转炉炼钢物料平衡计算

生白 37.40 0.80 24.60 1.00
云石
36.2
炉衬 1.20 3.00 78.80 1.40 1.60
14.0
焦炭
0.58 81.5 12.4 5.52
表3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）
成分含量/回
收率/% C
Si Mn Al P
S
Fe
类别
硅铁
— 73.00/75 0.50/ 2.50/ 0.05/ 0.03/ 23.92/100
总渣 7.439 2.126 1.057 0.172 0.553 1.160 0.703 0.440 0.375 0.032 14.056 量/kg
质量 分 数/%
52.92 15.13 7.52
1.22
3.93
8.25
5.00
3.13
2.68
0.23 100.00
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。 ω(FeO)=14.056×8.25%=1.16kg。 ω(Fe2O3)=14.056×5%-0.045-0.005-0.008=0.645kg。
钢种Q235设定 0.18
值
0.25
0.55 ≤0.045 ≤0.050
铁水设定值 4.10
0.90
0.55
0.300
0.035
废钢设定值 0.18
0.25
0.55
0.030
0.030
终点钢水设定 0.10
值
痕迹
0.18
0.020
0.021
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。
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
元 反应产物 素
1.16
入渣
(O)
（见
[Fe]→(FeO) 0.645×112/160
0.194
0.645
表
=
0.452
8）
[Fe]→(Fe2O3)
入渣
（见
表
8）
合计
6.919
7.753
成渣量
4.613
入渣 组分
由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量=0.01×56/32=0.018kg。
之和
表6 炉衬蚀损的成渣量
炉气成分 炉气量/kg
体积/m3
体积分数/%
CO
8.677 8.677×22.4/28=6.942
CO2
2.779 2.779×22.4/44=1.415
SO2
0.010 0.010×22.4/64=0.004
H2O
0.016 0.016×22.4/18=0.02
O2
0.042
N2
0.060①
0.052
76.39 11.44 9.45 0.81 1.22 0.68
合 计 119.07 100.00
合 计 122.85 100.00
注：计算误差为(119.07－122.85)/119.07×100%=－3.2 %。
收入
支出
项 目 质量/kg
%
项 目 质量/kg
%
铁水 石灰 萤石 生白云石 炉衬 氧气
100.00 7.49 0.50 2.50 0.30 8.28
83.98 6.90 0.42 2.10 0.25 6.95
钢水 炉渣 炉气 喷溅 烟尘 渣中铁珠
93.84 14.06 11.61 1.00 1.50 0.84
为渣量的6% 99%,余者为N2 0.5%(体积比)
量
为铁水量得0.3% 炉气中自由 占总去硫量得1/3
炉衬蚀损量 15%,而W(Fe2O3)/
终渣
∑w(FeO)=1/3，
∑ω(FeO)含 即W(Fe2O3)=5% 量(按向钢中 W(FeO)=8.25%
氧含量
90%C氧化成CO,10%C氧
气化去硫量 化成CO2 金属中[C]的
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/% C
Si
Mn
P
S
类别
合计
0.340 0.06 8.215
量(表7) 合计
8.215-0.002+ 0.065①=8.28
0.002
炉气N2（存在于氧气中，表4）的质量，详见表10。.
1.3.3计算炉气量及其成分
炉气中含有CO、CO2、N2、SO2和H2O。其中CO、CO2、SO2和H2 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。
表8 总渣量及其成分
炉渣 CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CsS 合计 成分
元素
1.860
0.553 1.16
氧化 成渣 量/kg 石灰 成渣
6.498 0.004 0.935 0.002
0.210 0.009 0.020 0.027
0.202 0.236 0.615 0.004
元素氧化量/kg
耗氧 量/kg
产物量/kg
备注
C [C]→{CO}
4.09×90%=3.681 4.908
8.589
[C]→{CO2} Si [Si]→(SiO2) Mn [Mn]→(MnO)
4.09×10%=0.409 0.870 0.430
1.087 0.979 0.123
1.496 1.860 0.553
Gs—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）；
Vx—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 炉气量及其成分
入渣 入渣
P [P]→(P2O5) S [S]→{SO2}
[S]+
0.160 0.204
0.364 入渣
0.015×1/3=0.005 0.005
0.010
0.015×2/3=0.010 -0.005① 0.021（CaS） 入渣
Fe (CaO)→(CaS)+ 1.16×56/72=0.902 0.258
表2 原材料成分
成
分/% CaO SiO2 MnO Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 挥发 类别
石灰 87.00 2.80 2.70 1.80 0.60
0.10 0.06 4.84 0.10
萤石 0.30 5.40 0.70 1.60 1.50 88.00 0.90 0.10 1.50
0.065②
81.93 16.70 0.05 0.24 0.5 0.6
合计
11.607
8.475
100.00
炉气中O2的体积为8.475×0.5%=0.042m³；质量为 0.042×32÷22.4=0.060kg。 炉气中N2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。
炉气总体积V∑： V∑=Vg+0.5%V∑+1/99×(22.4/32Gs+0.5%V∑-Vx) V∑==(99×8.375+0.7×8.155－
0.002×22.4/32)/98.50=8.475㎡ 式中 Vg—CO、CO2、SO2和H2O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。
7.435 0.821 0.257 0.168 0.053 0.012 0.011 0.440 9.197
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。 （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。
1.3.4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 =100－6.919－[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
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
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)
7.753
炉衬中碳氧化 0.062 石灰中S与CaO反 0.002
耗氧量
应还原出的氧气
(表6) 烟尘中铁氧化 耗氧量 (表4) 炉气自由氧含 量(表10)
氧化产物 由热平衡计算确定，
传氧量
废钢量
本计算结果为铁水量
ω(Fe2O3) 为铁水量得1.5%(其 =1.35ω(FeO)中W(FeO)75%,
的13.64%，即废钢比 为12.00%
折算) 烟尘量
W(Fe2O3)为20%) 为铁水量得1%
喷吹铁损
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。
萤 0.5(表 0.002 0.004 0.027 0.008 0.008 0.005 0.001 0.440
石 4)
生
0.935 0.615 0.020 0.025
白 2.5(表
云 4)
石
石
6.498 0.202 0.221 0.135 0.045 0.007 0.010
7.49
灰 合计 成渣量
0.135 0.004 0.025 0.008
量/kg
炉衬
蚀损
成渣
量/kg
0.607 0.045 0.005
0.364 0.021 0.007 0.010
4.603 7.107 0.258 1.585
0.008 0.440 0.005 0.001 0.495
生白 云石 成渣 量/kg 萤石 成渣 量/kg
炉衬
成渣组分/kg
蚀损 CaO SiO2 MgO Al2O Fe2O 量/kg
C→CO
气态产物/kg
0.3
0.3×14%×90%×28/12=0.088
（据 0.004 0.009 0.236 0.004 0.005
表4）
合
0.258
计
表7 加入溶剂的成渣量
类 加入
成渣组分/kg
别 量/kg CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CsS CaF2
80
0
100
100
锰铁
6.60/ 0.50/ 67.8/
—
0.23/ 0.13/ 24.74/100
90
75
80
100
Βιβλιοθήκη Baidu
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 W(CaO)/W(SiO2)=3.5 渣中铁损 萤石加入量 为铁水量得0.5% （铁珠） 生白云石加入 为铁水量得2.5% 氧气纯度