解决。
1.9.2、动力供应
（1）供水
钢厂工业总用水量为4500m3/h，将在厂区自建水源泵站供水，工业净水重复利用率为96.52%，生活用水平均为15m3/h，工业和生活用水补充新水量为173m3/h。
（2）供电
经计算炼钢厂电炉、钢包炉负荷79983KVA，其它动力负荷13040KVA，全厂总计算负荷93023KVA，本工程将新建1座110KV总降压变电所，由附近区域变电站引两路200KV电源，总降变电所内设三台主变，1台35KV直供电炉、钢包炉，另2台主变供炼钢全厂动力用电和轧钢厂部分用电，总降变电所内包括动态功率因子补偿装置及相应的高低压开关等电器设备。炼钢厂保安电源利用****原有10KV保安电源。
（3）氧气、氩气
炼钢厂冶炼用氧3570Nm3/h，车间用氧410Nm3/h，共计3980Nm3/h耗用氩气30Nm3/h，钢厂将新建1座4000Nm3/h制氧站满足全厂用氧、氩的需要。
（4）压缩空气
全厂压缩空气总耗量为55Nm3/min，在炼钢厂区内建空压机站一座，站内安装EP200型低噪音螺杆压缩机组4台（3用1备），每台压缩机容积流量为20Nm3/min。
1.9.3、物料储运
（1）原料库
钢厂建室内废钢堆场一座，用于废钢的转运和堆存。铁合金库、电极库、粉料库、耐火材料库、白云石和萤石库棚等仓储设施均考虑利用，不足时另行解决。
本设计预计建一个配料跨，90米长，35米宽，行车轨面标高13米。合计3150m2，除堆放废钢外，再堆部分返回废钢和耐火材料。
（2）成品连铸坯堆场
成品连铸坯堆场面积为105米长30米宽，面积为3150m2。
成品连铸坯主要直接送至轧钢车间，因此堆放时间不会很长，按照市场经济组织生产。成品连铸坯堆场除堆放连铸坯外，可存放一些连铸中间包，结晶器检修等。
（3）运输
根据当地情况，厂外运输委托社会运输力量，不专设运输系统。
1.10、主要综合技术经济指标
序号
指标名称
单位
指标
备 注
1
生产规模：钢水
104t/a
31.45

