1、1年产 180 万吨转炉炼钢车间设计学校： 昆明理工大学专业： 冶金工程班次： 2002（2）姓名： 普松指导老师单位： 昆明理工大学姓名：普靖中职称： 副教授2目 录.摘 要 .4ABSTRACT 5前 言 .6第一章 设计概述 .71.1 主要用途 81.2 冶炼要点 .81.3 化学成分对 H08 性能的影响 91.4 现代全连铸冶炼焊条钢要点 10第二章 氧气顶吹转炉炼钢物料平衡和热平衡 .112.1 物料平衡计算 .112.2 热平衡计算 .21第三章 氧气顶吹转炉的设计与计算 .273.1 炉型设计 .273.2 氧气顶吹转炉炉衬设计 .303.3 氧气顶吹转炉炉体金属构件设计 .
2、313.4 支承装置 .323.5 倾动机构 .323.6 底部供气构件的设计 .34第四章 氧枪的设计与计算 .364.1 喷头设计 .364.2 氧枪水冷系统 .40第五章 连铸机的设计与计算 .435.1 连铸机的主要工艺参数 435.2 连铸机生产能力的确定 505.3 盛钢桶及其载运设备 .545.4 中间包及其载运设备 .555.5 结晶器及其振动装置 .575.6 二次冷却装置 .59第六章 钢包的设计与计算 .6336.1 盛钢桶尺寸计算 .636.2 盛钢桶质量 .656.3 盛钢桶重心计算 .67第七章 铁水预处理及炉外精练 .687.1 铁水预处理 .687.2 炉外精练
3、 .69第八章 转炉炼钢车间布置 .718.1 转炉容量及车间生产能力的确定 .718.2 全厂金属平衡表的制定 .728.3 主厂房工艺布置 .73总结与体会 .75谢 辞 .76参考文献 .774摘 要本次设计的是一座年产 180 万吨合格坯的氧气顶吹转炉炼钢厂。冶炼的钢种为碳素焊条钢，主要牌号：H08A、H08E、H08C 主要规格： f 6.5mm、f 6.0mm、f 5.5mm。两座120 吨的氧气顶吹转炉，年产钢水量为 189.22 万吨，采用三孔氧枪，氧流量为333.33Nm3/min，配用钢包的额定容量为 150 吨；两台 2 机 6 流板坯弧形连铸机，连铸机的弧形半径为 6m
4、，主产品断面尺寸 2001000mm，连铸机设计年生产能力为 205.2 万吨。设计主要针对转炉炼钢厂,其中包括炼钢厂规模、生产工艺流程、冶炼的钢种牌号、全厂金属料消耗平衡表、转炉炼钢车间的物料平衡和热平衡计算、转炉炉型选择及设计计算、氧枪喷头及枪身设计计算、连铸机以及车间附属设备的计算选型、车间平面布置设计等。关键字：氧枪，转炉，连铸机，碳素焊条钢5AbstractThe task of this design is to design a steelmaking mill with top oxygen blowing vessels that has an annual producti
5、vity of 1 million tons fine butts. It produces series ofThe carbon welds the bar iron，Trademark：H08A、H08E、H08C ，specification ：f 6.5mm、f 6.0mm、f 5.5mm。 There are two top oxygen-blowing vessels, with a 1.892million tons productivity of hot metal. It adopts the oxygen core lance that has three holes,
6、and the flow rate is 333.33Nm3/min. The matched steel ladle size is 150 tons. Also, there are two setcasting machines that are two machine and six currents and produce the plank block. The arc radius is 6m, and the major product contour size is 2001000mm. The annual productivity of the casting is 2.
