炼钢转炉设计

——任务要求：含C 3.9%，Si 0.6%，50t复吹转炉

专业班级：冶金工程3班

学生姓名：李源祥

指导教师：杨吉春

完成时间：2011年11月25日

1.炼钢课程设计目的与内容

一、炼钢课程设计的目的

炼钢课程设计属于钢铁冶金专业的实践性教学环节，要求学生查阅相关资料，在指导老师的具体指导下，合理选择工艺参数、配料，使物料平衡、热平衡等工艺过程，及其绘图等，使学生经物料平衡计算，了解加入炉内参与炼钢过程的全部物料与产物之间的平衡关系。经热平衡计算后，了解炼钢过程的全部热量来源与支出之间的平衡关系。经炉型设计和绘图，掌握炉型对尺寸的计算方法。对提高学生工程实践及独立分析解决问题的能力，培养创新意识，同时，加深了学生对炼钢原理，炼钢工艺等专业知识的理解，提高专业水平具有重要意义。

二、炼钢课程设计的内容

1.转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算；

2.复吹转炉炉型设计计算及绘图。

3.设计具体要求：铁水含C 3.9%，含Si 0.6%，50t炉型图。

2.转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算

2.1 物料平衡计算

2.1.1 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2-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值

注：本计算设定的冶炼钢种为Q235A。

[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。

注：炉衬配比：（镁碳砖），镁砂：80~85% 碳：15~20%

碳的有效成分：99.56%，余为挥发分：0.44% 。

表2-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）

注：①10%的C与氧气生成CO2

表2-4 其他工艺参数设定值

2.1.2物料平衡的基本项目

收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、白云石、矿石）、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。

2.1.3 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2-5~表2-7。总渣量及成分如表2-8所示。

表2-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量

①注：由CaO还原出的氧量；消耗CaO量=0.0133×56/32=0.0233㎏。

表2-7 加入溶剂的成渣量

注：①.石灰加入量：渣中已含CaO=-0.0233+0.004+1.30+0.003=1.2837kg；

渣中已含SiO2 =1.286+0.006+0.015+0.013+0.021=1.341kg ；因设定终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：[R∑ω(SiO2)-∑ω(CaO)]/[ω(CaO,石灰)-R×ω(SiO2，石灰)]=3.410/(88.0%-3.5×2.50%)=4.303㎏

②.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中S→CaS自耗的CaO量）

表2-8 总渣量及其成分

①.总渣量计算如下：表中除(FeO)和(Fe 2O 3)以外的总渣量为: 5.081+1.468+0.932+0.162+0.155+0.448+0.186+0.039=8.471㎏， 矿石成渣量中(FeO)和(Fe 2O 3)所占比例：（0.280+0.660）/（8.471+0.280+0.660）=9.988%<13.25%, 因此总渣量为：（8.471+0.280+0.660）/（1-9.988%）=10.388 kg ② ω(FeO)=10.388×8.25%-0.28=1.577㎏

③ ω(Fe 2O 3)=10.388-8.471-0.857-0.660-0.001=0.399㎏

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2-9

第三步：计算炉气量及其成分。

炉气中含有CO 、CO 2、N 2、SO 2和H 2O.其中CO 、CO 2、SO 2和H 2O 可由表2-5~表2-7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 Σ : V ∑=g V +0.5%V ∑+6.991 (s G 324

.22+0.5%V ∑－x V )

所以：V ∑=(99.6g V +0.7Gs －x V )/99.103=7.275 m 3

式中 Vg ——CO 、CO 2、SO 2和H 2O 各组分总体积，m ³。本计算中其值为：

8.075×22.4/28＋1.410×22.4/44＋0.013×22.4/64＋0.005×22.4/18=7.189m 3 Gs ——不计自由氧的氧气消耗量，㎏。本计算中其值为： 6.645+0.066+0.34=7.051㎏

Vx——石灰中的S和CaO反应还原出的氧量（其质量为：0.002㎏）m³。

0.5%——炉气中自由氧含量。

99——自由氧纯度为99%转换得来。

计算结果列于表2-10

表2-10 炉气量及其成分

注：①.炉气中O2的体积为7.275×0.5%=0.036m³；质量为0.036×32/22.4=0.051㎏。

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0.050×28/22.4=0.0625㎏

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

＝100-5.348-[1.50×(75%×56/72+20%×112/160)+1+10.388×6%]

＝91.944㎏

由此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前的物料平衡表2-11

表2-11 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。