年產350萬噸連鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計-畢業(yè)論文-副本

1、-西安建筑科技大學華清學院本科畢業(yè)設計（論文）任務書題 目：年產350萬噸連鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計院（系）：專 業(yè)：冶金工程學生姓名：學 號：指導教師（簽名）：主管院長（主任）（簽名）：時 間：2013 年 2月 25 日 -一、畢業(yè)設計（論文）的主要內容（含主要技術參數）設計題目：年產350萬噸連鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計鋼種： 普碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質碳素結構鋼等規(guī)格： 方坯 板坯包括轉爐容量和座數的選擇確定；轉爐爐型設計；氧槍設計；爐外處理、連鑄機以及除塵系統(tǒng)的設計與選擇；煉鋼過程物料平衡和熱量平衡計算；轉爐車間生產工藝設計和布置；車間主要設備選擇和車間平面設計以及總圖運輸方案的確定。

2、進行畢業(yè)實習，收集有關資料；編制設計說明書一份，完成專題部分，翻譯冶金專業(yè)相關外文文獻一篇，繪制轉爐爐型圖、車間平面圖和剖面圖各一張，使學生能夠理論聯系實際，掌握轉爐煉鋼車間設計的基本原理，為今后從事相關的技術工作奠定基礎。二、畢業(yè)設計（論文）題目應完成的工作（含圖紙數量）1. 根據設計題目完成畢業(yè)實習并收集有關資料，進行技術準備；2. 煉鋼廠車間總體設計；3. 轉爐爐型設計；4. 物料平衡與熱平衡計算；5. 生產工藝設計；6. 車間工藝布置；7. 車間主要設備選擇；8. 生產組織與人員編制；9. 主要技術經濟指標；10. 繪制設計圖紙三張（其中至少手繪一張）：轉爐爐型圖、車間平面圖、剖面圖各

3、一張； 11. 翻譯與冶金工程專業(yè)有關的外文文獻一篇（不少于4000字）；12. 完成專題：煉鋼節(jié)能技術思路與對策（不少于5000字）；13. 完成設計說明書一本。2三、畢業(yè)設計（論文）進程的安排序號設計（論文）各階段任務日 期備 注1畢業(yè)實習、收集資料2013.2.25-3.222設計相關計算3.234.33爐型、工藝、主設備設計和選擇4.45.84車間布置5.95.155制圖與翻譯5.165.296編制設計說明書5.306.77準備答辯6.86.12四、主要參考資料及文獻閱讀任務（含外文閱讀翻譯任務）1鋼鐵生產工藝概述 西安建筑科技大學2鋼鐵冶金學（煉鋼部分） 陳家祥編 冶金工業(yè)出版社 1

4、9903煉鋼工藝學 高澤平編 冶金工業(yè)出版社 20064鋼鐵廠設計原理（下冊） 李傳薪編 冶金工業(yè)出版社 19955普通冶金 西安建筑科技大學 20026煉鋼設計原理 馮聚和編 化學工業(yè)出版社 2005 7畢業(yè)設計參考資料 鋼鐵冶金專業(yè) 西安建筑科技大學 8金屬提取冶金學 王成剛，王齊銘主編 西安地圖出版社 20009現代轉爐煉鋼 戴云閣等編 東北大學出版社 199810 與專題有關的最新文獻(2003年以后的文獻，不少于10篇且至少有2篇外文文獻)五、審核批準意見 教研室主任簽（章） 3年產350萬噸全連鑄坯的轉爐煉鋼車間設計專 業(yè)：冶金工程 姓 名： 指導老師：設計總說明當前的煉鋼工藝中，

5、較為普遍的是以高爐鐵水為原料的轉爐煉鋼工藝和以預還原球團礦或高質量的工業(yè)廢鋼為原料的電?。t）工藝。本設計為具有代表性的氧氣頂底復吹工藝，預計年生產能力為350萬噸良坯鋼。車間設有公稱容量為150噸的轉爐兩座，LF精煉爐2座、板坯連鑄機1臺和方坯連鑄機1臺。轉爐的冶煉周期38分鐘，吹氧時間16分鐘。根據國內外轉爐煉鋼技術的發(fā)展趨勢，結合設計任務書中普碳鋼和普碳鋼的品種需要，選擇了LF爐外精煉設備，進行全連鑄生產。最終確定如下的的工藝流程：鐵水預處理轉爐煉鋼LF精煉連鑄。本次設計在對轉爐物料平衡和熱平衡計算的基礎上，對煉鋼車間的主要設備參數進行了設計、選型，完成了主體設備選擇、煉鋼工藝設計、主廠