7、052 million tons.This design aims at the converter steel mill primarily, among them include the steel mill scale and produce the steel of the craft flowsheet, the card number of smelting steel, and the balance sheet of whole plant depletion of metal charge. A calculation for of material balance and
8、calorific balance in the converter ship, designing, then choosing the profile and furnace lines of converter, as well as choosing spray head and body of oxygen lance, calculating and choosing the caster type, then choose the other accessory equipment. Last, make an arrangement for the various equipm
9、ents in the whole workshops.Keywords: oxygen lance, converter, caster, The carbon welds the bar iron.6前 言由于我国已经加入世界贸易组织，世界经济的格局将发生重大变化，外商投资将保持良好的增长态势，世界机械制造业，化工业的重心将加快向我国转移，入世受益行业发展速度将有所加快，这将加大国内钢材需求。在钢材消费增加的同时，消费结构将保持多层次，多样化，并逐步向高层次演化。21 世纪，随着经济的日益全球化，竞争不断加剧，21 世纪的我国钢铁行业既有前所未有的发展机遇，又面临严峻的挑战。本设计说明书对
10、毕业设计的整个过程及主要内容进行了详细的说明。主要设计一座年产 180 万吨钢坯的转炉炼钢车间。设计范围包括从铁水预处理到连铸的整个炼钢过程。设计内容有主钢种碳素焊条钢的冶炼工艺流程和操作要点，炼钢厂内的物料平衡计算和热平衡计算，及由此计算结果来确定的厂内各设备生产能力、型号等。设备选定及其在厂房内的布置，应力求使厂区有效面积得到充分利用，物料流向合理。由于本人水平有限，设计中错误和缺点在所难免，望老师和同学们批评指正。7第一章 设计概述本次设计的是年产 180 万吨碳素焊条钢的转炉炼钢厂。冶炼的主钢种为连铸碳素焊条钢，主要牌号：H08A、H08E、H08C，主要尺寸规格：f 6.5mm、f
11、6.0mm、f 5.5mm，执行标准：GB/T3429-2002。碳素焊条钢是焊接材料行业使用量最大的原料品种，主要用于制作不同牌号、不同规格的碳钢焊条，产销量大。随着我国钢材消费量的增长，焊接材料用钢不断增加，据最新统计，2002 年全年需求量达到 120 万吨以上。此类碳素钢，存在成分偏析，尤其是硫、碳和磷在的上部和中心呈正偏析。为了保证盘条质量，冶炼时必须严格控制成分。其所要求的各化学成分的范围如表 1-1。表 1-1 连铸碳素焊条钢各化学成分范围钢种 C，% Mn,% P，% S，%H08A 0.07 0.370.50 0.020 0.020H08E 0.040.07 0.370.50
12、 0.013 0.013H08C 0.040.07 0.370.50 0.010 0.010冶炼主要工艺流程是在高炉出铁后，铁水通过鱼雷罐车运到炼钢厂，经过铁水预处理，去除部分有害元素，从而减轻转炉脱 P 的负担。预处理后的铁水再通过转炉吹炼，脱去绝大部分的 C。冶炼主要工艺流程如图 1-1 所示：图 1-1 工艺流程图任何一个炼钢厂都不可能只炼一个钢种，都是由一个主钢种和多个副钢种组成的。为了便于冶炼及减少资金投入，在本设计中对副钢种的选择主要依据钢种的化学成分来8确定，使各钢种的化学成分相差不大，从而可以制定出相似的冶炼工艺。这里选取了三种副钢种。各钢种的化学成分要求如表 1-3 所示。表
