转炉物料平衡计算

②.ω(FeO)=9.701×8.25%=0.8㎏ ω(Fe2O3)=9.701×5%-0.002=0.483㎏
第二步：计算氧气消耗量。
氧气的实际消耗量系消耗项目与供入项目之差。见表1-9
表1-9 实际耗氧量
耗氧项/㎏
供氧项/㎏
实际耗氧量/㎏
铁水中元素氧化耗氧量（表1-5） 7.263
炉衬中碳氧化消耗氧量（表1-6） 0.066
表1-14 加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水+废钢为基础）
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1-5到表1-7。总渣量及成分如表1-8所示：
表1-5 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/㎏
产物量㎏
进入钢中的量/㎏
C
[C]→{CO}
13.38×0.08%×90%=0.010
0.013
0.023
[C]→{CO2}
13.38×0.08%×10%=0.001
0.003
0.004
Si
[Si]→(SiO2)
13.38×0.25%=0.033
0.038
0.071
Mn
[Mn]→(MnO)
13.38×0.37%=0.050
Vx——石灰中的S和CaO反应还原出的氧量（其质量为：0.002㎏，见表1-9），
m³。0.5%——炉气中自由氧含量。
99.6——自由氧纯度为99.6%转换得来。
计算结果列于表1-10
表1-10 炉气量及其成分
炉气成分
炉气量/㎏
炉气体积/ m³
体积分数/%
CO
8.810
8.810×22.4/28=7.048
炉气总体积V∑
=8.152m³
式中Vg——CO、CO2、SO2和H2O各组分总体积，m³。本计算中其值为：
8.81×22.4/28+2.026×22.4/44+0.01×22.4/64+0.006×22.4/18=8.09m³
Gs——不计自由氧的氧气消耗量，㎏。本计算中其值为：
7.263+0.066+0.34=7.669㎏（见表1-9）
质量分数/%
52.58
14.72
10.97
1.27
2.93
8.25
5.00
2.7
1.27
0.31
100
①.表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为5.11+1.428+1.056+0.123+0.284+0.262+0.123+0.03=
8.416㎏，而终渣Σω(FeO)=15%(表1-4)，故总渣量为8.416/86.75%=9.701㎏。
表1-8 总渣量及其成分
炉渣成分/㎏
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
MnO
FeO
Fe2O3
CaF2
P2O5
CaS
合计
元素氧化成渣量
1.286
0.284
0.8
0.483
0.115
0.021
2.989
石灰成渣量
3.770
0.108
0.072
0.056
0.008
4.014
炉衬蚀损成渣
0.005
0.005
0.242
石灰中S与CaO反应还原出的氧化量（表1-7）0.002
烟尘中铁氧化消耗氧量（表1-4） 0.34
7.728-0.002+0.026=7.752
炉气自由氧含量（表1-10） 0.059
合计 7.728
合计 0.002
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可由表1-5~表1-7查得，O2和N2则由炉气总体积来确定。现计算如下：
第五步：计算加入废钢的物料平衡。
如同第一步计算铁水中元素氧化量一样，利用表1-1中的数据先确定废钢中元素的氧化量及其消耗量和成渣量（表1-12），再将其与表1-11归类合并，遂得到加入废钢后的物料平衡表1-13和表1-14。
表1-12 废钢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㎏
3.62
炉渣
9.70
8.40
萤石
0.30
0.26
炉气
10.94
9.48
生白云石
2.50
2.17
喷溅
1.00
0.87
炉衬
0.30
0.26
烟尘
1.50
1.30
氧气
7.752
6.74
渣中铁珠
0.58
0.50
合计
115.01
100.00
合计
115.36
100
注：计算误差为（115.01-115.36）/115.01×100%=-0.3%
86.47
CO2
2.026
2.026×22.4/44=1.031
12.64
SO2
0.010
0.010×22.4/64=0.004
0.05
H2O
0.006
0.006×22.4/18=0.007
0.08
O2
0.059
0.041
0.50
N2
0.026
0.021
0.26
合计
10.937
8.152
100.00
备注
C
[C]+1/2O2→{CO}
4.15×90%=3.735
3.735*16/12=4.98
8.715
[C]+O2→{CO2}
4.15×10%=0.415
0.415*32/12=1.107
1.522
Si
[Si]+O2→(SiO2)
0.600
0.60*32/28=0.686
1.286
入渣
Mn
[Mn]+1/2O2→(MnO)
表1-2 原材料成分
成分含量/%
类别
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
CaF2
P2O5
S
CO2
H2O
C
灰分
挥发分
石灰
91.00
2.60
1..74
1.34
0.09
3.23
萤石
5.49
0.60
3.50
87.30
0.994
0.051
2.065
白云石
53.40
0.50
29.60
2.14
0.213
0.014
0.015
0.065
P
[P]→(P2O5)
13.38×0.01%=0.001
0.001
0.002
S
[S]→{SO2}
13.38×0.009%×1/3=0.0004
0.0004
0.0008
[S]+[CaO]→
(CaS)+(O)
13.38×0.009%×2/3=0.0008
-0.0004
0.002
合计
0.096
0.009*(-16)/32=-0.005
0.021
入渣
Fe
[Fe] +1/2O2→(FeO)
0.8×56/72=0.622
0.622*16/46=0.216
0.8
入渣（表1-8）
2[Fe]+3/2O2→(Fe2O3)
0.483×112/160=0.338
0.338*48/112=0.145
0.483
0.002
0.002
0.256
生白云石成渣
1.335
0.013
0.74
0.054
0.005
0.0008
2.148
萤石成渣量
0.016
0.002
0.011
0.262
0.003
0.0003
0.294
总成渣量
5.11
1.428
1.056
0.123
0.284
0.8
0.485
0.262
0.123
0.03
9.701
成渣量
6.456
①.石灰加入量：渣中已含（CaO）=-0.016+0.006+1.335=1.325㎏；渣中已含(SiO2)=1.286+0.006+0.016+0.013=1.321㎏；因设定终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：3.299/(88.0%-3.5×2.50%)=4.16㎏
②.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中S→CaS自耗的CaO量）
表1-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
成分含量/%
类别
C
Si
Mn
P
S
钢种Q235设定值
0.18
0.25.
