最新转炉炼钢物料平衡计算讲课稿.docx

1、最新转炉炼钢物料平衡计算讲课稿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/%类别CSiMnPS钢种Q235设定值 0.180.250.550.0450.050铁水设定值4.100.900.550.3000.035废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值 0.10痕迹0.180.0200.021aa C和Si按实际产生情况选取；Mn、P和S

2、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CaOSiO2MnOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰87.002.802.701.800.600.100.064.840.10萤石0.305.400.701.601.5088.000.900.101.50生白云石37.400.8024.601.0036.2炉衬1.203.0078.801.401.6014.0焦炭0.5881.512.45.52 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 CSiMnAlPSFe硅铁73.00/750.50/802

3、.50/00.05/1000.03/10023.92/100锰铁6.60/ 90 0.50/7567.8/800.23/1000.13/10024.74/100 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(FeO)含量(按向钢中传氧量(Fe2O3)=1.35(FeO)折算)烟尘量喷吹铁损W(CaO)/W(SiO2)=3.5 为铁水量得0.5% 为铁水量得2.5% 为铁水量得0.3% 15%,而W(Fe2O3)/w(FeO)=1/3，即W(Fe2O3)=5%W(FeO)=8.25% 为铁水量得1.5%(其中W(FeO)75%,W

4、(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 0.5%(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13.64%，即废钢比为12.00%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。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-

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素反应产物元素氧化量/kg耗氧量/kg产物量/kg备注CSiMnPSFeCCOCCO2Si(SiO2)Mn(MnO)P(P2O5)SSO2S+(CaO)(CaS)+(O)Fe(FeO)Fe(Fe2O3)4.0990%=3.6814.0910%=0.409 0.870 0.430 0.1600.0151/3=0.0050.0152/3=0.0101.1656/72=0.9020.645112/160 = 0.4524.9081.0870.9790.1230.2040.005-0.0050.2580.1948.5891.4961

6、.8600.5530.3640.0100.021（CaS）1.160.645入渣入渣入渣入渣入渣（见表8）入渣（见表8）合 计6.9197.753成渣量4.613入渣组分之和 由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量=0.0156/32=0.018kg。 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/kgCaOSiO2MgOAl2OFe2OCCOCCO2CCO,CO20.3（据表4）0.0040.0090.2360.0040.0050.314%90%28/12=0.0880.314%10%44/12=0.0150.314%(90%16/1210%32/12)=0.062

7、合 计0.2580.1030.062 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/kgCaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CsSCaF2H2OCO2O2萤 石0.5(表4)0.0020.0040.0270.0080.0080.0050.0010.4400.008生白云石2.5(表4)0.9350.6150.0200.0250.905石 灰7.49 6.4980.2020.2210.1350.0450.0070.0100.0080.3630.002 合 计7.4350.8210.2570.1680.0530.0120.0110.4400.0161.2680.002

8、成渣量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(SiO2)-(CaO)/(CaO石灰)-R(SiO2石灰)=5.783/(87.0%-3.52.8%)=7.49kg。 （石灰中CaO含量）（石灰中SCaS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CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CsS合计元素

9、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/kg6.4980.0040.9350.0021.8600.2100.0090.0200.0270.2020.2360.6150.0040.1350.0040.0250.0080.5531.16 0.6070.0450.0050.0080.4400.3640.0070.0050.0210.0100.0014.6037.1070.2581.585 0.495总渣量/kg7.4392.1261.0570.1720.5531.1600.7030.4400.3750.03214.056 质量分数/%52.9215.137

10、.521.223.938.255.003.132.680.23100.00 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(FeO)=15%(表4)，故总量为：12.19486.75%=14.056kg。 (FeO)=14.0568.25%=1.16kg。 (Fe2O3)=14.0565%-0.045-0.005-0.008=0.645kg。 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

11、氧气消耗项/kg铁水中氧化耗氧量(表5) 7.753炉衬中碳氧化耗氧量(表6) 0.062石灰中S与CaO反应还原出的氧气量(表7)0.002烟尘中铁氧化耗氧量(表4) 0.3408.215-0.002+0.065=8.28炉气自由氧含量(表10) 0.06合 计 8.215合 计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=Vg+0.5%V+1/99(22.4/32Gs+0.5%V-

12、Vx) V=(998.375+0.78.1550.00222.4/32)/98.50=8.475 式中 VgCO、CO2、SO2和H2O各组分总体积，m3。本计算中，其值为：8.67722.4/28+2.72922.4/44+0.01022.4/64+0.01622.4/18=8.375m3。 Gs不计自由氧的氧气消耗量，kg。本计算中，其值为：7.7530.062 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 炉气量及其成分炉气成分炉气量/kg体积/m3体积分数/%COCO2SO2H2OO2N2 8.677 2.779 0.010 0.016 0.060 0.06