6、房工藝布置和設備布置。編制說明書一份，繪制轉爐爐型圖、車間平面圖、剖面圖各一張，并完成題目為煉鋼節(jié)能技術思路與對策的專題。關鍵詞：煉鋼，頂底復吹，工藝流程，精煉，連鑄，4Design DescriptionAt present, there are two main steel-making processes: converter steelmaking process with blast furnace hot metal and steel scrap as the raw materials and the arc (furnace) process with pre-reducti

7、on pellets or high-quality industrial steel scrap as raw materials. In this paper, the representative process combined-blowing oxygen converter process with a scale of 3.7×106 continuous casting billet annual is designed. In the workshop, main equipments including 2×150t converters and its

8、 auxiliary equipments with 2 LF refining furnaces, 2 sets of slab continuous casting machines and a set of billet continuous casting machine are designed. The Smelting period is set for 38 minuter in which the actual oxygen blowing time is only 16 minutes. Depending on the development trend of steel

9、-making process and the quality requirement of carbon steel and pressure vessel steel, LF refining is selected to fulfill continuous casting. Finally,the following process flow is choosed: PretreatmentConverterLFCC. On the base of the material and heat equilibrim calculation,the size of steel-making

10、 plant workshop span and device assign, personnel placement is made .A project instruction is redacted ,furnace size graphic, a ground plane and a sectional view of the workshop are also submitted. And finally, the monograph which is about non-metallic inclusions in steel and its damagement is also

11、finished.Key words:steel making, combined-blown, process, refining, continuous casting 5目 錄1 緒論11.1 轉爐冶煉原理簡介11.2 氧氣轉爐煉鋼的特點21.3設計原則和指導思想21.4 產品方案32 氧氣轉爐煉鋼車間52.1 初始條件52.2 公稱容量選擇52.3 轉爐座數的確定52.4根據生產規(guī)模和產品方案計算出年需鋼水量。62.5 根據生產規(guī)模和產品方案計算出年需鋼水量63 轉爐物料平衡和熱平衡計算83.1 氧氣頂底復吹轉爐的物料平衡和熱平衡83.2熱平衡計算203.2.1熱平衡計算所需數據203

12、.2.2計算步驟214 氧氣轉爐及相關設備設計254.1 爐型設計254.1.1爐型選擇254.1.2 主要參數的確定254.2 爐襯設計274.3 爐底供氣構件的設計284.4 轉爐爐體金屬構件設計284.5 傾動機構294.6 氧槍噴頭設計294.6.1噴頭設計294.6.2 氧槍槍身設計314.6.3氧槍升降和更換機構344.6.4 副槍設計344.6.5 副槍的功能和要求354.7 底部供氣元件設計364.7.1底氣種類364.7.2供氣構件的選擇3664.7.3噴嘴數量及布置365 轉爐車間煙氣凈化和回收37 5.1 煙氣量的計算375.2 煙氣凈化系統(tǒng)類型的選擇385.3 煙氣凈化

13、系統(tǒng)主要設備的選擇395.4 含塵污水處理406 轉爐煉鋼的生產制度416.1主要原材料的技術要求416.1.1金屬料416.1.2造渣材料426.1.3氧化劑436.2裝料制度446.3供氧制度456.3.1供氧制度主要工藝參數456.3.2氧槍操作456.4造渣制度466.4.1采用單雙渣操作476.4.2各種渣料用量計算及加476.4.3爐渣調整486.5 溫度制度496.6 終點控制與出鋼506.7 脫氧合金化516.7.1脫氧合金化操作516.7.2 影響合金元素吸收率的因素526.8 精煉與連鑄527 連鑄車間的設計547.1 連鑄機機型的選擇547.2 連鑄機的主要工藝參數547

