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1、1 第二章、转炉物料平衡和热平衡计算1、低磷生铁吹炼（单渣法）一、原始数据（一）铁水成分及温度表 2-1-1 成分C Si Mn P S 温度% 4.36 o.57 0. 62 0.07 0.05 1300 （二）原材料成分表 2-1-2 成分 % 种类CaO SiO2MgO Al2O3S P CaF2FeO Fe2O3烧减H2O C 合计% 石灰91 08 166 154 122 0 06 4 44 100 矿石100 561 052 110 0 07 294 618 050 100 萤石600 058 178 0 09 055 89 00 200 100 白云石53 04 048 34 9
2、4 074 10 8 炉衬140 260 85 00 1100 100 （三）冶炼钢种及成分表 2-1-3 成分C Si Mn P S % 0.120.20 0.200.55 1.201.60 0.045 0.045 （四）平均比热表 2-1-4 项目固态平均比热kcal/kg . 熔化潜热 kcal/kg 液态或气态平均比热kcal/kg. 生铁0.178 52 0.20 钢0.167 65 0.20 炉渣50 0.298 烟尘0.238 50 矿石炉气： CO 0.349 CO20.558 SO20.555 O20.356 N20.346 H2O 0.439 (五)冷却剂用废钢做冷却剂，其
3、成分与冶炼钢种中限相同。（六）反应热效应2 反应热效应通常采用25为参考温度，比较常用的反应数据见表2-1-5 （七）根据国内转炉实测数据选取1、渣中铁珠量为渣量的2.5%；2、金属中 C 假定 85% 氧化成 CO ， 15% 氧化成 CO2；3、喷溅铁损为铁水量的0.3%；4、取炉气平均温度1450, 自由氧含量0.5%，烟尘量为铁水量的1.8%，其中 FeO=75% ，Fe203=22% ；5、炉衬侵蚀量为铁水量的0.15%；6、氧气成分为98.9% O2，1.5% N2。表 2-1-5 反应放出热kcal/kg C(Fe3C)+1/2O2=CO 2616.9 C(Fe3C)+1/2O2
4、=CO28250.7 Si(Fe3Si)+O2=SiO26767.2 2P(Fe3P)+5/2O2=P2O54522.6 Mn+1/2 O2=MnO 1677.9 0.95Fe+1/2 O2 =Fe0.95O1200.1 Fe+1/2 O2 =FeO 1150.5 2Fe+3/2 O2=Fe2O31758.1 3Fe+2 O2=Fe3O41594.6 2CaO+SiO2=2CaO. SiO2495.0 4 CaO+ P2O5=4 CaO. P2O59162.1 FeO+ SiO2= FeO. SiO280.6 MnO+ SiO2= MnO. SiO2107.2 二、物料平衡计算根据铁水成分，渣
5、料质量，采用单渣不留渣操作。先以100 公斤铁水为计算基础。（一）炉渣及其成分的计算1、 铁水中各元素氧化量表 2-1-6 成分， kg 项目C Si Mn P S 合计铁水4.36 0.57 0.62 0.07 0.05 终点钢水0.13 痕迹0.13 0.008 0.019 氧化量4.23 0.57 0.49 0.062 0.031 5.308 C ：取终点钢水含碳量0.15%；Si ：在碱性氧气转炉炼钢中，铁水中的Si 几乎全部被氧化；Mn ：顶底复吹转炉残锰量取60%；P：采用低磷铁水吹炼，铁水中磷90%进入炉渣， 10%留在钢中；S：氧气转炉去硫率不高，取40%。2、各元素氧化量，耗
6、氧量及其氧化产物量见表2-1-7 3、造渣剂成分及数量根据国内同类转炉有关数据选取1） 矿石加入量及成分矿石加入量为1.00 公斤 /100 公斤铁水，成分及重量见表2-1-8 2） 萤石加入量及成分3 萤石加入量为0.30kg/kg 铁水，其成分及重量见表2-1-9 3） 炉衬侵蚀量为0.200 公斤 /100 公斤铁水，其成分及重量见2-1-10 4） 生白云石加入量及成分加入的白云石后，须保证渣中（MgO ）含量在68%之间，经试算后取轻烧白云石加入量为 1.2 公斤 /100 公斤铁水。其成分及重量见表2-1-11 表 2-1-7 元素反应及其产物元素氧化量，公斤耗氧量，公斤氧化产物量
7、，公斤C C+1/2O2=CO (4.36-0.13) 85%=3.5963.596 16/12=4.7953.59628/12=8.391C C+O2=CO2 (4.36-0.13) 15%=0.6350.63532/12=1.6930.63544/12=2.328Si Si+O2 =(SiO2 0.57 0.5732/28=0.6510.5760/28=1.221Mn Mn+1/2O2=(MnO) 0.6240%=0.2480.24816/55=0.0720.24871/55=0.320P 2P+5/2O2=(P2O5) 0.07090%=0.0630.06380/62=0.08130.0
8、63142/62=0.144S S+O2=SO2 0.0540% 1/3=0.0070.00732/32=0.0070.007 64/32=0.014S S+(CaO)=(CaS)+O 0.0310.007=0.0240.024(-16/32)=-0.0120.024 72/32=0.054Fe Fe+1/2O2=(FeO) 0.607 0.06716/56=0.1730.780Fe 2Fe+3/2O2=(Fe2O3) 0.273 0.27348/112=0.1170.390总计6188 表 2-1-8 成分重量，公斤备注Fe2O31.0061.80%=0.618生成CaS0.002 公斤，消
