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1、装订线安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书毕业设计论文电炉炼钢毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）
2、的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 1 概述1.1 钢铁工业现状材料技术是支撑人类文明的重要支柱，是人类社会发展的物质基础和先导。材料又分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料，金属材料是现代文明的重要支撑材料，没有金属材料就没有人类的物质文明。钢铁是用途最广泛的金属材料，人类使用的金属中，钢铁占了90%以上。人们生活离不开钢铁，人们从事生产或其他活动所用的工具和设施也都要使用钢铁。钢铁产量往往是衡量一
3、个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁的质量和品种对国民经济的其他工业部门产品的质量，都有着极大地影响。世界经济发展到今天的水平，钢铁作为最重要的基础材料之一的地位依然未受到根本性影响，而且，在可预见的时间内，这个地位也不会因为世界新技术和新材料的进步而削弱。纵观世界主要发达国家的经济发展史，不难看出钢铁材料工业的发展在美国、日本、前苏联、英国、德国、法国等国家的经济中都起到了决定性的作用。这些国家钢铁工业的迅速发展和壮大对于推动汽车、机械、造船、电器等工业的发展和经济腾飞都发挥了至关重要的作用。美国钢铁工业曾在上个世纪7080年代遭受来自日本为主的国外进口材料的冲击而受到重创，钢铁产品生
4、产能力急剧下降，但经过十几年的改造和重建，终于在上世纪90年代中期又恢复到1亿吨的钢铁生产规模，为维持其世界强国地位继续发挥着重要的作用。我国钢铁工业发展主要经历三个阶段：第一阶段是19491978年，经过30年的艰苦创业，钢产量由1949年的15.8万吨增加到1978年的3178万吨，年平均增加108万吨。第二阶段是1978年至20世纪90年代中期，在改革开放政策的推动下，这个时期的我国钢铁材料工业进入了持续、快速的发展阶段，取得了举世瞩目的成就，其主要的标志是1996年我国的钢产量首次突破1亿吨。第三阶段是1996年之后，我国一直位于第一产钢国的地位。2004年达到2.73亿吨，高于美国和
5、日本的一倍多。2006年中国钢铁产量达到4.6亿吨,2007年5.6亿吨，增长了22.7%，而这个增长速度已经从2004年起一直持续到现在。2008年上半年的增长也能保持在 20%左右，但是下半年市场情况很严峻，钢铁企业生存状况恶劣了许多。但是，我国仍有大片的农村需要城镇化，有极大的应用空间，同时我国的设备也在向着国际高精度水平发展，机械设备的用钢铁量也少不了。所以，此次国际金融危机对我们肯定有一定的影响，但是不像国外那么大。我国的轴承市场巨大,特别是国内机械、电子、航空、汽车等行业的高速发展,将为轴承行业发展提供广阔的市场空间。轴承市场的不断拓展,也为轴承钢带来了市场和商机，未来的国内轴承市
6、场还将不断扩大。一方面，轴承是消耗性的机械基础件，除新增项目和新增机械产品将拉动轴承需求外，机械产品（如：机床、汽车、火车等）保有量的增加和利用率的提高都会增加对轴承的消耗；另一方面，随着我国国民经济持续发展、自动化程度不断提高，对机械的性能要求将越来越高，从而对轴承的性能、技术要求也会越来越高。因此，我们要抓紧机遇，努力发展国内的轴承钢产业的技术水平，实现轴承钢产业向着优质的方向发展，满足国内未来的发展要求。1.2 钢铁企业的组成及炼钢生产在整个生产系统中的地位1.2.1 钢铁企业的组成及总体布置 钢铁联合企业是一个完整的钢铁冶金生产过程的组合体，企业的生产在技术上应是先进的，经济上应是合理
