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1、- 1 -任务要求：含 C 3.95%, 210t 顶吹转炉专业班级： 冶金工程 2 班学生姓名： 李羿指导教师： 张芳完成时间： 2011 年 11 月 25 日- 2 -1.炼钢课程设计目的与内容1、炼钢课程设计的目的炼钢课程设计属于钢铁冶金专业的实践性教学环节，要求学生查阅相关资料，在指导老师的具体指导下，合理选择工艺参数、配料，使物料平衡、热平衡等工艺过程，及其绘图等，使学生经物料平衡计算，了解加入炉内参与炼钢过程的全部物料与产物之间的平衡关系。经热平衡计算后，了解炼钢过程的全部热量来源与支出之间的平衡关系。经炉型设计和绘图，掌握炉型对尺寸的计算方法。对提高学生工程实践及独立分析解决问
2、题的能力，培养创新意识，同时，加深了学生对炼钢原理，炼钢工艺等专业知识的理解，提高专业水平具有重要意义。2、炼钢课程设计的内容1.转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算；2.转炉炉型设计计算及绘图。3.设计具体要求：铁水含 C 3.95%，Si 0.8%，Mn 0.42%,P 0.08%,S 0.035%,210t 炉型图。- 3 -2.转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算物料平衡计算计算原始数据基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废铁的成分、终点钢水成分；造渣用 溶剂及炉衬等原材料成分；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率；其他工艺参数。钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值成分含量/% 类别CSiMnP
3、S钢种 Q235A 设定值0.180.25.0.550.0450.050铁水设定值3.950.800.420.080.035废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值0.10痕迹0.130.0080.021注：本计算设定的冶炼钢种为 Q235A。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。表 2-2 原材料成分成分含量/%类别CaOSiO2MgO Al2O3Fe2O3CaF2FeOPS烧 减H2OC灰 分挥发分石灰88.002.50.1.501.200.085 6.715萤石5.000.603.5087
4、.30.520.052.35白云石53.000.5029.01.500.120.01215.72矿石1.05.050.51.061310.050.4炉衬1.21.594.80.500.501.519.9120.088焦炭0.5881.512.45.52注：炉衬配比：（镁碳砖） ，镁砂：80% 碳： 20%碳的有效成分：99.56%，余为挥发分：0.44% 。- 4 -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6.60/900.50/7567.8/800.23/
5、1000.13/10024.74/100注：10%的 C 与氧气生成 CO2 其他工艺参数设定值名称参数名称参数终渣碱度w(CaO)/w(SiO)=4.0渣中铁损(铁珠)为渣量的 6萤石加入量为铁水量的 0.20氧气纯度99.6，余者为 N2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w(FeO)含量 (按向钢中传氧量 w(Fe2O3)1.35w(FeO) 折算)15而 (Fe2O3)/ (FeO)=1/3,即金属中C的氧化产物 w(Fe2O3)5，w(FeO)=8.25金属中C的氧化 物90C 氧化成CO，10
6、C 氧化成CO2烟尘量为铁量的 1.5(其中 w(FeO)为 75w(Fe2O3)的 20)废钢量由热平衡计算确 定，本计算结果 为铁水量的6.45，废钢比为6.06喷溅铁损为铁水量的 1矿石加入量铁水的 0.5%物料平衡的基本项目收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、白云石、矿石） 、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。- 5 -计算步骤以 100铁水为基础进行计算。计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分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 列于下表。总渣量及成分如表所示。铁水中元
7、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/产物量/备注CCO3.8590%=3.4654.6208.085 CCCO23.8510%=0.3851.0271.412 SiSi(SiO2)0.8000.9101.710入渣MnMn(MnO)0.2900.0840.374入渣PP(P2O5)0.0720.0930.165入渣SSO20.0141/3=0.0050.0050.010 SS+CaO(CaS)+ (O)0.0142/3=0.011-0.0050.021（CaS）入渣FeFe(FeO)0.94756/72=0.7370.2100.947入渣（表 2-8）Fe(Fe2O3)0.3
8、62112/160=0.2530.1090.362入渣（表 2-8）合计6.0977.053 成渣量3.579入渣组分之和 ：由 CaO 还原出的氧量；消耗 CaO 量=0.01156/32=0.019。炉衬腐蚀的成渣量成渣组分/气态氧化物/耗氧量/炉衬蚀损渣量/ CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CCOCCO2CCO，CO20.3(表 2-4)0.0030.0040.2280.0010.0010.320%99.56%90%28/12=0.1250.320%99.56%10%44/12+0.380%1.5%=0.0260.320%99.56%（90%16/12+10%32/12）=0.0