9、耗CaO 量 0.002 公斤， 生成 0.001 公斤氧。(FeO1.0029.40%=0.294SiO21.005.61%=0.0561Al2O31.001.10%=0.011CaO1.001.00%=0.010MgO 1.000.52%=0.0052S 1.000.007%=0.001H2O 1.000.50%=0.005共计1.000 表 2-1-9 成分重量，公斤CaF20.3089.00%=0.267SiO20.306.00%=0.018Al2O30.301.78%=0.005MgO 0.300.58%=0.002P 0.300.55%=0.002S 0.300.09%=0.000
10、3H2O 0.302.00%=0.006共计0.300 P 以 2P+5/2O2=(P2O5)的形式进行反应，其中生成(P2O5)的量为0.00165142/62=0.0044 公斤，消耗氧量0.00165 80/62=0.002表 2-1-10 成分重量，公斤成分重量，公斤CaO 0.201.40%=0.0028Al2O3MgO 0.2085.0%=0.170C* 0.2011.0%=0.022SiO20.202.60%=0.0052共计0.020 *被侵蚀的炉衬中C 的氧化，同金属中C 氧化成 CO、CO2的比例相同，即：C-CO 0.02288% 28/12=0.045 kgC-CO20
11、.02212% 44/12=0.010 kg消耗氧量为：0.14516/28=0.026 kg 0.01032/44=0.007 kg共消耗氧气量为：0.033 kg 表 2-1-11 成分重量，公斤成分重量，公斤CaO 1.2053.04%=0.6365SiO21.200.46%=0.0058MgO 1.2020.16%=0.4193烧减1.2010.8%=0.1296Al2O31.200.74%=0.0089共计1.20 5） 炉渣碱度和石灰加入量取终渣碱度2(%)3.5 (%)C aOR SiO渣中已存在的 （SiO2） 量=铁水中硅氧化生成的SiO2量+炉衬带入的SiO2量+矿石带入的
12、SiO2量+萤石带入的SiO2量+白云石带入的SiO2量=1.393+0.0052+0.056+0.018+0.0058=1.478kg 渣中已存在的（CaO ）量=白云石带入的CaO 量+炉衬带入的CaO 量+矿石带入的CaO 量铁水中S 消耗的CaO矿石中S 成渣消耗的CaO=0.6365+0.003+0.010 0.0193 0.002=0.622 kg 222()()()()(%)(%)()3.51.4780.622 5.328 91.08%3.51.66%RSiOC aORSiOC aOC aOC aORSiOkg有 效石 灰石 灰石 灰 加 入 量加入石灰成分及重量见表2-1-12
13、 表 2-1-12 成分重量，公斤CaO 5.32891.08%=4.853SiO25.3281.66%=0.088MgO 5.3281.54%=0.082Al2O35.3281.22%=0.065S 5.3280.06%=0.003烧减5.3284.44%=0.2375 共计5.328S以S+（ CaO）=（CaS）+O 的形式反应，其中生成CaS 量为： 0.00372/32=0.007,生成氧量为0.00316/32=0.0016kg ，消耗（ CaO）量为 0.003 56/32=0.0056kg 6)终点氧化铁的确定根据生产实践数据，当终渣碱度为3.5 ，含碳量为0.15%时，终渣中
14、（Fe2O3）=4% 和（ FeO ）=8% 。7）终渣量及成分表 2-1-13 中不计（ FeO） 、(Fe2O3)在内的炉渣重量为（CaO +MgO+SiO2+P2O5 +MnO+ Al2O3+ CaS+ CaF2+ CaS）=5.497+0.678+1.566+0.169+0.284+0.090+0.267+0.033=8.584 kg 已知渣中FeO 量为 12%，则渣中其它成分之和为88%，故炉渣总重量为8.584/88%=9.754kg由此可知：(FeO)重量 =9.7548%=0.780kg 其中铁重 =0.780 56/72=0.607kg(Fe2O3）重量 =9.754 4%
15、=0.390kg 其中铁重 =0.390 112/160=0.273kg 将(FeO)和 (Fe2O3）的值分别填入表2-1-7 表 2-1-13 成分氧化产物量，公斤石灰，公斤矿石，公斤轻烧白云石，公斤炉衬，公斤萤石，公斤合计，公斤CaO4.847 0.010 0.637 0.0028 5.497 MgO0.082 0.005 0.419 0.170 0.002 0.678 SiO21.393 0.088 0.056 0.006 0.005 0.018 1.566 P2O50.165 0.004 0.169 MnO0.284 0.284 Al2O30.065 0.011 0.009 0.005 0.090 CaF20.267 0.267 CaS0.024 0.007 0.002 0.033 FeO0.780 0.780 Fe2O30.390 0.390 总计3.036 5.089 0.074 1.071 0.175 0.296 9.754 (二)矿石、烟尘中铁及氧量矿石带入的Fe 量=1.00(29.04% 56/72+61.80% 112/160)=0.661 kg 烟尘带走的铁量=1.60 (77%56/72+20%48/160)=1.182 kg 矿石带入的氧量=1.00(29.04% 16/72+61.80% 48/160)=0.251kg 烟尘消耗的氧量=