7、的，有良好的生产管理体制，为社会建设提供优质钢材或其它钢铁制品。钢铁联合企业一般应包括炼铁、炼钢、轧钢(各种成材轧钢车间)三个主要生产部分，以及为它们服务的各种辅助生产车间(分厂)和机构。在很多联合企业里还包括有炼铁生产之前的矿山等生产部门(采矿、选矿以及烧结、炼焦等车间)，即庞大的高炉炼铁原料供应与准备系统。 与生产规模较小和生产过程不完整的中小企业相比，大型企业具有以下若干优点： (1) 生产能力大，劳动生产率高，产品成本低廉，各项经济技术指标一般优于中小型企业；(2) 便于实现生产过程的机械化、自动化和连续化，有利于新技术的推广和应用；(3) 能充分地利用本企业生产的各种副产品，开展综合
8、利用，实现良好的环境保护；(4) 各车间之间运输距离短，生产周期可缩减，生产与运输费用降低；(5) 具有较好的生产条件，能保证本企业生产的正常进行，少受或不受外界各种因素的干扰与影响；(6) 便于加强领导，提高企业的科学管理水平。因此，世界各国在发展钢铁生产过程中都比较注意发挥大型企业的作用。 对于大中型联台企业而言，除主要的生产车间(在主生产流程上的车间)之外，还必须包含有全厂性的动力设施，诸如：变配电站(或自备发电厂)，供水、排水及污水处理，热力供应，燃料供应与制备，制氧(及其它生产用气体)生产，机修车间，运输部门、通讯部门及试验研究部门等。钢铁联合企业工艺流程如图1.1所示。矿石、石灰、
9、其它原料铁水钢渣水渣高炉渣水渣生铁块生铁块铁水焦粉、煤灰烧结矿冶金焦精矿、石灰石工厂组编站或码头焦化车间烧结车间炼 铁 车 间铸铁机室生铁堆场水渣池综合利用炼钢车间初扎车间废钢轧钢车间炼钢车间综合利用水渣池生铁堆场铸铁机室炼 铁 车 间烧结车间焦化车间工厂组编站或码头精矿、石灰石冶金焦烧结矿焦粉、煤灰铁水生铁块生铁块水渣高炉渣水渣钢渣铁水矿石、石灰、其它原料连铸坯钢材工厂组编站或码头厂外废钢处理场外销废钢图 1.1 钢铁厂生产工艺流程铸坯主要作为后步工序轧制的原料，某些条件下亦可有部分连铸坯直接外销。组成联合企业的各个生产和辅助车间有密切的联系。首先，原材料供求关系要相互满足，如炼铁车间(分厂
10、)冶炼出来的铁水送至炼钢车间(分厂)及时供应炼钢炉的需要，炼钢车间的连铸坯送至成品轧制车间，轧制成材，而不同规格与成品的轧钢车间之间也存在着坯料供需关系。其次，这种联系还表现在上下工序(车间)之间在生产能力上的相互平衡和相互适应，如果一旦破坏了这种平衡与适应关系，就会给生产带来不良影响。动力设施和各辅助车间又是主生产流程的保证，如辅助原料、燃料、氧气不能及时供给也会给主体生产线以影响，甚至停止生产。全厂金属料平衡和其它生产必需品的物料平衡表示出这种互相平衡和相互适应的关系。钢铁厂内部各车间在位置上的相互关系构成联合企业的总平面布置图，简称总图。它表明联合企业内地面及地下的一切建筑物、构筑物的位
11、置和高度，各种管线在厂区内的分布和铺设情况，交通运输线路，绿化美化等设施的平面位置。总平面布置是总图设计的重要组成部分，各车间与公用设施的布局是否合理会直接影响到能否合理地顺利地组织生产，影响到企业建设投资效益及生产经营成本等一系列问题。总平面布置是一项政策性、系统性、综合性很强的设计工作，涉及的专业范围很广，遇到的问题错综复杂，通常要经过多种方案的技术经济比较择优选取，以便创造好的工作和生产环境，提高建设投资的经济效益和降低生产成本。1.2.2 电弧炉厂的生产系统近年来，电炉炼钢在整个世界范围内都在持续不断地发展，在世界钢的总产量停滞时期，电炉钢比例仍在不断增加。随着小型钢厂的迅速发展和直接
12、还原法的完善，电炉钢产量还会继续增加，我国电炉钢年产量以8.75的速度递增，2004年消耗电极35万吨，2005年消耗在40万吨左右，目前年消耗量近50万吨。我国现有75吨以上的电炉50多台，最大的160吨，电炉钢总产量在4000多万吨。我国电炉钢厂多隶属于特殊钢生产系统，产品都是优质钢、合金钢、特殊用途的钢种。随着电炉向大型化、高功率化发展，其冶炼品种也由多炼优质钢、合金钢扩展到生产普通品质的钢种，如建筑用一般钢材和普通的型钢与板材。这是因为在某种条件下电炉炼钢的成本低廉（低廉的原材料供应废钢和电力），与其它炼钢设备的冶炼工艺相比较更占有优势。1.2.3 炼钢生产流程总体方案的选择(1)炼钢
