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1、资料来源：热动 09-2 班作业联盟转炉炼钢物料平衡与热平衡1.物料平衡：加入转炉的生铁成分含量：（选取100kg生铁）C:4.00% Si:1.30% Mn:1.00% P:0.06% S:0.05%加入转炉铁水的温度1270C,转炉炼钢必须练成含0.10%C的钢温度为 1625C。（ 1 ）加入物料的损失计算：由转炉中金属含炭量与炉渣中 FeO 含量的关系曲线可知当金属中含0.10%C时炉渣中FeO含量为18.5%有炉渣中 FeO 与 Mn 总计50%,所以的含量为：50%-18.5%=31.5%在金属池中温度为1625C进行吹炼Si和Mn参加氧化还原反应。Mn+FeO= MnO+Fe 反
2、 应 的 平 衡 常 数 KsMn=MnFeO/MnOt=1625C。查表得 Ks =0.097MnMn= MnO KsMn/ FeO=0.097*31.5/18.5=0.165%Si+2FeO=SiO2+2Fe 反应的平衡常数 KsS= SiFeO22Sit=1625C。查表得 KsS=11.5Si Si =KsSi/FeO2=11.5/18.52=0.034%Si吹炼结果所得金属中下列成分含量：C：0.10%Mn：0.165%Si：0.034%由于炼钢液体钢的收得率为93%,（浸出物收得率E（%）=浸出物（kg）/投料总量（kg） 00%）各成分的损失：C： 4.00-0.93x0.1=3
3、.97kgMm 1.00-0.93x0.165=0.85kgSi： 1.3-0.93x0.034=1.27kg由锰与氧化铁的还原反应铁的损失：Fe： Mn x FeO/ MnO=0.85xl8.5/31.5=0.5 kg损总的损失量为：M =3.97+0.85+1.27+0.5=6.59损（2）氧化还原反应消耗氧气量和产物的量：在不加入废钢和矿石时，约有 1/9 的 C 燃烧生成 CO2 氧的利用率为99%。消耗 O2 和产物的量为C+O2=CO2x1=0.44x32/12=1.17kg111得3.97/9x12x1/32y/44y =0.44x44/12=1.61kg2C+O2=2COx2=
4、3.53x16/12=4.71kg212得3.97x8/9x12x2/32Z/28Z=3.53x28/12=8.24kgSi+O2=SiO2x3=1.27x32/28=1.45kg111得1.27/28x3/32H/60H=1.27x60/28=2.72kg2Mn+O2=2MnOx4=0.85x16/55=0.25kg212得0.85/55x /32AW/71W=0.85x71/55=1.10kg2Fe +O2= 2FeOx5=0.5X16/56=0.14 kg212得0.5/56x5/32A/72A=0.5X72/56=0.64kg所以消耗氧气量为:X= x1+x2+x3+x4+x5=7.7
5、2kg氧化产物的量为：CO2： 1.61kgCO： 8.24kgSiO2： 2.72kg MnO： 1.10kg FeO： 0.64kg(3) 需求的空气量和炉气的成分：因氧气的以利率为99%，因此所需的氧气总量： M =7.72/0.99=7.80kg 氧在室温下1m3含 有的水蒸气质量为0.008kg，所以水蒸汽的压力：0.008X (22.4/18) X760X (273.1+20) /273.1=8cm水银柱所以760 cm水银柱的1 m3干空气对应的湿空气体积为：V=1.0(273.1+20) /273.1760/(760-80)=1.10 m3所以该空气下的水蒸气含量为：M =0.
6、008X1.10=0.0088kg干空气中氧气所占的质量分数为23%氮气为77%，所以1m3空气中含有 0.2974kg O2，含有 0.9956kgN2.所以1m3干空气的质量为1.2930 kg，因此该压力下空气质量为：(1.2930+0.0088)/1.10=1.184kg/ m3由于高温H2O的分解：2H2O= 2H2+O2M=0.0088x2/18=0.001kg，氧气量为：0.0088-0.001=0.0078kg该压力下氧气的总量为：0.2974+0.0078=0.3052kg占23.45%该压力下氮气的总量为：0.9956kg占76.47%该压力下氢气的总量为：0.0010kg
7、占0.08%所需空气量为：M 六=M 氧/0.2345=7.80/0.2345=33.26kg由于氮气为惰性气体氮气量为M氮=M *0.7647=25.43kg生与氧气量为M = M x0.01=0.078kg剩氧氧含有的氢气量为 M =33.26x0.08/100=0.027kg氢综上：炉气主要成分为： CO2、 CO、N2、O2、H2(4) 炉衬的消耗量该转炉的炉衬成分为： SiO2： 90% Al2O3:10%炉衬的消耗与以下条件有关：(a)材料质量和制作炉衬的技术水平(b) 被吹炼的生铁的化学成分(c) 被吹炼的金属的脱碳程度(d) 风压(e) 转炉的构造特点有以下经验来判断消耗的炉衬
