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1、精选优质文档-倾情为你奉上重庆科技学院毕业设计（论文） 题 目 150t3转炉精炼及连铸工艺设计 学 院 冶金与材料工程学院 专业班级 冶金工程2009-03 学生姓名 储强泽 学号 指导教师 张倩影 职称 讲师 评阅教师 安 娟 职称 助教 2013年 6 月 14日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万
2、字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（
3、复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日专心-专注-专业摘 要目前，我国钢铁行业处于低迷期，一些中小型钢铁厂生存艰难，究其原因主要是这些企业能耗高，产品单一，产品科技含量低，缺乏市场竞争力
4、。要想让我国钢铁行业走出困境，就必须使得钢铁企业能够市场处科技含量高，经济效益好的产品。日后，钢铁企业的发展方向将围绕节能减排、提高科技水平、生产性能优越的产品，提高企业市场竞争力而不断改革发展。本课题的主要任务是：拟订产品生产工艺流程；转炉炉型选择，确定转炉和精炼以及连续铸钢工序的配合；制定主炼钢种的操作规程；转炉车间工艺布置方案的设计、厂房主要尺寸的计算；钢水浇铸方案及连铸机机型选择，浇铸系统主要数据和连铸机主要尺寸的计算等。南通是东部发展最快的城市之一，各行各业对钢材的需求量大幅增加。随着全国各地的钢铁企业不断合并重组，为了降低生产成本，提高生产效率，减少能耗和生产成本，保护环境，各种转
5、炉新技术被不断运用到现代转炉炼钢中去。该工艺设计有机的结合了铁水预处理、转炉炼钢、炉外精炼、连铸连轧等现代化工艺，形成紧凑的连续化生产线。 本设计采用公称容量150t转炉3座，采用顶底复吹，实行三吹二的吹炼制度，冶炼过程为45min，吹氧时间18min。连铸工艺采用两台6流的方坯连铸机和一台2流的板坯连铸机。关键词钢铁行业 转炉炼钢 炉外精炼 连续铸钢 烟气除尘ABSTRACTAt present, Chinese iron and steel industry is in the doldrums, some small and medium-sized iron and steel pla
6、nt survival difficult. The main reason is that the enterprises consum too much energy，produce a single production, product technology content is low, and lack of market competitiveness. To make Chinese iron and steel industry out of its predicament, we must make the iron and steel enterprises to pro
7、duce high scientific and technological content, good economic returns of products. The future direction of development of iron and steel enterprises, will focus on energy-saving emission reduction, improve the level of science and technology, the production of superior performance products, improvin
8、g the market competitiveness of enterprises and the continuous reform and development.The main task of this topic is making the production process of products,selecting the conventer,making the operation rulers formulation of th main chain steel and at the end Design and calculation of converter pro
