《年产330万吨转炉炼钢车间设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产330万吨转炉炼钢车间设计.pdf（103页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、年产 330 万吨全连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计专业：冶金工程姓名：朱江江指导老师：折媛摘要摘要本设计的主要任务是设计一座年产 330 万吨方坯的转炉炼钢车间。本设计从基础的物料平衡和热平衡计算开始，主要包括以下几部分：转炉炉型设计、氧枪设计、转炉车间设计、连铸设备的选型及计算、以及炼钢操作制度和工艺制度，其中，转炉炼钢车间设计是本设计的重点与核心。本设计设有转炉两座，转炉大小均为 150t，平均吹氧时间为 38min，纯吹氧时间为 18min，转炉作业率为 80%，转炉的原料主要有铁水、废钢以及其它一些辅助原料。连铸坯的收得率为 98%，另外本车间炉外精炼主要采用了喂丝以及真空脱气手段。本车
2、间的浇注方式为全连铸。车间的最终产品为方坯。此次的设计任务更加巩固了我所学的专业知识，与此同时也更加了解了转炉炼钢车间的各道工艺流程，为以后的工作打下了良好的基础。关键词：顶底复吹转炉炼钢车间精炼连铸AbstactAbstactThe main task of this design is designing a plant wich perduce 3.3 million tonsof steel per year. It is become the foundation of the material and thermal calculation,mainly include the f
3、ollowing parts: the bof model designing, oxygen lance designing,equipment selection and calculation of continuous caster ,besides,also includingoperating and process system of steelmaking ,the core of the design isplantlayoutingThis design has two 150t converter for steelmaking, the average time ofo
4、xygen applying is 38min ,pure oxygen applying time is 18min, the efficient of thebof is 80% , scrap metal and other auxiliary materials. The rate of casting billet is98%, in addition , refining mainly adopts wire feeding and vacuum deairing, Thefinal product is billet.The design more strengthened my
5、 major knowledge, at the same time alsounderstand more about the converter steelmaking of each process , laiding a goodfoundation for the work of future.KeywordsKeywords: top and bottom combined blownconvertersteelmaking refiningcastingcontinuous casting目录目录1 1 绪绪 论论. 7. 71.1 转炉冶炼原理简介1 . 71.2 氧气转炉炼钢
6、的特点 . 81.3 设计原则和指导思想. 81.4 产品方案 . 92 2 氧气转炉炼钢车间氧气转炉炼钢车间 . 11 . 112.1 初始条件 . 112.2 公称容量选择2 . 112.3转炉座数的确定. 112.4 根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量。 . 112.5计算年产钢量. 123 3 转炉物料平衡和热平衡计算转炉物料平衡和热平衡计算 . 13 . 133.1 氧气顶底复吹转炉的物料平衡和热平衡. 133.1.1物料平衡计算. 133.2 热平衡计算. 243.2.1热平衡计算所需数据. 243.2.2计算步骤. 264 4 转炉炉型及氧枪设计转炉炉型及氧枪设计 . 29
