课程设计180t转炉物料平衡计算Word格式.docx
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0.46
2.05
w（MgO）／％
1.54
0.52
0.58
20.16
37.75
w（Al2O3）／％
1.22
1.10
0.78
0.74
w（S）／％
0.06
0.07
0.09
w（P）／％
0.55
w（CaF2）／％
90.00
w（FeO）／％
29.40
w（Fe2O3）／％
61.80
烧减／％
4.44
47.80
w（H2O）／％
0.50
2.00
w（C）／％
5.00
∑
100.00
3）冶炼钢种及成分
表1－3冶炼钢种（Q235）成分
含量／%
≤0.17
≤0.30
0.35～0.80
≦0.035
4）平均比热容
表1－4原料平均比热容
项目
固态平均比热
KJ/（kg·
℃）
熔化潜热
KJ/kg
液态或气态平均比热容
KJ/（kg•℃）
生铁
0.745
218
0.837
钢
0.699
272
炉渣
209
1.248
炉气
1.137
烟尘
0.996
1.046
5）冷却剂
用废钢做冷却剂，其它成分与冶炼钢种成分的中限皆同。
6）反应热效应（25℃）
表1－5铁水中元素氧化放热
反应
元素氧化放热
KJ/Kmol
KJ/kg元素
元素
C+
O2=CO
131365.0
10949.1
C
C+O2=CO2
414481.7
34521.0
Si+O2＝SiO2
795023.6
28314.0
Si
2P+
O2=P2O5
1172078.6
18922.6
P
Mn+
O2＝MnO
384959.0
7020.3
Mn
Fe+
O2＝FeO
266635.0
5021.2
Fe
2Fe+
O2＝Fe2O3
822156.0
7340.7
2CaO+SiO2=2CaO•SiO2
124600.4
2071.1
SiO2
4CaO+P2O5=4CaO•P2O5
690414.9
5020.8
P2O5
注：
数据来源：
《氧气转炉炼钢原理》（美），密执安大学，冶金工业出版社，1974年，75页。
7）根据国内同类转炉的实测数据选取
（1）渣中铁珠量为渣量的8％；
（2）金属中碳的氧化，其中90％的碳氧化成CO，10％的碳氧化成CO2；
（3）喷溅铁损为铁水量的1％；
（4）炉气和烟尘量，取炉气平均温度1450℃。
炉气中自由氧含量为0.5％。
烟尘量为铁水量的1.6％，其中FeO=77%,Fe2O3=20%;
（5）炉衬侵蚀量为铁水量的0.5％；
（6）氧气成分，98.5％O2、1.5％N2。
1.2物料平衡计算
根据铁水成分、原材料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作。
为了简化计算，以100kg钢铁料为基础进行计算，取废钢比9.45%。
1）炉渣量及成分计算
炉渣来自金属中元素的氧化产物、造渣剂及炉衬侵蚀等。
（1）铁水中各元素氧化量
表1－6铁水中各元素氧化量
M（C）
M（Si）
M（Mn）
M（P）
M（S）
铁水
废钢
0.180
0.20
0.520
0.022
0.025
终点钢水
痕迹
0.170
0.015
氧化量
3.715
0.789
0.404
0.123
0.011
终点钢水据国内同类转炉冶炼Q235钢种的实际数据选取，其中：
[Si]：
在碱性氧气转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化，随同加入的其它材料而带入的SiO2起进入炉渣中，所以终点钢水硅的含量为痕迹。
[P]：
采用低磷铁水操作，炉料中磷约85～95%进入炉渣，本计算采用低磷铁水操作，取铁水中磷的90%进入炉渣，10%留在钢中，则终点钢水含P质量为0.150×
10%=0.015kg。
[Mn]：
终点钢水余锰含量，一般为铁水中锰的含量30～40％，取30％,则终点钢水含Mn质量为0.580×
30%=0.170kg。
[S]：
去硫率，一般为30～50％的范围，取40％，则终点钢水含S质量为0.037×
60%=0.25kg。
[C]：
终点钢水含碳量，根据冶炼钢种的含碳量和预估计脱氧剂等增碳量之差，则为终点含碳量。
本计算取0.15%。
铁水中各元素氧化量计算过程如下：
（a）:
成分％C
铁水4.25×
90.55％＝3.848
废钢0.180×
9.45％＝0.017
终点钢水0.150
氧化量3.848＋0.017－0.150=3.715
（b）:
成分％Si
铁水0.850×
90.55％＝0.770
废钢0.20×
9.45％＝0.019
终点钢水痕迹
氧化量0.770＋0.019－0=0.789
