75t超高功率交流电弧炉技术改造工程可行性研究报告100页优秀甲级资质可行性研究报告.docx

1、75t超高功率交流电弧炉技术改造工程可行性研究报告100页优秀甲级资质可行性研究报告*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

2、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2

3、000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

4、，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：150150mm,220220mm；圆管坯：DN150mm-DN230mm，坯长定尺4.59m。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

5、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 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EAFLFVDCC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。 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。 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。 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

6、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。 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

7、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,Q3458.4282高/中/低压锅炉管坯20G,15CrMoGP91,1Cr5Mo10#,20#,A,B,C6203化肥厂高压管管坯20G

8、,15MnV,12Cr1MoV2.484高强度结构钢坯10#45#,40Mn235Cr,35CrMoA12405造船用管管坯320,4101.24合 计30100产品规格：断面方坯：150150mm,220220mm；圆管坯：DN150mmDN230mm.管坯，定尺长4.59m。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 31.45104t/a连铸坯 29.9104t/a全厂金属平衡图 单位：104t/a废 钢35铁合金0.9475t电炉36.7钢 水31.4575t精炼炉31.4581920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

9、.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0.51.9、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35104t/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0.50.5m2，单重：1t元素含量：S0.04%，P0.06%，Pb0.005%，Cu0.20%（2）返回废钢炼钢厂年返回废钢1.26104t/a。部分废钢挑选处理后入炉。（3）铁合金年需各类铁合金0.94104t由国内市场供应。（4）电极年需电极约15

10、73t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

11、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

12、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/a31.45 连铸坯104t/a29.9成坯率97%2原材料及动力消耗废钢104t/a35铁合金104t/a0.94石灰104t/a1.62萤石t

13、/a1573耐火材料t/a11008电极t/a1573水（总用水量）M3/h4500循环使用补充新水M3/h173电108kWh2.51压缩空气Nm3/min55天然气万m3/a240氧Nm3/h40003设备总重T65004占地面积m2193955运输量104t/a130其中厂外运入104t/a65.9厂外运出104t/a61.16绿化用地率%207全厂劳动定员人3508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

14、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、

15、VD炉及连铸机选用国产优质产品。车间生产规模为钢水31.45104t/a ，连铸坯29.9104t/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：150150mm,220220mm；圆管坯：150mm230mm，定尺长4.59m。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 6m

16、in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1675262 = 314500t2.2.2 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

17、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23次废

18、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

19、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10001200，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

20、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35104t，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0.50.5

21、m2，单重：1t元素含量：S0.04%，P0.06%，Pb0.005%，Cu0.20%2.5.3 铁合金年需各类铁合金0.94104t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：1050mm成份要求：CaO90%，SiO22%，MgO0.7%，S0.028%，CO22%，活性度（25g）ml180。（2）萤石年耗量1573吨入炉块度：530mm成份要求：CaF80%，H2O0.5%，SiO22%。（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 4510-4mm抗弯强度 2000030000K

22、pa耐压强度 2254041160Kpa弹性模数 100000130000Kpa线膨胀系数 0.41.110-6/比热 0.05j/g导热系数 2.53.35j/cms真比重 2.212.25g/cm3 假比重 1.691.79g/cm3 气孔率 2025%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

23、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225272460752160/50t，175/20t2连铸跨11730243510150/10t3出坯跨11730123510220t/54存坯跨10530123150220t/55配料跨9035133150120t/5，116t/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

24、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：550410270 15级 有载调压炉壳直径： 6100 mm电极直径： 600 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 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 350电极分布圆直径

25、 650mm钢包运输方式 双钢包车 75tVD精炼炉公称容量 75t真空泵抽气能力 250300kg/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175t交流炼钢电弧炉座1变压器额定容量50000kVA2电炉平均装入量t80全废钢3电炉平均出钢量t754电炉平均冶炼时间分/炉905炉壳直径mm61006电炉年产钢水量104ta31.457电炉有效作业率%71.8二精炼设备875tLF精炼炉座1提温

26、、保温、合金化、精炼975tVD精炼炉座1真空精炼，吹氧、氩10LF和VD炉精炼周期分/炉6011工艺劳动定员人1202.8.2 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11132铁合金kg/t钢水30根据钢种调节其中：硅铁10锰铁10NiFe、GFe、Mo铁等103石灰kg/t钢水51.54萤石kg/t钢水55白云石kg/t钢水36热电偶支/炉67电极消耗kg/t钢水58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403氩气m3/t钢水1.04

27、压缩空气m3/t钢水305天然气m3/t钢水4.186蒸气t3/t钢水0.117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31.45104t/a ，连铸管坯29.9104t/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：150150mm,220220mm；圆管坯：DN150mmDN230mm.，定尺长4.59m。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