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1、1.120t氧气顶吹转炉物料平衡与热平衡计算1.1原始数据1）铁水成分及温度表11 铁水成分及温度成分W(C)W(Si)W(Mn)W(P)W(S)温度含量% 4.2500.8500.5800.1500.03712502）原材料成分表12 原材料成分成分种类石灰矿石萤石白云石炉衬W(CaO)91.081.0030.8454.00w(SiO2)1.665.616.000.462.05w(MgO)1.540.520.5820.1637.75w(Al2O3)1.221.100.780.741.00w(S)0.060.070.09w(P)0.55w(CaF2)90.00w(FeO)29.40w(Fe2O
2、3)61.80烧减4.4447.80w(H2O)0.502.00w(C)5.00100.00100.00100.00100.00100.003）冶炼钢种及成分表13 冶炼钢种（Q235）成分成分W(C)W(Si)W(Mn)W(P)W(S)含量%0.170.300.350.800.0350.0354）平均比热容表14 原料平均比热容项目固态平均比热KJ/（kg）熔化潜热KJ/kg液态或气态平均比热容KJ/（kg）生铁0.7452180.837钢0.6992720.837炉渣2091.248炉气1.137烟尘0.996209矿石1.0462095）冷却剂用废钢做冷却剂，其它成分与冶炼钢种成分的中限
3、皆同。6）反应热效应（25） 表15 铁水中元素氧化放热反应元素氧化放热KJ/KmolKJ/kg元素元素C+O2=CO131365.010949.1CC+O2=CO2414481.734521.0CSi+O2SiO2795023.628314.0Si2P+O2=P2O51172078.618922.6PMn+O2MnO384959.07020.3MnFe+O2FeO266635.05021.2Fe2Fe+O2Fe2O3822156.07340.7Fe2CaO+SiO2=2CaOSiO2124600.42071.1SiO24CaO+P2O5=4CaOP2O5690414.95020.8P2O5注
4、：数据来源：氧气转炉炼钢原理（美），密执安大学，冶金工业出版社，1974年，75页。7）根据国内同类转炉的实测数据选取(1)渣中铁珠量为渣量的8；(2)金属中碳的氧化，其中90的碳氧化成CO，10的碳氧化成CO2；(3)喷溅铁损为铁水量的1；(4)炉气和烟尘量，取炉气平均温度1450。炉气中自由氧含量为0.5。烟尘量为铁水量的1.6，其中FeO=77%, Fe2O3=20%;(5)炉衬侵蚀量为铁水量的0.5；(6)氧气成分，98.5O2、1.5N2。1.2 物料平衡计算根据铁水成分、原材料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作。为了简化计算，以100kg钢铁料为基础进行计算，取废钢比9.45%。
5、1）炉渣量及成分计算炉渣来自金属中元素的氧化产物、造渣剂及炉衬侵蚀等。(1)铁水中各元素氧化量表16 铁水中各元素氧化量成分项目M(C)M(Si)M(Mn)M(P)M(S)铁水4.2500.8500.5800.1500.037废钢0.1800.200.5200.0220.025终点钢水0.150痕迹0.1700.0150.025氧化量3.7150.7890.4040.1230.011注：终点钢水据国内同类转炉冶炼Q235钢种的实际数据选取，其中：Si：在碱性氧气转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化，随同加入的其它材料而带入的SiO2起进入炉渣中，所以终点钢水硅的含量为痕迹。 P：采用低磷铁水
6、操作，炉料中磷约8595%进入炉渣，本计算采用低磷铁水操作，取铁水中磷的90%进入炉渣，10%留在钢中，则终点钢水含P质量为0.15010%=0.015kg。Mn：终点钢水余锰含量，一般为铁水中锰的含量3040，取30,则终点钢水含Mn质量为0.58030%=0.170kg。S：去硫率，一般为3050的范围，取40，则终点钢水含S质量为0.03760%=0.25kg。C：终点钢水含碳量，根据冶炼钢种的含碳量和预估计脱氧剂等增碳量之差，则为终点含碳量。本计算取0.15%。铁水中各元素氧化量计算过程如下：(a):成分 C 铁水 4.2590.553.848废钢 0.1809.450.017终点钢水
