炼铁炼钢轧钢生产工艺计算题总汇.docx

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炼铁炼钢轧钢生产工艺计算题总汇

1．已知铁水脱硫前硫含量为0.03%，脱硫后硫含量为0.005%，脱硫用的镁单耗为0.5kg/吨铁，脱硫用的颗粒镁中的镁含量为92%，求颗粒镁的利用率？

答案：

镁脱硫的反应式是Mg+[S]=（MgS）

=34.5%

该种颗粒镁的利用率是34.5%。

2．转炉出钢后，用一种MgO饱和的CaO-MgO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2渣系对钢包中的钢水进行深脱磷，已知该渣系与转炉出钢时带到钢包中的渣混合后形成的脱磷渣与钢水之间磷的分配比为（P）/[P]=500，转炉出钢时每吨钢带到钢包的渣量是5kg，转炉渣中的磷含量为0.7%，脱磷前钢水的磷含量为0.01%，欲使钢中的磷含量降低到15ppm，求每吨钢需加入这种脱磷剂多少公斤？

答案：

设每吨钢需加这种脱磷剂Xkg

根据磷在钢渣间的平衡，可列出如下方程式：

5×0.7+（0.01-0.0015）×1000=（5+X）×0.0015×500

解之：

X=11kg

3．渣量为13%，渣中FeO含量为11%，Fe2O3含量为2%，试计算每吨钢渣中铁氧化损失多少？

答案：

1000×13%（11%×56/72+2%×112/160）

=13kg

4．生产钢种为2Cr13，出钢量为23t，需加入多少公斤含Cr65%的铬铁使钢水增加Cr0.8%达到成品目标？

Cr的收得率为95%，成品Cr的规格为12～14%

答案：

Fe_Cr加入量=23000×0.8%/（（65%-13%）×95%）=372.3kg

5．已知在RH处理合金化前，Ti%=0.003%,而目标值为Ti%＝0.015%，已知Ti在RH的收得率为75%，求合金化时需要加Fe30Ti多少？

（设钢水的装入量为170t）

答案：

需要加的Fe30Ti=170×1000×（0.015%-0.003%）/（75%×0.30%）≈91kg

即，合金化时需要加入Fe30Ti约91kg。

6．出钢量为150t，钢水中氧含量700ppm，计算钢水全脱氧需要加多少铝？

（小数点后保留一位有效数字，Al的相对原子质量是27，氧的相对原子质量是16）

（1）反应式是2Al+3[O]=（Al2O3）

（2）钢水含0.07%（700ppm）[O]，150t中总氧含量：

150×1000×0.07%=105（Kg）

（3）计算铝加入量，设铝的加入量为x：

2Al+3[O]=（Al2O3）

（2×27）/x=（3×16）/105

x=（2×27×105）/（3×16）

x=118.1（Kg）

答：

钢水全脱氧需要加入铝118.1Kg

7．冶炼某钢种,其成分是C0.12～0.18%、Mn1.0～1.5%、Si0.2～0.6%。

采用Mn-Fe合金化，其含Mn68.5%，Mn的收得率85%，冶炼终点钢水残锰0.15%。

出钢量为120吨。

求该炉钢Mn-Fe合金的加入量是多少?

答案：

Mn-Fe合金加入量

答：

Mn-Fe合金加入量是2267Kg。

8．转炉吹炼20#钢，铁水含硅0.7%，含磷0.62%，终渣碱度要求3.2，石灰的有效碱度为82%，试求1000Kg铁水需要加石灰多少千克？

答案：

转炉吹炼中高磷铁水时应该用W（CaO）/{W（SiO2）+W（P2O5）}表示熔渣的碱度，此时石灰加入量的计算公式为：

石灰加入量

答：

冶炼该种铁水石灰加入量应为110Kg/吨

9．冶炼16Mn钢，若采用Mn-Si、Al-Ba-Si、Ca-Si合金脱氧合金化，每吨钢水加Al-Ba–Si0.75kg，Ca-Si合金0.70kg，计算Mn-Si合金和Fe-Si合金加入量？

