电炉炼钢车间工艺布置研究

刘德慧，李士琦，霍丽云

(1.中钢设备有限公司，北京100080;2.北京科技大学，北京100083)

电炉炼钢车间工艺布置研究

刘德慧1，李士琦2，霍丽云1

(1.中钢设备有限公司，北京100080;2.北京科技大学，北京100083)

介绍了国内外短流程电炉炼钢车间的同跨布置、垂直布置和多跨并列布置三种工艺布置形式，并对不同布置形式的特点进行对比分析，指出选择工艺布置形式的原则及影响各种布置的因素。

电炉;炼钢;工艺布置

0 前言

电炉炼钢已成为世界钢铁生产的主要流程之一。在全球范围内电炉炼钢占总产钢比例已从20世纪50年代初的7.3%，提高到近年来的32%～35%，美国和欧盟电炉钢比例已达50%以上。我国从1990年到2008年的18年间，电炉钢产量增长了4倍多，平均每年增加250万t钢。随着铁矿石价格不断攀升，废钢资源积累不断增加，以及环保等等各方面因素的影响，电炉炼钢的比重在今后几年会不断提高。

原料多样化使得电炉车间布置各有不同。由于原料结构不同，生产操作习惯不同，物料接口不同，也形成了电炉车间布置的一些特点。目前电炉炼钢车间布置形式基本分为同跨布置、垂直布置和多跨并列布置三种。在具体工程项目中，由于受各种因素的影响，在工艺布置上还有各自的特点。

1 同跨布置

1.1 沙特某电炉钢厂(两套上料系统)

基本情况:1台140 t超高功率电炉;1台140 t单工位钢包炉;1台5机5流方坯连铸机。

原料:80%HBI/DRI+20%废钢。

车间布置:电炉、LF、连铸钢包接收位布置在同跨。如图1所示。电炉、钢包精炼炉变压器布置在车间外，利用移动起重设备进行检修。废钢跨与冶炼跨垂直布置，由料篮车将废钢运至冶炼跨。散状合金料、石灰、HBI/DRI由皮带上料，系统分为两套。石灰、HBI/DRI共用一条皮带将原料运至电炉侧后方高位料仓向电炉供料。散状合金料运至电炉与钢包炉之间的高位料仓，再由两条皮带分别向电炉和钢包炉供料。该车间布置紧凑，钢水包运输距离短，可减少天车作业时间。两套上料系统功能清晰，由于布置紧凑车间建筑面积大大减少。

图1 沙特某电炉钢厂电炉布置图Fig.1 Layout of EAF in a steel-making plant in Saudi Arabia

1.2 北非某电炉钢厂(带废钢预热)

基本情况:1台140 t超高功率电炉，1台140 t单工位钢包炉，1台5机5流方坯连铸机。

原料:100%废钢。

车间布置:电炉、LF、连铸钢包接收位、废钢预热布置在同跨，如图2所示。

图2 北非某电炉钢厂电炉布置图Fig.2 Layout of EAF in a steel-making plant in North Africa

该车间炉料结构为100%废钢，废钢间设两跨与冶炼跨平行布置，由料篮车将废钢运至冶炼浇注跨。散状合金料、石灰上料为一套系统。由汽车将散状合金料、石灰运至冶炼浇注跨外侧地下受料斗，由垂直皮带提升至高位料仓，再由皮带转送至电炉和钢包炉。高位料仓下专设一条石灰皮带，接至料篮车行车线上方向料篮供石灰。在实际运行中工人不太愿意向料篮加散状石灰，主要是向电炉加料时灰尘太大，工人多采用整袋向料篮加铺底石灰。如何加铺底石灰还要根据石灰供料状态。该车间在车间端头设有废钢预热装置，利用炼钢废气对废钢预热，预热后的烟气接入除尘系统。该废钢预热方式在国内某电炉钢厂也曾用过，后因操作不便等原因将其拆除。这种废钢预热方式目前在土耳其多家钢厂还在使用。电炉、钢包精炼炉变压器布置在车间外，利用移动起重设备进行检修。

1.3 越南某电炉钢厂(CONSTEEL电炉)

基本情况:1台70 t AC电炉和CONSTEEL，1台70 t单工位钢包炉;1台3机3流方坯连铸机。

原料:100%废钢。

车间布置:电炉、LF、连铸钢包接收位布置在同跨。如图3所示。

图3 越南某电炉钢厂电炉布置图Fig.3 Layout of EAF in a steel-making plant in Vietnam

废钢跨与冶炼跨垂直布置，废钢通过CONSTEEL预热并向电炉连续加料。上料系统布置在冶炼车间外侧，由垂直皮带将散状料提升至高位料仓，再由皮带分别向电炉和钢包炉加料。电炉、钢包精炼炉变压器布置在车间外，利用移动起重设备进行检修。

电炉车间与同跨布置内容基本相同，因炉料结构不同或操作习惯不同布置略有差异。同跨布置多用于合金料品种较少、上料系统简单的情况。

电炉车间同跨布置占地少，建筑面积小，建设投资节约。缺点是车间贯通，横向风不好控制，车间除尘困难。由于上料设备部分设在车间内天车运行受一定限制。车间高且狭长，在风力比较大的地区车间结构设计应特别注意。