13、生产流程。炼钢生产流程的方案是指选择什么炼钢方法与浇铸方法。对于一个初步确定生产规模的炼钢车间，依据哪些技术条件来选择炼钢工艺及选择炼钢主体设备呢?解决这一问题要注意：1)炼钢原料是什么?其品质如何?2)冶炼钢种与质量要求，成品钢材的规格尺寸范围如何?3)车间生产规模多大?有无发展远景?炼钢厂（车间）工艺设计是钢厂设计的基础，是决定一个钢厂(或车间)基本面貌的关键。炼钢工艺设计必须首先掌握和研究上述三方面问题，是具体设计的前提。为了使炼钢工艺设计能够适应国民经济发展的需要，能够贯彻国家经济政策和技术政策，保证工程项目在建设与投入生产后技术先进、经济合理、安全运行和具有良好的劳动生产条件，合理地
14、选择工艺流程与主体设备选型是设计工作的基本环节。此外，还必须遵循与参照国家和行业现行的有关法规、标准与规范，使设计完成得合理、合法。若在建厂地区可以取得充足的废钢供应条件，废钢来源可以是该地区内能回收到的废钢，也可能是来自外地、或拆船业或进口，此外还应有一定数量的生铁供给来源，则以选择电炉炼钢为合理。电炉炼钢的特点是：冶炼品种适应性强，既可以熔炼高级优质钢种，也可以价廉快速地熔炼一般钢种，在生产管理上也较为灵活机动。 钢水炉外精炼，是新兴的提高钢质量、增加钢的品种和电弧炉产量的有效技术。通过精炼使钢水温度与成份均匀化，有助于顺利进行连铸。炉外精炼设备与工艺多种多样，各有特点，选用哪一种合理可行
15、，应分析对比研究，谨慎从事，不可草率决定；更不可无针对性地、不考虑产品品种质量是否必需，盲目采用附加设备与工艺，这样势必造成较多的投资，而生产上未必得到良好效果。所以当采用炉外精炼环节时，要全面衡量，细致地从技术与经济论证，再决定选择。钢水浇铸方式的选择：在冶炼钢种与产量规模合适的条件下，应当以连铸为首选方案，与炼钢铸锭开坯(轧材)这一传统的生产流程相比，连续铸钢具有一系列优点：1) 金属收得率可提高10%15%；2) 采用连铸生产工艺要比模铸工艺节约能耗25%50%；3) 节省基建投资40%；4) 促进生产过程自动化，使钢种扩大，钢坯质量得到提高。连铸比是指连铸合格坯产量占钢总产量的百分比。
16、连铸是钢铁生产的首要核心技术，2008年我国重点钢铁企业连铸比为99.17%，比上年提高1.69%，超过了世界先进水平。全国连铸机有50以上已经实现了高效化，促进了炼钢工序节能。“高效连铸技术”形成了一系列具有国际竞争力的国产化关键装备和工艺技术，并已向国内多家企业推广，有利地推动了行业连铸技术进步、企业节能降耗和劳动生产率的提高。连铸坯生产的技术经济效益是显著的，发展连铸是炼钢浇铸工艺的重大改革，与后续工序衔接，提高生产率，降低能耗，各种新技术也因连铸水平的提高(生产出无缺陷铸坯)而得以实现：采用连铸连轧，铸坯热送、热装，连铸坯直接扎制等。(2)车间组成。炼钢车间是一个复杂的、相互关联的、配
17、置有各种设备的生产厂房和构筑物的综合体。在炼钢车间要实现贮料、供料、向炉内装料、冶炼、浇铸、检验产品、运出产品，以及为了保证实施这些工艺过程所必要的设备准备工作和其他作业。一般情况下，车间分为一系列主要生产工段和辅助工段。这些工段或者位于独立的厂房里，或者位于主厂房的某一车间或某一个工作区域。炼钢车间可能包括如下一些主要的生产工段(或跨间)：主厂房(在主厂房内进行冶炼和浇铸)；废钢配料间；混铁炉及加铁水间(工作区)；辅助材料跨间（散装料和铁合金加料跨间）；钢水炉外精炼工作区(或处理跨间)；连铸工作区(或跨间)；钢包、中间包的修理、砌衬及准备；及其它辅助工段。车间所包含的跨间和厂房的数目及类型决
