電弧爐煉鋼物料平衡和熱平衡

1、3電弧爐煉鋼物料平衡和熱平衡3.1物料平衡計(jì)算3.1.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)基本原始數(shù)據(jù)：冶煉鋼種及成分（見表 3-1 ）;原材料成分（見表3-2 ）;爐 料中元素?zé)龘p率（見表3-3 ）;合金元素回收率（見表3-4 ）;其他數(shù)據(jù)（見表3-5 ）。表3-1冶煉鋼種及其成分鋼種成分/%備注CSiMnPSFeQ2150.09 0.030.25 余F -B 0.150.550.040.04量55注：分母系計(jì)算時(shí)的設(shè)定值，取其成分中限表3-2原材料成分/%名稱CSiMnPSCrAlFeHO灰分揮發(fā) 分碳素0.180.250.550.030.03余量廢鋼00煉鋼4.200.80：0.600.200.03余量生

2、鐵05FeMn6.600.5067.80.230.1324.70004FeSi73.00.500.050.032.5023.90002SiMn1.6520.563.20.060.0414.500554FeCr4.350.400.030.0467.327.85507Al98.51.500焦炭81.50.58r 12.45.5200電極99.01.000名稱CaOSiO2MgOAI2QCaFFQCOHOP2QS石灰88.002.502.601.500.504.640.100.100.06螢石0.305.500.601.6088.001.501.500.900.10鐵礦 石1.305.750.301

3、.4589.771.200.150.08火磚 塊0.5560.800.6036.801.25咼鋁 磚1.256.400.1291.350.88鎂砂4.103.6589.500.851.90焦炭 灰分4.4049.700.9526.2518.550.15電極 灰分8.9057.800.1033.10表3-3爐料中元素?zé)龘p成分CSiMnPS燒損率/%熔化期2540,取307095,去856070,取654050,取45可以忽略氧化期0.06 全部燒損200.015 2530,取27按末期含量比規(guī)格下限低0.03%0.10%取0.06%）確定（一般不低于0.03%的脫碳量）；按末期含量的0.015%

4、來確定表3-4鐵水、廢鋼成分設(shè)定值類別 成分%CSiMnPS廢鋼設(shè)定值0.180.250.550.0300.030表3-5其他數(shù)據(jù)名稱參數(shù)配碳量比鋼種規(guī)格中限高0.48%,即達(dá)0.6%熔化期脫碳量30% 即 0.6%x 30%= 0.18kg電極消耗量4kg/t （金屬料）：其中熔化期占75%氧化期和還原期 各占25%爐頂高鋁磚消耗量1.275kg/t （金屬料）：其中熔化期占59%氧化期占41%爐襯鎂磚消耗量3.5kg/t （金屬料）：其中熔化期占57%氧化期和還原 期各占43%熔化期和氧化期所需要 氧量100%自于氧氣氧氣純度和利用率99% 余者為NI,氧利用率90%焦炭中碳的回收率75%

5、 （系指配料用焦炭）碳氧化產(chǎn)物均按70%生成CO 30%生成CO考慮煙塵量按8.5kg/t （金屬料）考慮3.1.2物料平衡基本項(xiàng)目收入項(xiàng)有：廢鋼、生鐵、焦炭、石灰、螢石、電極、爐襯鎂磚、爐頂高鋁 磚、火磚塊、鐵合金、氧氣和空氣。支出項(xiàng)有：鋼水、爐渣、爐氣、揮發(fā)的鐵、焦炭中揮發(fā)分。3.1.3計(jì)算步驟以100kg金屬爐料（廢鋼+生鐵）為基礎(chǔ)，按工藝階段一一熔化期、氧化期 和還原期分別進(jìn)行計(jì)算，然后匯總成物料平衡表。第一步：熔化期計(jì)算。（1）確定物料消耗量：1）金屬爐料配入量。廢鋼和生鐵按 75kg和25kg搭配，不足碳量用焦炭來 配。其結(jié)果列于表3-6。計(jì)算用原始數(shù)據(jù)見表3-2和3-5。表3-6

6、爐料配入量名稱用量/kg配料成分/kgCSiMnPSFe廢鋼100.0000.180.250.550.030.0398.96焦炭0.6870.42 合計(jì)100.6870.60.250.550.030.0398.96碳燒損率25%2）其他原材料消耗量。為了提前造渣脫磷，先加入一部分石灰（20kg/t （金 屬料）和礦石（10kg/t （金屬料）。爐頂、爐襯和電極消耗量見表 3-5。（2）確定氧氣和空氣消耗量：耗氧項(xiàng)包括爐料中元素的氧化，焦炭和電極 中碳的氧化；而礦石則帶來部分氧，石灰中CaO被自身S還原出部分氧。前后兩者之差即為所需凈氧量2.458kg。詳見表3-7。根據(jù)表3-5中的假設(shè)，應(yīng)由氧

