110t超高功率电弧炉热平衡计算Word下载.docx

1、考虑留钢留渣 量确定装入量，装入量的计算可以用以下公式进行：装入量 82000- 700- Q （1）（1）式中Q指留钢量。考虑到变压器的实际容量大于 82 MVA所以全废钢冶炼的最佳装入量为117t（包括留钢量）。由于热装铁水可以带入丰富的物理热和部分化学热，热装铁 水比例每增加I %，电耗下降4.75.2kwh/1弓I，所以热装铁水时的装入 量控制在120135t。在本文的计算中我们取 120t。四钢种及入炉原料我们以Gr15钢为例，以其原材料参数及消耗指标为计算依据，入炉原 料为铁水及废钢，其中铁水占30%分析110t电炉冶炼过程的能耗情况。表1 Gr15钢成分及主要入炉原材料成分名称名

2、称3 B%CSiMnPSCrH2O灰分挥发分钢成品0.950.150.251.40-1.050.350.450.0251. 65冶炼终三0.5痕迹0.150.0100.020铁水4.20.600.400.2000.035废钢0.180.250.550.030隹炭81.500.5812.405.52电极99.001.00（备注：其他辅料或添加料如在此次计算中出现将以备注形式标出）五热平衡计算1、计算热收入Qs热收入是由电能、物料带入的物理热、元素氧化热及成渣热所组成，而物料带入物理热中铁水的物理热是关键性数据，因此我们单独列出计算过 程。（1）电能电能是电炉炼钢的主要热源。电能与废钢或者熔池进行

3、热交换，在泡沫 渣埋弧的条件下，70%以上的电能转化为热能被熔池吸收。实际操作中根据 电弧的埋弧情况决定送电功率，尽量减少能量损失。以热辐射的形式很大部分被炉壁和炉顶的水冷件吸收。电能在 110t直流电炉中的典型数值为：全废钢为 365400kWh/t。良好的泡沫渣可以提 高电能向热能的转换率。（2）铁水的物理热纯铁的熔点为1536E，铁水熔化潜热为218kJ/kg根据传热学原理计算 可知，铁水的熔点t =1098 C,计算如下：1536-（100 X 4.2+8 X 0.6+5 X 0.4+30 X 0.2+25 X 0.035）-4=1098 铁水的物理热Qw =36 X 103 X 0.

4、745 X （1098 25）+218+0.837 X （1250 1098） =41205.924 X 103kJ（3）物料带入的物理热根据物理热公式Q=cmT（c为各组分比热容，m为消耗量，T为温度）可 得到其他各组分物料及辅料的物理热如下表所示：表2物料带入的物理热热容（kJ/ kgK）温度（K）消耗量（t）物理热（kJX103）0.69929884.0001467.9000.837152336.00041205.924石灰0.7285.648102.800焦炭0.8580.30023.784炉衬0.9968730.240143.424镁砂0.072250.992氧气1.3182.762

5、91.021空气0.9637.858189.1721.5077230.144325.512合计43800.529（4）元素氧化热及成渣热根据计算公式Q=m H可得下表：表3元素氧化热及成渣热 元糸消耗量/1化学反应AH（kJ/ kg）放热量（kjx1. 800（炉料）C+1/2 O2= CO-11639209500. 100（电极）11640. 145（焦炭）16880.031（炉衬）3610.771（炉料）C+ O2= CO2-34834268570. 043（电极）14980. 062（焦炭）21600. 013（炉衬）452金属0.552Si+2（ FeO）=（ SO）+2-292021

6、6120中SiFe0.372Mn+（ FeO）=（ MnO）+-65942453中Mn0.1462 P+5（FeO）=（ P2O5）+5-189802771中的PFe*0. 347Fe+1/2 O2=（ FeO）-425014751. 9652 Fe+3/2 O2=（ FOs）-646012694Si02 成1.3302（CaO）+（ SiO2）=（2 CaO Si-16202155渣O2）-4880P2O50.3401659成渣4（CaO）+（ P2O5）=（4 CaO P2O5）944572、计算热支出Qz热支出是由钢水物理热，炉渣物理热，炉气物理热，烟尘物理热，冷却 水吸热，其他热损失，

