轉(zhuǎn)爐煉鋼物料平衡和熱平衡計(jì)算模板-

1、第二章、轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算1低磷生鐵吹煉（單渣法） 一、原始數(shù)據(jù)（一）鐵水成分及溫度表 2-1-1成分CSiMnPS溫度c%4.36o.570. 620.070.051300（二）原材料成分表 2-1-2成分%種類CaOSiO2MgOAI2O3SPCaF2FeOFe2O3燒 燒減H2OC合計(jì)%石灰91.081 . 661. 541. 220.064.44100礦石1. 005. 610. 521. 100.0729. 461 . 80 . 50100螢石:6. 000. 581. 780.090. 5589.002 . 00100白云石53.040. 4834. 940. 74108爐襯

2、1. 402. 6085. 0011 . 00100（三）冶煉鋼種及成分表 2-1-3成分CSiMnPS%0.12 0.200.20 0.551.20 1.60w 0.045w 0.045（四）平均比熱表 2-1-4項(xiàng)目固態(tài)平均比熱kcal/kg . C熔化潛熱kcal/kg液態(tài)或氣態(tài)平均比熱kcal/kg. C生鐵0.178520.20鋼0.167650.20爐渣500.298煙塵0.23850礦石爐氣：CO0.349CO20.558SO20.555O20.356N20.346H2O0.439（五）冷卻劑用廢鋼做冷卻劑，其成分與冶煉鋼種中限相同。（六）反應(yīng)熱效應(yīng)反應(yīng)熱效應(yīng)通常采用 25 C為

3、參考溫度，比較常用的反應(yīng)數(shù)據(jù)見表2-1-5（七）根據(jù)國內(nèi)轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取1、 渣中鐵珠量為渣量的2.5%；2、金屬中C假定85潦化成 CO 15%氧化成CO;3、 噴濺鐵損為鐵水量的0.3%;4、 取爐氣平均溫度 1450 C ,自由氧含量0.5%，煙塵量為鐵水量的 1.8%，其中FeO=75%Fe2 03=22%5、 爐襯侵蝕量為鐵水量的0.15%;6、氧氣成分為 98.9% O 2, 1.5% N 2。 表 2-1-5根據(jù)鐵水成分，渣料質(zhì)量，采用單渣不留渣操作。先以100公斤鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。反應(yīng)放出熱kcal/kgC(Fe3C)+1/2O 2=CO2616.9C(Fe3C)+1/2O 2=

4、CO28250.7Si(Fe3Si)+O2=SiO26767.22P(Fe3P)+5/2O2=P2O54522.6Mn+1/2 O 2=MnO1677.9a0.95Fe+1/2 O2 =Fe°.95O1200.1Fe+1/2 O2 =FeO1150.52Fe+3/2 O2=Fe2O31758.13Fe+2 O2=Fe3O41594.62CaO+SiO2=2CaO. SQ2495.04 CaO+ P2O 5=4 CaO. P2O59162.1FeO+ SiO2= FeO. SiO280.6MnO+ SiO 2= MnO. SiO 2107.2、物料平衡計(jì)算（一）爐渣及其成分的計(jì)算1、鐵

5、水中各元素氧化量項(xiàng)目CSiMnPS鐵水4.360.570.620.070.05終點(diǎn)鋼水0.13痕跡0.130.0080.019氧化量4.230.570.490.0620.031表 2-1-6成分，kg合計(jì)5.308C:取終點(diǎn)鋼水含碳量 0.15% ;Si:在堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中，鐵水中的Si幾乎全部被氧化;Mn：頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐殘錳量取60%;P:采用低磷鐵水吹煉，鐵水中磷90%進(jìn)入爐渣，10%留在鋼中;S:氧氣轉(zhuǎn)爐去硫率不高，取40%。2、各元素氧化量，耗氧量及其氧化產(chǎn)物量見表2-1-73、造渣劑成分及數(shù)量根據(jù)國內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐有關(guān)數(shù)據(jù)選取1）礦石加入量及成分礦石加入量為1.00公斤/100公斤鐵水，成

6、分及重量見表2-1-82）螢石加入量及成分螢石加入量為0.30kg/kg鐵水，其成分及重量見表2-1-93） 爐襯侵蝕量為0.200公斤/100公斤鐵水，其成分及重量見2-1-104）生白云石加入量及成分加入的白云石后，須保證渣中（MgO ）含量在68%之間，經(jīng)試算后取輕燒白云石加入量為1.2公斤/100公斤鐵水。其成分及重量見表2-1-11表 2-1-7元素反應(yīng)及其產(chǎn)物元素氧化量，公斤耗氧量，公斤氧化產(chǎn)物量，公斤CC+1/2O 2=CO(4.36-0.13) X 85%=3.5963.596 X 16/12=4.7953.596 X 28/12=8.391CC+O 2=CO 2(4.36-0

