75t超高功率交流电弧炉技改工程项目可行性研究报告Word格式.docx

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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

合计

30

100

产品规格：

断面方坯：

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×

全厂金属平衡图单位：

废钢

35

铁合金

0.94

75t电炉

36.7

钢水

31.45

75t精炼炉

81920

大包钢水

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

指标名称

单位

指标

备注

钢水

连铸坯

成坯率97%

原材料及动力消耗

废钢

石灰

1.62

萤石

t/a

1573

耐火材料

11008

电极

水（总用水量）

M3/h

4500

循环使用

补充新水

173

电

108kWh

2.51

压缩空气

Nm3/min

55

天然气

万m3/a

240

氧

Nm3/h

4000

设备总重

T

～6500

占地面积

m2

19395

运输量

130

其中厂外运入

65.9

厂外运出

61.1

绿化用地率

%

≥20

7

全厂劳动定员

人

350

经济效益

固定资产投资

万元

32950

年销售收入

114000

总成本

106050

年所得税

1916

所得税后利润

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×

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：

∮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

2.2.2LF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

造渣剂

氩/氮气

VD

氩气及蒸汽

圆坯连铸机

烟尘及炉渣

氧气

75tLF

钢包

硅铁

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。

2.5.3铁合金

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

5～30mm

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

跨间名称

厂房尺寸

长×

宽×

轨高（m）

厂房面积

吊车配备

台数×

吨位

冶炼跨

225×

27×

24

6075

2×

160/50t，1×

75/20t

连铸跨

117×

30×

3510

1×

50/10t

出坯跨

20t/5

存坯跨

105×

3150

配料跨

90×

35×

13

20t/5，1×

16t/3.2

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

2.7.175t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：

550~410~27015级有载调压

炉壳直径：

Φ6100mm

电极直径：

Φ600mm

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）

2.7.275tLF钢包精炼炉和75tVD真空精炼炉

①75tLF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

②75tVD精炼炉

真空泵抽气能力250~300kg/h

工作真空度36pa

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

数量

备注

一

电炉

75t交流炼钢电弧炉

座

变压器额定容量50000kVA

电炉平均装入量

t

80

全废钢

电炉平均出钢量

75

电炉平均冶炼时间

分/炉

90

炉壳直径

mm

6100

电炉年产钢水量

104t×

a

电炉有效作业率

71.8

二

精炼设备

75tLF精炼炉

提温、保温、合金化、精炼

9

75tVD精炼炉

真空精炼，吹氧、氩

10

LF和VD炉精炼周期

60

11

工艺劳动定员

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

项目

原材料

kg/t钢水

1113

根据钢种调节

锰铁

NiFe、GFe、Mo铁等

51.5

白云石

热电偶

支/炉

电极消耗

燃料及动力消耗

电耗

kW.h/t钢水

428

电炉冶炼电耗

360

辅助电耗

68

含除尘

m3/t钢水

氩气

1.0

4.18

蒸气

t3/t钢水

0.11

循环水

第三章连铸

3.1、概述

104t/a，连铸管坯29.9×

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。

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