9、cess layout, workshop programme workshop main dimensions.Nantong is one of the fastest growing city in the East.With the development of NanTong, all walks of life needs a substantial increase in the amount of steel. With the increasing development of iron and steel industry, the iron and steel enter
10、prises in China are going merger and reorganization. In order to meet the requirements of steel products, reduce production costs, improve production efficiency, reduce energy consumption and production cost and protect environment, new technologies in various converter are being used in contemporar
11、y converter steelmaking. The process design take pretreatment of molten iron, steel, refining, continuous casting and rolling organic together ，forming a continuous production line of compact.In this desing there are 3 converters which is 150t of their capacity,and the converting is of top and botto
12、m blowing, Converting system to implement the three blow two. Smelting process is 45min, blowing time 18min. Billet continuous casting machine 2 sets of 6 flows and a flow of the 2 slab caster with continuous casting process.Keywords： iron and steel industry；converter steelmaking；Ladle refining furn
13、ace；continuous casting and rollin；Flue gas dedusting目录31 绪论 钢铁产业是国民经济的重要支柱产业，在每个行业中都扮演着不同程度的重要角色。一个国家的钢铁冶炼实力最能体现这个国家的经济水平与国防力量。炉炼钢技术的发展史，可以分为：（1）LD基本技术的完善及转炉大型化时代。这一时期，处于转炉炼钢技术的发展初期，技术完善的首要任务是安全、连续、稳定地炼钢生产，且考虑提高生产能力和适应品种。随着基本炼钢技术的不断发展，提出了转炉大型化以获得更高的生产能力和经济效益；（2）转炉复合吹炼技术的开发与完善时代。底吹转炉发明后，人们发现，底吹工艺与顶吹工
14、艺相比有以下优点：熔池搅拌强度增大，脱碳速度加快，碳氧反应更趋于平衡。全连铸的出现，对转炉炼钢在冶炼时间、温度、成分及钢水质量等方面提出了更高的要求。随着复吹技术的推广，转炉终点操作得到了明显的改善，吹炼后期渣反应更趋近平衡，磷、硫的分配比更高。终点钢水和钢渣氧化性的降低，对提高钢水质量和提高炉龄有着很重要的作用；（3）高效、高自动化、高洁净度炼钢时代。随着对钢材质量要求的增高，炼钢技术的发展重点就体现在长寿高效、计算机全自动炼钢、高洁净度钢系统生产技术这三个方面。1炉外精炼与铁水预处理已成为现代钢铁生产必不可少的环节，是现代钢铁生产重要技术进步。钢铁企业采用炉外精炼技术，便能大幅降低生产成本
