畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)380萬(wàn)噸合格鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間

1、 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第- 89 -頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目：設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)380萬(wàn)噸合格鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間0.設(shè)計(jì)任務(wù)書61.前言62. 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)63.轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)73.1煉鋼廠生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品大綱生產(chǎn)規(guī)模74.物料平衡與熱量平衡74.1物料平衡計(jì)算84.1.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)84.1.2物料平衡基本項(xiàng)目84.1.3計(jì)算步驟94.2熱平衡計(jì)算174.2.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)174.2.2計(jì)算步驟185.轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)及計(jì)算215.1氧氣轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)215.1.1轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定215.1.2爐型選擇235.1.3爐型設(shè)計(jì)235.1.4頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐底部

2、供氣構(gòu)件的設(shè)計(jì)255.2氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐襯設(shè)計(jì)275.2.1爐襯材質(zhì)的選擇275.2.2爐襯的組成和厚度的確定275.2.3磚型選擇295.3氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)295.3.1爐殼295.3.2爐殼鋼板材質(zhì)與厚度的確定305.3.3支承裝置305.4氧槍設(shè)計(jì)325.4.1需要氧量計(jì)算325.4.2氧機(jī)能力的選擇：335.4.3氧槍設(shè)計(jì)336.盛鋼桶416.1盛鋼桶的尺寸及計(jì)算416.2盛鋼桶質(zhì)量426.3重心計(jì)算437.車間設(shè)計(jì)447.1原料系統(tǒng)部分447.1.1輔助料的供應(yīng)447.1.2鐵水預(yù)處理447.1.3魚雷罐車的選擇與計(jì)算457.1.4鐵水罐467.1.5倒罐站鐵路線條

3、數(shù)467.1.6兌鐵水吊車臺(tái)數(shù)及噸位467.1.7廢鋼坑容積V467.1.8廢鋼槽數(shù)量及容量477.1.9磁盤吊車臺(tái)數(shù)477.1.10加廢鋼吊車477.2冶煉系統(tǒng)487.2.1鋼水包（盛鋼桶）個(gè)數(shù)的確定487.2.2鋼水包臺(tái)車487.2.3爐渣罐487.2.4渣罐臺(tái)車497.3爐外精練497.3.1 RH-OB精練爐497.3.2 L F爐精煉527.4連續(xù)鑄鋼系統(tǒng)537.4.1連鑄機(jī)型的選擇537.4.2主要工藝參數(shù)547.4.3中間包及其運(yùn)載設(shè)備577.4.3.1中間包內(nèi)型主要尺寸的確定587.4.3.2水口與塞棒597.4.4結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置607.4.4.1結(jié)晶器的構(gòu)造607.4.4

4、.2結(jié)晶器的重要參數(shù)617.4.4.3結(jié)晶器的振動(dòng)方式627.4.4.4結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)627.4.5鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)637.4.6二冷區(qū)水量計(jì)算637.4.6.1二冷裝置結(jié)構(gòu)形式637.4.6.2鑄機(jī)二冷裝置637.4.6.3二冷噴嘴647.4.6.4二冷水量計(jì)算647.4.6.5矯直方式657.4.6.6引錠裝置657.4.6.7鑄坯切割裝置657.4.7連鑄平臺(tái)657.4.8 切割機(jī)657.5轉(zhuǎn)爐跨設(shè)計(jì)667.5.1轉(zhuǎn)爐位置確定667.5.2轉(zhuǎn)爐跨操作平臺(tái)高度的確定667.5.3轉(zhuǎn)爐跨廠房尺寸的確定677.6加料跨的設(shè)計(jì)與計(jì)算677.6.1加料跨的長(zhǎng)度L677.6.2加料跨的跨度677.6.3加

5、料跨的軌面標(biāo)高687.7連鑄跨的跨度和長(zhǎng)度687.8精練跨687.9切割、二次清理跨687.10橫移跨687.11綜合車間的所有設(shè)計(jì)與計(jì)算得出698.煉鋼車間煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)698.1 煙氣特征698.1.1 煙氣成分698.1.2 煙氣溫度698.1.3 煙氣量698.2 煙塵性質(zhì)708.3 煙氣凈化方法的選擇708.4 煙氣凈化系統(tǒng)708.5 煙氣凈化系統(tǒng)的主要設(shè)備718.5.1 煙氣收集設(shè)備煙罩718.5.2 煙氣冷卻設(shè)備718.5.3 除塵設(shè)備718.5.4 脫水設(shè)備718.5.5 抽氣設(shè)備（抽煙機(jī)）718.6 含塵污水處理728.6.1 含塵污水處理工藝728.6.2 污水的回收利