13、 1-3 各化学成分范围C Si Mn P S65Mn 0.620.69 0.170.37 0.701.00 0.025 0.020T9A 0.850.93 0.35 0.40 0.025 0.02055CrMnA 0.520.60 0.170.37 0.650.95 0.030 0.030表 1-4 产品大纲钢种 占总产量的百分比 钢水量(万吨) 锰铁(万吨) 硅铁( 万吨)H08 50% 94.61 0.514 0.00065Mn 20% 37.84 0.205 0.082T9A 15% 28.38 0.154 0.125 55CrMnA 15% 28.38 0.154 0.125 合计
14、189.22 1.207 0.332碳素焊条钢的概述1.1 主要用途碳素焊条钢盘条，最重要的是化学成分要求严格，尤其是碳、硅、硫成分要确保盘条成分符合标准规定。此外要求碳素焊条钢具有优良的拉拔性能。电焊条主要尺寸规格有：f4.0mm、f3.2mm、f2.5mm、f2.0mm。用户拉拔使用的主要特点有：碳素焊条钢合金含量少，属于非合金钢范畴，用户最终加工产品尺寸较大，因此与合金焊丝产品不同，碳素焊条钢盘条主要生产规格为 f6.5、f6.0mm，国内用户订购 f5.5 规格的很少。 1.2 冶炼要点1.铁水含硫量0.035%时方可冶炼此钢种，出铁时尽量少带高炉渣。2.冶炼本钢种时要考虑到石灰、矿石
15、、铁块、煤等原材料含硫量。3.装入量力求准确。废钢加入量以确保过程温度、终点温度为前提。副钢种 化学成分94.冶炼过程中关键是去硫，要保证在转炉中去硫率，有两个问题必须注意。首先是前期高温去硫，要求第一次拉碳（熔池 C0.20%0.30%）时温度为 16501680。炉渣碱度为 3.03.6，尽量多倒炉渣。后吹用石灰石或生白云石调温造新炉渣，这样即可以防止熔池温度过高又可以有效地去硫。吹炼终点碳含量在 0.04%0.06%，熔池温度在16401660。炉渣碱度大于 3.2。5.为了保持钢中合适的含氧量，用 1/3 中碳锰铁和 2/3 高碳锰铁合金化。这样钢水增碳约 0.02%，有利于模内钢液沸
16、腾。其原因是钢液碳含量增加，碳氧乘积远超过平衡值；其次中碳锰铁含硅 1.5%2%，不致因中碳锰铁加入数量多增硅而影响沸腾。6.出钢时用铁芯铝调整包内钢水氧化性。7.开浇平稳，随时观察模内钢液沸腾，浇注过程及刺铝调整钢水氧化性。尽量使用瓶口模浇注。用瓶口模浇注时，预留高度 90100mm，然后加瓶塞。用敞口模浇注时必须采用铝封，加铝时要拨渣后搅拌，防止钢水冒窜而导致钢锭开坯轧制时脱落（调头） 。严禁用硅铁封顶。主要是钢锭头部增硅，以致钢坯要切去 1/31/2。焊条钢在锭模内沸腾弱，是在开坯时造成掉头和坚壳带薄产生气泡裂纹的主要原因。因此保证钢水在锭模内有良好的沸腾是十分重要的。1.3 化学成分对
17、 H08 性能的影响1.碳的影响：焊丝中含碳量增加，会使焊缝金属含碳量增加。应控制在 0.06%0.09%。2 硅的影响：硅影响冷拔加工性能，在焊缝中有降低塑性的倾向，故国家标准规定碳素结构钢 H08 类硅含量0.03%。3.锰的影响：锰会增加焊缝中的含锰量，不仅可提高抗拉强度，也使塑性和韧性提高同时还提高焊缝抗裂能力。4.磷的影响（有害元素）：磷含量增加使焊缝冷裂倾向增大，同时低温冲击值迅速下降（H08 钢中的 S、P 含量低，其盘条价格更高）。5.硫的影响（有害元素）：硫含量增加使焊缝热裂倾向增大，同时使焊缝产生表面气孔的可能性增加。6.铜的影响：铜含量高时易产生焊缝开裂，所以要求铜0.2
18、0%，氧气转炉用铁水10为主要原料炼钢，残余元素铜含量远远低于 0.20%，故厂内一般不做考核。1.4 现代全连铸冶炼焊条钢要点1.铁水脱硫：现代转炉炼钢厂都有铁水预处理。我国宝山钢铁总厂炼钢设有铁水喷吹脱硫和“三脱” （脱硅、脱磷、脱硫）装置。经过铁水预处理，入炉的铁水含硫量0.007%。铁水炉外脱硫是技术合理、经济的脱硫方法。2.钢水经过真空脱气装置，利用钢液的碳和氧作用，使钢中全含氧量4010 -6（ppm） 。虽然钢中无硅和少铝，铸坯或钢锭也不会产生皮下气泡。3.钢水通过连铸浇成铸坯。因为采用全保护浇注（大包保护套管和氩气密封、中间包至结晶器采用浸入式水口保护渣），不仅可以防止钢水二次