15、，提高产品质量，最终为企业赢得更多的利润与更大的发展空间。炉外精炼具有精确控制化学成分及温度、顶渣还原脱S、Ca处理、夹杂物排除、夹杂物形态控制、去除H、O、C、S等杂质、真空脱气等功能。只有强化每项功能的作用,才能发挥炉外精炼的优势,生产出高品质纯净钢种。目前,我国绝大多数大、中型转炉装备精良,工艺流程先进,它们都采用了铁水脱硫预处理、炉外精炼、计算机终点动态控制等先进技术，是我国钢铁行业的领头军。 钢铁行业的日益发展和各地的钢铁企业不断合并重组，以适应对钢品种的要求，降低生产成本，提高生产效率，减少能耗和生产成本，保护环境为目标的现代化钢铁厂，不断采用各种转炉新技术，如：铁水预脱硫技术、水
16、冷炉口技术、顶底复合吹炼技术、烟气除尘及煤气回收利用技术、挡渣出钢技术、溅渣护炉技术和终点控制技术等，使转炉实现了自动化、高效化、节能化、寿命长寿化、钢种多样化、环境友好化。由于市场对钢材的大量需求，现代化的炼钢设备都在向着大型化的方向发展。本设计150t炼钢转炉，以满足市场对钢材的需求，促进经济的稳定发展。2 厂址选择可行性论证2.1地貌特点经过多方面考虑，本设计选择在江苏省南通市。南通位于华东地区，与无锡、苏州、上海，背依广袤的苏北平原、“据江海之会、扼南北之喉”素有“江海门户”之称。南通是首批对外开放的14个沿海城市之一，地处长江三角洲北部，与中国经济最发达的上海及苏州隔江相望，被誉为“
17、北上海” 。南通的地形地貌主要是冲积平原，境内水道纵横交错，交通十分发达。 南通拥有长江岸线与海岸线数百公里，集“黄金海岸”与“黄金水道”优势于一身，其中可建深水港口的海岸线有40公里。2.2气候特点南通属北亚热带季风气候，气候温和，四季分明，雨水充沛。年平均气温约15度，一月份平均气温2度，最低达-12度；七月份平均气温28度，最高达38度。年平均日照时间21002200小时，年均降水量1000毫米以上。2.3资源特点南通并没有太多现成的矿场资源，目前已知的仅有少许有色矿和未开发的油气田，在中国来说属于矿场资源贫乏地区。但南通的水路运输能力很强，这为将来钢铁厂建成后原料和产品的运输提供了一个
18、方便的途径。南通属于东部沿海地区，GDP稳居全国地级市前列，每年都有很多外来人员来这里务工，这也使得南通的人力资源十分充沛。2.4交通运输以平原为主的南通交通十分便利，目前境内有沈海高速（G15）、沪陕高速（G40）、启扬高速（S28）、通锡高速（S19）、通洋高速（在建），南通市区设有6个互通上下道口。世界级的大桥-和是南通到上海和苏南的便捷通道，更得于南通的经济腾飞，而通过境内的204和328国道，使得南通的公路网日益成型，趋于成熟。铁路方面，新长铁路、穿境而过，境内主要的客站有：南通站，如皋站和海安县站。南通站现已融入国家铁路网，从南通可以到达全国各地，海安县站为江苏省除外的最大的二级编
19、组站。另外大桥正在规划建设中，建成之后南通站将成为华东地区的枢纽站。南站已开通货运。 南通东抵黄海，南望长江，境内河流纵横交错，水路运输十分方便，其中，以如皋地区的焦港运河最具代表性。南通港是中国十大港口之一，也是长江水系江河运输直达中转的枢纽 ，年吞吐量达1.85亿吨！其中金属矿石、煤炭、石油及制品为南通港的支柱货物。2.5技术优势在南通周边有好几家知名的钢铁企业，如常州的中天特钢、张家港的沙钢集团和世界领先的上海宝钢，这些企业的存在可以为新钢铁厂提供相关的技术支持，各企业之间的合作与竞争也会推动本厂更好更快的发展！2.6产品市场近年来，南通的造船、汽车制造、铁路建设、房地产开发等相关产业的
20、大力发展，对钢材的需求量正逐年增加，而目前南通却没有自己的大型钢铁厂，所需钢材大部分从上海、常州等地区进口。为给南通未来的发展提供充足的优质钢材，在该地修建新的钢铁厂是十分必要的。若该厂建成，以南通方便的海陆交通运输条件，产品很方便被运输到世界各地，这对企业的成长有着很大的帮助。3 产品大纲3.1产品大纲及产品结构目前，钢铁行业竞争激烈，我国现在只是钢铁大国还不是钢铁强国，所冶炼的产品大多只是在国内销售，相当一部分高科技特种钢材还需要从海外进口。一个钢铁企业要想走出国门，跻身世界先进行列，只有冶炼出科技含量高的产品才能在日益激烈的竞争中保持优势。考虑各种因素，本厂只要的冶炼产品为：造船钢板、钢