答案：

先计算Mn-Si加入量：

（按Mn配）

Mn-Si合金加入量=（1.40%-0.16%）×1000/（68.5%×85%）

=21.3kg/t

Mn-Si合金增硅量=（21.3×18.4%×80%/1000）×100%

=0.313%

每吨钢水加Al-Ba–Si0.75kg，Ca-Si合金0.70kg的增硅量：

Al-Ba–Si增硅量=（0.75×42%×80%/1000）×100%=0.025%

Ca-Si合金增硅量=（0.7×58%×80%/1000）×100%=0.032%

因Si量不足，补加Fe-Si量：

Fe-Si合金加入量=（0.40%-0.313%-0.025%-0.032%）×1000/（75%×80%）

=0.5kg/t

答：

每吨钢水需加Mn-Si合金21.3kg/t，Fe-Si合金0.5kg/t。

10．设渣量为装入量的10%，炉衬侵蚀量为装入量的1%，炉衬MgO量为40%；铁水成分Si＝0.6%、P＝0.09%、S=0.04%；

石灰成分：

CaO=88%、MgO=1.7%、SiO2＝0.4%；

白云石成分：

CaO＝40%、MgO＝35%、SiO2＝3%；

终渣要求（MgO）＝10%，碱度为4.0。

求需要加入的石灰与白云石量。

答案：

1）白云石应加入量：

W白＝10%×10%×1000/35%＝28.6kg/t

2）炉衬侵蚀进入渣中MgO折算白云石量：

W衬＝1%×40%×1000/35%＝11.4kg/t

3）石灰带入MgO折算白云石量：

W石＝2.14×0.6%×3.5×1000×1.7%/[35%×（88%-4×0.4%）]=2.5kg/t

4）实际白云石加入量：

W白’=28.6-11.4-2.5=14.7kg/t

5）白云石带入渣中CaO折算石灰量：

14.7×（40%-4×3%）/（88%-4×0.4%）＝4.8kg/t

6）实际应加石灰量：

W石’=2.14×0.6%×4×1000/（88%-4×0.4%）-4.8=54.6kg/t

答：

实际加入的白云石量为14.7kg/t、石灰量54.6kg/t。

11．如某炼钢厂的产品方案为：

不同钢种的方坯为2000000t，板坯为4300000t，转炉钢水连铸成铸坯时的收得率为93.89%，平均一炉钢的冶炼时间为38.3min，转炉的作业率为82%，转炉按“三吹二”考虑，设计转炉的容量？

答案：

计算年需产钢水量：

年产钢水量=（方坯重量+板坯重量）/收得率

=（2000000+4300000）/93.89%

=6710000t

计算年出钢炉数：

年出钢炉数=2×年日历时间×转炉作业率/炼一炉钢的平均时间

=2×365×24×60×82%/38.3

=22506炉

计算平均炉产钢水量=年产钢水量/年出钢炉数

=6710000/22506

=298.1t

根据计算，可确定转炉容量为300t转炉三座，实行“三吹二”，核算炼钢车间的年产量可达到：

300×22506=6752000t

12．已知铁水的含硅量为0.85%，含磷量为0.2%；石灰中CaO的含量为89%，SiO2的含量为1.2%，MgO的含量为3.0%；白云石中CaO的含量为32%，MgO的含量为21%，SiO2的含量为1.3%；终渣的碱度为3.5，MgO的含量为6%，渣量为装入量的15%；炉衬的侵蚀量为装入量的0.9%，炉衬中MgO的含量为37%，CaO的含量为55%。