7、. 294.1 转炉炉型设计 . 294.1.1炉型选择. 304.1.2转炉的公称吨位. 304.1.3炉容比确定. 314.1.4高宽比. 314.1.5炉型主要尺寸的确定. 324.1.6转炉设备及修砌. 384.2 氧枪喷头设计 . 414.2.1喷头设计. 414.2.2氧枪枪身设计. 434.2.3氧枪升降和更换机构. 464.2.4副枪设计. 474.2.5副枪的功能和要求. 474.3 底部供气元件设计 . 484.3.1底气种类. 484.3.2供气构件的选择. 484.3.3喷嘴数量及布置. 485 5 转炉炼钢的生产制度转炉炼钢的生产制度 . 49 . 495.1 主要原
8、材料的技术要求. 495.1.1金属料. 495.1.2造渣材料. 505.1.3氧化剂. 515.2 装料制度. 525.3 供氧制度. 535.3.1供氧制度主要工艺参数。. 535.3.2氧枪操作. 545.4 造渣制度. 555.4.1采用单双渣操作. 555.4.2各种渣料用量计算及加入. 555.4.3炉渣调整：. 575.5 温度制度 . 575.5.1温度控制原则. 575.6 终点控制与出钢 . 595.7 脱氧合金化 . 595.7.1脱氧合金化操作. 595.7.2影响合金元素吸收率的因素. 605.8 精炼与连铸 . 606 6 车间工艺布置车间工艺布置. 61. 61
9、6.1 车间生产工艺流程图 . 616.2 供应系统 . 626.3 转炉烟气净化与回收系统 . 636.4 炉下出钢出渣系统 . 647 7冶炼车间组成及车间布置冶炼车间组成及车间布置 . 65 . 657.1 冶炼车间的组成和厂房的布置形式. 657.1.1车间的组成. 657.2 主厂房的工艺布置 . 667.2.1原料跨间的布置. 667.3 转炉跨间的布置 . 677.4 精炼跨间的布置 . 717.5 浇铸跨间的布置. 717.5.1.连铸机总长度. 717.5.2连铸机高度. 727.5.3连铸机浇注平台尺寸. 737.4.5浇注跨长度. 737.5.6浇注跨吊车轨面标高. 73
10、8 8 连连 铸铸 车车 间间. 75. 758.1 连铸系统的组成及工艺流程 . 758.2 浇注跨的工艺布置 . 758.2.1连铸机机型的选择. 758.2.2连铸机的主要工艺参数计算. 768.3 连铸机基本参数的确定. 788.3.1拉坯速度. 788.3.2铸机的弧形半径的确定. 798.3.3铸坯液心长度、冶金长度和铸机长度，以及高度 . 798.3.4钢包的设计. 808.3.5中间包的设计. 828.3.6结晶器的设计. 838.3.7二冷区的设计. 848.3.8拉矫方法的确定. 858.3.9引锭装置. 858.3.10辊道及后步工序其他设备. 858.3.11电磁搅拌装
11、置. 858 8 生产组织和人员编制生产组织和人员编制 . 87 . 879 9 主要经济技术指标主要经济技术指标 . 92 . 92专题专题. 93. 93致致 谢谢. 102. 1021 1 绪绪 论论1.11.1 转炉冶炼原理简介转炉冶炼原理简介11转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含 1%的硅可使生铁的温度升高 200 摄氏度） ，可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。氧气转炉生产的主要原材料是铁水，大多数情况下铁水由高炉攻击，而高炉的原材料是铁矿石；转炉生产出来的产品是钢坯（或钢锭） ，他们还不是最终成品，而必须
12、经由轧钢机轧制成各种类型和规格的钢板、型钢和钢管等最终产品，提供给市场。因此，氧气转炉不可能独立存在，它必须前有炼铁，后有轧钢，共同组成一个钢铁生产的联合体。我们称这样的生产模式为钢铁联合企业。从化学成分来看，刚和生铁都是铁碳合金，并还有 Si、Mn、S、P 等元素，由于 C 和其他元素的含量不同，所形成的组织不同，因而性能也不一样。根据FeC 相图，C 含量在 0.0218%-2.11%之间的铁碳合金为钢，它的熔点在1450-1500。C 含量在 2.11%以上的铁碳合金称为生铁，熔点在 1100-1200。C 含量在 0.0218%一下的铁碳合金称为工业纯铁。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3