21、筋钢和轴承钢。造船钢板是指用造船专用的结构钢，用于制造船舶的船体结构的薄钢板和厚钢板。造船用结构钢包括碳素钢和低合金钢，钢号的末尾标有C（船）。碳钢素有2C、3C、4C和5C，低合金钢有12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等钢种。厚度为2.550毫米。表3-1 造船钢板钢种钢种牌号化学成分（质量分数）/%CMnSiPSAlNbV造船钢 板AH360.180.701.600.100.500.040.040.0150.0150.0500.0300.100钢筋钢也称混凝土结构用钢，是工程结构的主要材料之一。钢筋钢必须具有塑性、焊接性、成分均匀性和与混凝土的粘结性。钢筋钢是钢铁
22、市场中最常见、最普通的产品，每一个地区的发展都需要它，所以，钢筋钢有着良好的市场需求量。表3-2易切削钢钢种钢种牌号化学成分（质量分数）/%CSiMnPS钢筋钢Q2350.180.25.0.550.0450.050滚动轴承钢主要用来制造各种机械上的滚动轴承件，如滚珠、滚柱、滚针、内外套圈等；也有少量用于制造油泵、油嘴及其他工具、模具等。轴承钢要具有以下要求：高疲劳强度，尤其是抗接触疲劳强度、高的耐磨性和弹性极限、一定的冲击性；高而均匀的硬度，良好的尺寸稳定性和一定的耐腐蚀性。目前用量最多的是GCr15，国外相应的牌号：美国为AISIE52100、日本JISSUJ2、德国DIN100Cr6表3-
23、3 轴承钢钢种钢种牌号化学成分（质量分数）/%CMnSiPSNiCuCr轴承钢GCr150.951.050.250.450.150.350.0250.0250.300.251.401.65表3-4 产品方案钢 种代表钢号年产量/万t断面形状断面尺寸比例/%造船用钢AH36120板坯200mm1500mm37.5钢筋钢Q23580方坯200mm200mm25.0轴承钢GCr15120方坯200mm200mm37.5总计320-1003.2工艺流程：图3-1 工艺流程图连铸连轧转炉复合吹炼高炉混铁炉铁水预处理铁水预处渣洗LF炉精炼RH（或VD）真空处理3.2.1铁水供应方式高炉铁水直接热装入转炉时
24、有混铁炉和混铁车两种方式：高炉铁水罐混铁炉铁水罐称量转炉和高炉混铁车混铁罐称量转炉。高炉的大型化和炼铁操作的精确化，高炉铁水成分波动小，又因转炉的大型化，混铁炉的混合作用已不明显，因此，混铁车在大中型转炉车间已被广泛使用。所以，本设计选择混铁车。3.2.2铁水预处理铁水预处理指铁水兑入到炼钢炉之前所进行的去除铁水中杂质元素或回收铁水中有价值元素的一种针对铁水的处理方法。包括对铁水所进行的铁水脱硫、脱磷和脱硅即铁水的“三脱”处理。本工艺中，采用石灰粉进行脱硫、磷和硅，主要成分为CaO，它具有资源丰富，价格便宜的特点，在成本方面具有很大的优势。3.2.3转炉复合吹炼本设计中采用顶底复吹转炉。顶底复
25、吹转炉相对于顶吹转炉而言有着很大的突出优点，例如：冶金效果良好，碳氧反应更接近平衡，冶炼低碳钢时可避免钢水的过度氧化，脱磷、脱硫能力优良，终点残锰量高，石灰单耗低，渣量少，铁水收得率高，吹炼平稳和喷溅少等优势。3.2.4炉外精炼随着现代科学技术的发展和农工业对钢材质量要求的提高，钢厂需要采用炉外精炼工艺来提高产品的质量。炉外精炼是一项提高产品质量，降低成本的先进技术，是一个现代化钢铁企业必须掌握的重要技术。钢水炉外精炼包括在钢水包中对钢水进行调整温度、成分、去气、去夹杂及去除有害元素的操作和处理，以达到钢水洁净，成分和温度均匀与稳定的目的。本设计中，炉外精炼需进行渣洗、LF炉精炼、RH（或VD