6、用729.專題研究7210.外文資料翻譯83致謝95參考文獻(xiàn)95摘要：設(shè)計(jì)年產(chǎn)380萬(wàn)噸合格鋼坯的氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，使用2座容量為180t的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，主要冶煉鋼種為16Mn。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行產(chǎn)品大綱的制定，根據(jù)所冶煉的鋼種制定生產(chǎn)工藝，進(jìn)行物料平衡熱平衡計(jì)算，轉(zhuǎn)爐煉鋼主體設(shè)備選型，選擇各種輔助設(shè)備，設(shè)計(jì)車間的工藝布置，選擇合適的廢氣廢渣處理系統(tǒng)等工作；并且進(jìn)行專題研究和外文資料的翻譯工作。目前，世界上比較先進(jìn)的轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝為“鐵水鐵水預(yù)處理頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐外精煉連續(xù)鑄鋼”，并且采用先進(jìn)的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)技術(shù)，包括：轉(zhuǎn)爐直接出鋼控制技術(shù)；全自動(dòng)吹煉控制技術(shù)等。最大程度的采用這些技術(shù)，對(duì)擴(kuò)大

7、產(chǎn)品種類、冶煉精細(xì)品種鋼，提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的意義。關(guān)鍵詞：頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，物料平衡，熱量平衡，爐外精煉，連鑄Abstract：Th The design yearl produces 3.8million ton qualified billet the oxygengas cap bottom duplicate to blow the converter steel-making workshop,uses two capacities is 180 tons duplicate goes against the bottom to blow the converter,mainly s

8、melts the aluminum is the steel16Mn.The design main content is carries on the product program the formulation,according to aluminum formulation production craft which smelts,converter steel-making main body equipmentshaping,design the workshop the craft arrangement,choose work ang so on appropriate

9、waste gas waste residue processing system;and conducts the special study and the foreign language materialtranslation work.At present , in the world the quite advanced converter steel-makingcraft is “the molten iron molten iron pretreatmentduplic ate goes against the bottom to blow outside the conve

10、rterstove the finingcontinual cast steel”,and uses the advanced converter production technology. clude: direct-tapping control technology;fully automatically blowing control technology，etc.The application of the advanced technologies will play an important role in expanding the steel grades, especia

11、lly hegh quality steels, as well as in inproving steel product quality.Keyword: combined top-bottom-blown converter;materials balance;heat balance;refining steel out of furnace;continuous casting bay.0.設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)一個(gè)年產(chǎn)量為380萬(wàn)噸合格連鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間。主要設(shè)計(jì)原則：（1）以高產(chǎn)、節(jié)能、環(huán)保,低成本,高回報(bào)為本次設(shè)計(jì)的基本原則。（2）總結(jié)以前國(guó)內(nèi)外鋼鐵廠設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)的工藝，

12、使本車間達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)。采取有效措施，控制投資，降低成本。（4）生產(chǎn)合格板坯，以滿足高質(zhì)量高強(qiáng)鋼的質(zhì)量要求。1.前言 為了適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，貫徹國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策和技術(shù)政策，需要設(shè)計(jì)出可提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加優(yōu)良產(chǎn)品種類，并且環(huán)保節(jié)能的綠色鋼廠。而煉鋼廠工藝設(shè)計(jì)是鋼廠設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是決定一個(gè)鋼廠基本面貌的關(guān)鍵。合理的選擇工藝流程是設(shè)計(jì)工作的基本環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用了國(guó)際上流行的工藝流程，即“高爐鐵水鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐冶煉爐外精煉連續(xù)鑄鋼”的流程，鋼水采用全精煉、全連鑄。 2. 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)中，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼占有重要地位，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)爐的冶煉

13、周期短，日產(chǎn)爐數(shù)多，產(chǎn)量大，生產(chǎn)頻率高。因此，在設(shè)計(jì)確定氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的總體布置和工藝流程時(shí)，必須處理好車間內(nèi)外部各工序環(huán)節(jié)的銜接關(guān)系，以及與煉鐵、軋鋼的協(xié)調(diào)，保證各個(gè)流程順利，互不交叉干擾，各工序作業(yè)順暢，以充分滿足生產(chǎn)需要，采用機(jī)械化、自動(dòng)化的操作和管理，且要保證工程項(xiàng)目在建設(shè)與通入生產(chǎn)后技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全運(yùn)行和具有良好的勞動(dòng)生產(chǎn)條件。所以，合理的選擇工藝流程是設(shè)計(jì)工作的重要環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用了國(guó)際上流行的工藝流程，即“高爐鐵水鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐冶煉爐外精煉連續(xù)鑄鋼”的流程，鋼水采用全精煉、全連鑄。主要跨間包括原料跨、煉鋼跨、精煉跨、澆注跨四個(gè)主體跨，輔助跨間有切割跨、去毛刺打號(hào)跨、鑄坯

