转炉炼钢物料平衡计算

1.转炉炼钢物料平衡计算
1.1计算原始数据
基本原始数据：冶炼钢种与其成分、铁水和废钢成分、终点钢水成分(表1)；造渣用溶剂与炉衬等原材料的成分(表2)；脱氧和合金化用铁合金的成分与其回收率(表3)；其他工艺参数(表4)。

表1 钢水、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
aa②[C]和[Si]按实际产生情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在刚水中设定。

表2 原材料成分
表3 铁合金成分（分子）与其回收率（分母）
①10%与氧生成CO2。

表4 其他工艺参数设定值
1.2物料平衡基本项目
收入项有：铁水、废钢、溶剂、氧气、炉衬损失、铁合金。

支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。

1.3计算步骤
以100kg铁水为基础进行计算。

1.3.1计算脱氧和合金化前的总渣量与其成分
总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。

其各项成渣量分别列于表5-表7。

总渣量与其成分如表8所示。

表5 铁水中元素的氧化产物与其成渣量
①由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量=0.01×56/32=0.018kg。

表6 炉衬蚀损的成渣量
表7 加入溶剂的成渣量
①石灰加入量计算如下：由表5—表7可知，渣中已含(CaO)=–
0.018+0.004+0.002+0.935=0.923kg；渣中已含(SiO2)=1.860+0.009+0.027+0.020=1.916kg。

因设定的终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：
[R∑ω(SiO2)-∑ω(CaO)]/[ω(CaO石灰)-R×ω(SiO2石灰)]=5.783/(87.0%-3.5×
2.8%)=7.49kg。

②（石灰中CaO含量）—（石灰中S—CaS自耗的CaO量）
③由CaO还原出来的氧量，计算方法同表5的注。

表8 总渣量与其成分
①总渣量计算如下：表8中除(FeO)和(Fe2O3)以外的渣量为：
7.439+2.216+1.057+0.172+0.553+0.44+0.376+0.032=12.194kg,而终渣∑ω(FeO)=15%(表
4)，故总量为：12.194÷86.75%=14.056kg。

②ω(FeO)=14.056×8.25%=1.16kg。

③ω(Fe2O3)=14.056×5%-0.045-0.005-0.008=0.645kg。

1.3.2计算氧气消耗量
氧气实际消耗量消耗项目与供入项目之差。

见表9。

表9 实际耗氧量
炉气N2（存在于氧气中，表4）的质量，详见表10。

.
1.3.3计算炉气量与其成分
炉气中含有CO、CO
2、N
2
、SO
2
和H
2
O。

其中CO、CO
2
、SO
2
和H
2
O可由表5-表7查得，
O 2和N
2
则由炉气总体积来确定。

现计算如下。

炉气总体积V
∑
：
V
∑
=V
g
+0.5%V
∑
+1/99×(22.4/32G
s
+0.5%V
∑
-V
x
)
V
∑
=
99V
g
+0.7G
s
-V
x
98.5
=(99×8.375+0.7×8.155－0.002×
22.4/32)/98.50=8.475㎡
式中 V
g —CO、CO
2
、SO
2
和H
2
O各组分总体积，m3。

本计算中，其值为：8.677×22.4/28+2.729×22.4/44+0.010×22.4/64+
0.016×22.4/18=8.375m3。

G
s
—不计自由氧的氧气消耗量，kg。

本计算中，其值为：7.753＋0.062＋0.34=8.155kg（见表9）；
V
x
—石灰中的S与CaO反应还原出的氧量(其质量为：0.002kg，见表9)，m3；
0.5%—炉气中自由氧含量；
99—由氧气纯度为99%转换的得来。

计算结果列于表1.10。

表10 炉气量与其成分
①炉气中O 2的体积为8.475×0.5%=0.042m ³；质量为0.042×32÷22.4=0.060kg 。

②炉气中N 2的体积系炉气总体积与其他成分的体积之差；质量为0.052
×28÷22.4=0.065kg 。

1.3.4计算脱氧和合金化前的钢水量
钢水量Q g =铁水量－铁水中元素的氧化量－烟尘、喷溅和渣中的铁损
=100－6.919－[1.50×(75%×56/72＋20%×112/160)＋1＋14.056×6%]
=93.839kg
据此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前得物料平衡表11。

表11 未加废钢时的物料平衡表
注：计算误差为(119.07－122.85)/119.07×100%=－3.2 %。