13、C 固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。若以生铁为原料炼钢， 需氧化脱碳:钢种 P、 S 含量过高分别会造成钢的 “冷脆”性和“热脆”性，炼钢过程应脱出P、S；钢中氧含量超过限度会加剧钢的“热脆”性，并形成大量氧化物夹杂，因而要脱出氧；钢种含有 H、N 分别造成钢的氢脆和时效性，应该降低钢中的有害气体含量；夹杂物的存在会破坏钢基体的连续性，从而降低钢的力学性能，也应该去除：炼钢过程应提高温度达到出钢要求，同时还要加入一定种类和数量的合金，使钢的成分达到所炼钢种的规格。综上所述，
14、炼钢的基本任务包括：脱碳、脱氧、脱硫、脱磷；去除有害气体和夹杂，提高温度；调节成分。炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱硫、脱磷以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，其工艺操作原则则是控制供氧、造渣、温度，以及加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢坯或钢锭。1.21.2 氧气转炉炼钢的特点氧气转炉炼钢的特点与平炉、电炉炼钢法相比，氧气转炉炼钢具有生产率高、刚中气体含量低、钢的质量好等特点。氧气转炉炉内反应速度快，冶炼时间短，具有很高的生产效率。随着转炉容量的增大，生产率进一步提高。氧气转炉钢具有以下特点：（1
15、）钢中气体含量少（2）由于炼钢主要原材料为铁水，废钢用量所占比例不大，因此 Ni、Cr、Mo、Cu、Sn 等残余元素含量低，由于钢中气体和夹杂少，具有良好的抗时效能力、能加工变形性能和焊接性能，钢材内部缺陷少。不足之处是强度偏低，淬火性能稍次与平炉和电炉钢。此外，氧气转炉钢的机械性能及其他方面性能也是良好的。（3）原材料消耗少，热效率高，成本低。氧气转炉的金属消耗率一般为11001140kg/t，比平炉稍高些。耐火材料消耗仅为平炉的1530%,一般为25kg/t。由于氧气转炉是利用炉料本身的化学热和物理热，热效率高，不需外加热源。因此燃料和动力消耗方面比平炉和电炉均低。氧气转炉的高效率和低消耗
16、，使钢的成本较低。（4）原料适应性强。氧气转炉对原料的适应性强，不仅能吹炼平炉生铁，而且能吹炼 P（0.51.5%）和高 P（1.5%）生铁，还可以吹炼钒、钛等特殊成分的生铁。（5）基建投资少，建设速度快。氧气转炉设备简单，重量轻，所占的厂商面积和所需要的重型设备的数量比平炉车间少，因此投资比相同产量的平炉低3040%。而且生产规模越大，基建投资就越省。氧气转炉车间的建设比平炉车间快得多。氧气转炉炼钢生产比较均衡，有利于与连铸机配合。还有利于开展综合利用，如煤气回收及实现生产过程的自动化。近年来由于氧气转炉炼钢与炉外精炼技术相结合，所炼钢种进一步扩大，目前能生产的钢种近 300 个。1.31.
17、3 设计原则和指导思想设计原则和指导思想对设计的总要求是技术先进，工艺上可行;经济上合理。所以，设计应遵循的原则和指导思想是：1）遵守国家的法律、法规，执行行业设计有关标准、规范和规定，严格把关，精心设计;2）设计中对主要工艺流程进行多方案比较，以确定最佳方案;3）设计中应充分采用各项国内外成熟的新技术，因某种原因暂时不上的新技术要预留充分的可能性。所采用的新工艺、新设备、新材料必须遵循经过工业性试验或通过技术鉴定的原则;4） 要按照国家有关劳动安全、 工业卫生及消防的标准及行业设计规定进行设计;5）在学习、总结国内外有关厂家的生产经验的基础上，移植适用可行的先进技术;6）设计中应充分考虑节约
18、能源、节约用地，实行资源的综合利用，改善劳动条件以及保护生态环境。1.41.4 产品方案产品方案一、冶炼的钢种、代表钢号及其化学成份本设计冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分见表2-1所示。表表1-11-1 冶炼的钢种，代表钢号及其化学成分冶炼的钢种，代表钢号及其化学成分钢种普钢钢号化学成分（%）CSiMnP0.045S0.05Cu0.300.5-0.80.0450.050.301.2-1.60.00500.050.301.3-1.60.0450.0450.30AlQ2350.14-0.20.12-0.30.35-0.5205钢Q2750.28-0.30.15-0.385低合合金钢16Mn0.12
19、-0.20.20-0.63020MnSi0.17-0.20.40-0.730热轧硅硅钢硅钢钢冷轧0.080.073.80-4.402.8-3.200.200.05-0.080.200.015-0.0250.200.05-0.0250.05-0.120.02二、产品方案本设计产品方案见表2-2所示表表 1-21-2 产产品品方方案案钢种普碳钢低合金钢总计说明：1)年产合格坯总量，是指连铸坯产量;2)表中所有钢种均进行炉外精炼处理，包括吹氮、LF、VOD、RH处理等;3)产品方案中的合金比30.30%、连铸比100%、精炼比100%.4)连铸坯规格:铸坯断面尺寸(mm2)， 取决于轧材产品类型和轧