连铸坯
104t/a
29.9
成坯率97%
2
原材料及动力消耗

废钢
104t/a
35

铁合金
104t/a
0.94

石灰
104t/a
1.62

萤石
t/a
1573

耐火材料
t/a
11008

电极
t/a
1573

水（总用水量）
M3/h
4500
循环使用

补充新水
M3/h
173

电
108kWh
2.51

压缩空气
Nm3/min
55

天然气
万m3/a
240

氧
Nm3/h
4000

3
设备总重
T
～6500

4
占地面积
m2
19395

5
运输量
104t/a
130

其中厂外运入
104t/a
65.9

厂外运出
104t/a
61.1

6
绿化用地率
%
≥20

7
全厂劳动定员
人
350

8
经济效益

固定资产投资
万元
32950

年销售收入
万元
114000

总成本
万元
106050

年所得税
万元
1916

所得税后利润
万元
5747

全部投资收益率(税后)
%
15.75

投资回收期
年
7.49
建设期
结论与评价：上述测算结果显示，本项目建设具有较好的经济效益，抗风险能力较强，将4台设备落后、产量低、消耗大、污染严重的中频炉改造建设成技术装备先进、自动化程度高、消耗低不污染环境的短流程生产线，为轧钢厂提供稳定的方圆铸坯。本项目固定资产投资32950万元，建成年产30万吨合金钢连铸坯的先进工厂，每年给国家上缴各种税金1606万元，效益显著。建议尽快立项建设。
第二章 炼 钢
2.1、概述
炼钢工程包括以配料跨，电炉精炼跨—连铸跨—出坯跨组成的主厂房和辅助设施。
炼钢连铸系统设75t超高功率高阻抗交流电弧炉一座，75tLF炉外精炼装置1座，75tVD真空精炼炉1座，R10.5m四机四流管坯连铸机1台。
75t电炉拟引进外国先进的进口设备，LF炉、VD炉及连铸机选用国产优质产品。
车间生产规模为钢水31.45×104t/a ，连铸坯29.9×104t/a。
生产主要钢种为石油套管钢、高合金钢、低合金钢管坯，并提供上述钢种的方坯和管坯，供轧钢厂轧制。
连铸坯断面方坯：150×150mm,220×220mm；圆管坯：∮150mm～∮230mm，定尺长4.5～9m。
2.2、炼钢生产能力计算
2.2.1电炉年生产能力计算
本项目拟采用超高功率高阻抗交流偏心底出钢电炉，充分利用电能热量，吹氧及烧嘴供热，降低冶炼时间，具有明显的节电和高强度冶炼效果。
电炉平均炉产钢水量 75t
电炉（初炼炉）冶炼周期 90min
其中：通电熔化 52min
升温 9min
出钢及出钢口维修 6min
补炉、调换电极 8min
加废钢 10min
测温取样 5min
车间昼夜出钢炉数 16炉
车间有效作业天数（作业率71.8%） 262天
年产钢水量16×75×262 = 314500t
2.2.2 LF和VD精炼炉产量计算
由于LF和VD精炼炉的生产与电炉冶炼作业相对应，出钢周期为～60min，可在LF工位进行合金化和保温操作，从而跟电炉的～90min周期相匹配。LF和VD炉容量与电炉的相近配，LF或VD炉平均出钢量为75t，因此，1座LF和VD精炼炉的年产量约为314500吨。LF和VD炉的能力尚有一定的潜力。
2.3、工艺流程

