转炉物料平衡计算..doc

转炉炼钢课程设计 题 目 转炉物料平衡和热平衡计算及 转炉炉型设计计算 姓 名 何一依 学 号 1076803438 班 级 10冶金4班 指导教师 王海鸥 学 院 国际学院  一、转炉物料平衡和热平衡计算1. 物料平衡计算1.1 计算原始数据基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废钢的成分、终点钢水成分(表1-1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料成分（表1-2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率（表1-3）；其他工艺参数（表1-4）表1-1 钢种、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0.180.25.0.55≤0.045≤0.050铁水设定值4.250.600.400.070.035废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值0.10痕迹0.180.0200.021表1-2 原材料成分成分含量/%类别CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰91.002.601..741.340.093.23萤石5.490.603.5087.300.9940.0512.065白云石53.400.5029.602.140.2130.01414.133炉衬1.6151.7080.580.510.595 15焦炭0.5881.512.45.52 表1-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母） 成分回收率/%类别CSiMnAlPSFe硅铁——73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100锰铁6.60/900.50/7567.8/80——0.23/1000.13/10024.74/100 表1-4 其他工艺参数设定值名称参数终渣碱度w(CaO)/w(SiO2)=3.5萤石加入量为铁水量的0.3﹪生白云石加入量为铁水量的2.5﹪炉衬侵蚀量为铁水量的0.3﹪终渣∑w(FeO)含量(按向钢中传氧量w(Fe2O3)＝1.35w(FeO)折算)15﹪而ω(Fe2O3)/ ∑ω(FeO)=1/3,即金属中[C]的氧化产物w(Fe2O3)＝5﹪，w(FeO)=8.25﹪烟尘量为铁量的1.5﹪(其中w(FeO)为75﹪,w(Fe2O3)的20﹪)喷溅铁损为铁水量的1﹪渣中铁损(铁珠)为渣量的6﹪氧气纯度99.6﹪，含氮0.4%炉气中自由氧含量0.5﹪(百分比)气化去硫量占总去硫量的1/3金属中[C]的氧化物90﹪C氧化成CO，10﹪C氧化成CO2废钢量由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的13.38﹪，即废钢比为11.8﹪1.2物料平衡的基本项目收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、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，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量其各项成渣量分别列于表1-5到表1-7总渣量及成分如表1-8所示：表1-5 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/㎏耗氧量/㎏氧化产物量/㎏备注C[C]+1/2O2→{CO}4.15×90%=3.7353.735*16/12=4.988.715　[C]+O2→{CO2}4.15×10%=0.4150.415*32/12=1.1071.522　Si[Si]+O2→(SiO2)0.6000.60*32/28=0.6861.286入渣Mn[Mn]+1/2O2→(MnO)0.2200.22*16/55=0.0640.284入渣P2[P]+5/2O2→(P2O5)0.0500.05*80/62=0.0650.115入渣S　[S]+O2→{SO2}0.014×1/3=0.0050.005*32/32=0.0050.010　[S]+[CaO]→(CaS)+(O)0.014×2/3=0.0090.009*(-16)/32=-0.005 0.021入渣Fe[Fe] +1/2O2→(FeO)0.8×56/72=0.6220.622*16/46=0.2160.8入渣（表1-8）　2[Fe]+3/2O2→(Fe2O3)0.483×112/160=0.3380.338*48/112=0.1450.483入渣（表1-8）合计5.9947.263　　成渣量　　2.989入渣组分之和①由CaO还原出的氧量；消耗CaO量=0.009×56/32=0.016㎏。

表1-6 炉衬蚀损的成渣量炉衬蚀损渣量/㎏成渣组分/㎏气态氧化物/㎏耗氧量/㎏ CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3C→COC→CO2C→CO，CO20.3(表1-4)0.0050.0050.2420.0020.0020.0950.0170.066合计0.2560.1120.066表1-7 加入溶剂的成渣量类别加入量㎏成渣组分/㎏气态氧化物/Kg CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2萤石0.30.0020.0160.0110.0030.00030.2620.006生白云石2.51.3350.740.0130.0540.0050.00080.353石灰4.163.770.0720.1080.0560.0080.1340.002合计5.1050.8140.1370.1210.0080.0090.2620.0060.4870.002成渣量6.456①.石灰加入量：渣中已含（CaO）=-0.016+0.006+1.335=1.325㎏；渣中已含(SiO2)=1.286+0.006+0.016+0.013=1.321㎏；因设定终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：3.299/(88.0%-3.5×2.50%)=4.16㎏②.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中S→CaS自耗的CaO量）表1-8 总渣量及其成分炉渣成分/㎏ CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5 CaS合计元素氧化成渣量　1.286　　0.2840.80.483 　0.1150.0212.989石灰成渣量3.7700.1080.0720.056　　　0.0084.014炉衬蚀损成渣0.0050.0050.2420.002　　0.002　　　0.256生白云石成渣1.3350.0130.740.054　　　　　 0.0050.0008　2.148萤石成渣量0.0160.0020.011　　0.2620.0030.00030.294总成渣量5.111.4281.0560.1230.2840.80.4850.2620.1230.039.701质量分数/%52.5814.7210.971.272.938.255.002.71.270.31100①.表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为5.11+1.428+1.056+0.123+0.284+0.262+0.123+0.03=8.416㎏，而终渣Σω(FeO)=15%(表1-4)，故总渣量为8.416/86.75%=9.701㎏。

②.ω(FeO)=9.701×8.25%=0.8㎏ ω(Fe2O3)=9.701×5%-0.002=0.483㎏第二步：计算氧气消耗量氧气的实际消耗量系消耗项目与供入项目之差见表1-9表1-9 实际耗氧量耗氧项/㎏供氧项/㎏实际耗氧量/㎏铁水中元素氧化耗氧量（表1-5） 7.263　　炉衬中碳氧化消耗氧量（表1-6） 0.066石灰中S与CaO反应还原出的氧化量（表1-7）0.002烟尘中铁氧化消耗氧量（表1-4） 0.34　7.728-0.002+0.026=7.752炉气自由氧含量（表1-10） 0.059　合计 7.728合计 0.002 第三步：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1-5~表1-7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∑ =8.152 m³式中Vg——CO、CO2、SO2和H2O各组分总体积，m³本计算中其值为：8.81×22.4/28+2.026×22.4/44+0.01×22.4/64+0.006×22.4/18=8.09m³ Gs——不计自由氧的氧气消耗量，㎏。

本计算中其值为： 7.263+0.066+0.34=7.669㎏（见表1-9） Vx——石灰中的S和CaO反应还原出的氧量（其质量为：0.002㎏，见表1-9），m³0.5%——炉气中自由氧含量99.6——自由氧纯度为99.6%转换得来计算结果列于表1-10表1-10 炉气量及其成分炉气成分炉气量/㎏炉气体积/ m³体积分数/%CO8.8108.810×22.4/28=7.04886.47CO22.0262.026×22.4/44=1.03112.64SO20.0100.010×。