7、变压器及断网系统的热损失共同组成，下面我们分别 计算其热值大小：（1钢水物理热Qg0该钢熔点为该钢的熔点为:1539 - （ 70 X 1.00+8 X 0.25+5 X 0.35+30 X 0. 015+25X 0.016+3 X 0.02） - 6=1464C考虑到出钢过程中添加合金石灰等，电 炉至精炼炉温降等，故出钢温度定为 1600C，首先确定出钢量：120-0.36-5.969-1.592=112.079t钢水量为入炉钢铁料重去除 1激水喷溅量为0.36t,炉料中元素烧损量为5.969t,渣中铁元素损耗量为1.592t ）可得:Q=112079X 0.699 X （1464 - 25

8、）+272+0.837 X （1600 - 1464） =1559739.495 X 10 kJ（2）炉渣物理热Q计算时取炉渣终点温度与钢水温度相同，则有:Qr =7.961 X 103x 1.247 X （1600-25）+209.20=17301.044 X 103KJ钢渣量为7.961t）（3）炉气物理热Q。炉气带走的热量主要是指从除尘烟道里烟气带走的热以及电极孔烟气带走的热。令炉气温度为1450r，热容为1.137 kJ/kg K,由炉气量可得：Qx=8.110 X 103x 1.137 X （1450-25）=13140.025 X 103kJ生成炉气量为8.110t ）（4）烟尘物

9、理热Qy。将铁的挥发物计入烟尘中，烟尘热容为 1.0kJ/（kg K）;总烟尘量=120X 103X 1.6 %X 1.0（1450-25）+209.20=3137.64 X 103kJ（5）冷却水吸热Q。如炉子公称容量为110t,冷却水消耗量为25m/h,冷却水进出口温差为 25C,冶炼时间平均为1h,则得：Qi = （25X 1000X 1 X 4.185 X 25） /600=4359.38 kJ/100kg（金属料）总的 Qi =4359.38 X 1.2 X 103 =5231.25 X 103 kJ（6）其他热损失Qq。包括炉体表面散热热损失、开启炉门热损失、电极热损失等。其损失量

10、 与设备的大小、冶炼时间、开启炉门和炉盖的总时间以及炉内的工作温度有 关。时间表明，该项热损失占总热收入的 6%-9%本设计中取8%（7）变压器及断网系统的热损失 Qb一般，该热损失为总热收入的57%本计算取6%令炉子总收入等于Qs,贝U：Qs=155979.495 X 103+17301.044 X 103+13140.025 X 103+3137.640 X 103+5231.250 X 10 +QsX （8%+6%）即 0.86 Qs=194789.494 X10Qs=226499.412X 10 kJ故应 供应电 能为：226499.412 X 103-43800.529 X 103-

11、94457 X 103 =88241.883 X 103kJ;Qq=226499.412 X 103 X 8%=18119.953X 103kJ ； Qb=226499.412 X 103 X 6%=13589.965X 103kJ。总热平衡计算结果列于表21。表4热平衡表收入支出项目热量（kJ X%物料物理热19.34钢水物理热155979.49568.86氧化热和成渣41.70炉渣物理热17301.0447.64热5513024.34炉气物理热13140.0255.80其中C氧化7.12烟尘物理热3137.6401.39Si氧化1.08冷却水吸热5231.2502.31Mn氧化1.22其他

12、热损失18119.9538.00P氧化141696.26变压器系统热13589.9656.00Fe氧化0.950.73损失SiO2成电能88241.88338.96226499.412100100.0总结：在此次热平衡计算中，我们运用的原理和理论有：能量守恒定律，物料 平衡原理，热量守恒定律，各类物质的物理热计算方法，并对收入热和支出 热进行了系统的分析和计算，并可以对废钢铁水比例调整得出物料配比和电能消耗的关系。通过这次课程设计，我们对电炉炼钢有了理性认识，并了解到生产过程 中的实际问题和解决办法，有很多收获和感悟。参考文献1王令福.炼钢设备及车间设计M.北京：冶金工业出版社，2009.2阎奎兴，阎立懿.现代电弧炉炉型及其炉体结构设计J.铸造,1999（11）.3王新华.钢铁冶金学-炼钢学M.北京：高等教育出版社，200764杨振国,刘青,王彬,石荣山.50t超高功率电弧炉冶炼工艺优化J，炼钢,2012（12）. 王新成.八钢110t电炉冶炼过程的基础计算与实践J.新疆钢铁.2008（1）.