耐材

废钢
造渣剂
铁合金

氩/氮气

VD

氩气及蒸汽

圆坯连铸机

烟尘及炉渣
75t电炉
电极

氧气

造渣剂

铁合金
耐材

75tLF
钢包
烟尘及炉渣
硅铁
石灰
耐材
2.4、工艺操作简述
（1）加料操作
废钢：废钢配料在废钢配料跨内进行，配料时间用电磁盘将废钢装入料篮，料篮放在电动平车上，可根据装料的需要来回移动，以缩短装料时间。料装完经计量后，由废钢料篮车将废钢料篮运到炉子跨，用160t桥式吊车，将料篮内还原铁加入到电炉里。空料篮返回废钢配料跨。
（2）铁合金和散状料加料操作
炼钢所需的铁合金，须符合块度的要求，分别存放于铁合金仓库及车间料仓待用。
外部运来的散状料由自卸车倒入地下转运仓，然后通过皮带机运入炉前加料系统的料仓内，电炉配一套加料系统，LF炉也配一套加料系统。
（3）电炉冶炼操作
装料时，每炉装2～3次废钢。装料首先由起重机将料罐吊至电炉附近上方，待电炉炉盖提升并旋开之后，吊车迅速将料罐吊至电炉上方，并将底部打开，将原料装入炉内，然后炉盖旋回。
通电熔化时，合上电源开关，电极自动下降并起弧，与此同时氧燃烧嘴点火。开始的2分钟内，采用低压短弧操作，电极穿井后即换为长弧操作。在料基本熔清后，关闭氧燃烧嘴，同时打开碳氧枪，造泡沫渣，加快熔化并保护炉衬和水冷炉壁。一般情况只需加1次料，若需要加第2罐料，则在加料前，关闭碳氧枪、炉子断电，待第2罐料加入后，继续通电熔化，同时点燃氧燃烧嘴加速熔化。在炉料基本熔清后，关闭烧嘴，打开碳氧枪造泡沫渣。碳氧枪的喷吹时间视炉渣发泡情况而定。
当炉内铁料全部熔清后，立即开始升温初炼，主要是吹氧加造渣剂脱碳和脱磷。待钢水温度和成份符合要求后，即可出钢。
钢水包在使用前需烘烤到1000～1200℃，然后将水口灌满填充料，钢水包放到车上，开到炉下出钢位置，待电炉倾动到出钢角度时，打开偏心出钢口出钢，并通过电炉炉后加料系统向钢包加入铁合金。钢包车上设有称量装置，当钢水达到要求重量时，发信号给电炉，使其倾动返回零位，实现留钢留渣操作。
装有钢水的钢水包车开到LF工位进行电弧加热，调整钢水成分和温度，用160t吊车将钢水包送到连铸机大包回转台上浇注。LF工位配有一台喂丝机，需要时可用其向钢液内喂入硅钙丝，钙丝和铝丝。
需要真空处理的合金结构钢，管壁>20mm的钢种和需进行热处理的钢种的钢水，由LF作业区吊至VD处理位置，合上VD盖，进行真空脱气。脱气完毕，经破坏真空后，钢水在大气下进行测温、取样、喂丝。
（4）出渣操作
本次设计出渣采用热泼渣工艺，液态泡沫渣从电弧炉出渣口直接流到炉前地面上，地面铺有硅砂垫底,砂上覆盖大块铸铁板。出渣后,适当喷水加速冷却和粉化。配备了两台装载机，当泡沫渣冷却到表面呈现黑色时，开动铲车铲入渣层中，将每铲渣稍作抖动,藉以破碎块渣，然后再装上汽车运送到渣场。
2.5、主要原辅材料供应
2.5.1废钢
废钢单耗为1113kg/t钢，炼钢年需废钢35×104t，主要为外购废钢。对入炉废钢的质量要求如下：
体积密度：≥0.7t/m3
规格：长度≤1.5m，断面≤0.5×0.5m2，单重：≤1t
元素含量：S≤0.04%，P≤0.06%，Pb≤0.005%，Cu≤0.20%
2.5.3 铁合金
年需各类铁合金0.94×104t由国内市场供应。
2.5.4 辅助原材料
（1）活性石灰
年耗量16197吨，外购。
质量要求：
入炉块度：10～50mm
成份要求：CaO≥90%，SiO2＜2%，MgO＜0.7%，S≤0.028%，CO2＜2%，活性度（25g）ml≥180。
（2）萤石
年耗量1573吨
入炉块度：5～30mm
成份要求：CaF≥80%，H2O＜0.5%，SiO2≤2%。
（3）电极
电炉使用超高功率电极，年需要量1573吨，由国内组织采购。
电极具备下列理电性能：
比电阻 4～5×10-4Ωmm
抗弯强度 20000～30000Kpa
耐压强度 22540～41160Kpa
弹性模数 100000～130000Kpa
线膨胀系数 0.4～1.1×10-6/℃
比热 0.05j/℃·g
导热系数 2.5～3.35j/cm·s·℃
真比重 2.21～2.25g/cm3
假比重 1.69～1.79g/cm3
气孔率 20～25%
固定碳 99%
灰分 0.2%
导电能力 60kA
（6）耐火材料
本工程的耐火材料用于电炉、LF和VD精炼炉、初炼钢水钢包和连铸中包，主要有：镁砂、镁碳砖、高铝砖、镁砖等，根据不同的使用部位，确定耐火材料的种类，年耗11008吨，全部外购。
2.6、车间组成及工艺布置
2.6.1 车间组成
炼钢车间由冶炼跨、连铸跨、出坯跨、存坯跨、配料跨组成。炼钢车间厂房详细参数见下表。
炼钢车间厂房参数表
序号
跨间名称
厂房尺寸
长×宽×轨高（m）
厂房面积
m2
吊车配备
台数×吨位
1
冶炼跨
225×27×24
6075
2×160/50t，1×75/20t
2
连铸跨
117×30×24
3510
1×50/10t
3
出坯跨
117×30×12
3510
2×20t/5
4
存坯跨
105×30×12
3150
2×20t/5
5
配料跨
90×35×13
3150
1×20t/5，1×16t/3.2