19、氧化，而且在中间包和结晶器内钢液中的夹杂物可以上浮，被保护渣捕捉，钢的纯洁度较高，冷拔加工性能好，适宜生产高强度高韧性等高级焊条。11第二章 氧气顶吹转炉炼钢物料平衡和热平衡2.1 物料平衡计算（1）计算所需原始数据炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上的。其主要目的是比较整个过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。表 2-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定
20、值C Si Mn P S钢种设定值 0.070 0.000 0.400 0.005 0.010铁水设定值* 3.600 0.331 0.351 0.093 0.032废钢设定值 0.070 0.000 0.400 0.005 0.010终点钢水设定值* 0.040 痕迹 0.105 0.009 0.019*这里的铁水设定值为铁水预处理后的铁水成分，具体内容见“第七章 铁水预处理及炉外精练”。*C和Si按实际生产情况选取；Mn 、 P和S分别按铁水中相应成分含量的30、10和 60留在钢水中设定。（2）物料平衡基本项目。 收入项 支出项铁水 钢水废钢 炉渣熔剂（石灰、萤石、轻烧白云石） 烟尘氧气
21、 渣中珠铁炉衬蚀损 炉气成分（）类别12铁合金 喷溅表 22 原材料成分CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 挥发分石 灰88.00 2.50 2.60 1.50 0.50 0.10 0.06 4.64 0.10 萤 石 0.30 5.50 0.60 1.60 1.50 88.00 0.90 0.10 1.50 生白云石 36.40 0.80 25.60 1.00 36.20 炉 衬 1.20 3.00 78.80 1.40 1.60 14.00 焦 碳 0.58 81.50 12.40 5.52 表 23 硅铁合金的成分及回收率C
22、 Si Mn Al P S Fe硅铁 73.00/75 0.50/80 2.50/0 0.05/100 0.03/100 23.92/100锰铁 6.60/90 0.50/75 67.80/80 0.23/100 0.13/100 24.74/100（3）计算步骤。以 100铁水为基础进行计算。第一步：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、炉衬蚀损和加入熔剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表 25、26 和 27。总渣量及其成分如表 28 所示。第二步：计算氧气消耗量。氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表 29。第三步：计算炉气量及其成分。第四步：计算脱氧和合金
23、化前的钢水量。类别成分13表 24 其它工艺参数设定值名 称 参 数 名 称 参 数终渣碱度 %CaO/%SiO2=3.5 渣中铁损（铁珠） 为渣量的 6%萤石加入量 为铁水量的 0.5% 氧气纯度 99%，余者为 N2生白云石加入量 为铁水量的 2.5% 炉气中自由氧含量 0.5%（体积比）炉衬蚀损量 为铁水量的 0.3% 气化去硫量 占总去硫量的 1/3终渣 （FeO）含量 15%，即（Fe 2O3）=5% 金属中 C的氧化 90%C 氧化成 CO，10%C(Fe2O3)/(FeO)=1/3 （FeO）=10% 产物 氧化成 CO2烟尘量 为铁水量的 1.5%（其中 废钢量 由热平衡计算确
24、定。本计FeO 为 75%，Fe2O3为20%算结果为铁水量的 7.53%喷溅铁损 为铁水量的 1% 即废钢量比为 7.00%表 25 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） 产出量（kg） 备 注C C CO 3.204 4.272 7.476 C CO2 0.356 0.949 1.305 Si Si（SiO 2） 0.400 0.457 0.857 入 渣Mn Mn（MnO ） 0.246 0.072 0.318 入 渣P P （P2O5） 0.084 0.108 0.206 入 渣S S SO2 0.004 0.004 0.009 S （