7、.13) X 15%=0.6350.635 X 32/12=1.6930.635 X 44/12=2.328SiSi+O 2 =(SiO20.570.57X 32/28=0.6510.57 X 60/28=1.221MnMn+1/2O 2=(MnO)0.62 X 40%=0.2480.248 X 16/55=0.0720.248 X 71/55=0.320P2P+5/2O 2=(P2O5)0.070X 90%=0.0630.063 X 80/62=0.08130.063 X 142/62=0.144SS+O 2=SO 20.05 X 40%X 1/3=0.0070.007X 32/32=0.0

8、070.007 X 64/32=0.014SS+(CaO)=(CaS)+O0.031 - 0.007=0.0240.024 X (-16/32)=-0.0120.024 X 72/32=0.054FeFe+1/2O 2=(FeO)0.6070.067X 16/56=0.1730.780Fe2Fe+3/2O 2=(Fe2O3)0.2730.273X 48/112=0.1170.390總計(jì)6. 188表 2-1-8成分重量，公斤備注Fe2O31.00X 61.80%=0.618生成 CaS0.002公斤，消耗(FeO1.00X 29.40%=0.294CaO量0.002公斤，生成0.001SiO2

9、1.00X 5.61%=0.0561公斤氧。Al 2O31.00X 1.10%=0.011CaO1.00X 1.00%=0.010MgO1.00X 0.52%=0.0052S1.00X 0.007%=0.001H2O1.00X 0.50%=0.005共計(jì)1.000表 2-1-9成分重量，公斤CaF20.30 X 89.00%=0.267SiO20.30 X 6.00%=0.018Al 2O30.30 X 1.78%=0.005MgO0.30 X 0.58%=0.002P0.30 X 0.55%=0.002S0.30 X 0.09%=0.0003H2O0.30 X 2.00%=0.006共計(jì)0.

10、300P 以 2P+5/20 2=(P 2O5)的形式進(jìn)行反應(yīng)，其中生成(P2O5)的量為 0.00165 X 142/62=0.004 公斤，消耗氧量 0.00165 X 80/62=0.002 表 2-1-10成分重量，公斤成分重量，公斤CaO0.20 X 1.40%=0.0028Al 2O3MgO0.20 X 85.0%=0.170C*0.20 X 11.0%=0.022SiO20.20 X 2.60%=0.0052共計(jì)0.020*被侵蝕的爐襯中 C的氧化，同金屬中 C氧化成CO、CO2的比例相同，即:C-CO0.022 X 88%X 28/12=0.045 kgC-CO 20.022X

11、 12%X 44/12=0.010 kg消耗氧量為：0.145X 16/28=0.026 kg0.010X 32/44=0.007 kg共消耗氧氣量為：0.033 kg表 2-1-11成分重量，公斤成分重量，公斤CaO1.20 X 53.04%=0.6365SiO21.20 X 0.46%=0.0058MgO1.20 X 20.16%=0.4193燒減1.20 X 10.8%=0.1296Al 2O31.20 X 0.74%=0.0089共計(jì)1.205) 爐渣堿度和石灰加入量取終渣堿度 r =(% CaO) =3.5(% SiO2)渣中已存在的刀(SiO2)量=鐵水中硅氧化生成的 SiO2量+

12、爐襯帶入的SiO2量+礦石帶入的SiO2量+螢石帶入的 SiO2 量 + 白云石帶入的 SiO2 量=1.393+0.0052+0.056+0.018+0.0058=1.478kg 渣中已存在的刀(CaO )量=白云石帶入的 CaO量+爐襯帶入的CaO量+礦石帶入的CaO量鐵水中 S消耗的 CaO 礦石中S成渣消耗的CaO=0.6365+0.003+0.010 0.0193 0.002=0.622 kg才一片、曰 R 漢瓦(SiO2)瓦(CaO) R 漢瓦(SiO2)瓦(CaO)石灰加入量(% CaO )有效(% CaO)石灰一RySiO?)石灰3.5 1.478 -0.622=5.328 k