18、定于炼钢和浇铸的方法。选择跨间和厂房数目时，必须根据炼钢生产流水作业的原则，合理地设计车间布置。若使独立的工序和单元作业在专门的跨间里进行，由于在这样的跨间里只完成同一类型的作业，可保证高的劳动生产率；同时，还因为在单独的专门厂房里，生产过程散发的热量较分散，产生的烟气易于排放，有利于通风，可改善劳动条件。(3)设计中选用设备的标准化与规范化问题。我国已经制订或正在制订熔炼设备的标准系列，设备制造厂家将按照标准的要求进行设计和制作冶炼设备。因此钢铁厂炼钢车间的主体熔炼设备应以标准系列产品为准完成工艺设计，同时又有与系列熔炼炉相配套使用的厂房起重运输机的系列规格。至于熔炼生产必须的某些辅助设备或
19、工具，在我国的机械制造行业厂家(或冶金机械专业厂、重型机器厂)已经有了一些可供选用的系列产品。设计者应遵循设计的标准化原则，采用各种标准设备，标准化文件(包括图家或行业制订的设计规范、标准和材料的技术条件等文件)。标准化原则的采用，可以保证设计的简便性、通用性与可靠性，提高设计工作的效率。设计者还应遵循典型化的原则，采用各种典型的设计方案和一些定型设计，如定型的厂房和建筑物的设计，工业炉和机械装备的定型设计，统一的建筑与结构件等等。采用定型设计可以缩短设计工作周期，缩短建筑施工工期，提高劳动生产率和降低建设费用，简化日常生产的设备维修工作。1.3 炼钢厂生产规模与物料平衡1.3.1 炼钢厂生产
20、规模与产品大纲炼钢厂(车间)的生产规模系指该厂(车间)年产合格连铸坯(若干吨或万吨)的数量。但对于一个车间还应区分它的“生产能力”和“实际(或计划)产量”，当设备运转正常，无意外的外界因素影响时，二者实际上相同。炼钢车间的产量是由该厂钢材生产的需要决定的。根据厂的产品计划(或者是设计任务书的规定)，该厂钢材产品的产量、品种、产品规格等诸参数来确定加工工序和加工设备类型，再依加工工序的要求来确定炼钢车间所应提供的铸坯的质量与断面形状、尺寸，从而计算出按不同钢种所需供应的铸坯的数量(吨)，这通常称为炼钢车间的产品大纲。设计炼钢车间时首先应制定车间的产品大纲(或称之为设计的产品计划)，应详细地列出所
21、要冶炼的钢种，各钢种具有代表性的若干钢号，各钢号的产量及在总产量中所占的比例。这样就可使炼钢车间的产品品种、产量、所占比例十分清楚地表述出来。 近年来，采用电炉炼钢发展中小型厂的方案已为我国冶金界所认识和重视。与烧结、炼焦(有的还包括采选在内)、高炉冶炼铁水、转炉炼钢直到轧制成材的生产线相区别。把电炉冶炼连铸(以后还可以连接连铸坯的直接轧制或热送)生产流程统称作“短流程”。无疑，“短流程”的建设及保持其正常连续生产，必须要有充足的电力供应和炼钢原料资源的保证。1.3.2 炼钢厂的物料平衡炼钢厂（或车间）生产的物料平衡是指进入车间的各项原材料的量(月耗用量或年耗用量，kg或t)，同一时期内生产出
22、的合格连铸坯量，排出的炉渣、工业垃圾量以及排放的废气与可回收的烟尘量的平衡计算。也就是一个车间生产的投入与产出的实物量的关系。炼钢过程消耗的原料以金属料(废钢和铁水)的量为最大，所以物料平衡中宜以金属料平衡为主。物料平衡计算是以实际生产中统计的技术经济指标为依据，应当选用生产上的平均先进指标(如原材料的单位消耗和收得率，合格率等)作为设计的指标进行计算。而各项指标又与不同的生产流程、设备的类型(不同种类的初炼炉及其容量大小)及与所熔炼的钢种密切相关。因此，选用计算资料时必须认真考虑，并且用这些指标来代表设计方案的技术可行性和经济合理性。原料的单位消耗是指平均的单位合格产品所用的原料量，通常以k
23、g/t计。表1.1是超高功率电弧炉炼钢主要经济技术指标，可供计算时参考。表1.1 超高功率电弧炉熔炼主要经济技术指标项 目单 位主要经济技术指标冶 炼 周 期min/炉40 70冶 炼 电 耗kwh/t250 400石墨电极消耗量kg/tAC:3；DC:1.5单位功率水平kvA/t700 1000电炉的公称容量t60 150计算车间生产物料平衡的意义在于：1)对一定规模的生产车间显示出其输入与输出任务的大小，即车间吞吐量的定量概念。由此又可以选定各种原材料输入，成品与废品的输出应采用的运输方式。计算所得运输任务的大小亦是进行总图运输设计的依据。2)由物料消耗量设计各原材料的储存量与储存容器或存