0.55
≤0.045
≤0.050
铁水设定值
4.25
0.60
0.40
0.07
0.035
废钢设定值
0.18
0.25
0.55
0.030
0.030
终点钢水设定值
0.10
痕迹
0.18
0.020
0.021
＝100-5.994-[1.50×(75%×56/72+20%×112/160)+1+9.701×6%]
＝91.701㎏
由此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前的物料平衡表1-11
表1-11 未加废钢时的物料平衡表
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
100
86.95
钢水
91.70
79.45
石灰
4.16
①.炉气中O2的体积为8.152*0.5%=0.041m³；质量为0.041*32/22.4=0.059kg。
②.炉气中N2的体积系炉气总体积与其他成分体积之差；质量为0.021*28/22.4=0.026㎏
第四步：计算脱氧和合金化前的钢水量。
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
14.133
炉衬
1.615
1.70
80.58
0.51
0.595
15
焦炭
0.58
81.5
12.4
5.52
表1-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）
成分回收率/%
类别
C
Si
Mn
Al
P
S
Fe
硅铁
——
73.00/75
0.50/80
2.50/0
0.05/100
0.03/100
23.92/100
锰铁
6.60/90
气化去硫量
占总去硫量的1/3
金属中[C]的氧化物
90﹪C氧化成CO，
10﹪C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13.38﹪，即废钢比为11.8﹪
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。
15﹪而ω(Fe2O3)/ ∑ω(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75﹪,w(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
99.6﹪，含氮0.4%
炉气中自由氧含量
0.5﹪(百分比)
入渣（表1-8）
合计
5.994
7.263
成渣量
2.989
入渣组分之和
①由CaO还原出的氧量；消耗CaO量=0.009×56/32=0.016㎏。
表1-6 炉衬蚀损的成渣量
炉衬蚀损渣量/㎏
成渣组分/㎏
气态氧化物/㎏
耗氧量/㎏
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
C→CO
C→CO2
C→CO，CO2
0.3(表1-4)
0.07
13.38-0.096=13.284
成渣量/㎏
0.140
表1-13 加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水为基础）
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
100
77.85
钢水
91.7+13.284=104.95
81.48
废钢
13.38
10.41
炉渣
9.70+0.14=9.84
7.64
石灰
4.16
0.220
0.22*16/55=0.064
0.284
入渣
P
2[P]+5/2O2→(P2O5)
0.050
0.05*80/62=0.065
0.115
入渣
S
[S]+O2→{SO2}
0.014×1/3=0.005
0.005*32/32=0.005
0.010
[S]+[CaO]→(CaS)+(O)
0.014×2/3=0.009
0.0003
0.262
0.006
生白云石
2.5
1.335
0.74
0.013
0.054
0.005
0.0008
0.353
石灰
4.16
3.77
0.072
0.108
0.056
0.008
0.134
0.002
合计
5.105
0.814
0.137
0.121
0.008
0.009
0.262
0.006
0.487
0.002
转炉炼钢课程设计
题 目 转炉物料平衡和热平衡计算及
转炉ห้องสมุดไป่ตู้型设计计算
姓 名 何一依
学 号 **********
班 级 10冶金4班
指导教师 王海鸥
学 院 国际学院
一、转炉物料平衡和热平衡计算
1. 物料平衡计算
1.1 计算原始数据
基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废钢的成分、终点钢水成分(表1-1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料成分（表1-2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率（表1-3）；其他工艺参数（表1-4）。
0.005
0.005
0.242
0.002
0.002
0.095
0.017
0.066
合计
0.256
0.112
0.066
表1-7 加入溶剂的成渣量
类别
加入量
㎏
成渣组分/㎏
气态氧化物/Kg
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
P2O5
CaS
CaF2
H2O
CO2
O2
萤石
0.3
0.002
0.016
0.011
0.003
0.50/75
67.8/80
——
0.23/100
0.13/100
24.74/100
表1-4 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0.3﹪
生白云石加入量
为铁水量的2.5﹪
炉衬侵蚀量
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)
3.24
炉气
10.94+0.028=10.93
8.49
萤石
0.3
0.23
喷溅
1.00
0.78
轻烧白云石
2.5
1.95
烟尘
1.50
1.16
炉衬
0.3
0.23
渣中铁珠
0.58
0.45
氧气
7.822
6.09
0
合计
128.46
100.00
合计
128.80
100.00
注：计算误差为（128.46-128.80）/128.46×100%=—0.3%