9、88 合计0.2370.125+0.022=0.1470.088- 6 -加入溶剂的成渣量成渣组分/气态氧化物类 别加入 量CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3FeOP2O5CaSCaF2H2OCO2O2萤 石0.20.0010.0100.0070.0020.00020.1750.05白云石2.51.3250.7250.0130.0370.0070.00070.393石 灰7.3586.4640.1100.1840.0880.0140.4940.004 矿 石0.50.0050.0030.0250.0050.3050.1550.00060.002合计7.7940.8390.2320.197
10、0.3050.1550.0090.0160.1750.0070.8870.004 成渣量9.660注：.石灰加入量：渣中已含 CaO=-0.016+0.003+0.005+1.325=1.317kg；渣中已含 SiO2 =1.710+0.004+0.010+0.013+0.025=1.762kg ；因设定终渣碱度 R=4.0，故石灰加入量为：R(SiO2)-(CaO)/(CaO,石灰)-R(SiO2，石灰)=5.731/(88.0%-4.02.50%)=7.358 .石灰加入量=(石灰中 CaO 含量）-（石灰中 SCaS 自耗的 CaO 量）总渣量及其成分炉渣成分/CaOSiO2MgOAl2
11、O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合计元素氧化成渣 1.710 0.3740.9470.362 0.1650.0212.974 石灰石成渣量6.4640.1840.1100.088 0.0146.860 炉衬蚀损成渣0.0030.0040.2280.001 0.001 0.237 白云石成渣1.3250.0130.7250.037 0.013 0.00072.113 萤石成渣量0.0100.0010.007 0.1750.0020.00020.195 矿石成渣量0.0050.0250.0030.0050.1550.3050.0090.00060.534总成渣量7.7971.942
12、1.0650.1360.3741.1020.6880.1750.1830.03713.479 质量分数/%57.7814.147.901.012.808.184.961.301.360.27100.00.总渣量计算如下：表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为: 7.797+1.942+1.065+0.136+0.374+0.175+0.183+0.037=11.693， 因此总渣量为：11.693/86.75%=13.479 kg (FeO)=13.4798.25%-0.155=0.947 (Fe2O3)=13.4795%-0.305-0.001=0.362- 7 -计算氧气消耗量计算
13、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 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 2-5）7.056炉衬中碳氧化消耗氧量（表 2-6） 0.088石灰白云石中 S 与 CaO 反应 还原出的氧化量（表 2-7）0.002 烟尘中铁氧化消耗氧量（表 2-4） 0.340 炉气自由氧含量（表 2-10） 0.058 合计 7.539合计 0.0047.539-0.004+0.066 =7.6014 计算炉气量及其成分。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 可由前表查得，O2 和 N2
14、则由炉气总体积来确定。现计算如下：炉气总体积 V : V=+0.5%V+ (+0.5%V) gV6 .991sG324 .22 xV所以：V=(99.6+0.7Gs)/99.097=7.855 m3gVxV式中 VgCO、CO2、SO2和 H2O 各组分总体积，m。本计算中其值为：8.2122.4/282.32122.4/440.01022.4/640.00722.4/18=7.762m3 Gs不计自由氧的氧气消耗量，。本计算中其值为：7.053+0.088+0.34=7.481Vx石灰白云石中的 S 和 CaO 反应还原出的氧量（其质量：0.004） m。0.5%炉气中自由氧含量。99.6自
15、由氧纯度为 99.6%转换得来。 计算结果列于表 炉气量及其成分炉气成分炉气量/炉气体积/ m体积分数/%CO8.2108.21022.4/28=6.56883.62CO22.3212.32122.4/44=1.18215.05- 8 -SO20.0100.01022.4/64=0.0040.05H2O0.0070.00722.4/18=0.0090.11O20.0580.0390.50N20.0660.0530.67合计10.6727.855100.00注：.炉气中 O2的体积为 7.8550.5%=0.039m；质量为 0.03832/22.4=0.058。 .炉气中 N2的体积系炉气总体积与其他成分体积之差；质量为 0.05328/22.4=0.066计算脱氧和合金化前的钢水量。计算脱氧和合金化前的钢水量。 钢水量 Qg铁水量-铁水中元素的氧化量-烟尘、喷溅和渣中的铁损100-6.097-1.50(75%56/72+20%112/160)+1+13.4796%91.009 由此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前的物料平衡表未加废钢时的物料平衡表收入支出项目质量/%项目质量/%铁水10084.42钢水91.0176.82石灰7.366.21炉渣13.4811.38萤石0.