试求每1000Kg铁水的白云石加入量和石灰加入量？

答案：

1）求石灰的需求量：

石灰需求量＝（1000×0.85%×60/28×3.5）/（89%-3.5×0.2%）

＝75Kg

2）计算白云石的加入量：

白云石的需求量＝（1000×15%×6%）/21%

＝43Kg

石灰带入的MgO折合成白云石的数量为：

75×3.0/21%＝11Kg

炉衬带入的MgO折合成白云石的数量为：

1000×0.9%×37%/21%＝16Kg

所以，白云石加入量＝43-11-16＝16Kg

3）求石灰的加入量：

白云石带入的CaO折合成石灰的量为：

（16×32%）/（89%-3.5×1.2%）＝6Kg

炉衬带入的CaO折合成石灰的数量为：

1000×0.9%×55%/（89%-3.5×1.2%）＝6Kg

所以，石灰的加入量＝75-6-6＝63Kg

由上述可知，转炉炼钢中采用白云石造渣工艺时，白云石的用量约为石灰用量的四分之一。

13．出钢量按90t，钢水中氧为800ppm，理论计算钢水全脱氧需要加多少千克铝？

（小数点后保留一位数，铝原子量27，氧原子量16）

答案：

（1）反应式：

2AL+3［O］=（AL2O3）

（2）90t钢中800ppm［O］折合钢水中含［O］量90×1000×0.08%=72（Kg）（3）计算铝含量2×27/3×16=X/72X=81（Kg）答：

理论计算加入量为81Kg。

14．根据锰平衡计算转炉渣量（t），（小数点后保留两位）

已知：

1）铁水量：

145t,含Mn：

0.20%

2）废钢量：

10t，含Mn：

0.45%

3）钢水量：

140t，含残Mn：

0.10%

4）终点炉渣：

含Mn：

1.2%

（散状料等带入Mn忽略不计）

答案：

设渣量为X吨。

锰的投入＝145×0.20%＋10×0.45%＝0.335（t）

锰的产生＝140×0.10%＋X·1.20%＝0.140＋1.2%X

0.335＝0.140＋1.2%X

X＝（0.335－0.140）÷1.2%

X＝16.25（t）

答：

转炉渣量是16.25吨。

15．炉渣配氧化镁计算。

已知：

炉渣量（Q渣）为7t，炉渣要求含氧化镁（Q要求%）为9%，炉衬浸蚀使炉渣中含氧化镁（MgO原渣%）2%，白云石含氧化镁（MgO白云石%）为18%，计算每炉白云石加入量（Q白云石）公斤。

（公斤保留到整数位）

答案：

Q白云石=（MgO要求%-MgO原渣%）×Q渣/MgO白云石%

Q白云石=2722（公斤）

答：

需白云石2722公斤。

16．冶炼某钢种，因电子秤故障，钢包炉内钢水重量没有秤量，由上道工序估算重量约80吨。

精练工往精练炉内加入镍板160kg，钢液中的镍含量铀1.0%增加到1.2%，求精练炉内钢液的实际重量？

（金属镍的成分为99%，回收率为100%）。

答案：

P=（160×99%）÷（1.2－1.0）%=79200kg

答：

精炼炉内钢液量为79.2吨。

17．计算1吨废钢从25℃加热到1650℃需要吸收多少热量?