20、机的规格， 本设计是生产型材(角钢、工字钢、轻轨钢、圆钢等)，轧机为1700轧机，采用方形铸坯，其断面应为250mm250mm，连铸坯产量(万t/a)100230330生产比例%30.3069.70100精炼方式吹氮或主要RHLF或LF+VOD2 2 氧气转炉炼钢车间氧气转炉炼钢车间2.12.1 初始条件初始条件拟建年产量为 330 万吨连铸坯的氧气转炉炼钢车间，相关技术参数如下：1）年产量：方坯 330 万吨；2）产品方案：普碳钢、低碳钢；2.22.2 公称容量选择公称容量选择221)选取时炉子容量应和国家标准浇注起重机的起重能力相适应。即吊车的起重能力必须大于转炉最大出钢量和钢包(有衬)的
21、重量之和， 并应有一定的富余能力。参见表2-1所示确定转炉的公称容量为150t。表表2-12-1与转炉配套的钢包容量和浇注起重机的配合与转炉配套的钢包容量和浇注起重机的配合项目单位转炉公称容量最大出钢量钢包容量浇注起重机tttt100120120120150150150180180数值220220220250275275180320320180/63/20 225/63/20 280/80/20 360/100/20 400/100/20 450/100/202.32.3转炉座数的确定转炉座数的确定为了减少车间内的设备互相干扰，终有固数目的炉子在吹炼，以发挥生产潜力。炉于座数不宜太多，但必须保
22、持年间内始本设计是使用顶底复吹转炉冶炼，合考虑当前转炉炼钢车间的生产情况，选用 二吹二的方案，这样同时也可以提高转炉的利用效率，减少资金的投入。2.42.4 根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量。根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量。根据表 22 选取每炉钢的平均冶炼周期取 37min，平均供氧时间为18min。表表 2 22 2 转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉公称吨位/t冶炼周期 /min吹氧时间 /min年出钢炉数=1=13028321216301003238141810038451620备注结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定年炼钢时间炼一炉钢
23、的平均冶炼时间年日历时间 转炉作业率炼一炉钢的平均冶炼时间144036580%1106638年出钢炉数11066= 38年日历天数转炉作业率36580%每天出钢炉数=式中转炉作业率：取=80%2.52.5计算年产钢量计算年产钢量在选定转炉公称容量和转炉工作之后，即可计算出车间的年产钢水量：W=Nnq式中W车间年产刚水量，t。n车间经常吹炼炉子座数;N每一座吹炼炉子的年出钢炉数；q转炉公称容量；再根据浇注方法就可以计算出年产钢量：W nNq 2 3319579t144036580%150383 3 转炉物料平衡和热平衡计算转炉物料平衡和热平衡计算炼钢过程的物料平衡与热平能量衡计算是建立在物质和能
24、量的基础上的。其主要目的是比较这个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度、确定合理的设计参数和提高炼钢经济技术指标提供定量依据。由于炼钢是一个复杂的高温物理化学过程加上测试手段有限，现在还难以做到精确测量。本章主要对转炉的物料平衡和热平衡加以计算以确定其具体参数并加以设计。33.13.1 氧气顶底复吹转炉的物料平衡和热平衡氧气顶底复吹转炉的物料平衡和热平衡3.1.1 物料平衡计算3.1.1.1计算原始数据基本数据有：冶炼钢种及其成分铁水和废钢成分、终点钢水成分（表3-1）；造渣用熔剂及炉衬等的原材料的成分（表3-2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表 3-3）；其它工
25、艺参数（表 3-4）。表表 3-13-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值成分含量/%类别钢种 Q235A 设定值0.20铁水设定值废钢设定值终点钢水设定值4.100.180.100.270.800.25痕迹0.520.600.550.180.2000.0300.0200.0350.0300.021CSiMnP0.0450.050S注：终点钢水成分中，C和Si按实际生产情况选取；Mn、P和S分别按铁水中相应成分含量的 30%，10%和 60%留在钢水中设定。本计算设定的冶炼钢种为 Q235A.表表 3-23-2原材料的成分原材料的成分含量%类别石灰萤