24、放场地面积。3)所选用指标的优劣直接反映设计的经济合理与否，特别是金属料的消耗与部分金属在生产流程中的循环往复更能显示所设计流程的先进与否，显示金属利用的水平。1.4 炼钢车间设计的内容(1) 车间设计的依据。炼钢厂或一个车间的设计工作应按照基建程序来安排，每段工作均应以前一段设计内容为依据，若非必要不得任意修改。设计之前，应该制定详细的设计任务书。设计任务书是根据当地的实际经过充分讨论研究之后制定的。设计任务书应包含下列基本内容：1) 车间生产规模，生产品种的基本方案。2) 厂址选择方案，建厂所在地区的资源情况，原材料来源与可供情况；动力、供水、燃料的供应与解决的途径。必要时应附有供应原料与
25、供电、水等的协议书或意向书；厂区的水文地质资料和运输条件及地形图等。3) 建厂(车间)要求达到的经济效益和技术水平。4) 当地的环保情况，与要求的环境质量。5) 投资的控制数字，与劳动定员控制数字。设计任务书是进行各阶段设计的基本依据，本设计根据实习，了解实况，收集资料，积极参加了设计任务书的编制等前期工作，列出了详细的设计任务书。(2) 车间设计的目的和基本内容。设计的目的是要建设新的生产厂(或车间)。设计的任务是要对建设单位作出技术的与经济的详细规划，确定企业的生产经济状况，技术经济指标。设计中所拟定的劳动人员编制和建设投资估算与概算，是企业招工定额、建立人员编剧和申请拨付投资或贷款的依据
26、。炼钢车间设计一般应包含下列各项基本内容：1) 车间的工艺设计部分；2) 车间机械设备设计；3) 供电设施设计，电讯系统设计，照明设计；4) 给水、排水(包括污水处理)设计；5) 厂房通风与局部的采暖、通风设计，6) 厂房与设备基础及其它构筑物设计，7) 环境保护与安全卫生。显然上述众多设计内容应由各种专业设计人员共同协作完成，各专业之间形成一个完整的组合体，不同专业为一个共同目的而互相协作，密切配合，而由该项目的总设计师(项目总负责人)组织、协调共同的任务。(3)车间工艺设计的任务。具体地说，工艺设计的任务是以设计任务书为依据，对下列各项内容完成较详细的设计与计算，编制设计况明书，绘制相应的
27、图纸：1)制订详细的产品计划方案(产品大纲)；2)根据不同钢种，制订生产工艺大纲；3)主体设备的选型，确定设备数量，型号等；4)选择各种辅助设备，提出非标准设备的设计工艺要求；5)设计并绘制车间的工艺布置平面图，及剖面图；6)提供水、电、热力、土建、通风、照明，设备制造及总图运输等各专业设计所需要的资料；7)计算各项原材料的消耗量，计算炼钢浇铸生产过程的各项技术经济指标；8)编制劳动定员计划；9)连铸坯生产成本计算或提出成本计算的技术资料，提出进行技术经济分析所需要的资料。由上述各项可见，工艺设计部分是决定一个车间(或厂)面貌的主要因素，是决定和影响其它专业设计的前提条件。正确进行工艺设计便成
28、为完成设计任务、保证设计质量的关键。因此，设计者必须根据设计任务所提出的要求，严格按照设计工作所应遵循的程序，既避免繁琐，又不可简略草率，保证设计工作的质量。本设计主要解决的是工艺设计部分。概括地说，是制定了产品大纲，确定了主体工艺流程，选定了各项主要生产设备(电炉、精炼设备、连铸设备以及各跨间所需的相关起重设备等的确定)，解决生产车间各组成部分的布置问题（主要指电炉、精炼设备、连铸设备等的工艺布置），绘制了车间布置的平面图、剖面图以及电弧炉的炉型图，核算了车间主要经济技术指标。2 设计原则和依据2.1 国家方针政策2.1.1 钢铁产业发展政策2005年，我国就钢铁行业起草了一份国家级的发展规
29、划钢铁产业发展政策。钢铁产业发展政策明确，钢铁产业的发展应立足于满足国内市场的需求即可，因此在很多方面都对新建企业的审批进行了限制。 产业政策上明确规定，今后原则上不再单独建设新的钢铁联合企业、独立炼铁厂、炼钢厂，不提倡建设独立的轧钢厂，必须依托有条件的现有企业，结合兼并、搬迁，在水资源、原料、运输、市场消费等具有比较优势的地区进行改造和扩建。新增生产能力要和淘汰落后相结合，原则上不再大幅度扩大钢铁生产能力。这表明产业政策在限制了企业的外延型规模扩张的同时引导企业转向内涵式发展道路，对新上钢铁项目从投资资金、产能规模、技术装备和环保指标等各方面进行了明确规定。1) 投资资金：建设炼钢项目，企业