26、）真空处理等步骤。3.2.5连续铸钢连铸的现代冶金过程中具有无可替代的地位，它的出现，使工序简化，流程苏段，金属收得率得到大大提高，能耗大幅降低。生产过程机械化，自动化程度高，提高了产量，扩大了品种。目前，多点弯矫的连铸机是发展的主流，板坯、薄板坯、矩形坯和方坯是主要的连铸板坯。本设计中采用的是多点弯矫的连铸机，产品的形状有板坯和方坯。3.3技术可行性为了生产高附加值的钢材产品，必须对工艺技术进行优化，每个生产阶段都必须严格要求，确保每个环节认真落实。本设计结合市场、地理和技术等方面的综合考量，所选择的生产工艺均复合要求。采用优质铁水，铁水预处理，转炉少渣冶炼，钢水多功能炉外精炼，钢水全过程保
27、护浇铸等工艺操作，是完全能够生产本大纲中的产品的。但是需要特别重视的是：人才的培养才和新技术的创新是提高企业竞争力的关键。3.4产量计算3.4.1转炉容量与吹炼制度 转炉容量 转炉在一个炉役期内，由于炉衬受侵蚀而逐渐减薄，炉容量随之增大，因此，需要一个统一的衡量标准，叫做公称容量。我国转炉公称容量一般用一个炉役期内的平均炉产钢水量来表示。新建转炉公称容量按表3-1的系列选定。表3-1 转炉公称容量系列（单位：t）转炉公称容量20（15）3050100120150200250300最大出钢量30（20）3660120150180220275320钢包容量30（20）406012015018022
28、0275320浇注吊车起重量63（16）63/1680/20100/32180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20450/100/20由表3-1可知：本设计中是150t转炉，则最大出钢量为180t，钢包容量为180t。 吹炼制度 转炉座数的确定与采用的吹炼制度有关，即采用“三吹二”制或“二吹一”制。所谓“三吹二”，就是保持二个转炉生产，一个转炉处于修炉或待用状态；“二吹一”即一个转炉生产，另一个转炉处于修炉或待用状态。由于炉衬材质的改进和溅渣护炉技术的采用，炉龄大幅度提高，生产实践中，往往采用“二吹二”或“三吹三”模式，而本设计是针对3150t转炉，选择“三吹二
29、”制。3.4.2计算年出钢炉数每一座吹炼转炉的年出钢炉数N为： （3-1）式中 T1每炉钢的平均冶炼时间，min； T2一年有效作业天数，d； 1440一天的日历天数，min； 365一年的日历天数，d； 转炉的作业率，%，若转炉与模铸或与部分连铸配合时，一般取=82%85%，若全连铸则取=75%80%。本车间采用全连铸设计作业率为75%。表3-2 氧气转炉平均冶炼时间公称容量/t153050100120150200250300平均供氧时间/min12141415151616181819192020212122平均冶炼时间/min25282830303333363638384040424245
30、由上式可知，本设计是150t转炉，则平均供氧时间选18min，平均冶炼时间选37min，则每座转炉年出钢炉数： （3-2）3.4.3计算年产钢量本课题采用3座150t转炉，实行三吹二制度。根据公式 （3-3） 吨式中 W车间产钢水量，t；n车间经常吹炼炉座数；N每一座吹炼炉的年出钢炉数；q转炉公称容量，t。4 铁水供应方式与铁水预处理方案4.1铁水的供应高炉铁水直接热装入转炉时有混铁炉和混铁车两种方式。本设计选择的是：高炉铁水罐混铁车铁水罐称量炉外处理转炉。混铁车（又称鱼雷罐车），由罐车支承、倾动机构和车体等部分组成，其形状可保证有较小的热损失，如图4-1所示。由于混铁车的倾动机构可使炉身转动
31、向外倒铁，因此，不需要建设专门的厂房，只需在主厂房内流出必要的倒铁水的位置，这就节约了厂房建设的成本。图4-1 混铁车示意图混铁车的容量根据转炉的容量而定，一般为转炉容量的整数倍，并与高炉出铁量相适应，选择标准系列.转炉炼钢车间所需混铁车台数N（台）计算式如下： （4-1）式中 Pmax高炉铁水最高日产量，t/d； P2钢锭模车间所需铁水量。t/d； N2钢锭模车间所需混铁车台数； Q混铁车容量，t； n混铁车装满系数，可取0.9； c混铁车日周转次数，一般取23次/d； 混铁车作业率，约取0.75带入数据得： 4.2铁水预处理铁水预处理是指铁水在兑入炼钢炉合资前，为去除或提取出某种成分而进行