2 垂直布置

国内某电炉钢厂(电炉跨与精炼浇注跨垂直布置)

基本情况:1台150t超高功率电炉，1台150t双工位钢包炉，1台VD炉，1台6机6流园坯连铸机。

原料:废钢、DRI、铁水。

车间布置:电炉跨与精炼浇注跨垂直布置，如图4所示。

图4 国内某电炉钢厂电炉布置图Fig.4 Layout of EAF in a steel-making plant in China

电炉跨与精炼浇注跨垂直布置。废钢用废钢料篮运输车将废钢由废钢料场运至电炉跨，铁水由铁水运输车从炼铁厂运至电炉跨。石灰、DRI、合金料分别由皮带和料罐运至高位料仓，再由加料系统装置分别向电炉和钢包炉加料。铁水用天车将铁水包吊至炉前，由移动溜槽通过炉门将铁水直接加入电炉。

3 多跨布置

3.1 国内某电炉钢厂(电炉跨、加料跨、精炼浇注跨多跨平行布置)

基本情况:1台100 t超高功率电炉;1台100 t双工位钢包炉;1台100 t双工位VD炉，1台6机6流园坯连铸机。

原料:废钢、DRI、铁水。

车间布置:电炉跨、加料跨、精炼浇注跨多跨平行布置，如图5所示。

图5 国内某电炉钢厂电炉布置图Fig.5 Layout of EAF in a steel-making plant in China

这种布置在国内比较常见，多用于生产特殊钢种，合金料品种较多，一般都单设一加料跨。废钢用废钢料篮运输车将废钢由废钢料场运至电炉跨，铁水由铁水运输车从炼铁厂运至电炉跨。石灰、DRI、合金料由皮带运至高位料仓，再由加料系统装置分别向电炉和钢包炉加料。铁水用天车将铁水包吊至炉前，由移动溜槽通过炉门将铁水直接加入电炉。

国内电炉加铁水有多种方式:如移动溜槽装置;移动并可倾动座架装置;固定座架加固定溜槽装置;回转臂装置;也有用吊车直接从电炉上口加入。

3.2 伊朗某电炉钢厂

一座年产150万t连铸方坯的炼钢厂;2座120 tUHP交流电弧炉(变压器120 MVA);2座120 t钢包精炼炉;1台8机8流的小方坯连铸机。

原料:95%DRI/HBI，5%废钢。DRI要求热送，热送温度～600℃。

车间布置:电炉跨、加料跨、精炼浇注跨多跨平行布置，如图6所示。

图6 伊朗某电炉钢厂电炉布置图Fig.6 Layout of EAF in a steel-making plant in Iran

电炉跨外侧设一简易废钢跨，直接用料篮车将废钢运至电炉跨，以满足电炉5%废钢及电炉开炉时的原料需求。在原料跨上方对应电炉设两个HDRI接收口。从直接还原铁厂可采用HYTEMP管道输送技术或AUMUD板链式输送技术将HDRI送到接口处。水平距离可达～250 m，高度可达46～50 m。共用一条上料皮带将合金料与HBI运至加料跨高位料仓，再由下料装置分别向用户点加料。

与国内电炉车间相比国外电炉车间出渣多采用热泼。主要由于国外电炉多采用DRI为原料，渣量比较大，且原料条件常有变化，渣罐容量不易确定。

4 车间布置选取

电炉车间采取哪一种布置形式应综合考虑各种因素，如总图位置要求、生产钢种、操作习惯、投资等。一般生产特殊钢多采用多跨布置，特殊钢需要合金量较大且品种多，料仓数量较多，单独设置加料跨便于高位料仓布置，方便向各个用户点投料。多跨布置一般将精炼跨中VD、VOD或RH抽真空装置布置在加料跨，这样加料跨面积得以充分利用而不显空旷。多跨布置建筑柱网比较好安排，车间整体比较美观，国内生产特殊钢电炉厂多数采用这种布置方式，但相比同跨布置投资会有所增加。

电炉车间采用同跨布置在国外比较普遍(特别在中东地区)。在国外很多电炉钢厂只生产普通建筑钢材，合金量小且品种少，一般在电炉跨一侧设一偏跨作为加料跨，有的钢厂仅仅贴着电炉跨立起几个高位料仓。这种布置一般采用垂直皮带或料罐上料，相比多跨布置上料和投料系统都比较简单，投资较少。这种布置相比多跨还可节省一台浇注吊车。同跨布置建筑为单独一跨高且较长，对土建设计增加了一些难度，特别在风力较大地区土建费用会有所增加。另外汽车向地下料仓卸料时小环境会有些污染。

垂直布置一般采用较少，多用于改造或因总图位置限制而采用的一种布置型式。由于电炉“狗窝”对操作带来不便多被拆除，为解决降低噪音把电炉单独设在一短跨里形成一个“象屋”，垂直于精炼浇注跨，但实际效果并不明显。目前这种布置的电炉钢厂在国内外并不多见。

5 结论

电炉车间工艺布置是否合理，直接影响生产操作能否顺行，同时也影响建设投资。设计前应充分了解原料结构及产品要求，还要清楚建设所在地工人的操作习惯。使项目建设投资合理，电炉生产组织便利顺畅。

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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

刘德慧(1957－)男，中钢设备有限公司副总经理，高级工程师。