26、石白云石炉衬焦炭CaOO2MgO Al2O3Fe2O3GaF2P2O5SCO2H2O灰分挥发分88.000.302.505.502.601.500.500.100.064.640.100.601.601.5088.000.900.101.5036.400.8025.601.0036.201.203.0078.801.401.6014.000.5881.5012.405.52表表 3-33-3铁合金成分及其回收率铁合金成分及其回收率含量/%C类别硅铁73.00,75锰铁6.60.50,0,9010%C 与氧生成 CO表表 3-43-4其他工艺参数设定值其他工艺参数设定值名称参数名称参数750.5
27、0,8067.8,802.50,00.05,1000.23,1000.13,10024.74,1000.03,10023.92,100SiMnAlPSFe终渣碱度萤石加入量生白云石加入量炉衬侵蚀量W(GaO/W(SiO2)=3.5为铁水的 0.5%为铁水的 2.5%为铁水的 0.3%渣中铁损（铁为渣量的 6%珠）氧气纯度含量99%，余者为 N20.5%（体积比）90%C 氧化成 CO，10%C 氧化成 CO2确定，本计算结果为 铁 水 量 的19.43%，即废钢比为 16.27%炉气中自由氧占总去硫量的 1/3终渣W(FeO)含15%，而 W(Fe2O3)/气化去硫量W(FeO)折算烟尘度喷溅
28、铁损3.1.1.3 物料平衡的基本项目收入项铁水废钢熔剂（石灰、萤石、轻烧白云石）氧气炉衬蚀损铁合金3.1.1.3计算步骤以 100kg 铁水为基础进行计算。第一步：计算脱氧合金化前的总渣量及其成分。O3按W(FeO)=1.35W(FeO)=1/3,即 W(Fe2金属中 C的氧由热平衡计算来)=5%，化产物废钢量W(FeO)=8.25%中 W(FeO)为 75%，W(Fe2O3)为 20%为铁水量的 1%为铁水量的 1.5%（其支出项钢水炉渣烟尘渣中铁珠炉气喷溅总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬蚀损和加入熔剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表 3-5，表 3-6，表 3-7。总渣量及其成分如表 3-
29、8 所示。第二步：计算氧气消耗量。氧气实际消耗量为消耗项与攻入项之差，见表 3-9。表表 3-53-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量铁水中元素的氧化产物及其成渣量元素C反应产物C CO元素氧化量/kg4.0090%=3.600耗氧量/kg4.800产物量/kg8.400备注C CO24.0010%=0.4001.0671.470SiSi (SiO2)0.8000.9101.710入渣MnMn（MnO2）P0.4200.1200.540入渣P (P2O5)0.1800.2300.410入渣SS SO20.0141/3=0.0050.0050.010S+(CaO)(CaS)+（O）FeFe (F
30、eO)0.0142/3=0.0090.021(CaS)入渣-0.0050.2391.076入渣1.07656/76=0.837Fe (Fe2O3)0.606112/160=0.424总计6.6750.1820.606入渣7.548成渣量4.363入渣组分之和 由 CaO 还原出的氧量;消耗的 CaO 量=0.00956/32=0.016kg。表表 3-63-6 炉衬蚀损的成渣量炉衬蚀损的成渣量炉料蚀损量/kg0.3（见表4)合计表表 3-73-7 加入溶剂成渣量加入溶剂成渣量类加入CaO0.0020.910MgOSiO2成渣组分/kgAl2O3Fe2O3P2O5Gas气态产物 kg/sGaF2
31、H2OCO2O2成渣组分/kg气态产物/kg耗氧量/kgCaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3COCCO2CCO，CCO20.0040.0090.2360.0040.0050.314%90%28/12=0.0880.314%10%=0.0150.314%(90%16/122)=0.0620.06244/12+10%32/10.2580.103别量/kg萤石生白灰石灰合计成渣量6.672.50.50.0030.0280.0080.0080.0050.0010.0400.0050.6400.0200.0250.9055.8636.6750.1730.1670.1000.0330.0070.009