（c）:
成分％Mn
铁水0.580×
90.55％＝0.525
废钢0.520×
9.45％＝0.049
终点钢水0.170
氧化量0.525＋0.049－0.170=0.404
（d）:
成分％P
铁水0.150×
90.55％＝0.136
废钢0.022×
9.45％＝0.002
终点钢水0.015
氧化量0.136＋0.002－0.015=0.123
（e）:
成分％S
铁水0.037×
90.55％＝0.034
废钢0.025×
终点钢水0.025
氧化量0.034＋0.002－0.025=0.011
（2）各元素氧化量、耗氧量及其氧化产物量，见表1-7。
铁水中各元素氧化产物量1-7
反应极其产物
元素氧化量kg
耗氧量kg
氧化产物量kg
备注
[C]+1/2{O2}={CO}
3.715*90%=3.344
3.344*16/12=4.459
3.344*28/12=7.803
[C]+{O2}={CO2}
3.715*10%=0.372
0.372*32/12=0.992
0.372*44/12=1.364
[Si]+{O2}=（SiO2）
0.789*32/22=0.902
0.789*60/28=1.691
[Mn]+1/2{O2}=（MnO）
0.404*16/55=0.118
0.404*71/55=0.522
2[P]+5/2{O2}=（P2O5）
0.123*80/62=0.159
0.123*142/62=0.282
S
[S]+{O2}={SO2}
0.011*1/3=0.004
0.004*32/32=0.004
0.004*64/32=0.008
[S]+（CaO）=（CaS）+[O]
0.011-0.004=0.007
0.078*（-16/32）=-0.004
0.007*72/32=0.016
-0.004表示还原出氧量消耗CaO量0.007×
56/32=0.012
[Fe]+1/2{O2}=（FeO）
1.055
1.055*16/55=0.307
1.356
见表1-13
2[Fe]+3/2{O2}=（Fe2O3）
0.475
0.475*48/112=0.203
0.678
共计
6.580
7.140
（3）造渣剂成分及数量
150t氧气顶吹转炉加入造渣剂数量，是根据国内同类转炉有关数据选取：
a）矿石加入量及成分
矿石加入量为1.00/100Kg（钢），其成分及重量见表1－8。
表1－8矿石加入量及其成分
成分（m）
质量kg
Fe2O3
1.00×
61.80％＝0.618
FeO
29.40％＝0.294
5.61％＝0.056
Al2O3
1.10％＝0.011
CaO
1.00％＝0.010
MgO
0.50％＝0.005
S*
0.07％＝0.0007
H2O
1.000
S*以[S]+[CaO]=[CaS]+[O]的形式反应,其中生成CaS量为0.001*72/32=0.002kg。
消耗CaO量为0.001*56/32＝0.002kg。
消耗微量氧，忽略之。
b）萤石加入量及成分
萤石加入量为0.5/100kg（钢），其成分及重量见表1-9。
表1－9萤石加入量及成分
质量，kg
质量，kg
CaF2
0.50*90.00％＝0.45
P*
0.50*0.55％＝0.0028
0.56*6.00％＝0.030
S**
0.50*0.09％＝0.0004
0.50*1.78％＝0.0089
0.50*2.00％＝0.010
0.50*0.58％＝0.0029
0.500
*P以2[P]+5/2{O2}=（P2O5）的形式进行反应,其中生成P2O5量为0.0028*142/62=0.007kg。
消耗氧气量为0.0028*80/62＝0.004kg
**S微量，忽略之。
c）炉衬被侵蚀重量及成分
炉衬被侵蚀量为0.50kg/100kg（钢），其成分及重量见表1-10。
表1－10炉衬被侵蚀重量及成分
质量kg
0.50*54.00％＝0.270
0.50*1.00％＝0.005
0.50*37.95％＝0.190
C*
0.50*5.00％＝0.025
0.50*2.05％＝0.010
*被侵蚀的炉衬中碳的氧化，同金属中碳氧化成CO、CO2的比例数相同，即：
C→CO0.025*90%*28/12＝0.053kg
C→CO20.025*10%*42/12＝0.009kg。
其氧气消耗量：
0.053*16/28＝0.030kg
0.009*32/44＝0.007kg
共消耗氧气量为0.030+0.007＝0.037kg
d）生白云石加入量及成分
为了提高转炉炉衬寿命，采用白云
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