30、自有资本金比例必须达到40以上。建设钢铁项目除满足环保生态、安全生产等国家法律法规要求外，企业还必须具备较强的资金实力、先进的技术和管理能力，以及健全的市场营销网络，水资源、矿石原料、煤炭和电力能源、运输等外部条件要稳定可靠和基本落实。2) 规模：钢铁企业跨地区投资建设钢铁联合企业项目，普钢企业上年钢产量必须达到500万吨及以上，特钢企业产量达到50万吨及以上。非钢铁企业投资钢铁联合企业项目的，必须具有资金实力和较高的公信度，必须对企业注册资本进行验资，银行提供资信证明，会计事务所提供业绩报告，有条件的通过招标方式选择项目业主。3) 技术装备水平：电炉公称容量70吨及以上。钢铁联合企业技术经济
31、指标也应达到：电炉流程低于0.4吨标煤，水循环利用率95以上。其它钢铁企业工序能耗指标要达到重点大中型钢铁企业平均水平。4) 环保指标：电炉必须配套烟尘回收装置钢铁政策对现在很多民营小钢厂的做法进行了否定。前几年，很多民营资本涌入钢铁行业，他们购买简易的轧钢设备，只生产轧钢阶段的低端最终产品，而对前期的炼钢阶段“不屑一顾”，这样就造成了大量的资源浪费和环境污染。 本设计所选地区地处经济发达的江南地区，拥有丰富的废钢和电力资源；可以依靠长江黄金水道，运输便利，运输费用将进一步降低；所建新兴钢铁厂为年产65万吨的高碳铬轴承钢（特钢）企业；电炉的各项经济技术指标都到达国家先进水平，部分拥有国际先进水
32、平；配备有专门的除尘系统，除尘效果良好等。综上，所设计的钢铁厂符合国家有关产业发展政策的要求。2.1.2 钢铁产业振兴规划应对当前经济危机，我国发布了钢铁行业振兴规划。在国外需求减少和产能过剩的基本面下，钢铁产业振兴规划将能让钢铁行业从目前的极度深寒中恢复过来，为我国国民经济的发展提供巨大的推动力。振兴规划指出，加快钢铁产业调整和振兴，必须以控制总量、淘汰落后、联合重组、技术改造、优化布局为重点，推动钢铁产业由大变强。一要统筹国内外两个市场。落实扩大内需措施，拉动国内钢材消费。实施适度灵活的出口税收政策，稳定国际市场份额。二要严格控制钢铁总量，淘汰落实产能，不得再上单纯扩大产能的钢铁项目。三要
33、发挥大集团的带动作用，推进企业联合重组，培育具有国际竞争力的大型和特大型钢铁集团，优化产业布局，提高集中度。四要加大技术改造、研发和引进力度，在中央预算内基建投资中列支专项资金，推动钢铁产业技术进步，调整品种结构，提升钢材质量。五要整顿铁矿石进口市场秩序，规范钢材销售制度，建立产销风险共担机制。因此，我们应该抓住现阶段的机遇，建设具有先进技术装备的轴承钢生产厂，提高轴承钢生产技术水平，生产具有高性能的轴承，为我国广大的内需市场和未来的高速发展提高性能优越的轴承。2.2市场要求外需曾是2006年后驱动中国钢铁景气周期的主要因素，但2008年后，随着金融危机向实体经济的延伸，这一动力的衰竭已是必然
34、趋势；但是外需对我国的经济影响有限，现阶段应着力发展内需，提高钢铁产品的质量，形成具有国际竞争实力的钢铁厂。2009年后我国钢铁可能将进入一轮调整周期，其行业特点是：需求低迷、产能相对产量过剩、钢价和原材料价格处于相对低位，钢企实现盈利变得更为困难，行业并购重组更有可能。回顾2008年全国轴承钢市场，大体上经历了大起大落。上半年轴承钢价格一路高涨，7月份以后达到鼎盛时期的行情突然峰回路转，开始走下坡路。下半年突如其来的经济危机遍及全球，钢铁行业也遭到重创，轴承钢下游企业也陷入困境。(1) 国内轴承钢产量情况：2008年110月份我国轴承钢粗钢产量约217.4万吨，与去年同期相比增长9.6%；1
35、10月份我国轴承钢材产量为203.4万吨，与去年同期相比增长11.0%。2008年110月的全国轴承钢生产企业粗钢、钢材产量位居前8位的是兴澄、东特、锡钢、石钢、新冶钢、巨能、淮钢和宝特，这8家的轴承钢粗钢产量占整个轴承钢粗钢、和钢材总产量的80%以上。(2) 2008年111月份轴承钢出口情况及市场表现：国内轴承钢出口继续低迷 今年10月份国内轴承钢出口量为4134吨，较9月份的3810吨略有减少，环比减少8.5%，较去年同期的10360吨减少了约60.0%。轴承钢出口下降主要仍是受到国际钢市影响。 2008年国内市场轴承钢价格先扬后抑上半年原材料价格的不断上升推动轴承钢价格到达历史巅峰，随