32、的处理过程. 包括对铁水所进行的铁水脱硫、脱磷和脱硅铁水的“三脱”处理。铁水进行三脱可以改善炼钢汉族原料的状况，实现少渣或无渣操作，简化红钻路炼钢操作工艺，经济有效地生产低P、S优质钢，提高自动化水平。4.2.1铁水炉外脱硫铁水炉外脱硫，是近些年钢铁生产流程中革命性的变革之一，铁水预脱硫主要有搅拌法和喷吹法。本设计选用搅拌法脱硫，搅拌法无论是脱硫剂在铁水旋窝中下降还是在铁水中上浮，都可以与铁水发生反应，因而脱硫剂的利用率高、稳定性好、脱硫周期短。不足之处是，设备复杂，一次投资大，脱硫铁水温降较大。搅拌法主要有KR法、DO法、RS法和NP法，本设计采用KR法。4.2.2 KR搅拌法脱硫工艺KR法
33、是一种机械搅拌法，是将耐火材料制成的搅拌器插入铁水罐液面下一定深处，并使之旋转。搅拌器的转数一般为90120r/min，搅动功率为1.01.5kW/t。当搅拌器旋转时，铁水液面形成“V”形漩涡，如图2所示。在搅动11.5min后，开始加入脱硫剂。脱硫剂微粒在桨叶端部区域内由于湍动而分散，并沿着半径方向被外推，随着铁水流的循环一部分向下循环，另一部分向上循环，随后悬浮，绕轴心旋转和上浮于贴水中。然后又被桨叶从上下两个方向“吸入”，随后又沿半径方向被“吐出”。因此，脱硫剂在桨叶旋转的机械搅动作用下被卷入铁水中，并在与铁水的充分接触、混合和搅动中进行着脱硫反应。搅动器开动时，在液面上看不到脱硫剂，当
34、搅动1015min停止搅动。将生成的浮到铁水面上的干稠状渣扒除后即达到脱硫的目的。图4-2 铁水罐KR法脱硫的流场示意图4.2.3脱硫剂的选择选择脱硫剂主要从脱硫能力、成本、资源、环保、对耐火材料的侵蚀程度、形成硫化物的形状、对操作影响以及安全等因素综合考虑而确定的。目前，使用的脱硫剂主要有：电石粉、石灰粉、石灰石粉、金属镁和镁基材料、苏打灰等。本设计采用石灰石粉做脱硫剂，其特点是：石灰石分解排出的CO2强烈搅动铁水，有利于脱硫反应；同时CaCO3在铁水深处分解时能生成极细 的石灰粉粒，具有很高的活度，可以提高脱硫效率；使用石灰石脱硫不会过分降温；最重要的是石灰石资源丰富，价格便宜。4.3铁水
35、炉外脱磷、脱硅磷是钢中的有害元素，它显著降低钢的低温冲击韧性。脱磷是在钢铁冶炼中的重要操作，在炉外精炼中脱磷也是必不可少的。贴水预脱磷与炉内脱磷的原理相同，即在低温、高氧化、高碱度熔渣条件下脱磷。与钢水相比，铁水预脱磷具有低温、经济合理的优点。全量铁水预处理可以明显地降低转炉、精炼的负担，提高冶炼速度，成分控制命中率达到100%，扩大钢的品种，大幅提高钢质量。而铁水脱硅技术是基于铁水脱磷发展起来的。铁水中硅与氧的亲和力大于与磷的亲和力，当加入氧化剂脱磷时，硅先于磷氧化，形成SiO2大大降低渣的碱度，所以，脱磷前必须线脱硅。铁水脱磷方法以前有在铁水罐中喷射脱硫剂并吹氧脱磷，也有在鱼雷罐车中喷射脱
36、磷剂并吹氧脱磷，目前铁水脱磷主要在转炉中进行操作。用转炉进行铁水脱磷、脱硅预处理，有利于实现全量（100%）铁水预处理，此方法具有以下特点： 与喷吹法相比，放宽对铁水硅含量的要求 控制中等碱度渣（R=2.53.0），可得到良好的脱磷效果Wp0.015%。 严格控制处理温度，目标温度1320左右，加入轻、薄废钢避免熔池文对于升高，保证脱磷，抑制脱碳。 增强熔池搅拌强度和弱供氧制度，顶吹供氧强度是一般转炉供氧迁都的一半，适当增加底吹供气强度，避免喷溅。 减少渣量，缩短冶炼时间，加快生产节奏，炉龄提高。4.4工艺流程本工艺流程为：铁水罐铁水脱硫前扒渣测温取样加入脱硫剂机械搅拌脱硫测温取样铁水脱硫后扒
37、渣转炉脱磷、脱硅。5 顶底复吹转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算5.1物料平衡计算5.1.1计算原始数据基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废铁的成分、终点钢水成分；造渣用溶剂及炉衬等原材料成分；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率；其他工艺参数。表5-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值 成分含量/%类别CSiMnPS钢种Q235设定值0.180.25.0.550.0450.050铁水设定值4.210.810.580.200.038废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值0.10痕迹0.1740.0200.0228表5-2 原材料成分成分含量/%类别CaSiO2