25、CaO）=（CaS）+（O） 0.009 -0.004 0.020 入 渣Fe Fe（ FeO） 0.457 0.131 0.588 入渣（见 3-8）Fe（ Fe2O3） 0.231 0.099 0.329 入渣（见表 3-8）14合 计 4.991 6.088 成 渣 量 2.317 入渣组分之和*由 CaO 还原出的氧量；消耗的 CaO 量0.00956/32 0.016kg表 26 炉衬蚀损的成渣量炉衬蚀损量 成渣组分（kg） 气态产物（kg） 耗氧量（kg）（kg） CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CCO CCO 2 CCO，CO 20.3（据表 3-4）0.004
26、 0.009 0.236 0.004 0.005 0.088 0.015 0.062合 计 0.258 0.103 表 27 加入熔剂的成渣量加 入 量 成 渣 组 分（kg） 气态产物（kg）类 别（kg） CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2萤 石0.5（据表3-4）0.002 0.003 0.028 0.008 0.008 0.005 0.001 0.440 0.008 生白云石2.5（据表3-4）0.910 0.640 0.020 0.025 0.905 石 灰 2.899*1 2.247 *2 0.075 0.072 0.
27、043 0.014 0.003 0.004 0.003 0.135 0.001*3 合 计 3.159 0.718 0.120 0.076 0.022 0.007 0.005 0.440 0.010 1.040 0.001 成 渣 量 4.548 *1 石灰加入量计算如下：由表（25）（27）可知，渣中已含（CaO）0.016+0.004+0.002+0.9100.900kg；渣中已含（SiO 2）0.857+0.009+0.028+0.0200.914kg；因设定的终渣碱度 R3.5；故石灰加入量 为：R(SiO2)(CaO)/(%CaO 石灰 R %SiO2 石灰 )15(3.50.914
28、0.900)/(88.00% 3.52.5%)2.899kg*2 为（石灰中 CaO 含量）（石灰中 SCaS 自耗的 CaO 量）*3 由 CaO 还原出的氧量，计算方法同表 25。表 28 总渣量及其成分炉 渣 成 分 CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS 合 计元素氧化成渣量(kg)0.857 0.318 0.588 0.329 0.206 0.020 2.317石灰成渣量(kg) 2.247 0.072 0.075 0.043 0.014 0.003 0.004 2.460 炉衬蚀损成渣量(kg)0.004 0.009 0.236
29、 0.004 0.005 0.258 生白云石成渣量(kg)0.910 0.020 0.640 0.025 1.595 萤石成渣量(kg) 0.002 0.028 0.003 0.008 0.008 0.440 0.005 0.001 0.493 总渣量(kg) 3.162 0.986 0.955 0.081 0.318 0.588 0.356 0.440 0.213 0.025 7.123% 44.394 13.844 13.407 1.133 4.458 8.250 5.00 6.177 2.995 0.345 100.00 *总渣量计算如下：因为表 28 中除(FeO)和(Fe2O3)
30、以外的渣量 为：3.162+0.986+0.955+0.081+0.318+0.440+0.213+0.0256.180kg；而终渣 (FeO)=15%（表 24），故 总渣量为：6.180/85.757.123kg(FeO)量7.123 8.250.588kg (Fe2O3)量7.123 50.014 0.0050.0080.329kg 炉气中含有 CO、CO 2、O 2、N 2、SO 2 和 H2O。其中 CO、CO 2、SO 2 和 H2O 可由表(25)(27)查得，O 2 和 N2 则由炉气总体积来确定。现计算如下：炉气总体积 V ： ）（ xsg VG 5.0324.915.016