7、氣供給的氧氣為100%即2.239kg。由此可求出氧氣實(shí)際消耗量。詳見表 3-8。上述1） +2）便是熔化期的物料收入量表3-7凈耗氧量的計(jì)算項(xiàng)目名稱元糸反應(yīng)產(chǎn)物兀素氧化量/kg耗氧量/kg供氧量/kgC(C)T CO0.1260.168(C)T CQ0.0540.144Si(Si) Si02)0.21250.2428爐料中元Mn(Mr) MnQ0.35750.104耗素的氧化P(P) P2Q)0.01350.0174氧Fe(Fe) FeQ 0.2970.0848項(xiàng)(Fe( FS)1.6820.721合計(jì)2.74251.482焦炭中碳C(C) CO0.0980.131的氧化(C) CQ0.04

8、20.112電極中碳C(C) CO0.2080.277的氧化(C) CQ0.0890.237合計(jì)2.239供礦石氧石灰SCaO+S=CaS+O)0.0006項(xiàng)合計(jì)0.0006凈耗氧量2.2384令鐵燒損率為2%其中80%生成FeO揮發(fā)掉成為煙塵的一部分；20%成 渣。在這20加，按3： 1的比例分別生成（FeO和（FqQ）。表3-8氧氣實(shí)際消耗量氧氣/kg帶入Q帶入N>2.2384/氧利用率(3.128/99%) X=2.2384/90%=3.1281%=0.032（3）確定爐渣量：爐渣源于爐料中Si、Mn P、Fe等元素的氧化產(chǎn)物，爐 頂和爐襯的蝕損，焦炭和電極中的灰分，以及加入的各種

9、熔劑。結(jié)果見表3-9表3-9熔化期爐渣量的確定名稱消 耗 量成渣組分/kgCaOSiO2MgOAI2OMrOFeOFesQROCaS合計(jì)/kgSi0.20.40.45爐Mn13550.45料P0.360.00.46Fe580.30.143120.08210.031410.30.52963爐頂0.00.00.0略0.060.000.07爐襯7501040.1915焦炭0.20.00.0790.000.00略0.20電極0008070.0240石灰0.60.00.0010.020.010.00.00.08870442略26020250.3略0.00.00.000.00001.7025210.013

10、2.0580.00.0301.90005004合計(jì)1.70.50.20.120.40.30.170.00.03.737161324682233027百分47.156.23.3212.10.4.60.80.5100.比383218400(4) 確定金屬量：金屬量 Q=金屬爐料重+礦石帶入的鐵量-爐料中C、Si、Mn P和Fe的燒損量+焦炭配入的碳量=100-2.7425+0.42=97.6775kg 。(5) 確定爐氣量：爐氣來源于爐料以及焦炭和電極中碳的氧化物CO和 CO, 氧氣帶入的物料中的HO及其反應(yīng)產(chǎn)物，游離 Q及其反應(yīng)產(chǎn)物，石灰的燒 減(CO),焦炭的揮發(fā)分。計(jì)算結(jié)果列于表 3-10。

11、表3-10爐氣量計(jì)算項(xiàng)目氣態(tài)產(chǎn)物/kgCOCONNHO14揮發(fā) 物合計(jì)爐料中C的氧化0.2940.1980.492焦炭帶入0.2280.1540.0040.0470.424電極帶入0.4850.3260.811石灰?guī)?.0020.095氧氣帶入0.0930.0250.0251游離Q參與反應(yīng)10.2487CO+1/2O=CO-0.430.684HQ參與反應(yīng)541-0.000HbQ+CQ=2HC(Q60.00067-0.000.0149367合計(jì)0.5621.470.02500.000670.0382.09131質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%26.8370.131.1900.031.81100.00(6)確定鐵的揮發(fā)量：有表 3-7中設(shè)定，鐵的揮發(fā)量為：97.949 X 2%x 80%=1.564kg上述(3) + (4) + (5) + (6)便是熔化期的物料支出量。由此可列出熔化期物料平衡表 3-11 o表3-11熔化期物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/kg%項(xiàng)目質(zhì)量/kg%廢鋼100.00094.54金屬97.677592.94焦炭0.6870.65爐渣3.73743.56電極0.3000.283爐氣:2.09611.99石灰2.0001.89鐵的揮發(fā)1.5831.51爐頂0.0750.071爐襯0.2000.189氧氣2.5132.37合計(jì)105.775100.00合計(jì)105.09