電爐煉鋼車間工藝布置研究

劉德慧，李士琦，霍麗云

(1.中鋼設備有限公司，北京100080;2.北京科技大學，北京100083)

電爐煉鋼車間工藝布置研究

劉德慧1，李士琦2，霍麗云1

(1.中鋼設備有限公司，北京100080;2.北京科技大學，北京100083)

介紹了國內外短流程電爐煉鋼車間的同跨布置、垂直布置和多跨并列布置三種工藝布置形式，并對不同布置形式的特點進行對比分析，指出選擇工藝布置形式的原則及影響各種布置的因素。

電爐;煉鋼;工藝布置

0 前言

電爐煉鋼已成為世界鋼鐵生產的主要流程之一。在全球范圍內電爐煉鋼占總產鋼比例已從20世紀50年代初的7.3%，提高到近年來的32%～35%，美國和歐盟電爐鋼比例已達50%以上。我國從1990年到2008年的18年間，電爐鋼產量增長了4倍多，平均每年增加250萬t鋼。隨著鐵礦石價格不斷攀升，廢鋼資源積累不斷增加，以及環(huán)保等等各方面因素的影響，電爐煉鋼的比重在今后幾年會不斷提高。

原料多樣化使得電爐車間布置各有不同。由于原料結構不同，生產操作習慣不同，物料接口不同，也形成了電爐車間布置的一些特點。目前電爐煉鋼車間布置形式基本分為同跨布置、垂直布置和多跨并列布置三種。在具體工程項目中，由于受各種因素的影響，在工藝布置上還有各自的特點。

1 同跨布置

1.1 沙特某電爐鋼廠(兩套上料系統(tǒng))

基本情況:1臺140 t超高功率電爐;1臺140 t單工位鋼包爐;1臺5機5流方坯連鑄機。

原料:80%HBI/DRI+20%廢鋼。

車間布置:電爐、LF、連鑄鋼包接收位布置在同跨。如圖1所示。電爐、鋼包精煉爐變壓器布置在車間外，利用移動起重設備進行檢修。廢鋼跨與冶煉跨垂直布置，由料籃車將廢鋼運至冶煉跨。散狀合金料、石灰、HBI/DRI由皮帶上料，系統(tǒng)分為兩套。石灰、HBI/DRI共用一條皮帶將原料運至電爐側后方高位料倉向電爐供料。散狀合金料運至電爐與鋼包爐之間的高位料倉，再由兩條皮帶分別向電爐和鋼包爐供料。該車間布置緊湊，鋼水包運輸距離短，可減少天車作業(yè)時間。兩套上料系統(tǒng)功能清晰，由于布置緊湊車間建筑面積大大減少。

圖1 沙特某電爐鋼廠電爐布置圖Fig.1 Layout of EAF in a steel-making plant in Saudi Arabia

1.2 北非某電爐鋼廠(帶廢鋼預熱)

基本情況:1臺140 t超高功率電爐，1臺140 t單工位鋼包爐，1臺5機5流方坯連鑄機。

原料:100%廢鋼。

車間布置:電爐、LF、連鑄鋼包接收位、廢鋼預熱布置在同跨，如圖2所示。

圖2 北非某電爐鋼廠電爐布置圖Fig.2 Layout of EAF in a steel-making plant in North Africa

該車間爐料結構為100%廢鋼，廢鋼間設兩跨與冶煉跨平行布置，由料籃車將廢鋼運至冶煉澆注跨。散狀合金料、石灰上料為一套系統(tǒng)。由汽車將散狀合金料、石灰運至冶煉澆注跨外側地下受料斗，由垂直皮帶提升至高位料倉，再由皮帶轉送至電爐和鋼包爐。高位料倉下專設一條石灰皮帶，接至料籃車行車線上方向料籃供石灰。在實際運行中工人不太愿意向料籃加散狀石灰，主要是向電爐加料時灰塵太大，工人多采用整袋向料籃加鋪底石灰。如何加鋪底石灰還要根據(jù)石灰供料狀態(tài)。該車間在車間端頭設有廢鋼預熱裝置，利用煉鋼廢氣對廢鋼預熱，預熱后的煙氣接入除塵系統(tǒng)。該廢鋼預熱方式在國內某電爐鋼廠也曾用過，后因操作不便等原因將其拆除。這種廢鋼預熱方式目前在土耳其多家鋼廠還在使用。電爐、鋼包精煉爐變壓器布置在車間外，利用移動起重設備進行檢修。