31、10.039m3 51.9870xsgVGV式中 VgCO、CO 2、SO 2 和 H2O 诸组分之总体积， m3。本计算中，其值为7.56422.4/28+2.36022.4/44+0.00922.4/64+0.001022.4/187.2571Gs不计自由氧的氧气消耗量， 。本计算中，其值为 6.466m3(见表 29)；Vx铁水与石灰中的 S 与 CaO 反应还原出的氧量，m3 。本计算中，其值为0.005(见表 29)；0.5炉气中自由氧含量，m 3；99由氧纯度为 99转换得来。计算结果列于表 210 中：表 29 实际耗氧量耗 氧 项（kg） 供 气 项（kg） 实际氧气消耗量（k
32、g）铁水中元素氧化耗氧量（表 3-5） 6.088 铁水中 S 与 CaO 反应还原出的氧量（表 2-5） 0.004 炉衬中碳氧化耗氧量（表 3-6） 0.062石灰中 S 与 CaO 反应还原出的氧量（表 2-7） 0.001 烟尘中铁氧化耗氧量 （3-4） 0.295 炉气中自由氧含量（表 3-10） 0.072 6.5160.005+3.396合 计 6.516 合 计 0.005 9.907*为炉气中 N2 的重量，详见表 210表 210 炉气量及其成分17炉 气 成 分 炉 气 量（kg） 体 积（m 3） 体 积 %CO 7.564 6.051 60.280 CO2 2.360
33、 1.202 11.970SO2 0.009 0.006 0.060H2O 0.0010 0.013 0.129 O2 0.072 0.050* 0.500 N2 3.396 2.717* 27.061 合 计 13.411 10.039 100.000 *炉气中 O2 的体积为 10.0390.50.050m 3；重量为 0.05032/22.40.072kg*炉气中 N2 的体积系炉气总 体积与其它成分的体积之差；重量为 2.71728/22.43.396kg表 211 未加废钢时的物料平衡表收 入 支 出项 目 质量（kg） % 项 目 质量（kg） %铁 水 100.000 86.12
34、8 钢 水 92.497 79.767石 灰 2.899 2.497 炉 渣 7.123 6.143英 石 0.500（据表 3-4） 0.431 炉 气 13.411 11.565 生白云石 2.500（据表 3-4） 2.153 喷 溅 1.000 0.862炉 衬 0.300 0.258 烟 尘 1.500 1.294 氧 气 9.907 8.539 渣中铁珠 0.427 0.369合 计 116.106 100.000 合 计 115.958 100.000 注：计算误差（116.106115.958）/116.106 1000.127钢水量 Qg铁水量铁水中元素的氧化量烟尘、喷溅和渣
35、中的铁损1003.1591.5(75%56/72+20%112/160)+1+7.1236%92.497据此编制脱氧和合金化前的物料平衡表（表 211） 。第五步：计算加入废钢的物料平衡。18如同“第一步”计算铁水中元素氧化量一样，利用表 21 的数据先确定废钢中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表 212） ，再将其与表 211 归类合并，就得出加入废钢后的物料平衡表 213 和 214。第六步：计算脱氧和合金化后的物料平衡。先根据钢种成分设定值（表 21）和铁合金成分及其烧损率（表 23）算出钢芯铝和硅铁的加入量，再计算其元素烧损量。将所得结果与表 214 归类，即得冶炼一炉钢的总物料平衡。
36、表 212 废钢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） 进入钢中的量（kg）C C CO 0.016 0.021 0.037 C CO2 0.002 0.005 0.006 Si Si SiO2 0.000 0.000 0.000 Mn MnMnO 0.100 0.029 0.129 P P （P2O5） 0.001 0.002 0.003 S S SO2 0.000 0.000 0.001 S+（CaO）=（CaS）+O 0.001 0.000 0.002 合 计 0.120 0.056 24.836成渣量（kg） 0.134 表