38、MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰88.002.50.2.601.500.500.100.060.10萤石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50生白云石36.400.8025.601.0036.20炉衬1.203.0078.801.401.6014.0焦炭0.5881.512.45.52表5-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母） 成分回收率/%类别CSiMnAlPSFe硅铁73.00/750.50/802.50/00.03/1000.05/10023.92/100锰铁6.60/900.50/7567.8/800.23
39、/1000.13/10024.74/100表5-4 其他工艺参数设定值名称参数终渣碱度w(CaO)/w(SiO2)=3.5萤石加入量为铁水量的0.5生白云石加入量为铁水量的2.5炉衬蚀损量为铁水量的0.3终渣w(FeO)含量(按向钢中传氧量w(Fe2O3)1.35w(FeO)折算)15而(Fe2O3)/ (FeO)=1/3,即金属中C的氧化产物w(Fe2O3)5，w(FeO)=8.25烟尘量为铁量的1.5(其中w(FeO)为75w(Fe2O3)的20)喷溅铁损为铁水量的1渣中铁损(铁珠)为渣量的6氧气纯度99，余者为N2 1%炉气中自由氧含量0.5(体积比)气化去硫量占总去硫量的1/3金属中C
40、的氧化物90C氧化成CO，10C氧化成CO2废钢量由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的13.35，即废钢比为11.785.1.2物料平衡的基本项目收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。5.1.3 计算步骤以100铁水为基础进行计算。第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5-5表5-7。总渣量及成分如表5-8所示：表5-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量元素反应产物元素氧化量/耗氧量/氧化产物量/备注CC+1/2O2CO4.
41、1190%=3.6993.699*16/12=4.9328.631C+O2CO24.1110%=0.4110.411*32/12=1.0961.507SiSi+O2(SiO2)0.8100.810*32/28=0.9261.736入渣MnMn+1/2O2(MnO)0.4060.406*16/44=0.1480.554入渣P2P+5/2O2(P2O5)0.180.18*80/62=0.2320.412入渣SS+O2SO20.01521/3=0.0050.005*32/32=0.0050.010S+CaO(CaS)+(O)0.01522/3=0.0100.010*(-16)/32=-0.0050.
42、0225入渣FeFe +1/2O2(FeO)1.07856/72=0.8370.837*16/46=0.2391.078入渣（表5-8）2Fe+3/2O2(Fe2O3)0.607112/160=0.4240.421*48/112=0.1820.606入渣（表5-8）合计6.7827.755成渣量4.410入渣组分之和由CaO还原出的氧量；消耗CaO量=0.01056/32=0.0175。表5-6 炉衬腐蚀的成渣量炉衬蚀损渣量/成渣组分/气态氧化物/耗氧量/CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CCOCCO2CCO，CO20.3(表5-4)0.0040.0090.2360.0040.0050.0880.0150.062合计0.2580.1040.062表5-7 加入溶剂的成渣量类别加入量成渣组分/气态氧化物CaOMgOSiO2A