14、.2.1 鋼包允許的最大澆注時間547.2.2 鑄坯斷面547.2.3 拉坯速度547.2.4 連鑄機的流數567.2.5 鑄坯的液相深度和冶金長度567.2.6 弧形半徑567.3 連鑄機生產能力的確定577.3.1 理論小時產量5777.3.2 連鑄機的平均年產量577.3.3 連鑄機臺數的確定577.4 結晶器的設計587.4.1 結晶器的長度587.4.2 結晶器斷面尺寸587.4.3 結晶器銅壁厚度587.4.4 結晶器錐度587.4.5 結晶器拉坯阻力597.5 二次冷卻裝置597.6 拉坯矯直裝置及引錠裝置597.7 鋼包607.8 中間包628 煉鋼車間其它設備的選擇與計算63

15、8.1渣罐車638.1.1渣罐車型號的選取638.1.2渣罐車數量的確定638.2 混鐵車638.3 鐵水罐648.4 廢鋼供應系統(tǒng)648.4.1轉爐車間晝夜所需廢鋼量648.4.2廢鋼貯倉容積或堆放場地所需面積計算648.4.3廢鋼料斗容量及數量658.5 散裝材料供應系統(tǒng)658.5.1 地面料倉容積和數量的確定658.5.2 上料方式的選擇668.5.3 高位料倉容積和數量的確定668.6 鋼包的其他工藝參數678.7起重機的選用689 轉爐車間的組成、類型和主廠房尺寸699.1 車間組成699.2主廠房主要尺寸的確定699.2.1加料跨699.2.2爐子跨719.2.3 澆鑄跨7510

16、煉鋼車間人員編制7811 煉鋼車間經濟指標82參考文獻83致 謝8481 緒 論1.1 轉爐冶煉原理簡介1轉爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。氧氣轉爐生產的主要原材料是鐵水，大多數情況下鐵水由高爐攻擊，而高爐的原材料是鐵礦石；轉爐生產出來的產品是鋼坯（或鋼錠），他們還不是最終成品，而必須經由軋鋼機軋制成各種類型和規(guī)格的鋼板、型鋼和鋼管等最終產品，提供給市場。因此，氧氣轉爐不可能獨立存在，它必須前有煉鐵，后有軋鋼，共同組成一個鋼鐵生產的聯合體。我

17、們稱這樣的生產模式為鋼鐵聯合企業(yè)。從化學成分來看，剛和生鐵都是鐵碳合金，并還有Si、Mn、S、P等元素，由于C和其他元素的含量不同，所形成的組織不同，因而性能也不一樣。根據FeC相圖，C含量在0.0218%-2.11%之間的鐵碳合金為鋼，它的熔點在1450-1500。C含量在2.11%以上的鐵碳合金稱為生鐵，熔點在1100-1200。C含量在0.0218%一下的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。鋼具有很好的物理、化學性能與力學性能，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。若以生鐵為原料煉鋼，需氧化脫

18、碳:鋼種P、S含量過高分別會造成鋼的“冷脆”性和“熱脆”性，煉鋼過程應脫出P、S；鋼中氧含量超過限度會加劇鋼的“熱脆”性，并形成大量氧化物夾雜，因而要脫出氧；鋼種含有H、N分別造成鋼的氫脆和時效性，應該降低鋼中的有害氣體含量；夾雜物的存在會破壞鋼基體的連續(xù)性，從而降低鋼的力學性能，也應該去除：煉鋼過程應提高溫度達到出鋼要求，同時還要加入一定種類和數量的合金，使鋼的成分達到所煉鋼種的規(guī)格。綜上所述，煉鋼的基本任務包括：脫碳、脫氧、脫硫、脫磷；去除有害氣體和夾雜，提高溫度；調節(jié)成分。煉鋼過程通過供氧、造渣、加合金、攪拌、升溫等手段完成煉鋼基本任務。氧氣頂吹轉爐煉鋼過程，主要是降碳、升溫、脫硫、脫磷