37、 213 加入废钢的物料平衡表（以 100铁水为基础）收 入 支 出项 目 重量（kg） % 项 目 重量（kg） %铁 水 100.000 70.863 钢 水 117.333 83.231废 钢 24.955 17.864 炉 渣 7.257 5.14819石 灰 2.899 2.055 炉 气 13.455 9.544萤 石 0.500 0.354 喷 溅 1.000 0.709轻烧白云石 2.500 1.722 烟 尘 1.500 1.064 炉 衬 0.300 0.213 渣中铁珠 0.427 0.303氧 气 9.963 7.060 合 计 141.118 100.00 合 计 1
38、40.927 100.00 注：计算误差为（141.118140.927）/141.118 1000.135表 214 加入废钢的物料平衡表（以 100（铁水+废钢）为基础）收 入 支 出项 目 重量（kg） % 项 目 重量（kg） %铁 水 80.029 70.863 钢 水 93.900 83.231废 钢 19.971 17.684 炉 渣 5.808 5.148 石 灰 2.320 2.055 炉 气 10.768 9.544 萤 石 0.400 0.354 喷 溅 0.800 0.709轻烧白云石 2.001 1.772 烟 尘 1.200 1.064炉 衬 0.240 0.213
39、 渣中铁珠 0.342 0.303 氧 气 7.973 7.060 合 计 112.935 100.000 合 计 112.818 100.000 注：计算误差为（112.935112.818）/112.935 1000.104820表 215 铁合金中元素烧损量及产物量类别 元素 烧损量 kg 脱氧量 kg 成渣量 kg 炉气量 kg 入钢量 kgC 0.003 0.009 0.012 0.030Mn 0.069 0.020 0.089 0.277Si 0.001 0.001 0.001 0.002P 0.001S 0.001Fe 0.126锰铁合计 0.073 0.030 0.091 0.
40、012 0.437Al 0.000 0.000 0.000Mn 0.000 0.000 0.000 0.000Si -0.001 -0.001 -0.001 -0.002P 0.000S 0.000硅铁Fe -0.00121合计 -0.001 -0.001 -0.002 -0.003总计 0.073 0.029 0.089 0.012 0.435总物料平衡表。锰铁加入量为 WMn0.511。硅铁加入量 WSi 为：-0.003。 回 收 率 硅 铁 含 加 钢 芯 铝 后 的 钢 水 量 终 点钢 种 SiiSii %)(铁合金中元素的烧损和产物量列于表 215 中。脱氧和合金化后的钢水成分如
41、下表所示：脱氧和合金化后的钢水成分（）C Si Mn P S0.072 0.000 0.399 0.010 0.020由此可得冶炼过程（即脱氧和合金化后）的总物料平衡表 216。表 216 总物料平衡表收 入 支 出项 目 质 量（kg） % 项 目 质 量（kg） %铁 水 80.029 70.548废 钢 19.971 17.606钢 水 94.332 83.404石 灰 2.320 2.046萤 石 0.400 0.353 炉 渣 5.896 5.213 轻烧白云石 2.001 1.764炉 衬 0.240 0.212炉 气 10.531 9.31122氧 气 7.973 7.029 喷
42、 溅 0.800 0.708 锰 铁 0.511 0.450 烟 尘 1.200 1.061硅 铁 -0.003 -0.003 渣中铁珠 0.342 0.302 焦 粉 -0.003 -0.003 合 计 113.438 100.00 113.102 100.00 注：计算误差为（113.438113.102）/113.438 1000.2962.2 热平衡计算（1）计算所需原始数据。计算所需基本原始数据有：各种入炉料及产物的温度（表 217） ；物料平均热容（表 218） ；反应热效应（表 219） ；溶入铁水中的元素对铁熔点的影响（表 220） 。其它数据参照物料平衡选取。（2）计算步骤。