36、即下半年行情大转弯，致使GCr15成交价格跌回06年最低价位，单月最大跌幅在2000元/吨左右。 (3) 2009年市场预测 纵观2008年钢铁原材料方面，铁矿石、生铁、废钢、铁合金等原料价格基本上也类似于钢材大起大落的走势，下半年原材料对钢材的成本支撑作用渐渐淡去，铁合金方面，对轴承钢成本影响较大的高铬也跌至07年初的水平，这一有利因素将使钢铁材料的成本进一步降低，为国内轴承钢的继续发展提供保障。 受金融危机影响，国外钢材市场继续面临消费增长放缓、需求不旺的状况，加上市场恐慌情绪加重，2008年钢材价格下半年出现大幅下降态势。不过钢铁业未来发展也迎来了一些积极因素，如，政府出台了一系列扩大内
37、需的政策，这将拉动国内钢材的消费需求；国家调整钢材出口税收政策，将有利于提高企业效益，减轻市场压力；钢厂减产力度不小，社会库存继续处于较低水平，有利于后期钢材市场价格逐步平稳。经历了几个月的动荡，11月轴承钢价格逐步见底，下游企业出现一股“补库”潮，表面来看轴承钢需求有所放大，从往年来看，大部分下游企业从11月份开始陆陆续续要备库存，为新年做准备，预计未来的轴承钢的形势可能将有所发展。 与2008年的动荡而言，轴承钢市场在09年可能会比较缓和。当前对轴承钢市场来讲，最大的困难是需求萎缩，下游行业的低迷状态给轴承钢造成很大压力，如何拓宽下游产品的销路、减少成品的库存是比较关键的一个突破口。因此现
38、阶段提高国内技术装备水平，冶炼高性能的轴承，为应对未来发展和拓展下游行业，提高竞争实力。2.3 环保要求与电弧炉流程有关的环境问题主要包括三方面，一是有害气体及烟尘的排放控制；二是固体废弃物的处理和资源化再利用；三是减少某些物理场的影响，如噪音、电磁场等(减少电弧炉对电网的污染也可归入这一类)。至少水处理及循环利用则并无特殊性。采用干式除尘的方法，尽量除去车间的灰尘，减少对环境的污染。钢铁生产工艺过程复杂，在每一工序都会产生粉尘、废气等过程排废。排废在机制上有如下两个方面：一是冶金工艺过程必然产生的排废。如钢铁冶金过程必然要产生脉石、炉渣和氧的气体产物 及；二是钢铁冶金过程附带工艺排废，如加热
39、过程产生的高温废气、因废气和高温蒸发产生的烟尘、设备冷却产生的废水等。前者是物料平衡的必然结果，可通过原料结构和工艺加以调节，调节的结果一般只能改变排放物的性质和地点，而无法降低总排放量。要降低该部分排废只能通过与其它行业技术的结合实现再资源化，如利用冶金炉渣生产建材等。通过革命性的工艺变革可彻底改变工艺结构，也可使工艺过程排放发生变化，如采用还原，产物将为而非和；而第二种排废是能量过度消耗所引起的，可以通过工艺进步和节能技术措施加以解决。 作为废钢为主要原料的炼钢短流程，一方面要进一步发展精确成分冶炼和近终成形技术，从源头降低消耗和减少排放。另一方面要形成新的杂质分离技术，在原料、产品、排放
40、等方面加强与上、下游产业的联结，尽可能利用上游产业的排放物作为原料，并将自身的排放物为下游产业所利用，使生产和消费过程中产生的废弃物作为二次资源，通过使用先进技术加以回收和重新利用，形成物质的充分循环。此外，在形成新的工艺流程中，要实现将材料制造、能源生产和废物处理等功能相结合，使钢铁材料生产过程不再是一面大量耗能、一面大量排放的污染源，相反成为清洁生产的典范，成为能量和资源循环的典范。二恶英是持久性有机污染物中的一类，是迄今为止人类发现的毒性最大的一类有机污染物。在钢铁生产过程中电弧炉会产生二恶英问题，改造炼钢环境和条件，尽量减少二恶英的产生。3 设计方案的确定与论证3.1 产品大纲的制定3