13、g91.08%-3.51.66%加入石灰成分及重量見表2-1-12表 2-1-12成分重量，公斤CaO5.328X 91.08%=4.853SiO25.328X 1.66%=0.088MgO5.328X 1.54%=0.082Al 2O35.328X 1.22%=0.065S5.328X 0.06%=0.003燒減5.328X 4.44%=0.237共計(jì)5.328S 以S+ （ CaO） = （CaS） +O的形式反應(yīng)，其中生成 CaS 量為：0.003X 72/32=0.007, 生成氧量為 0.003X 16/32=0.0016kg，消耗（CaO）量為 0.003X 56/32=0.005

14、6kg6）終點(diǎn)氧化鐵的確定根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)，當(dāng)終渣堿度為 3.5，含碳量為0.15%時(shí)，終渣中（Fe，O3）=4?。‵eO）=8%7）終渣量及成分表2-1-13中不計(jì)（FeO）、（FezOJ在內(nèi)的爐渣重量為（CaO +MgO+ sq +P2O5 +MnO+ Al 2O3+ CaS+ CaF2+ CaS）=5.497+0.678+1.566+0.169+0.284+0.090+0.267+0.033=8.584 kg已知渣中FeO量為12%，則渣中其它成分之和為88%,故爐渣總重量為 8.584/88%=9.754kg其中鐵重=0.780 X 56/72=0.607kg 其中鐵重=0.390 X

15、 112/160=0.273kg由此可知：成分氧化產(chǎn)物量，公斤石灰， 公斤礦石， 公斤輕燒白云石，公斤爐襯， 公斤螢石， 公斤合計(jì)， 公斤CaO4.8470.0100.6370.00285.497MgO0.0820.0050.4190.1700.0020.678SiO21.3930.0880.0560.0060.0050.0181.566P2O50.1650.0040.169MnO0.2840.284Al 2O30.0650.0110.0090.0050.090CaF20.2670.267CaS0.0240.0070.0020.033FeO0.7800.780Fe2O30.3900.390總計(jì)

16、3.0365.0890.0741.0710.1750.2969.754(FeO)重量=9.754 X 8%=0.780kg(Fe2O3)重量=9.754 X 4%=0.390kg將(FeO)和 仁勺03)的值分別填入表 2-1-7 表 2-1-13(二) 礦石、煙塵中鐵及氧量礦石帶入的 Fe 量=1.00 X (29.04% X 56/72+61.80% X 112/160)=0.661 kg 煙塵帶走的鐵量 =1.60 X (77%X 56/72+20%X 48/160)=1.182 kg礦石帶入的氧量 =1.00 X (29.04% X 16/72+61.80% X 48/160)=0.2

17、51kg 煙塵消耗的氧量 =1.60 X (77%X 16/72+20%X 48/160)=0.370 kg(三) 爐氣成分及重量(見表 2-1-14 )表 2-1-14成分重量，公斤體積，m5% （體積）CO8.9777.18284.57CO2.2901.16613.73SO0.0110.0040.05Q0.0610.0420.49N20.1050.0840.99H2O0.0110.01416.49共計(jì)11.4558.492100.00表2-1-14中各項(xiàng)計(jì)算如下：CO重量=8.932+0.045=8.977kgCO重量=鐵水中C被氧化成CQ的重量+爐襯中C被氧化成CO的重量+白云石燒減的重

18、量+石灰燒減的重量=2.290kgSO重量=鐵水中S氣化而生成的氧化物重量=2.290kgH2O重量=礦石帶入水分+螢石帶入水分=0.005+0.006=0.011kg爐氣中自由氧的體積=0.042m3爐氣中自由氧的重量 =0.042 X 32/22.4=0.061 kg兀素氧化耗氧重量 煙塵中鐵氧化耗氧重量 爐襯中C氧化耗氧重量 螢石中磷氧化耗氧重量 爐氣中自由氧含量 爐氣中Nb的重量7.686 kg0.370 kg0.033 kg0.002 kg0.061 kg0.105 kg爐氣中N的體積=0.084 m爐氣中 N的重量=0.084 X 28/22.4=0.105（四）氧氣消耗量計(jì)算消耗

19、和帶入氧氣的項(xiàng)目為：礦石分解帶入及其中的硫把氧化鈣還原出來的氧的重量:31.00 X （61.8% X 48/160+29.40% X 16/72）+0.001=0.252 kg石灰中S把氧化鈣還原出的氧重量0.002kg故氧氣實(shí)際消耗量為：7.686+0.370+0.033+0.002+0.061+0.105-0.252-0.002=8.004kg換算成體積=8.004X 22.4/32=5.603 標(biāo)m /kg鐵水(五)鋼水量的計(jì)算吹損包括下列組成項(xiàng)目：化學(xué)損失量 煙塵中鐵損 渣中鐵珠損失量 噴濺鐵損失量 礦石帶入鐵量 故鋼水重量為：6.188kg1.182kg9.754X 3%=0.29