43、以 100铁水为基础。第一步：计算热收入 Qs。热收入项包括：铁水物理热；元素氧化热及成渣热；烟尘氧化热；炉衬中碳的氧化热。1）铁水物理热 Qw：先根据纯铁熔点、铁水成分以及溶入元素对铁熔点的降低值（表 217、21 和 220）计算铁水熔点 Tt，然后由铁水温度和生铁比热（表217 和 218）确定 Qw。表 217 入炉物料及产物的温度设定值入 炉 物 料 产 物名 称铁 水 * 废 钢 其它原料 炉 渣 炉 气 烟 尘温度 （） 1350 25 25 与钢水相同 1450 1450表 218 物料平均热容物 料 名 称 生 铁 钢 炉 渣 矿 石 烟 尘 炉 气固态平均热容（kJ/kgK
44、） 0.745 0.699 1.047 0.996 23熔化潜热 （kJ/kg） 218 272 209 209 209 液态或气态平均热容（kJ/kg K） 0.837 0.837 1.248 1.137表 219 炼钢温度下的反应热效应组元 化学反应 H（kJ/kg） H（kJ/kg）C C+1/2O2 氧化反应 -139420 -11639C C+O2=CO2 氧化反应 -418072 -34834Si Si+O2=（SiO2） 氧化反应 -817682 -29202Mn Mn+1/2O2=（MnO） 氧化反应 -361740 -6594P 2P+5/2O2=（P2O5） 氧化反应 -1
45、176563 -18980Fe Fe+1/2O2=（FeO） 氧化反应 -238229 -4250Fe 2Fe+3/2O2=（Fe2O3） 氧化反应 -722432 -6460SiO2 （SiO2）+2（CaO）=（2CaOSiO2） 成渣反应 -97133 -1620P2O5 （P2O5）+4（CaO）=（4CaOP2O5） 成渣反应 -693054 -4880CaCO3 CaCO3=（CaO）+CO2 分解反应 169050 169024MgCO3 MgCO3=（MgO）+CO2 分解反应 118020 1405表 220 溶入铁中的元素对铁熔点的降低值元 素 C Si Mn P S Al
46、 Cr N、H、O在铁中的极限溶解度（% ） 5.41 18.5 无限 2.8 0.18 35.0 无限 溶入 1%元素使铁熔点的降低值（ ） 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 1.5 氮、氢、氧溶入使铁熔点的降低值（） =6适用含量范围 （%） 1.0 1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 3 15 0.7 0.08 1 18 表 221 元素氧化热和成渣热反应产物 氧化热或成渣热（kJ） 反应产物 氧化热或成渣热（kJ）CCO 37291.356 FeFe 2O3 1489.338CCO 2 12400.904 PP 2O5 1594.320Si
47、SiO 2 11680.800 P2O54CaOP 2O5 1041.074 MnMnO 1622.124 SiO22CaOSiO 2 1597.529FeFeO 1942.507 合 计 Qy 70659.953Tt 1536(3.6100+0.3318+0.3515+0.093 30+0.03225)61190.6Qw1000.745(1190.625)+218+0.837(13501190.6)151701.780kJ2）元素氧化热及成渣热 Qy：由铁水中元素氧化量和反应热效应（表 219）可以算出，其结果列于表 221 中。253）烟尘氧化热 Qc：由表 24 中给出的烟尘量参数和反应热效应计算可得。kJ35.07)641205765.1 （ c4）炉衬中碳的氧化热 Q1：根据炉衬蚀损量及其含碳量确定。Q10.314(90%11639+10%34834)586.257kJ故热收入总值为：Q sQ wQ yQ cQ 1228023.340kJ第二步：计算热支出。热支出项包括：钢水物理热；炉渣物理热；烟尘物理热；炉气物理