19、以及脫氧和合金化等高溫物理化學反應的過程，其工藝操作原則則是控制供氧、造渣、溫度，以及加入合金材料等，以獲得所要求的鋼液，并澆成合格鋼坯或鋼錠。1.2 氧氣轉爐煉鋼的特點與平爐、電爐煉鋼法相比，氧氣轉爐煉鋼具有生產率高、剛中氣體含量低、鋼的質量好等特點。氧氣轉爐爐內反應速度快，冶煉時間短，具有很高的生產效率。隨著轉爐容量的增大，生產率進一步提高。氧氣轉爐鋼具有以下特點：（1） 鋼中氣體含量少（2） 由于煉鋼主要原材料為鐵水，廢鋼用量所占比例不大，因此Ni、Cr、Mo、Cu、Sn等殘余元素含量低，由于鋼中氣體和夾雜少，具有良好的抗時效能力、能加工變形性能和焊接性能，鋼材內部缺陷少。不足之處是強度

20、偏低，淬火性能稍次與平爐和電爐鋼。此外，氧氣轉爐鋼的機械性能及其他方面性能也是良好的。（3） 原材料消耗少，熱效率高，成本低。氧氣轉爐的金屬消耗率一般為11001140kg/t，比平爐稍高些。耐火材料消耗僅為平爐的1530%,一般為25kg/t。由于氧氣轉爐是利用爐料本身的化學熱和物理熱，熱效率高，不需外加熱源。因此燃料和動力消耗方面比平爐和電爐均低。氧氣轉爐的高效率和低消耗，使鋼的成本較低。（4） 原料適應性強。氧氣轉爐對原料的適應性強，不僅能吹煉平爐生鐵，而且能吹煉P（0.51.5%）和高P（>1.5%）生鐵，還可以吹煉釩、鈦等特殊成分的生鐵。（5） 基建投資少，建設速度快。氧氣轉爐

21、設備簡單，重量輕，所占的廠商面積和所需要的重型設備的數量比平爐車間少，因此投資比相同產量的平爐低3040%。而且生產規(guī)模越大，基建投資就越省。氧氣轉爐車間的建設比平爐車間快得多。氧氣轉爐煉鋼生產比較均衡，有利于與連鑄機配合。還有利于開展綜合利用，如煤氣回收及實現生產過程的自動化。近年來由于氧氣轉爐煉鋼與爐外精煉技術相結合，所煉鋼種進一步擴大，目前能生產的鋼種近300個。1.3設計原則和指導思想對設計的總要求是技術先進，工藝上可行;經濟上合理。所以，設計應遵循的原則和指導思想是：1）遵守國家的法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設計有關標準、規(guī)范和規(guī)定，嚴格把關，精心設計;2）設計中對主要工藝流程進行多方案比較

22、，以確定最佳方案;3）設計中應充分采用各項國內外成熟的新技術，因某種原因暫時不上的新技術要預留充分的可能性。所采用的新工藝、新設備、新材料必須遵循經過工業(yè)性試驗或通過技術鑒定的原則;4）要按照國家有關勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生及消防的標準及行業(yè)設計規(guī)定進行設計;5）在學習、總結國內外有關廠家的生產經驗的基礎上，移植適用可行的先進技術;6）設計中應充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實行資源的綜合利用，改善勞動條件以及保護生態(tài)環(huán)境。1.4 產品方案一、冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學成份本設計冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學成分見表2-1所示。表1-1 冶煉的鋼種，代表鋼號及其化學成分鋼種鋼號化學成分（%）CSiMnP

23、SCuAl普鋼Q2350.14-0.220.12-0.300.35-0.550.0450.050.30鋼Q2750.28-0.380.15-0.350.5-0.80.0450.050.30低合16Mn0.12-0.230.20-0.601.2-1.60.00500.050.30合金鋼20MnSi0.17-0.230.40-0.701.3-1.60.0450.0450.30硅鋼熱軋硅鋼0.083.80-4.400.200.200.200.05-0.12冷軋硅鋼0.072.8-3.200.05-0.080.015-0.0250.05-0.0250.02二、產品方案本設計產品方案見表2-2所示鋼種代