1.3 越南某電爐鋼廠(CONSTEEL電爐)

基本情況:1臺70 t AC電爐和CONSTEEL，1臺70 t單工位鋼包爐;1臺3機3流方坯連鑄機。

原料:100%廢鋼。

車間布置:電爐、LF、連鑄鋼包接收位布置在同跨。如圖3所示。

圖3 越南某電爐鋼廠電爐布置圖Fig.3 Layout of EAF in a steel-making plant in Vietnam

廢鋼跨與冶煉跨垂直布置，廢鋼通過CONSTEEL預熱并向電爐連續(xù)加料。上料系統(tǒng)布置在冶煉車間外側，由垂直皮帶將散狀料提升至高位料倉，再由皮帶分別向電爐和鋼包爐加料。電爐、鋼包精煉爐變壓器布置在車間外，利用移動起重設備進行檢修。

電爐車間與同跨布置內容基本相同，因爐料結構不同或操作習慣不同布置略有差異。同跨布置多用于合金料品種較少、上料系統(tǒng)簡單的情況。

電爐車間同跨布置占地少，建筑面積小，建設投資節(jié)約。缺點是車間貫通，橫向風不好控制，車間除塵困難。由于上料設備部分設在車間內天車運行受一定限制。車間高且狹長，在風力比較大的地區(qū)車間結構設計應特別注意。

2 垂直布置

國內某電爐鋼廠(電爐跨與精煉澆注跨垂直布置)

基本情況:1臺150t超高功率電爐，1臺150t雙工位鋼包爐，1臺VD爐，1臺6機6流園坯連鑄機。

原料:廢鋼、DRI、鐵水。

車間布置:電爐跨與精煉澆注跨垂直布置，如圖4所示。

圖4 國內某電爐鋼廠電爐布置圖Fig.4 Layout of EAF in a steel-making plant in China

電爐跨與精煉澆注跨垂直布置。廢鋼用廢鋼料籃運輸車將廢鋼由廢鋼料場運至電爐跨，鐵水由鐵水運輸車從煉鐵廠運至電爐跨。石灰、DRI、合金料分別由皮帶和料罐運至高位料倉，再由加料系統(tǒng)裝置分別向電爐和鋼包爐加料。鐵水用天車將鐵水包吊至爐前，由移動溜槽通過爐門將鐵水直接加入電爐。

3 多跨布置

3.1 國內某電爐鋼廠(電爐跨、加料跨、精煉澆注跨多跨平行布置)

基本情況:1臺100 t超高功率電爐;1臺100 t雙工位鋼包爐;1臺100 t雙工位VD爐，1臺6機6流園坯連鑄機。

原料:廢鋼、DRI、鐵水。

車間布置:電爐跨、加料跨、精煉澆注跨多跨平行布置，如圖5所示。

圖5 國內某電爐鋼廠電爐布置圖Fig.5 Layout of EAF in a steel-making plant in China

這種布置在國內比較常見，多用于生產特殊鋼種，合金料品種較多，一般都單設一加料跨。廢鋼用廢鋼料籃運輸車將廢鋼由廢鋼料場運至電爐跨，鐵水由鐵水運輸車從煉鐵廠運至電爐跨。石灰、DRI、合金料由皮帶運至高位料倉，再由加料系統(tǒng)裝置分別向電爐和鋼包爐加料。鐵水用天車將鐵水包吊至爐前，由移動溜槽通過爐門將鐵水直接加入電爐。

國內電爐加鐵水有多種方式:如移動溜槽裝置;移動并可傾動座架裝置;固定座架加固定溜槽裝置;回轉臂裝置;也有用吊車直接從電爐上口加入。

3.2 伊朗某電爐鋼廠

一座年產150萬t連鑄方坯的煉鋼廠;2座120 tUHP交流電弧爐(變壓器120 MVA);2座120 t鋼包精煉爐;1臺8機8流的小方坯連鑄機。

原料:95%DRI/HBI，5%廢鋼。DRI要求熱送，熱送溫度～600℃。

車間布置:電爐跨、加料跨、精煉澆注跨多跨平行布置，如圖6所示。

圖6 伊朗某電爐鋼廠電爐布置圖Fig.6 Layout of EAF in a steel-making plant in Iran

電爐跨外側設一簡易廢鋼跨，直接用料籃車將廢鋼運至電爐跨，以滿足電爐5%廢鋼及電爐開爐時的原料需求。在原料跨上方對應電爐設兩個HDRI接收口。從直接還原鐵廠可采用HYTEMP管道輸送技術或AUMUD板鏈式輸送技術將HDRI送到接口處。水平距離可達～250 m，高度可達46～50 m。共用一條上料皮帶將合金料與HBI運至加料跨高位料倉，再由下料裝置分別向用戶點加料。