7、 0.150氧化量 3.8480.0170.150=3.715(b):成分 Si 铁水 0.85090.550.770废钢 0.209.450.019终点钢水 痕迹氧化量 0.7700.0190=0.789(c):成分 Mn 铁水 0.58090.550.525废钢 0.5209.450.049终点钢水 0.170氧化量 0.5250.0490.170=0.404(d):成分 P 铁水 0.15090.550.136废钢 0.0229.450.002终点钢水 0.015氧化量 0.1360.0020.015=0.123(e):成分 S铁水 0.03790.550.034废钢 0.0259.45
8、0.002终点钢水 0.025氧化量 0.0340.0020.025=0.011(2）各元素氧化量、耗氧量及其氧化产物量，见表1-7。铁水中各元素氧化产物量1-7元素反应极其产物元素氧化量kg耗氧量kg氧化产物量kg备注CC+O2=CO3.71590%=3.3443.344=4.4593.344=7.803CC+ O2=C O23.71510%=0.3720.372=0.9920.372=1.364SiSi+ O2=(SiO2)0.7890.789=0.9020.789=1.691MnMn+O2=(MnO)0.4040.404=0.1180.404=0.522P2P+O2=(P2O5)0.12
9、30.123=0.1590.123=0.282SS+ O2=S O20.011=0.0040.004=0.0040.004=0.008SS+(CaO)=(CaS)+O0.011-0.004=0.0070.078(-)=-0.0040.007=0.016-0.004表示还原出氧量消耗CaO量0.007=0.012FeFe+ O2 =(FeO)1.0551.055=0.3071.356见表1-13Fe2Fe+O2=(Fe2 O3)0.4750.475=0.2030.678见表1-13共计6.5807.140(3)造渣剂成分及数量150t氧气顶吹转炉加入造渣剂数量，是根据国内同类转炉有关数据选取：a
10、)矿石加入量及成分矿石加入量为1.00/100Kg(钢)，其成分及重量见表18。表18 矿石加入量及其成分成分(m)质量 kgFe2O31.0061.800.618FeO1.0029.400.294SiO21.005.610.056Al2O31.001.100.011CaO1.001.000.010MgO1.000.500.005S*1.000.070.0007H2O1.000.500.005共计1.000S*以S+CaO=CaS+O的形式反应,其中生成CaS量为0.001=0.002kg。消耗CaO量为0.0010.002kg。消耗微量氧，忽略之。b)萤石加入量及成分萤石加入量为0.5/10
11、0kg(钢)，其成分及重量见表1-9。表19 萤石加入量及成分成分(m)质量， kg成分质量， kgCaF20.5090.000.45P*0.500.550.0028SiO20.566.000.030S*0.500.090.0004Al2O30.501.780.0089H2O0.502.000.010MgO0.500.580.0029共计0.500*P以2P+O2=(P2O5)的形式进行反应,其中生成P2O5量为0.0028=0.007kg。消耗氧气量为0.00280.004kg*S微量，忽略之。c)炉衬被侵蚀重量及成分炉衬被侵蚀量为0.50kg/100kg（钢），其成分及重量见表1-10。表
12、110 炉衬被侵蚀重量及成分成分(m)质量 kg成分(m)质量kgCaO0.5054.000.270Al2O30.501.000.005MgO0.5037.950.190C*0.505.000.025SiO20.500.010共计0.500*被侵蚀的炉衬中碳的氧化，同金属中碳氧化成CO、CO2的比例数相同，即：CCO 0.02590%0.053kgCCO2 0.02510%0.009kg。其氧气消耗量：0.0530.030kg 0.0090.007kg共消耗氧气量为0.030+0.0070.037kgd)生白云石加入量及成分为了提高转炉炉衬寿命，采用白云石造渣剂，其主要目的是提高炉渣中的MgO含量，降低炉渣对炉衬的侵蚀能力。若使渣中MgO含量在6.008.00的范围之内，其效果显著。经试算后取生白云石加入量为3.00Kg/100Kg（钢），其成分及重量见表1-11。表111 生白云石加入量及成分成分重量