24、表型號年產鋼量所占比例鑄坯斷面長×寬定長尺寸成品形式普碳鋼Q235A200萬噸57%180×700mm9000mm鋼板低合金鋼Q345150萬噸43%150×150mm9000mm鋼板表 1-2 產 品 方 案2 氧氣轉爐煉鋼車間2.1 初始條件 擬建年產量為350萬噸連鑄坯的氧氣轉爐煉鋼車間，相關技術參數如下：1） 年產量：方坯150萬噸，板坯200萬噸；2） 產品方案：普碳鋼、低碳鋼；2.2 公稱容量選擇21)選取時爐子容量應和國家標準澆注起重機的起重能力相適應。即吊車的起重能力必須大于轉爐最大出鋼量和鋼包(有襯)的重量之和，并應有一定的富余能力。參見表2-1

25、所示確定轉爐的公稱容量為150t。表2-1與轉爐配套的鋼包容量和澆注起重機的配合項目單位數值轉爐公稱容量t100120150220250180最大出鋼量t120150180220275320鋼包容量t1201501802202753202.3 轉爐座數的確定為了減少車間內的設備互相干擾，終有固數目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產潛力。爐于座數不宜太多，但必須保持年間內始本設計是使用頂底復吹轉爐冶煉，合考慮當前轉爐煉鋼車間的生產情況，選用"二吹二"的方案，這樣同時也可以提高轉爐的利用效率，減少資金的投入。 2.4根據生產規(guī)模和產品方案計算出年需鋼水量。根據表22選取每爐鋼的平均冶煉周

26、期取37min，平均供氧時間為18min。表22轉爐冶煉周期和吹氧時間推薦值轉爐公稱噸位/t3030100100備 注冶煉周期/min283232383845結合供氧強度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定吹氧時間/min121614181620年出鋼爐數=2×=2×=26142（爐)轉爐作業(yè)率：取=94.5%2.5 根據生產規(guī)模和產品方案計算出年需鋼水量每爐鋼的平均冶煉周期取38min。爐外精煉收得率：取99%；連鑄收得率：取98%；代入數據得：；代入數據得：。 按標準系列確定爐子的容量 故取公稱容量為：150噸。 核算車間年產量 本設計中選定150噸轉爐兩座，按照二吹二生

27、產方式。車間年產量=150×26142×98%×99%=380.44萬噸350萬噸，故設計選取合格。3 轉爐物料平衡和熱平衡計算 煉鋼過程的物料平衡與熱平能量衡計算是建立在物質和能量的基礎上的。其主要目的是比較這個冶煉過程中物料、能量的收入項和支出項，為改進操作工藝制度、確定合理的設計參數和提高煉鋼經濟技術指標提供定量依據。由于煉鋼是一個復雜的高溫物理化學過程加上測試手段有限，現在還難以做到精確測量。本章主要對轉爐的物料平衡和熱平衡加以計算以確定其具體參數并加以設計。3.1 氧氣頂底復吹轉爐的物料平衡和熱平衡3.1.1 物料平衡計算3.1.1.1 計算原始數據基本

28、數據有：冶煉鋼種及其成分鐵水和廢鋼成分、終點鋼水成分（表3-1）；造渣用熔劑及爐襯等的原材料的成分（表3-2）；脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表3-3）；其它工藝參數（表3-4）。表3-1 鋼種、鐵水、廢鋼和終點鋼水的成分設定值 成分含量/%類別C Si Mn P S鋼種Q235A設定值0.200.270.520.0450.050鐵水設定值4.100.800.600.2000.035廢鋼設定值0.180.250.550.0300.030終點鋼水設定值0.10痕跡0.180.0200.021 注：終點鋼水成分中，C和Si按實際生產情況選?。籑n、P和S分別按鐵水中相應成分含量的30%，1

29、0%和60%留在鋼水中設定。本計算設定的冶煉鋼種為Q235A.表3-2 原材料的成分含量%類別CaOO2MgOAl2O3Fe2O3GaF2P2O5SCO2H2O灰分揮發(fā)分石灰88.002.502.601.500.500.100.064.640.10螢石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50白云石36.400.8025.601.0036.20爐襯1.203.0078.801.401.6014.00焦炭0.5881.5012.405.52表3-3 鐵合金成分及其回收率 含量/%類別CSiMnAlPS Fe硅鐵73.00,750.50,802.50,00.05,1