合 计

19395
共10台
2.6.2 工艺布置
工艺布置详见工艺平面布置图
2.7、主要工艺设备选型
2.7.1 75t超高功率炼钢电弧炉
电弧炉主要是用来熔化废钢、生铁及合金料、调节初炼钢水的化学成分、保证精炼炉所需的初炼钢水温度。由于电弧炉冶炼高强度的需要及与精炼炉、连铸机的匹配，需采用短电弧、大电流操作。因此设计选用超高功率交流电弧炉。电弧炉部分采用引进设备，其余能够国产化的均采购国产设备。
电炉技术参数如下：
电炉类型：交流，EBT出钢，全液压传动
电炉公称容量：75t
变压器容量：50MVA
一次侧电压：35KV
二次侧电压：550~410~270 15级 有载调压
炉壳直径： Φ6100 mm
电极直径： Φ600 mm
水冷炉盖、水冷炉壁
天然气-氧燃烧嘴（三个）
水冷碳-氧枪及喷碳系统（一个）
2.7.2 75t LF钢包精炼炉和75t VD真空精炼炉
① 75t LF钢包精炼炉
公称容量 75t
变压器额定容量 10MVA
一次电压 35KV
电极直径 Φ350
电极分布圆直径 ～Φ650mm
钢包运输方式 双钢包车
② 75tVD精炼炉
公称容量 75t
真空泵抽气能力 250~300kg/h
工作真空度 36 pa
钢包运输方式 钢包车
此外，还配备二台喂丝机，用于向钢液内喂入硅钙丝、铝丝或钙丝。
2.8、主要技术经济指标及原材料、燃料及动力消耗指标
2.8.1 主要技术经济指标
炼钢系统主要技术经济指针
序号
指标名称
单位
数量
备注
一
电炉