32、0.0070.3090.0020.8160.2150.1330.0410.0120.0100.0400.0121.2140.0028.442： 由 表3-6表3-7可 知 ， 渣 中 已 含 （ CaO ） = ；渣中已含（SiO2）0.016+0.004+0.002+0.910=0.900kg=1.710+0.009+0.028+0.020=1.767kg。因设定的终渣碱度 R=3.5；故石灰加入量为Rw (SiO2)w（CaO）/w（CaO 石灰）Rw (SiO2 石灰)=5.285/(88.0%3.52.50%)=6.67kg(石灰中 CaO 含量) (石灰中 SCaS 自耗的 CaO
33、含量)。由 CaO 还原出来的氧气，计算方法同表 3-6 注。表表 3-83-8 总渣量及其成分总渣量及其成分炉渣成 CaO SiO2MgO Al2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5分元素氧化成渣量 （kg）石灰成 5.863 0.167 0.173 0.100渣量（kg）耐火材量 （kg）轻烧白渣量（kg）萤石成（kg）1.934 1.052 0.137 0.054 1.0780.653 0.440 0.422 0.031 13.066总渣量 6.779（kg）%51.97 14.83 8.071.053.998.255.003.373.230.24100.00渣量0.002 0.0
34、28 0.003 0.0080.4920.008 0.440 0.0051.595云石成 0.910 0.020 0.640 0.0250.0050.258料蚀损 0.004 0.009 0.236 0.0041.7100.054 1.0780.6070.0330.007 0.0096.3520.410 0.0214.366CaS合计总 渣 量 计 算 如 下 : 因 为 表3-9中 除 (FeO) 和 (Fe2O3) 以 外 的 渣 量为 :6.779+1.934+1.025+0.137+0.540+0.440+0.422+0.031=11.216Kg, 而 终 渣 (FeO)=15%(表
35、5)故总渣量为 11.216/86.75%=12.929Kg。 (FeO)量=12.9295%=1.067Kg。 (Fe2O3)量=12.9295%0.0330.0050.008=0.600Kg。第二步：计算氧气消耗量氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差。详见表 3-9。表表 3-93-9 实际耗氧量实际耗氧量耗氧量项/（Kg）铁水中元素耗氧量 7.548炉衬中碳氧化耗氧量 0.062烟尘中铁氧化耗氧量 0.340炉气中自由氧耗氧量 0.059合计8.010第三步：计算炉气量及其成分炉气中含有 CO，CO2，N2，SO2和 H2O。其中 CO，CO2，SO2和 H2O 可表查得，O2和 N2
36、则有炉气总体积来确定。先计算如下：炉气总体积 V：V=Vg+0.5%V+1/99(22.4/32Gs+0.5%VVx)V=(99Vg+0.7Gs-Vs)/98.50=(998.183+0.77.95-0.007)/98.50=8.281m3本计算中，式中 VgSO2,CO,CO2,和 H2O 各组分总体积 m3其值为 8.488。22.4/28+2.69922.4/44+0.01022.4/64+0.01222.4/18=8.183Gs 不 计 自 由 氧 的 氧 气 消 耗 量 ， Kg 。 本 计 算 中 ， 其 值 为7.548+0.062+0.34=7.95Vx- 铁水与石灰石的 S
37、与 GaO 反应氧气质量为 0.007 见表 3-10，m30.5%炉气中自由氧含量；99由氧气纯度 99&转换得来的。计算结果列于表 3-10。表表 3-103-10 炉气量及其成分炉气量及其成分供养项/（Kg）铁水中 S 与 CaO 反应还原出的氧量 0.005石灰中 S 与 CaO 反应还原出的氧量 0.002合计 0.0078.072实际氧气消耗量/（Kg）炉气成分COCO2SO2H2OO2N2合计炉气量（Kg）8.4882.6990.0100.0120.0600.06111.330体积（m3）8.48822.4/28=6.7902.69222.4/44=1.3702.699/64=0