41、.1.1 产品大纲（1）冶炼钢种主要钢种：轴承钢其他钢种：碳素钢、碳素工具钢、冷镦钢、合金结构钢（2） 代表钢号成分。见表3.1。表3.1 代表钢号成分号牌分成CSiMnPSCrGCr91.001.100.150.350.250.45 0.0250.91.20Q2350.220.30.30.80.350.45T70.650.750.350.40.0350.030ML150.130.180.150.350.30.60.03530Mn20.270.340.170.371.401.80（3） 各钢种产量及产量比（%）。见表3.2 。 表3.2 各钢种产量及产量比 单位：万吨钢 种代表钢号产量产量比(
42、%)高碳铬轴承钢GCr922.7535碳素钢Q2351320碳素工具钢T79.7515冷镦钢ML159.7515合金结构钢30Mn29.75153.1.2 制定产品大纲的依据近年来,我国的轴承市场迅速发展，特别是国内机械、汽车行业的高速发展,为轴承行业发展提供较大的市场空间，轴承市场的不断拓展,也为轴承钢带来了市场和商机。2009年中国轴承行业中仍会有一定程度的发展，4万亿投资计划对工程机械轴承有一定的拉动。从长期发展来看，航空航天、高精度数控机床轴承、中高档轿车轴承也有不错的前景。然而,由于未来市场对轴承的质量,噪音和使用寿命等要求越来越高,因而轴承行业对轴承钢同样提出了更高的要求。比如,机
43、床主轴用精密轴承,航空航天精密轴承,计算机和录象机专用轴承等,这些产品对轴承的要求很高。所以，现阶段，在保持轴承钢的产量的前提下，应大力革新工艺，提高冶炼水平，生产高品质的轴承钢，为国内机械、电子、航空航天、汽车等行业的未来发展提供性能优良的轴承。3.1.3 钢种的特性、用途及生产工艺要点(1) 高碳铬轴承钢GCr9的化学成分见表3.3。表3.3 GCr9的化学成分元素CSiMnCrPSNHOTi含量()1.001.100.150.350.250.450.901.200.02580ppm12ppm12ppm15ppm1) 特性：耐磨性和淬透性较高，切削性及应变塑性中等，白点形成较敏感，焊接性较
44、差，有回火脆性倾向，主要在淬火并低温回火状态使用。 2) 用途： 用于制造转动轴上尺寸较小的钢球和滚子，一般条件下工作的大套圈及滚动体。是一种应用广泛的轴承钢，用于机床、机电、电机、航空的微型、一般轴承等，也可以制作弹性、耐磨、解除疲劳强度都要求高的重要机械零件。 3) 生产工艺要点:化学成分的选择影响轴承钢的性能的主要因素是钢的化学成分、纯净度和组织均匀性。所以，在冶炼轴承钢时，对P、S、N、H、O的含量有严格的控制，对C、Cr、Mn、Si也做了要求。碳是保证钢具有足够的淬透性、硬度值和耐磨性的最重要元素之一，为了保证轴承钢具有一定的使用寿命，必须具有一定的碳含量。硅作为非碳化物形成元素，起
45、到固溶强化作用。具有强化铁素体，提高强度、弹性极限和淬透性的能力。在高碳铬轴承钢中，硅使钢中的过热敏感性、裂纹和脱碳倾向性增大。 锰是弱碳化物形成元素，代替部分铁原子形成型碳化物，可作为脱氧元素。能显著提高钢的淬透性，部分锰溶于铁素体中，提高铁素体的硬度和强度。能固定钢中硫的形态，并形成对钢的性能危害较小的MnS和（FeMn）S减少或抑制FeS生成，含少量锰能够提高钢的性能和纯净度。 铬属于中强碳化物形成元素，主要作用是提高钢的淬透性和耐腐蚀性能，并显著提高钢的强度、硬度、耐磨性、弹性极限和屈服极限。高碳铬轴承钢中，铬能显著改变钢中碳化物的分布及其颗粒大小，使铬的渗碳体型碳化物退火聚集的倾向性变小；铬还能减小钢的过热倾向和表面脱碳速度。钢中P含量增加会使晶界断裂应力降低，脆性转变温度升高，引起冷脆，不利于冷加工，且易偏析；S在钢中形成低熔点FeS共晶体，造成热脆，同时S与其它一些元素形成化合物，以硫化物夹杂形式存在于钢中，形成层状偏析，对钢材的冲击韧性带来极为不利的影响，从而对轴承钢的使用寿命带来较大的影响。因此，必须尽可能地降低钢中P、S含量。镍，在高碳铬轴承钢中是受限元素，主要是增加淬火（回火）后奥氏体的数量，降低硬度。钛，有害元素，与溶解于钢中的氮有着极强的亲和力，多以TiN、碳氮化钛夹杂物的形式残留于钢中。这种夹杂物坚硬，呈棱角状，严重影响轴承