转炉物料平衡与热平衡计算

氧气转炉炼钢物料平衡计算与热平衡计算

1物料平衡计算

1.1计算原始数据

基本原始数据铁水和废钢成分、终点钢水成分（表1）;造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其他工艺参数（表4）

表合金成分及其回收率

2

表

其他工艺参数设定值

1.2物料平衡基本项目：

收入项目：收入量=铁水+废钢+溶剂+氧气+炉衬蚀损+合金

支出项目：支出量=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。

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。总渣量及其成分如表8所示。

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。见表9.

表

铁水中元素的氧化产物及其成渣量

表炉衬蚀损的成渣量

石灰加入量计算如下：由表7-5—表7-7可知，渣中已含（CaO） =-0.014+0.004+0.002+0.910=0.902kg ;渣中已含（SiO2）

=1.50+0.009+0.028+0.020=1.557kg。因设定的终渣碱度 R=3.5 ,故石灰加入量为：［R E Q（SiO2）- E Q（CaO）］/［3 （CaO 石灰）-R ）］=（3.5X 1.557-0.902）/ （88%-3.5 X 2.5%）=5.73kg。

X3 （SiO

2石灰

由CaO还原岀来的氧量，计算方法同表 5的注

表

总渣量及成分

① 由表 1-8 知，除 FeO 和 Fe 2O 3 外的渣量 6.799+1.724+1.052+0.137+0.63+0.44+0.63+0.028=11.56kg 而终渣刀 w (FeO) =15% (表 1-4),故渣的总量 11.56-86.75%=13.326kg 。 ② 所以，w (FeO) =13.326 X 8.25%=1.099kg

③ w(Fe 2O 3)= 13.066 X 5%-0.033-0.005-0.008=0.620kg

表9实际耗氧量

2

第三步：计算炉气量及其成分。

炉气中含有CO、CO2、N2、SC2和H20。其中CO、CO2、SO2和H2O可由表5~表7查得，O2和N2则由炉气总体积来确定。现计算如下。

炉气总体积V刀

1 2

2 4

3=V g 0-5%V +99 -3T Gs 0-5%V Vx

、，99Vg 0.7Gs Vx 99 8.531 0.7 8.42 0.002 门“ 2

V E = = =8.634 m2

98.50 98.5

式中V g—CO、CO2、SO2和H2O各组分总体积，m3。本计算中，其值为:

8.908 224 2.726 22.4 0.008 22・4 0.01122・4 =8.531m3。

/28 /44 /64 /18

G s—不计自由氧的氧气消耗量，kg。本计算中，其值为：8.108 0.062 0.34

=8.42kg （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。

表10炉气量及其成分

②气体积为总体积减去其余成分为0.06m3质量为0.06X 28-22.4=0.075kg

第4步：计算脱氧和合金化前的钢水量。

钢水量0§=铁水量-铁水中元素的氧化量-烟尘、喷溅和渣中的铁损

=100-6.961-{1.5 X（75%X 56\72+20%X 112\160）+1+13.326X 6%}=90.365kg 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

未加废钢时的物料平衡表

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的数据先确定废钢中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表12），再将其与表11归类合并，遂得加入废钢后的物料平衡表13和表14。

表加入废钢的物料平衡表（以铁水为基础）

注：计算误差为(139.58 —140.776) /139.58 X 100%= —0.86%

表14加入废钢的物料平衡表（以100 kg （铁水+废钢）为基础）

第六步：计算脱氧和合金化后的物料平衡

先根据钢种成分设定值（表1）和铁合金成分及回收率（表3）算出锰铁和硅铁的加入量，再计算元素的烧损量。将所有结果与表14归类合并，即得冶炼一炉钢的总物料平衡表。

锰铁加入量W Mn为:

3 [Mn]钢种一3 [Mn]终点一

WMn=锰铁含Mn量X Mn回收率X钢水量

0.55% 0.21% 门

= 91.89 =0.57kg

67.8% 80%

硅铁加入量Ws i为:

（①［Si ］钢种―①［Si ］终点）x 加锰铁后的钢水量―①［Si ］FeMn

硅铁含Si 量x Si 回收率

0.25% (91.89 0.45) 0.002

73% 75%

表15铁合金中元素烧损量有产物量

脱氧和合金化后的钢水成分如下：

W(C)=0.1%+

0034

100%=0.14% 92.71 0.002 0.230

W(Si)=

100%=0.25% 92.71

W(P)=0.03%+ 0001 100% =0.031%

92.71 W(S)=0.018%+

0001

100%=0.019% 92.71

可见，含碳量已经在设定值范围以内。满足要求。

=0.42kg

92.71

W(Mn)=0.21%+ 0.309 0.002 100% x 100%=0.55%