8、质量：生铁中含Mn%0.81.01.52.02.8炉衬消耗0.71.01.21.3-1.41.61.81.92.1有以上可知消耗的炉衬质量为： 1.2kg所以炉渣中含有SiO2的质量为：2.72kg+1.2kgx0.90=3.80kg炉渣中含有A12O3的质量为：1.2kgx0.10=0.12kg(4)由于该吹炼法炼钢有 1%的金属形成铁珠损失，因该计算选用100kg 的生铁:.M =100xl%=lkg铁珠（5）平衡的总结：炉气主要成分为：CO2、CO、n2、o2、h2总质量为：M =y+z+M +M +M =1.61+8.24+25.43+0.078+0.027=35.39kg气氮 剩氧
9、氢炉渣主要成分为： FeO、 SiO2、 MnO、 Al2O3总质量为： M =A+W+H=0.64+3.80 +1.10+0.12=5.66kg得到的钢的质量： M =100- M -M =100-6.59-1=92.41kg钢 损 铁珠得到的铁珠质量： M =1kg铁珠消耗空气量： M = 33.26kg空消耗炉衬的质量： +M =1.2kg衬总的消耗量： M =100+ M +M =100+33.26+1.2=134.46 kg总得收得率： M = M +M + M +M =92.41+5.66+1+35.39=134.46 收钢 渣铁珠 气kg有M = M消收所以转炉炼钢的物料是守恒的
10、转炉炼钢物料平衡与热平衡热量收入 =生铁进入转炉带入的热量 +空气被压缩入 的热量+炭燃烧带入的热量+硅氧化带入的热量+锰氧 化带入的热量+渣反应带入的热量热量支出=钢加热+渣加热带出的热量+炉气的含热量+鼓风水分分解的热量消耗+.加热炉衬的热量消耗热量收入：1 生铁1270C的生铁进入转炉带入的热量100 X ( 0179 X 1200+47+0.125 X ( 1270 1200 )=51811.43kcal100 生铁重， kg0.179生铁从0C到熔点的平均比热，kcal/ kgXC1200生铁的熔点，C0215液体生铁的热量，kcal/kg47灰口生铁的熔化潜热， kcal/ kg2
11、. 空气：由于被压缩，其温度提高到50C，带入的热 量：27.24X0.311X50=423.582kcal27.24每100 kg生铁所消耗的空气量，m30.311空气由0C至I50C的平均比热，kcal/ m3XC3. C 的燃烧盖斯定律：C (在溶液中)+ 1/2 O2 =CO+ 2668kcal/kgC (在溶液中) + O2 =CO2 + 8308 kcal/kg 在该情况下炭燃烧带入的热量为0.44 X 8308+3.47 X 2668=12913.48 kcal4. 硅的氧化：硅溶解在铁中，因此硅氧化反应的热效 应为：Si （在溶液中）f Si690kcal/析出1kg的硅Si+
12、 O2 = SiO2+7423kcal/kg盖斯定律：Si（在溶液中）+ o2 = SiO2 +6733kcal/kg 在 该 情 况 下 硅 氧 化 带 入 的 热 量 ：1.27 X6733=8550.91kcal5. 锰的氧化：锰溶解在铁中部发生很大的热效应Mn +1/2O2= MnO+1758kcal/kg在 该 情 况 下 锰 氧 化 带 入 的 热 量 ：0.85 X1758=1494.3kcal6. 铁的氧化Fe +1/2O2= FeO +1150kcal/kg在该情况下铁氧化带入的热量： 0.50X1150=575kcal7. 成渣反应SiO2 +MnOfMnO SiO2 +
13、127kcal/kgSiO2 + FeOfFeO SiO2 + 105kcal/kg 这样成渣反应带入的热量为： 0.85X 127+0.50X 105=160.45kcal热量支出：1钢加热到1625C(92.41+1.00 ) X (0.167 X 1515+65+0.195 X( 1625-1515)=31708.41kcal92.41液体钢的重量，kg1.00渣中铁珠的重量， kg0.167从0C到熔点时钢的平均比热，kcal/kgC 1515含炭0.1%钢的熔点，C65钢的熔化潜热， kcal/kg 0.195液体钢的比热， kcal/kgC2渣加热到1625 C带出的热量(5.66
14、-1.20)X(0.262X1625+50)=2121.845kcal5.66熔渣的总重量， kg1.20进入炉膛中的炉 重量， kg0.262酸性渣的平均比热， kcal/kgXC 50炉渣的熔化潜热， kcal/kg3. 炉气的含热量 炉气的平均温度=(装入的生铁的温度+出钢温度)/2=( 1270+1625)/2=1450C炉气的含热量：CO20.82X815.8=668.956kcalCO 6.48X510.2=3363.2384kcalN220.344X510.2=10379.508kcalo20.0546 X532.5 =290745kcalH20.3024 X 474.2=143 398kcal工=14584.174kcal4. 鼓风水分分解的热量消耗0.027X 28905=780.435kcal0.027水分分解后，所得到的氢气量，kg289051kg 的氢的热效应， kcal5. 加热炉衬的热量消耗 辐射传热和炉墙的传热热损失51811.43(31708.491+2121.845+