1
75t交流炼钢电弧炉
座
1
变压器额定容量50000kVA
2
电炉平均装入量
t
80
全废钢
3
电炉平均出钢量
t
75

4
电炉平均冶炼时间
分/炉
90

5
炉壳直径
mm
6100

6
电炉年产钢水量
104t×a
31.45

7
电炉有效作业率
%
71.8

二
精炼设备

8
75tLF精炼炉
座
1
提温、保温、合金化、精炼
9
75tVD精炼炉
座
1
真空精炼，吹氧、氩
10
LF和VD炉精炼周期
分/炉
60

11
工艺劳动定员
人
120

2.8.2 主要原材料、燃料及动力消耗指标
主要原材料、燃料及动力消耗指标表
序号
项目
单位
数量
备注
一
原材料

1
废钢
kg/t钢水
1113

2
铁合金
kg/t钢水
30
根据钢种调节

其中：硅铁

10

锰铁

10

NiFe、GFe、Mo铁等

10

3
石灰
kg/t钢水
51.5

4
萤石
kg/t钢水
5

5
白云石
kg/t钢水
3

6
热电偶
支/炉
6

7
电极消耗
kg/t钢水
5

8
耐火材料
kg/t钢水
35

二
燃料及动力消耗

1
电耗
kW.h/ t钢水
428

电炉冶炼电耗

360

辅助电耗

68
含除尘
2
氧气
m3/t钢水
40

3
氩气
m3/t钢水
1.0

4
压缩空气
m3/t钢水
30

5
天然气
m3/t钢水
4.18

6
蒸气
t3/t钢水
0.11

7
循环水
m3/t钢水
24

第三章 连铸
3.1、概 述
炼钢工程包括以配料跨，电炉精炼跨—连铸跨—出坯跨组成的主厂房和辅助设施。
炼钢连铸系统设75t超高功率高阻抗交流电弧炉一座，75tLF炉外精炼装置1座，75tVD真空精炼炉1座，R10.5m四机四流管坯连铸机1台。
75t电炉拟引进外国先进的进口设备，LF炉、VD炉及连铸机选用国产优质产品。
车间生产规模为钢水31.45×104t/a ，连铸管坯29.9×104t/a。
生产主要钢种为石油套管钢，高合金钢，低合金钢管坯。提供上述钢种的方坯和管坯，供轧钢厂轧制。
连铸坯断面方坯：150×150mm,220×220mm；圆管坯：DN150mm～DN230mm.，定尺长4.5～9m。
3.2、连铸机机型的选择
根据本工程的产品方案，连铸机所生产的铸坯浇铸钢种为以方圆铸坯为主的合金钢系列。
3.2.1连铸工艺的选择及机型确定
合金钢连铸机在国际上已是一项完全成熟的技术，基本已能浇注所有钢种。同时，结构钢和不锈钢连铸又具有自身的特点和难点。从70年代以来，随着炉外精炼技术迅速发展和无氧化保护浇注工艺的应用，促进了连铸的大发展。
根据炼钢产量及产品大纲。本着稳妥发展、技术领先的原则，在连铸机的机型选择上，此次设计考虑采用一台国产合金钢方圆连铸机，此类型连铸机技术可靠、成熟。铸坯质量易于保证。建设投资不高。铸坯切割成倍尺后再锯成定尺送往加热炉，部分需要修磨的铸坯经线上修磨或离线修磨后送往加热炉。
3.2.2 连铸机半径的确定
连铸机半径的大小取决于生产的钢种和铸坯断面尺寸，对合金钢连铸机而言，要求铸坯的质量很严格。为确保铸坯质量，确定半径时，应考虑以下两个原则：一是应使铸坯在全凝固后进入拉矫机，防止出现两相区的压力变形，铸机因此应具有足够长的冶金长度；二是应保证铸坯矫直时的变形量小于允许变形量。由于合金钢本身的特性，即含有较多的合金元素，在钢水凝固过程中，合金元素易聚集在晶粒前沿，产生成份编析，形成晶间脆性区，裂纹敏感性高，矫直过程中易出现裂纹，因此允许的表面变形比普碳钢小，一般取0.9%。为了降低矫直过程中的变形率，采用大的浇注半径或多点矫直方式。合金钢（包括不锈钢）的浇注半径一般为铸坯厚度的40~50倍。根据本设计连铸产品方案，圆铸坯最大直径为230mm，铸机半径应在10.5 m，结合国内目前生产合金钢连铸的成功经验，设计决定采用连铸机半径为10.5m的四机四流方圆铸坯合金钢连铸机。
3.2.3 拉坯速度
本台连铸机为管坯钢及合金钢方圆两用连铸机，各断面的配合拉速如下表。
连铸机拉坯速度表
铸坯断尺寸（mm×mm）
园坯φ150～φ230
方坯150×150～220×220
配合拉速（m/min）
1.6～0.60
2.4～1.2
由上表可以看出，采用四流连铸机可以满足车间的生产要求。由于只有一台电炉，一台LF和VD ，钢种又复杂，可以连浇，但连铸生产要组织多炉连浇需要电炉极精炼极力配合。
3.2.4 连铸机主要技术参数和工艺特点
3.2.4.1 连铸机主要技术参数
连铸机主要技术参数表
序号
项 目 名 称
单 位
参 数
备注
1
连铸机型式