與國內電爐車間相比國外電爐車間出渣多采用熱潑。主要由于國外電爐多采用DRI為原料，渣量比較大，且原料條件常有變化，渣罐容量不易確定。

4 車間布置選取

電爐車間采取哪一種布置形式應綜合考慮各種因素，如總圖位置要求、生產鋼種、操作習慣、投資等。一般生產特殊鋼多采用多跨布置，特殊鋼需要合金量較大且品種多，料倉數(shù)量較多，單獨設置加料跨便于高位料倉布置，方便向各個用戶點投料。多跨布置一般將精煉跨中VD、VOD或RH抽真空裝置布置在加料跨，這樣加料跨面積得以充分利用而不顯空曠。多跨布置建筑柱網比較好安排，車間整體比較美觀，國內生產特殊鋼電爐廠多數(shù)采用這種布置方式，但相比同跨布置投資會有所增加。

電爐車間采用同跨布置在國外比較普遍(特別在中東地區(qū))。在國外很多電爐鋼廠只生產普通建筑鋼材，合金量小且品種少，一般在電爐跨一側設一偏跨作為加料跨，有的鋼廠僅僅貼著電爐跨立起幾個高位料倉。這種布置一般采用垂直皮帶或料罐上料，相比多跨布置上料和投料系統(tǒng)都比較簡單，投資較少。這種布置相比多跨還可節(jié)省一臺澆注吊車。同跨布置建筑為單獨一跨高且較長，對土建設計增加了一些難度，特別在風力較大地區(qū)土建費用會有所增加。另外汽車向地下料倉卸料時小環(huán)境會有些污染。

垂直布置一般采用較少，多用于改造或因總圖位置限制而采用的一種布置型式。由于電爐“狗窩”對操作帶來不便多被拆除，為解決降低噪音把電爐單獨設在一短跨里形成一個“象屋”，垂直于精煉澆注跨，但實際效果并不明顯。目前這種布置的電爐鋼廠在國內外并不多見。

5 結論

電爐車間工藝布置是否合理，直接影響生產操作能否順行，同時也影響建設投資。設計前應充分了解原料結構及產品要求，還要清楚建設所在地工人的操作習慣。使項目建設投資合理，電爐生產組織便利順暢。

［1］云正寬，冶金工程設計［M］．2冊，北京:冶金工業(yè)出版社2006:212－269．

［2］王令福．煉鋼廠設計原理 ［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2009:179－195．

［3］孫啟超．TRICO STEEL鋼廠－采用QSP工藝的短流程鋼廠 ［J］．鋼鐵技術，2001(2):32－46．

［4］毛新平．珠鋼:一座現(xiàn)代化的短流程鋼廠 ［J］．冶金叢刊，1999(6):5-9．

［5］沈文榮，劉儉，施一新．張家港潤忠鋼鐵有限公司短流程鋼廠的工藝特點及生產狀況 ［J］．鋼鐵，1998(5):64－66．

［6］R．Tosini，F(xiàn)．Toschi．上海寶鋼集團五鋼公司新建年產35萬t不銹鋼及特殊鋼長材短流程鋼廠［J］．鋼鐵，2003(8)59－64．

［7］楊寧川，黃其明，何臘梅，等．煉鋼短流程工藝國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ［J］．中國冶金，2010(4):17－22．

［8］王定武，電爐短流程鋼廠的發(fā)展趨勢 ［J］．中國冶金，2003(9)9－12．

Study on layout of EAF steelmaking p lant

LIU De-hui1，LIShi-qi2，HUO Li-yun1
(1．Sinosteel Equipment＆Engineering Co．，Ltd．，Beijing 100080，China;2．University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China)

An introduction ismade about three types of process layout of EAFmelt shop in China and abroad，namely，single span layout，perpendicular span layoutand appositionalmulti-span layout．Three types of layout are compared and analyzed to illustrate the philosophy in layout selecting aswell as the factors to be taken into account for layout arrangement．

EAF;steelmaking;processing layout

TF341.2

A

1001－196X(2012)05－0078－04

2012－06－27;

2012－07－09

劉德慧(1957－)男，中鋼設備有限公司副總經理，高級工程師。