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1、5 顶底复吹转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算5.1 物料平衡计算5.1.1 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。表 5-1 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0.180.25.0.550.0450.050铁水设定值4.000.800.500.300.035废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值0.10痕迹0.150.0200.021表 5-2 原材料成分成分含量/% 类别、CaSQMg
2、OAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰88.002.50.2.601.500.500.100.060.10萤石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50生白云石36.400.8025.601.0036.20炉衬1.203.0078.801.401.6014.0焦炭0.5881.512.45.52表 5-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）成分 回收 率/% 类别CSiMnAlPSFe硅铁73.00/750.50/802.50/00.03/1000.05/10023.92/100锰铁6.60/900.50/7567.8/800.1
3、3/1000.23/10024.74/100表 5-4 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)=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）终渣w（FeO）含量（按向钢中传氧量w（Fe2O3） = 1.35w（FeO）折算）烟尘量喷溅铁损15%而 (Fe2O3)/(FeO)=l/3,即金属中C的氧化产物w(Fe2O3) = 5 % ,w(FeO)=8.25%为铁量的1.5%(其中w(FeO)为 75%w(Fe2O3)的 20%)为铁水量的1%金属中C
4、的氧化物废钢量90%C氧化成CO,10%C氧化成CO2由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的13.35%，即废钢比为11.78%5.1.2 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。5.1.3 计算步骤以100 kg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5-5表 5-7。总渣量及成分如表 5-8 所示。表 5-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量元糸反应产物兀素氧化量/k耗氧量/k产物量
5、/k备注CC 一 CO3.90X90%=3.514.011& 190C - CO23.90X10%=0.390.8911.430SiSif(SiO2)0.800.9141.714入渣MnMn (MnO)0.350.1020.452入渣PP (P2O5)0.280.3610.641入渣SS SO20.014X1/3=0.0050.0050.010S + CaO (CaS) + (O)0.014X2/3=0.009-0.0050.021入渣FeFe (FeO)1.065X56/72=0.8310.2381.069入渣（表5-8）Fe(Fe2O3)0.600X112/160=0.4210.1810.
6、602入渣（表5-8）合计6.5966.698成渣量4.499入渣组分之和由CaO还原出的氧量；消耗CaO量=0.009X56/32=0.016 kg。表 5-6 炉衬腐蚀的成渣量炉衬蚀损渣量/k成渣组分/k气态氧化物/k耗氧量/kCaOSiO2MgOA12O3Fe2O3C-COC-CO2C-CO, CO20.3(表 5-4)0.0040.0090.2360.0040.0050.0880.0150.062合计0.2580.1040.062表 5-7 加入溶剂的成渣量类 别加入 量k成渣组分/k气态氧化物CaOMgOSiO2A12O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2萤 石0.50
7、.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.440.008白云石2.50.910.640.020.0250.905石 灰6.675.8540.1730.1670.10.0330.0070.0090.0070.3090.002合计6.7650.8160.2150.1330.0410.0120.010.440.0151.2140.002成渣量& 43211.2305石灰加入量：渣中已含Ca0=-0.016+0.004+0.002+0.910=0.900kg ；渣中已含SiO2=1.710+0.009+0.028+0.020=1.767 kg；因设定终渣碱度 R=3.5,
8、故石灰加入量为：5.285/(88.0%-3.5X2.50%)=6.67 kg石灰加入量=（石灰中CaO含量）-（石灰中S-CaS自耗的CaO量）表 5-8 总渣量及其成分炉渣成分/kCaOSiO2MgOA12O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合计兀素氧化成渣1.710.4521.0650.60.410.0214.264石灰石成渣量5.8540.1670.1730.10.0330.0070.0096.343炉衬蚀损成渣0.0040.0090.2360.0040.0050.258生白云石成渣0.910.020.640.0251.595萤石成渣量0.0020.0280.0030.00
9、80.0080.440.0050.0010.495总成渣量6.771.9341.0520.1370.4521.0650.6460.440.4220.03112.955质量分数/%52.2614.938.121.063.498.255.003.403.260.24100 表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为 6.779+1.934+1.052+0.137+0.452+0.440+0.422+0.031=11.238 k，而终渣工 s(FeO)=15%(表 5-4)，故总渣量为 11.238/86.75%=12.955 kg。 .s (FeO)=12.910X8. 25%=1.069 k
10、 (Fe203)=12.910X5%-0.033-0.005-0.008=0.602 k 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5-9表 5-9 实际耗氧量耗氧项/k供氧项/k实际耗氧量/k铁水中兀素氧化耗氧量（表5-5）6.698炉衬中碳氧化消耗氧量（表5-6）0石灰中S与CaO反应还原出的.2氧化量（表5-7） 0.002烟尘中铁氧化消耗氧量（表5-4）0.340炉气自由氧含量（表7-10）0.0577.157-0.002+0.064=7.219合计7.157合计0.002第三步：计算炉气量及其成分。炉气中含有CO、C02、N2、SO2和H20.其中CO、
11、C02、SO2和H2O可由表7-5 表7-7查得，02和N2则由炉气总体积来确定。现计算如下：炉气总体积VVy= V +0.5%Vy+ 丄（空G + 0.5%VyV ）2 gz 9932 s2 丁=99Vg + 0.7Gs - Vx _ 99 x 7.998 + 0.7 x 7.10 - 0.007 x 22.4/3298.50983=8.089 m3式中VgCO、C02、S02和H20各组分总体积，m?。本计算中其值为： 8.278x22.42.659x22.40.010x22.40.015x22.4+=7.998m328446418Gs 不计自由氧的氧气消耗量，kg。本计算中其值为： 6.
12、698+0.062+0.34=7.10 kg （见表 5-9）Vx石灰中的S和CaO反应还原出的氧量（其质量为：0.002 kg,见表5-9）, m?。0.5%炉气中自由氧含量。99自由氧纯度为99%转换得来。计算结果列于表5-10表 5-10 炉气量及其成分炉气成分炉气量/kg炉气体积/ m?体积分数/%CO8.2788.278X22.4/28=6.62281.87CO22.6592.659X22.4/44=1.35316.73SO20.0100.010X22.4/64=0.0040.04H2O0.0150.015X22.4/18=0.0190.23O20.0570.040.50N20.0640.0510.63合计11.0838.089100.00炉气中 O2 的体积为& 089*0.5%=0.040m3 ；质量为 0.040X32/22.4=0.057 kg。.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0.051*28/22.4=0.064第四步：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 =100-6.596-1.50 X （75% X 56