30、000.03,10023.92,100錳鐵6.60,900.50,7567.8,800.23,1000.13,10024.74,10010%C與氧生成CO表3-4 其他工藝參數設定值名稱參數名稱參數終渣堿度螢石加入量生白云石加入量爐襯侵蝕量終渣W(FeO)含按W(FeO)=1.35 W(FeO)折算煙塵度噴濺鐵損W(GaO/W(SiO2)=3.5為鐵水的0.5%為鐵水的2.5%為鐵水的0.3%15%，而W(Fe2O3)/W(FeO)=1/3,即W(Fe2O3)=5%，W(FeO)=8.25%為鐵水量的1.5%（其中W(FeO)為75%，W(Fe2O3)為20%為鐵水量的1%渣中鐵損（鐵珠）氧氣

31、純度爐氣中自由氧含量氣化去硫量金屬中C的氧化產物廢鋼量為渣量的6%99%，余者為N20.5%（體積比）占總去硫量的1/390%C氧化成CO，10%C氧化成CO2由熱平衡計算來確定，本計算結果為鐵水量的19.43%，即廢鋼比為16.27%3.1.1.2物料平衡的基本項目收入項支出項鐵水鋼水廢鋼爐渣熔劑（石灰、螢石、輕燒白云石）煙塵氧氣渣中鐵珠爐襯蝕損爐氣鐵合金噴濺3.1.1.3計算步驟 以100kg鐵水為基礎進行計算。第一步：計算脫氧合金化前的總渣量及其成分?？傇堪ㄨF水中元素氧化，爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。其各項成渣量分別列于表3-5，表3-6，表3-7。總渣量及其成分如表3-8所示。第二

32、步：計算氧氣消耗量。氧氣實際消耗量為消耗項與攻入項之差，見表3-9。 表3-5鐵水中元素的氧化產物及其成渣量元素反應產物元素氧化量/kg耗氧量/kg產物量/kg備注CC CO4.00×90%=3.6004.8008.400C CO24.00×10%=0.4001.0671.470SiSi (SiO2)0.8000.9101.710入渣MnMn （MnO2）0.4200.1200.540入渣PP (P2O5)0.1800.2300.410入渣SS SO20.014×1/3=0.0050.0050.010S+(CaO)(CaS)+（O）0.014×2/3=0

33、.009-0.0050.021(CaS)入渣FeFe (FeO)1.076×56/72=0.8370.2391.076入渣Fe (Fe2O3)0.60×112/160=0.4240.1820.606入渣總計6.6757.548成渣量4.363入渣組分之和 由CaO還原出的氧量;消耗的CaO量=0.009×56/32=0.016kg。表3-6 爐襯蝕損的成渣量爐料蝕損量/kg成渣組分/kg氣態(tài)產物/kg耗氧量/kgCaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3COCCO2CCO，CCO20.3（見表4)0.0040.0090.2360.0040.0050.3×1

34、4%×90%×28/12=0.0880.3×14%×10%×44/12=0.0150.3×14%×(90%×16/12+10%×32/12)=0.062合計0.2580.1030.062表3-7 加入溶劑成渣量類別加入量/kg成渣組分/kg氣態(tài)產物kg/sCaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5GasGaF2H2OCO2O2螢石0.50.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.0400.005生白灰2.50.9100.6400.0200.0250.905石灰6.675

35、.8630.1730.1670.1000.0330.0070.0090.0070.3090.002合計6.6750.8160.2150.1330.0410.0120.0100.0400.0121.2140.002成渣量8.442 ：由表3-6表3-7可知，渣中已含（CaO）=0.016+0.004+0.002+0.910=0.900kg；渣中已含（SiO2）=1.710+0.009+0.028+0.020=1.767kg。因設定的終渣堿度R=3.5；故石灰加入量為Rw (SiO2)w（CaO）/w（CaO石灰）R×w (SiO2石灰)=5.285/(88.0%3.5×2.5

36、0%)=6.67kg(石灰中CaO含量) (石灰中SCaS自耗的CaO含量)。 由CaO還原出來的氧氣，計算方法同表3-6注。表3-8總渣量及其成分爐渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合計元素氧化成渣量（kg）1.7100.541.0780.6070.4100.0214.366石灰成渣量（kg）5.8630.1670.1730.1000.0330.0070.0096.352耐火材料蝕損量（kg）0.0040.0090.2360.0040.0050.258輕燒白云石成渣量（kg）0.9100.0200.6400.0251.595螢石成渣量（kg）0.