已知：

废钢熔化温度为1510℃

废钢熔化潜热为271.7千焦/千克

固体废钢的平均热容量为0.7千焦/度·千克

钢液的平均热容量为0.84千焦/度·千克

答案：

Q吸=1000×｛（1510－25）｝×0.7＋271.7+（1650－1510）×0.84｝

＝1428800kj

答：

需吸收热量1428800kj。

18．试进行转炉开新炉铁水配硅的计算。

已知：

铁水含硅（Si铁水%）0.80%，硅铁含硅（Si硅铁%）74%，铁水装入量90吨，要求配后铁水含硅（Si要求%）1.2%，求硅铁配加量（Q公斤）。

答案：

Q=（Si要求%-Si铁水%/Si硅铁%）×FQ=486（公斤）

答：

硅铁合金配加量为486公斤。

19．计算冶炼16Mn钢的合金加入量及合金增碳量。

已知：

16Mn钢种规格中限：

Mn-1.40%，Si-0.40%，余Mn0.15%，余Si为痕迹。

采用硅锰合金、硅铁脱氧合金化。

硅锰合金成分：

Mn70%，Sil8%，C1.6%，硅铁成分：

Si75%，合金回收率Mn＝85%，Si＝80%，c＝90%

答案：

首先用硅锰配锰到中限

硅锰加入量×1000=21kg/t钢

硅锰增Si＝硅锰加入量×硅锰含硅×Si/1000

＝21×18%×80%/1000＝0.30%

另需补加硅铁配硅到成品中限

硅铁加入量＝×1000＝×1000＝1.67kg/t钢

合金增C量△C＝硅锰加入量×硅锰含碳量×c/1000

＝21×1.6%×90%/1000＝0.03%

答：

硅锰和硅的加入量分别为21kg/t钢和1.67Kg/t钢，合金增碳量为0.03%。

20．小方坯150X150mm2，V=1．5m/min，结晶器长度L＝700mm，若浇注过程中结晶器液面稳定在离上口50mm，结品器凝固系数K=18mm/min1/2。

求出结晶器的坯壳厚度δ。

（计算过程中小数点保留二位）

答案：

结晶署有效长度L=L-50=650mm

该机出结晶器的坯壳厚度===11．85mm

答：

出结晶器的坯壳厚度为11．85mm。

21．某钢种的化学成份如下：

C：

0.20%；Si：

0.25%；Mn：

0.45%；P：

0.02%；S：

0.03%；Cu：

0.20%；其余成份不计。

各类元素每1%含量，对钢液凝固温度影响值为：

C：

90；Si：

6.0Mn：

1.7P：

28S：

40Cu：

2.6

纯铁的凝固点为1538℃，计算本钢中的液相线温度。

（保留整数位）

答案：

1538－（0.2×90＋0.25×6＋0.45×1.7+0.020×28＋0.030×40+0.20×2.6）＝1515℃

答：

本钢种液相线温度是1515℃。

22．计算Q235钢的出钢温度（D）

已知：

（1）Q235钢的化学成分（%）：

（2）每1.0%元素使纯铁凝固点下降值（℃）：

钢中H2、N2、O2综合作用使凝固点下降7℃。

（3）从出钢到连铸开浇期间钢水的温降：

80℃。

（4）浇注过程中大包到中包钢水的温降：

40℃。

（5）中包钢水过热度要求：

30℃。

答案：

根据式t出=t液+△tl+△t2+△t3

t液－所浇钢种的液相线温度。

△tl－浇注过程钢水温降

△t2－从出钢到开浇期间钢水的温度降

△t3－中包钢水过热度

根据已知条件：

t液＝1538－∑△T×j

＝1538－（0.2×65+0.2×8+0.4×5+0.03×30+0.02×25+7）

＝1513℃

t出＝1513+80+40+30

＝1663℃

23．计算吹炼一炉钢所需加入的石灰量。

已知：

铁水成分（%

铁水装入量：

50t

石灰成分：

CaO90%SiO22.0%

终渣碱度：

R＝3.5

答案：

设脱P率为90%，Si全部氧化进入渣中

则每吨铁水Si氧化生成SiO212.84kg，P氧化成P2O5进入渣中P2O5为6.31kg，取石灰损失系数K=1.1，忽略炉衬进入渣中的CaO

根据式石灰量=kg/t铁水

得铁水装入量为50t时需总石灰量

石灰总量=×50＝3906kg

答：

吹炼一炉钢需加入石灰3906Kg。

24．冶炼20MnSi，本炉装入量铁水140t，废钢l0t，吹损为10%，使用合金成分为“硅铁：

含Si：

75%；锰铁含Mn：

70%，冶炼终点残Mn为0.10%。

合金硅回收率为80%，合金锰回收率为85%。

按中限成分（Mn：

1.40%；Si：

0.60%）计算本炉钢的硅铁，锰铁合金加入量（kg）（保留整数）（D）

答案：

1）钢水量＝（140+10）×90%＝135（t）

2）锰铁加入量＝×135×1000＝2950（kg/炉）

3）硅铁加入量＝×135×1000＝135（kg/炉）

答：

本炉硅铁加入135公斤，锰铁加入2950公斤。

25．已知某高炉日产铁4400t,焦比为460Kg/t,平均入炉风量3400m3/min.炉内装入正常至规定料线位置,矿批41t堆比重1.7t/m3,焦批9.2t,堆比重0.5t/m3.求降料线（不再加料）2小时后,炉内腾出的容积空间是多少?