38、.0040.01222.4/18=0.0150.0420.0498.281体积%82.0816.590. 050.180.500.59100.00重量为 0.041炉气中 O2的体积为 8.2810.5%=0.041 m332/22.4=0.059Kg，炉气中的N2 的体积为炉气总体积与其它成分的体积之差；重量为0.04928/22.4=0.061Kg。第四步： 计算脱氧和合金化的钢水量。钢水量 Qg=铁水量铁水中元素的氧化量烟尘喷溅和渣中的铁损；Qg=1006.6751.5（75%56/7220%112/160）+1.00+12.7236%=90.356Kg。据此可以编制脱氧和合金化前的物料
39、平衡表（表 3-12）表表 3-113-11未加废钢的物料平衡表未加废钢的物料平衡表收入项目铁水石灰萤石白云石炉衬氧气总计质量（Kg）100.006.670.502.500.308.07118.04%84.715.640.422.120.256.84100.00项目钢水炉渣炉气喷溅烟尘渣中铁珠合计支出质量（Kg）90.3611.3311.331.001.500.78118.04%76.5511.079.600.851.270.66100.00第五步：计算加入废钢的物料平衡如同第一步中计算铁水中元素氧化量一样。利用表 1 的数据先确定废钢种元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表 3-13） 。表表
40、3-123-12 废钢种元素的氧化产物及成渣量废钢种元素的氧化产物及成渣量元素CSiMnPS反应产物CCOCCO元素氧化量（Kg） 耗氧量19.430.08%90%=0.01419.430.08%10%=0.0020.0050.0560.0210.0030.0005-0.00060.1030.019产物量0.033(入气)00007(入气)0.1050.0930.0050.01(入气)0.003(CaS)0.206进入钢中的量（Kg）（Kg）（Kg）0.25%=0.00Si（SiO2） 19.4349Mn(MnO)19.430.37%=0.072P (P2O5)S (SO2)19.430.01
41、%=0.00219.430.01%1/3=0.0005S (CaO)=19.430.01%2/3=(CaS)+O合计成渣量/Kg0.00120.1419.43-0.14=19.29表表 3-133-13 加入废钢的物料平衡表加入废钢的物料平衡表( (以以 100Kg100Kg 铁水为基准铁水为基准) )收入项目铁水废钢石灰萤石白云石炉衬氧气总计0.308.072+0.103=8.175137.5750.225.94100.00渣中铁珠合计137.926100.000.780.57质量（Kg）100.0019.436.670.502.50%72.6914.124.850.361.82项目炉渣炉气
42、喷溅烟尘支出质量（Kg）13.2111.58+0.206=11.7861.001.50%9.588.550.731.0990.36+19.29+=109.6579.50注：注：计算误差为（137.575-137.926）/137.575100%=-0.26%表表 3-143-14 加入废钢的物料平衡表以加入废钢的物料平衡表以 100Kg(100Kg(铁水铁水+ +废钢废钢) )为基准为基准收入项目铁水废钢石灰萤石白云石炉衬氧气总计0.256.85115.190.225.94100.00渣中铁珠合计0.65114.840.57100.00质量（Kg）88.7316.275.580.422.097
43、2.6914.124.850.361.82钢水炉渣炉气喷溅烟尘91.8111.069.870.841.2679.509.588.550.731.09%项目支出质量（Kg）%第六步：计算脱氧后和合金化后的物料平衡。先根据钢种成分设定值和（3-1）和铁合金成分及其回收率（3-3）算出锰铁和硅铁的加入量，再计算其元素的烧损量。将所有结果与表归类合并，既得冶炼一炉钢的总物料平衡表。锰铁加入量 W锰=(0.55%-0.18)91.81/(67.80%80%)=0.0606Kg硅铁加入量 W硅= 0.25%(91.81+0.53) -0.002/(73.00%75%)=0.42Kg3-153-15 铁合金