37、0020.0280.0030.0080.0080.4400.0050.492總渣量 （kg）6.7791.9341.0520.1370.541.0780.6530.4400.4220.03113.066%51.9714.838.071.053.998.255.003.373.230.24100.00總渣量計算如下:因為表3-9中除(FeO)和(Fe2O3)以外的渣量為:6.779+1.934+1.052+0.137+0.540+0.440+0.422+0.031=11.335Kg,而終渣(FeO)=15%(表5)故總渣量為11.335/86.75%=13.066Kg。 (FeO)量=13.06

38、6×8.25%=1.078Kg。 (Fe2O3)量=13.066.×5%0.0330.0050.008=0.607Kg。第二步：計算氧氣消耗量氧氣實際消耗量系消耗項目與供入項目之差。詳見表3-9。表3-9 實際耗氧量耗氧量項/（Kg）供氧項/（Kg）實際氧氣消耗量/（Kg）鐵水中元素耗氧量7.548鐵水中S與CaO反應還原出的氧量0.005爐襯中碳氧化耗氧量0.062石灰中S與CaO反應還原出的氧量0.002煙塵中鐵氧化耗氧量0.340爐氣中自由氧耗氧量0.059合計 8.010合計 0.0078.062第三步：計算爐氣量及其成分爐氣中含有CO，CO2，N2，SO2和H2O

39、。其中CO，CO2，SO2和H2O可表查得，O2和N2則有爐氣總體積來確定。先計算如下：爐氣總體積V：V=Vg+0.5%V+1/99(22.4/32Gs+0.5%VVx)V=(99Vg+0.7Gs-Vs)/98.50=(99×8.183+0.7×7.95-0.007)/98.50=8.281m式中VgSO2,CO,CO2,和H2O各組分總體積m。本計算中，其值為8.488×22.4/28+2.699×22.4/44+0.010×22.4/64+0.012×22.4/18=8.183Gs不計自由氧的氧氣消耗量，Kg。本計算中，其值為 7

40、.548+0.062+0.34=7.95 Vx- 鐵水與石灰石的S與GaO反應氧氣質量為0.007見表3-10，m 0.5%爐氣中自由氧含量； 99由氧氣純度99%轉換得來的。計算結果列于表3-10。表3-10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量（Kg）體積（m)體積%CO8.4888.488×22.4/28=6.79082.06CO22.6992.699×22.4/44=1.37416.61SO0.0100.010×22.4/64=0.0040. 05HO0.0120.012×22.4/18=0.0150.18O0.0590.0420.51N0.0610.0

41、490.59合計11.3308.274100.00爐氣中O2的體積為8.283×0.5%=0.041 m，重量為0.041×32/22.4=0.059Kg爐氣中的N2的體積為爐氣總體積與其它成分的體積之差；重量為0.049×28/22.4=0.061Kg。第四步： 計算脫氧和合金化的鋼水量。鋼水量Qg=鐵水量鐵水中元素的氧化量煙塵噴濺和渣中的鐵損；Qg=1006.6751.5×（75%×56/7220%×112/160）+1.00+13.066×6%=90.477Kg。據此可以編制脫氧和合金化前的物料平衡表（表3-12）表3

42、-11 未加廢鋼的物料平衡表收入支出項目質量（Kg）%項目質量（Kg）%鐵水100.0084.72鋼水90.4876.57石灰6.675.65爐渣13.0711.06螢石0.500.42爐氣11.339.59白云石2.502.12噴濺1.000.85爐襯0.300.25煙塵1.501.27氧氣8.066.84渣中鐵珠0.780.66總計118.03100.00合計118.16100.00第五步：計算加入廢鋼的物料平衡如同第一步中計算鐵水中元素氧化量一樣。利用表1的數據先確定廢鋼種元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表3-13）。表3-12廢鋼種元素的氧化產物及成渣量元素反應產物元素氧化量（Kg）耗