（不考虑漏风损失,炉料压缩率为10%）。

答案：

（1）算出燃烧每吨焦所需的风量为：

每日入炉风量/每日耗焦量=（3400×60×24）/（0.46×4400）

=2419m3/t焦

（2）2小时的入炉风量可燃烧的焦炭量为：

（2×60×3400）/2419=169t

（3）每批料压缩后体积为（41/1.7+9.2/0.5）×90%=38.3m3

（4）小时炉内腾出的容积空间为：

焦批数×每批容积=（169/9.2）×38.3=704m3

答：

降料线2小时后,炉内腾出的容积空间是704m3。

26．某高炉的干料消耗量（Kg/t）为：

焦炭474.2、煤粉66.8、烧结矿1690、澳矿116.6、石灰石24.5；炉料中的CaO的质量分数（%）相应为0.85、0.83、11.78、55.3；产生的炉尘量为16.8Kg/t.炉尘中的CaO的质量分数为8.11%；炉渣中CaO的质量分数为42.12%.计算其渣量是多少Kg/t?

答案：

CaO料=474.2×0.0085+66.8×0.0083+1690×0.1178+116.6×0+24.×0.553

=217.13Kg/t

CaO尘=16.8×0.0811=1.36Kg/t

U=（217.13-1.36）/0.4212=512.27Kg/t

答：

渣量为512.27Kg/t。

27．高炉矿石批重30t,两次出铁间上料20批,矿石品位55%,生铁中[Fe]=93.5%,求下次出铁的理论出铁量.

答案：

P理=G矿×Fe矿/[Fe]=30×20×55%/93.5%=352.9t

28．计算炉温由Si=1.8%降到Si=0.6%,应加多少石灰石?

（GaO有效=50%,R=1.1,不考虑焦比变化影响）

答案：

每吨生铁加石灰石量为：

△G=（R×△Si×60/28）×1/GaO有效

=1000×（0.018-0.006）×（60/28）×1.1×1/0.5

=56.57kg/tFe

29．某高炉炉缸直径为7.5m,渣口中心线至铁口中心线之间距离为1.5m,矿比重25t,[Fe]=93%,矿石品位为55%,求炉缸安全容铁量为几批料?

（炉缸铁水安全系数取0.6,铁水比重r取7.0t/m3）

答案：

安全容铁量为P安=0.6×∏D2×h渣×r/4

=0.6×3.14×7.52×1.5×7.0/4

=278.3t

安全料批n安=P安/（G矿×Fe矿/[Fe]）

=278.3/（25×0.5/0.93）=18.8批

所以炉缸安全容铁量为18批。

30．某高炉实际鼓入风量为3000m3/min,风口20个,各风口均匀进风,风口前端取样分析CO2为15%,计算1.从氧煤枪插入端至风口前端燃烧的煤量；2.风温提高多少?

（f=1%,C风=0.35Kcal/m3℃,煤粉含碳为75%,C完全然烧放热为7980Kcal/m3℃）

答案：

GC=12×3000×1.5%/22.4=24.1kg/min

G煤=GC/0.75=24.1/0.75=32.1kg/min

煤粉燃烧放出的热量为：

△Q=24.1×7980=192318Kcal/min

△t=△Q/C风V风=192318/3000×0.35=183℃

31．某高炉Vu=1513m3,全焦冶炼,风量Nm3/min,风口燃烧率为72%,大气湿度为1%,焦炭含C为85%,矿批为30t,焦批为8t,计算冶炼周期是多长时间.（矿石堆比重r矿=1.8t/m3,焦炭堆比重r焦=0.45t/m3,炉料在炉内体积压缩减系数为0.14）。

答案：

O2=0.21×（1-f）+0.5f=0.21×（1-0.01）+0.5×0.01=0.2129

VO2=V风×O2=3000×24×60×0.2129=919728m3/d

GC=24VO2/22.4=24×919728/22.4=985422.9kg/d=985t/d

G焦=GC（85%×72%）=985/（85%×72%）=1609.5t

G矿=30G焦/8=30×1609.5/8=6035.6t

PV1=（G矿/r矿）+（G焦/r焦）=（6035.6/1.8）+（1609.5/0.45）

=6930m3/d

T=24Vu/PV1（1-0.14）=24×1513/6930×（1-0.14）=6.09h

32．矿石批重30t,焦炭负荷3.2,按下列数据换加3吨球团矿,应如何变料?

