转炉炼钢物料平衡计算

1.转炉炼钢物料平衡计算

计算原始数据

基本原始数据：冶炼钢种及其成分、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1 钢水、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≤≤铁水设定值

废钢设定值

终点钢水设定值痕迹

aa[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

成分/%

类别CaO SiO2MnO Al2O3Fe2O3CaF2P2O5S CO2H2O C灰分

挥发

分

石灰

萤石生白云石

炉衬

焦炭

表3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）成分含量/回收率/%

类别

C Si Mn Al P S Fe

硅铁—75

800100100

100

锰铁

907580—

100100

100

10%与氧生成CO2。

表4 其他工艺参数设定值

名称参数名称参数

终渣碱度

萤石加入量

生白云石加入量炉衬蚀损量

终渣∑ω(FeO)含量(按向钢中传氧量ω(Fe2O3) =ω(FeO)折算)

烟尘量

喷吹铁损W(CaO)/W(SiO2)=

为铁水量得%

为铁水量得%

为铁水量得%

15%,而W(Fe2O3)/

∑w(FeO)=1/3，即

W(Fe2O3)=5%

W(FeO)=%

为铁水量得%(其中

W(FeO)75%,

W(Fe2O3)为20%)

为铁水量得1%

渣中铁损（铁珠）

氧气纯度

炉气中自由氧含量

气化去硫量

金属中[C]的氧化产

物

废钢量

为渣量的6%

99%,余者为N2

%(体积比)

占总去硫量得1/3

90%C氧化成CO,10%C氧化成

CO2

由热平衡计算确定，本计算结果

为铁水量的%，即废钢比为%

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。

计算步骤

以100kg铁水为基础进行计算。

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。

表5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量

合 计

成渣量 入渣组分之

和

由CaO 还原出的氧量；消耗的CaO 量=×56/32=。

表6 炉衬蚀损的成渣量

炉衬蚀

损量/kg 成渣组分/kg

气态产物/kg 耗氧量/kg CaO SiO 2 Mg

O

Al 2O Fe 2

O

C →CO

C →CO 2

C →CO,CO 2

（据表4）

×14%×90%

×28/12=

×14%×10%×44/12=

×14%(90%×16/12＋

10%×32/12)=

合 计

表7 加入溶剂的成渣量

类 别

加入量

/kg

成渣组分/kg

气态产物/kg

CaO MgO SiO 2 Al 2O 3

Fe 2O

3

P 2O 5

CsS

CaF 2 H 2O CO 2

O 2

萤 石

(表4)

生白云

石

(表4)

石 灰

合 计

成渣量

石灰加入量计算如下：由表5—表7可知，渣中已含(CaO)=–+++=；渣中已含(SiO 2)=+++=。因设定的终渣碱度R=，故石灰加入量为：

[R ∑ω(SiO 2)-∑ω(CaO)]/[ω(CaO 石灰)-R ×ω(SiO 2石灰)]=%×%)=。 （石灰中CaO 含量）—（石灰中S —CaS 自耗的CaO 量） 由CaO 还原出来的氧量，计算方法同表5的注。

表8 总渣量及其成分

炉渣成分 CaO SiO 2

MgO Al 2O 3 MnO FeO Fe 2O 3 CaF 2 P 2O 5 CsS 合计 元素氧化成渣量/kg 石灰成渣量/kg 炉衬蚀损成渣量/kg 生白云石成渣量/kg 萤石成渣量/kg

总渣量/kg 质量分数/%

总渣量计算如下：表8中除(FeO)和(Fe 2O 3)以外的渣量为：+++++++=,而终渣∑ω(FeO)=15%(表4)，故总量为：÷%=。 ω(FeO)=×%=。 ω(Fe 2O 3)=×5%。

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

耗氧项/kg供氧项/kg实际氧气消耗项/kg 铁水中氧化耗氧量

(表5)

炉衬中碳氧化耗氧量(表6) 石灰中S与CaO反应还原出的氧气量(表7)

烟尘中铁氧化耗氧量

(表4)

炉气自由氧含量(表10)

合计合计

炉气N2（存在于氧气中，表4）的质量，详见表10。.

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

∑

：

V∑=V g+%V∑+1/99×32G s+%V∑-V x)

V∑=错误!=(99×+×－×32)/=㎡

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

（见表9）；

V x—石灰中的S与CaO反应还原出的氧量(其质量为：，见表9)，m3；

%—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。

表10 炉气量及其成分