43、氧量（Kg）產物量（Kg）進入鋼中的量（Kg） CCCO19.43×0.08%×90%=0.0140.0190.033(入氣)CCO19.43×0.08%×10%=0.0020.0050.007(入氣)SiSi（SiO2）19.43×0.25%=0.00490.0560.105MnMn(MnO)19.43×0.37%=0.0720.0210.093PP (P2O5)19.43×0.01%=0.0020.0030.005SS (SO2)19.43×0.01%×1/3=0.00050.00050.001(入氣

44、)S (CaO)= (CaS)+O19.43×0.01%×2/3=0.0012-0.00060.003(CaS)合計0.1410.10319.43-0.141=19.29成渣量/Kg0.206 表3-13加入廢鋼的物料平衡表(以100Kg鐵水為基準)收入支出項目質量（Kg）%項目質量（Kg）%鐵水100.0072.6990.48+19.29+=109.7779.73廢鋼19.4314.12爐渣13.07+0.206=13.2769.64石灰6.674.85爐氣11.33+0.028=11.3588.25螢石0.500.36噴濺1.000.73白云石2.501.82煙塵1.5

45、01.09爐襯0.300.22渣中鐵珠0.780.57氧氣8.06+0.103=8.1635.94總計137.563100.00合計137.684100.00注：計算誤差為（137.563-137.684）/137.563×100%=-0.09%表3-14 加入廢鋼的物料平衡表以100Kg(鐵水+廢鋼)為基準收入支出項目質量（Kg）%項目質量（Kg）%鐵水88.7372.69鋼水92.7179.73廢鋼16.2714.12爐渣11.219.64石灰5.584.85爐氣9.608.25螢石0.420.36噴濺0.840.73白云石2.091.82煙塵1.261.09爐襯0.250.22

46、渣中鐵珠0.650.57氧氣6.855.94總計115.19100.00合計116.27100.00第六步：計算脫氧后和合金化后的物料平衡。先根據鋼種成分設定值和（3-1）和鐵合金成分及其回收率（3-3）算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計算其元素的燒損量。將所有結果與表歸類合并，既得冶煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量W錳=(0.55%-0.18%)×92.71/(67.80%×80%)=0.62Kg硅鐵加入量W硅= 0.25%×(92.71+0.53) -0.002/(73.00%×75%)=0.42Kg3-15鐵合金中元素燒損量及其產物量類別元素燒損量脫氧

47、量成渣量爐氣量入鋼量錳鐵C0.62×6.60%×10%=0.0040.0100.0159 (CO2)0.62×6.60%×90%=0.037Mn0.62×67.8%´10%=0.0840.0240.1080.62×67.80%×80%=0.334Si0.62×0.50%´25%=0.0010.0010.0020.62×0.50%×75%=0.002P0.62×0.23%=0.001S0.62×0.13%=0.001Fe0.62×24.74%=0.

48、154合計0.0890.0350.1100.0150.529硅鐵Al0.42´2.50%´100%=0.0110.0100.006Mn0.42´0.50%´20%=0.00040.00010.00050.42´0.5%´80%=0.002Si0.42´73.0%´25%=0.00770.0880.1650.42´73.0%´75%=0.230P0.42´0.05%=0.0002*S0.42´0.03%=0.0001*Fe0.42´23.92%=0.1006合計0.0980.1720.332總計0.1770.1330.2820.0150.861脫氧和合金化后的鋼水成分如下： W(C)=(0.10%+0.037/93.57×100%)=0.14% W(Si)=(0.002+0.230)/93.57×100%=0.25% W(Mn)=0.180%+(0.334+0.002)/93.57×100%=0.55% W (P)=(0.020%+0.001/93.57×100%)=0.021% W(S)=(0.21%+0.001/93.57×100%)=0.022%。可見，含碳量尚未達到設定值，為需要