20、3kg0.3kg0.661kg100-(6.188+1.182+0.293+0.3)+0.66仁92.995kg即鋼水收得率為92.995%（六）物料平衡表以100公斤鐵水為基礎(chǔ)（見表 2-1-15 ） 表 2-1-15收入支出項(xiàng)目重量，公斤項(xiàng)目重量，公斤鐵水100.00鋼水92.995石灰5.328爐渣9.754礦石1爐氣11.455螢石0.3煙塵1.6白云石1.2鐵珠0.293爐襯0.2噴濺0.3氧氣8.004總計(jì)116.032總計(jì)116.397計(jì)算誤差=(收入項(xiàng)-支出項(xiàng))/收入項(xiàng)X 100%=(116.032-116.397 ) /116.032 X 100% =-0.145%三、熱平衡

21、計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，取冷料入爐溫度均為25 C(一)熱收入相1、鐵水物理熱鐵水熔點(diǎn)=1536 (4.5 X 100+0.65 X 8+0.55 X 5+0.08 X 30+0.04 X 25) 7=1067.65 C式中100、8、5、30、25分別是C Si、Mn P、S增加1%含量降低鐵水的熔點(diǎn)值；7為OH N共降低鐵水的熔點(diǎn)值；1563為純鐵熔點(diǎn)，取鐵水溫度為1350C。則：鐵水物理熱=100 X 0.178 X (1067.65 25)+52+0.2 X (1350 1089)=29406.17 kcal2、鐵水中各元素氧化放熱及成渣熱C-CO3.828 X 2616.9=10017.5

22、kcalC-CO 20.522 X 8250.7=4306.9 kcalSi-SiO 20.65X 6767.2=4398.7 kcalMn-MnO0.22X 1677.9=369.1 kcalFe-FeO0.607 X 1150.5=698.4 kcalFeFe2O30.273X 1758.1=480.0 kcalPP 2O50.072X 4522.6=325.6 kcalP2O54 CaO.P2O50.165X 1162.1=197.7 kcalSiO2-2 CaO SiO 2.1.393X 495.0=689.5 kcal共計(jì)21483.4 kcal3、煙塵氧化放熱1.6 X (77%X

23、 56/72 X 1150.5+20% X 112/160 X 1758.1)=1496.2 kcal則熱收入總量：29406.2+21483.4+1496.2=52832.4kcal(二)熱支出項(xiàng)1、鋼水物理熱鋼水熔點(diǎn)=1536-(0.150 X 65+0.33 X 5+0.008 X 30+0.024 X 25)-7=1517 C式中65、5、30、25分別為鋼中元素 C、Mn P、S增加1%寸鋼水熔點(diǎn)的降低值，C。確定出鋼溫度：(1) 鋼水過熱度取 20 30 C，取25 C；(2) t1為出鋼溫度損失。取出鋼時(shí)間為 5min，平均溫降10C/min，則出鋼溫降為50C；(3) t2為吹

24、Ar攪拌溫度損失，轉(zhuǎn)爐吹A(chǔ)r 一般為3 5min，取4min，溫降5C /min，則 吹溫降為20C；(4) t3為鋼水罐在停留時(shí)間內(nèi)的溫降，取12C；(5) t4為鋼水罐在澆注時(shí)間內(nèi)的鋼水溫度損失，取40C .則出鋼溫度=1517+25+50+20+12+40=1664 C則鋼水物理熱=92.995 X 0.167 X (1517-25)+65+0.20 X (1664-1517)=31949.73kcal2、爐渣物理熱取終點(diǎn)爐渣溫度與鋼水溫度相同，即1664C。故爐渣物理熱=9.754 X 0.298 X (1664-25)+50=5251.77kcal3、礦石分解吸熱1 X (29.40

25、% X 56/72 X 1150.5+61.80% X 112/160 X 1758.1)=1023.6kcal4、煙塵物理熱1.6 X (0.238 X (1450-25)+50)=622.6kcal5、爐氣物理熱 182 X 0.349+1.166 X 0.558+0.004 X 0.555+0.042 X 0.365+0.084 X 0.346+0.014 X 0.439)X 1450=4705.08kcal6、渣中鐵珠物理熱0.293 X 0.167 X (1517-25)+65+0.20 X (1664-1517)=100.66kcal7、噴濺金屬物理熱0.3 X 0.167 X (