R=1.1.石灰石GaO有效=50%,烧结矿成分：

Fe53%、SiO8.5%、GaO11.5%、R1.35；球团矿成分：

Fe62%、SiO9%、GaO0.6%、R0.06

答案：

△G烧=G球×Fe球/Fe烧=3000×62/53=3509kg=3.5t

应加石灰石量为△G熔

△G熔=（R×△Si-△GaO）×1/GaO有效

=[1.1×（3000×9%-3500×8.5%）-（3000×0.6%-3500×11.5%）]×1/50%

=708.5kg

取700kg。

33．已知冶炼每吨生铁加碎铁50kg,焦比为550kg/t,渣量500kg,炉尘量为30kg,求单位生铁的矿石消耗量?

（碎铁：

Fe=75%,焦炭：

Fe=0.6%,渣量：

Fe=0.5%,炉尘：

Fe=40%,矿石：

Fe=55%,[Fe]=93%）

答案：

G矿=[1000[Fe]+G渣×Fe渣+G尘×Fe尘-（G碎×Fe碎铁+G焦×Fe焦）]/Fe矿

=[1000×0.93+500×0.005+30×0.4-（50×0.75+550×0.006）]/0.55

=1643.1kg/t

34．某高炉用色普议分析的炉顶煤气成分为CO21.8%、CO220.3%、H22.5%、N255.4%；C汽化=370.05Kg/t；H料2.8Kg/t；H喷=3.5Kg/t；N料=21.5Kg/t；N喷=0.9Kg/t；喷吹煤粉使用压缩空气0.063m3/Kg；无钟炉顶使用氮气N其为2500m3/h；日产生铁5500t/d.计算风量、煤气量。

答案：

（1）单位生铁的N其他=2500×24/5500=10.91m3/t

（2）再用（C、N）法求V风与V煤气。

V煤气=1.8667×370.05/（0.218+0.203）=1640.8m3/t

V风=[1640.8×0.554-0.8（1.5+0.9）-10.91]/（1-0.235）=1171.5m3/t

（3）用O平衡来检验所得风量、煤气量的准确程度：

氧收入鼓风1171.5×0.235=275.3m3

煤粉3.5×22.4/32=2.45m3

炉料368.16×22.4/32=259.18m3

氧收入：

275.3+2.45+259.13=536.93m3

氧支出煤气1640.8×（0.5×0.218+0.203）=511.93m3

氢还原夺取的氧（形成H2O还）0.5H2O还

0.5×[22.4/2（2.8+3.5）+1171.5×0.015-1640.8×0.025]=23.53m3

氧支出：

511.93+23.53=535.46m3

收入和支出的误差为536.93-535.46=1.47m3

35．已知鼓风中含水为16g/m3,求炉缸初始煤气成分。

答案：

f=（16×22.4/18）/1000=0.02=2%

O2=0.21×（1-f）+0.5f=0.21×（1-0.02）+0.5×0.02=0.2158

燃烧1kgC需风量V风=22.4/24O2=4.323m3

生成炉缸煤气为

VCO=2V风O2=2×4.323×0.2158=1.866m3

VN2=V风N2=V风×0.79×（1-f）

=4.323×0.79×（1-0.02）=3.347m3

VH2=V风f=4.323×0.02=0.086m3

炉缸煤气量V煤=VCO+VN2+VH2

=1.866+3.347+0.086=5.299m3

炉缸煤气成分

CO=（VCO/V煤）×100%=（1.866/5.299）×100%

=35.22%

N2=VN2/V煤×100%=（3.347/5.299）×100%

=63.16%

H2=VH2/V煤×100%=（0.086/5.299）×100%

=1.42%