44、中元素烧损量及其产物量铁合金中元素烧损量及其产物量类别元烧损量素C0.626.60%10%=0.004量0.010量0.0159(CO2)0.626.60%90%=0.037脱氧成渣炉气量入钢量锰铁MnSiP0.6267.8%10%=0.0840.620.50%25%=0.0010.0240.0010.1080.0020.6267.80%80%=0.3340.620.50%75%=0.0020.620.23%=0.001SFe合计AlMnSi硅铁SFe合计总计P0.620.13%=0.0010.6224.74%=0.1540.0890.0350.1100.0150.5290.422.50%10
45、0%=0.0110.420.50%20%=0.00040.4273.0%25%=0.00770.0100.00010.0880.0060.00050.1650.420.5%80%=0.0020.4273.0%75%=0.2300.420.05%=0.0002*0.420.03%=0.0001*0.4223.92%=0.10060.0980.1720.3320.1770.1330.2820.0150.861脱氧和合金化后的钢水成分如下：W(C)=(0.10%+0.037/92.67100%)=0.14%W(Si)=(0.002+0.230)/92.67100%=0.25%W(Mn)=0.180%
46、+(0.334+0.002)/92.67100%=0.55%W (P)=(0.020%+0.001/92.67100%)=0.021%W(S)=(0.21%+0.001/92.67100%)=0.022%。可见，含碳量尚未达到设定值，为需要在钢包内加焦粉增碳。其加入量 W1为：W1=(0.18-0.14)%钢水量/焦炭中 C 含量C 回收率=0.04%92.67%/81.50%75%=0.06Kg表表 3-153-15 焦粉生成的产物焦粉生成的产物碳 烧 损 量耗氧量/kg气体量/kg/kg0.0681.50%25%=0.012 为 CO2、H2O 和挥发分的总和（未计算挥发分燃烧的影响） 。
47、由此可得冶炼过程（即脱氧和合金化后）的总物料平衡表。表表 3-163-16 总物料平衡表总物料平衡表收入项目铁水废钢石灰萤石白云石炉衬氧气锰铁硅铁焦粉合计质量（kg）88.7316.275.580.422.090.257.020.630.420.06116.47%71.8913.974.790.361.790.216.030.540.360.05100.00项目钢水炉渣炉气喷溅烟尘渣中溅珠116.74支出质量（kg）92.7111.359.930.881.320.69100.00%79.429.728.510.721.080.560.0320.044+0.06(0.58+5.52)%=0.04
48、70.0612.40%=0.0070.0681.50%75%=0.037成渣量/kg碳入钢量/kg注：计算误差： （116.47-116.74）/116.74100%=-0.23%；可近似认为（0.133+0.032）的氧量系出钢水二次氧化所带入。3.23.2 热平衡计算热平衡计算3.2.1 热平衡计算所需数据计算所需基本原始数据有：各种炉料及产物的温度（ 3-17）物料平均热容（表 3-18） 反映热效应 （表 3-19） 溶入铁水的元素对铁水的熔点的影响 （表 3-20）其他参照物料平衡选取。表表 3-173-17 入炉物料及产物的温度设定入炉物料及产物的温度设定入炉物料名称铁水废钢其他原
49、料炉渣炉气烟尘产物温度()12502525与钢水相同14501450表表 3-183-18 物料平均热容物料平均热容物料名称生铁钢炉渣矿石烟尘炉气固态平均热容（kJ/kg.k）0.7450.699-1.0470.996-熔化潜热218272209209209-液态或气态平均热容0.8370.8371.2481.248-1.137表表 3-193-19 炼钢温度下的反应热效应炼钢温度下的反应热效应组元CCSiMnPFeFeSiO2P2O5化学反应C+1/2O2=CO氧化反应C+O2=CO2氧化反应Si+O2=(SiO2)氧化反应Mn+1/2O2=(MnO)氧化反应2P+5/2O2=(P2O5)氧
50、化反应Fe+1/2O2=(FeO)氧化反应2Fe+3/2O2=(Fe2O3)氧化反应(SiO2)+2(CaO)=(2CaO.SiO2) 成渣反应(P2O5)+4(CaO)=(4CaO.P2O5) 成渣反应H（kJ/kmol）-139420-418072-817682-361740-1176563-238229-722432-97133-693054H（kJ/kmol）-11639-34834-29202-6594-18980-4250-6460-1620-4880CaCO3MgCO3CaO3=(Cao)+CO2分解反应MgCO3=(MgO)+ CO2分解反应169050118020169014