26、1517-25)+65+0.20 X (1664-1517)=103.04kcal8、白云石分解吸熱1.2 X 85=102.00上述各項(xiàng)熱支出量為：31949.73+5251.77+1023.6+622.6+4705.08+100.66+103.04+102.00=43858.5kcal9、剩余熱量吹煉過程轉(zhuǎn)爐輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)傳熱及冷卻水帶走熱量，一般取熱收入總量的38%本計(jì)算取3.1%,則熱損失為：52832.38 X 3.1%=1641.6 kcal則剩余熱量為：52832.38-43858.5-1641.6=7332.3 kcal10、廢鋼加入量1公斤廢鋼吸收熱量為：1 X 0.167

27、 X (1517-25)+0.20 X (1664-1517)=343.6 kcal則可加入廢鋼量為：7332.3/343.6=21.44 kg即廢鋼比為 21.44/(100+21.44) X 100%=17.66%注：水的汽化吸熱和S吸熱甚微，忽略之。11、熱平衡表(見表 2-1-16 )表 2-1-16收入項(xiàng)支出項(xiàng)項(xiàng)目熱量，千卡項(xiàng)目熱量，千卡鐵水物理熱29406.17鋼水物理熱31949.73兀素氧化放熱 或成渣熱21483.4爐渣物理熱5251.77其中：C14324.4礦石分解熱1023.6Si4398.7煙塵物理熱622.6Mn369.1爐氣物理熱4705.08P325.6鐵珠物理

28、熱100.66Fe1178.4噴濺物理熱103.04RQ197.7白云石分解熱102.00SiO2689.5其它熱損失2641.6煙塵氧化熱1496.2廢鋼物理熱7332.3共計(jì)52832.4共計(jì)52832.4斗、匚鋼水物理熱+廢鋼物理熱+爐渣物理熱熱效率=100%總熱收入量31949.737332.35251.77100%=84.35%52832.4四、加入廢鋼后和脫氧后的物料平衡（一）加入廢鋼后的物料平衡1、廢鋼中各元素應(yīng)被氧化量：見表2-1-17表 2-1-17成分，%數(shù)值CSiMnPS0.180.200.520.0220.025廢鋼成分取同一冶煉鋼種中限終點(diǎn)鋼水0.15痕跡0.330.

29、0080.024廢鋼中各元素應(yīng)被氧化量0.030.200.190.0140.0012、21.44公斤廢鋼中各元素氧化量，進(jìn)入鋼中量，耗氧量及氧化產(chǎn)物量見表2-1-18表 2-1-18項(xiàng)目反應(yīng)廢鋼中元素氧化量廢鋼進(jìn) 入鋼中 旦量，公斤耗氧量，公斤氧化產(chǎn)物量，公斤CCO21.44 X 0.03% X 88%=0.00621.44-0.006 X 16/12=0.0080.006 X 28/12=0.013C-CO 221.44 X 0.03% X 12%=0.00080.0940.0008 X 32/12=0.0020.0008 X44/12=0.003Si-SiO 221.44 X 0.20%=

30、0.043=21.3500.043 X 32/28=0.0490.043 X 60/28=0.092Mn-MnO21.44 X 0.19%=0.0410.041 X 16/55=0.0120.041 X 71/55=0.053P- P2O521.44 X 0.014%=0.0030.003 X 80/62=0.0040.003 X 142/62=0.007S-SO221.44 X 0.03% X 1/3=0.00010.0001 X 32/32=0.00010.0001 X 64/32=0.00014S-CaS21.44 X 0.03% X 2/3=0.000140.00014 X (-16/

31、32)=-0.000070.00014 X 72/32=0.00032共計(jì)0.0940.0750.1683、加入廢鋼后的物料平衡表見表2-1-19表 2-1-19收入項(xiàng)支岀項(xiàng)項(xiàng)目重量，公斤項(xiàng)目重量，公斤鐵水100. 00鋼水92. 995+21.350=114.345廢鋼21 . 44爐渣9.754+0.0871=9.841石灰5. 33爐氣11.455+0.014=11.469礦石1. 00煙塵1.600螢石0.300鐵珠0.293白云石1.200噴濺0.300爐襯0.200氧氣8.004+0.061=8.065共計(jì)137.537共計(jì)137.8484、把表2-1-19內(nèi)的金屬料（鐵水+廢鋼）換算成以100公斤金屬料為基礎(chǔ)，得到重新整理 加入廢鋼后的物料平衡。見表2-1-20表 2-1-20收入項(xiàng)支岀項(xiàng)項(xiàng)目重量，公斤項(xiàng)目重量，公斤鐵水82.342鋼水94.155廢鋼17.658爐渣8.032石灰4.