全弧型

2
连铸机台数
台
1

3
连铸机流数
流
4

4
连铸机基本半径
mm
10500

5
连铸机流间距
mm
1600

6
定尺长度
mm
4500～9000

7
钢包支撑方式

大包回转台

8
结晶器型式

窄缝导流水套式结晶器

9
拉速范围
m/min
0.4～3

10
工作拉速
m/min
1～2.0

11
中间包容量
t
25

12
二冷方式

气雾冷却

13
拉矫机型式

连续矫直

14
引锭杆型式

钢性引锭杆

15
铸坯切割方式

窄缝式自动对中切割机

17
出坯型式

集中冷床

3.2.4.2 工艺特点
本设计采用的连铸机具有以下工艺措施及新技术：
（1）全封闭浇铸，钢包至中间罐之间，采用吹氩长套管密封，中间罐至结晶器之间整体长水口，中间罐钢液面采用双层保护渣，结晶器保护渣定量自动加入。
大容量中间罐，计算机模拟设计流场，加挡渣墙，钢流落点与中间罐水口分开，进一步减少钢中夹杂物，净化钢液。
（2）振动采用连杆振动，带气垫，平稳可靠，不偏振，运用负滑脱时间控制，高频低振幅，改善表面质量，特别是对高合金钢和不锈钢。
（3）二冷段采用气—水冷却系统，喷咀为国产产品，具有1:10的调节范围（水喷嘴为1:3的调节范围），热应力小，更适合于多品种要求。计算机控制二冷配水具有所有钢种设定曲线动态配水，可随生产品种及时调用，并有在线校正功能。
（4）采用结晶器自动液面控制，优化浇铸工艺，稳定拉速，提高表面质量，内部质量，同时也是质量控制链中重要一环。
（5）拉矫机：采用三机架连续矫直式，矫直应力小，维护费用低，具有国际、国内先进水平。
（6）柔性引锭杆，送锭、脱锭可靠方便，处理事故迅速。
3.3、连铸车间组成及工艺布置
3.3.1 连铸车间组成
连铸车间由冶炼跨、连铸跨、出坯跨、存坯跨、配料跨组成。炼钢车间厂房详细参数见下表。
连铸车间厂房参数表
序号
跨间名称
厂房尺寸
长×宽×轨高（m）
厂房面积
m2
吊车配备
台数×吨位
1
冶炼跨
225×27×24
6075
2×160/50t，1×75/20t
2
连铸跨
117×30×24
3510
1×50/10t
3
出坯跨
117×30×12
3510
2×20t/5
4
存坯跨
105×30×12
3150
2×20t/5
5
配料跨
90×35×13
3150
1×20t/5，1×16t/3.2

合 计

19395
共10台
3.3.2 连铸车间工艺布置
（1）冶炼跨：钢水在此跨内进行精炼，精炼的钢水出钢后吊至连铸机大包回转台过跨后在连铸跨进行浇注操作。
（2）连铸跨：在该跨布置的连铸在线设备有浇注平台及平台上的中间罐车等设备、结晶器及其振动装置、二冷室及二冷支撑段等。中间罐修砌设施布置在该跨铸机的西侧，东侧为结晶器修理存放区。
（3）出坯跨跨和配料跨跨：连铸机其它的在线设备，如拉矫机、引锭杆收集存放、铸坯定尺切割、出坯辊道布置在此跨内。
3.4、连铸工艺流程及生产操作简述
3.4.1 连铸工艺流程
连铸机工艺流程方框图见图。
连铸机工艺流程方框图：
铸坯
75t钢包
钢包回转台
事故包
钢包保护套管
中间罐
溢流槽
长水口保护浇铸
振动装置
二次冷却及铸坯导向装置
电磁搅拌
结晶器
拉矫机
切前辊道
引锭杆存放装置
引锭杆系统
火焰切割机
运输辊道
出坯辊道
移坯机
出坯冷床
铸坯堆放
修磨
热送或外运
轧钢车间
检查、清理

3.4.2 连铸生产操作简述
LF和VD炉精炼后的合格钢水由起重机吊包出钢后，再吊至连铸机钢包回转台，经钢包回转台旋转至浇注工位，打开钢包滑动水口，通过钢包保护套管将钢水注入中间罐。中间罐钢水达到一定液面高度时，手动或自动开浇，钢水经浸入式水口流入结晶器。
当结晶器内钢液面上升至结晶顶面下约100mm凝固壳足够厚时，启动拉挢机，这时结晶器振动装置，二次冷却水阀门，蒸汽排出风机等同时