14、橫移存放區(qū)等。3.轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3.1煉鋼廠生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品大綱生產(chǎn)規(guī)模本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)380萬(wàn)噸合格連鑄坯的煉鋼廠。表3-1所列為本設(shè)計(jì)可以生產(chǎn)的產(chǎn)品大綱：3-1 產(chǎn)品大綱鋼種代表鋼號(hào)CSiMnPSCrNiV碳素結(jié)構(gòu)鋼16Mn 0.120.20 0.200.60 1.201.60 0.0400.040  Q215A0.090.150.300.250.550.0450.0500.300.30 10CrV0.060.140.170.370.400.70  0.300.500.250.

15、200.35 不銹 鋼 1Cr18Ni19  0.15 1.00 2.00 0.035 0.030 17.0019.00 8.0010.00  1Cr17Ni7 0.151.002.000.035 0.030    2Cr13 0.160.251.001.000.035 0.030 12.0014.00   4.物料平衡與熱量平衡 煉鋼過(guò)程的物料平衡和熱平衡計(jì)算是建立

16、在物質(zhì)與能量守恒的基礎(chǔ)上的。其主要目的是比較整個(gè)冶煉過(guò)程中的物料、能量、的收入項(xiàng)和支出項(xiàng)，為改進(jìn)操作工藝制度，確定合理的設(shè)計(jì)參數(shù)和提高煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提供某些定量數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)指出，由于煉鋼是復(fù)雜的高溫物理化學(xué)過(guò)程，加上測(cè)試手段有限，目前尚難以做到精確取值和計(jì)算。盡管如此，它對(duì)煉鋼生產(chǎn)和設(shè)計(jì)仍有重要意義。4.1物料平衡計(jì)算4.1.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)。基本原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及其成分（表4-1）；金屬料鐵水和廢鋼的成分（表4-1）；終點(diǎn)鋼水成分（表4-1）；造渣用熔劑及爐襯等原材料的成分（表4-2）；脫氧和合金化用鐵合金的成分極其回收率（表4-3）；其他工藝參數(shù)（表4-4）。表4-1

17、鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)頂值成分（%）類別CSiMnPS鋼種16Mn設(shè)定值0.180.601.400.0400.040鐵水設(shè)定值4.200.800.600.2000.035廢鋼設(shè)定值0.180.601.400.0300.030終點(diǎn)鋼水設(shè)定值*0.10痕跡0.18 0.0200.021*C和Si按生產(chǎn)實(shí)際情況選??；Mn、P和S分別按鐵水中的相應(yīng)成分含量的30%、10%和60%留在鋼水中。本計(jì)算設(shè)定冶煉鋼種16Mn。4.1.2物料平衡基本項(xiàng)目收入項(xiàng) 支出項(xiàng)鐵水 鋼水廢鋼 爐渣熔劑（石灰、螢石、輕燒白云石） 煙塵爐襯蝕損 爐氣鐵合金 噴濺表4-2 原材料成分CaOSiO2MgOAl2O3F

18、e2O3CaF2P2O5SCO2H2OC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生白云石36.400.8025.601.0036.20爐 襯1.203.0078.801.401.6014.00焦 碳0.5881.5012.405.52表4-3 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母）成分（%）/回收率（%） 類別CSiMnAlPSFe錳鐵6.60/90*050/7567.80/800.23/1000.13/10024.74/100硅鐵73.00/750.50/802.5

19、0/00.05/1000.03/10023.92/100*10%與氧生成CO2表4-4 其他工藝參數(shù)設(shè)定值名稱參數(shù)名稱參數(shù)終渣堿度螢石加入量生白云石加入量爐襯蝕損量終渣（FeO）含量（按（FeO）=1.35(Fe2O3)折算）煙塵量噴濺鐵損%CaO/%SiO2=3.5為鐵水量的0.5%為鐵水量的2.5%為鐵水量的0.3%15%，而(Fe2O3)/（FeO）=1/3 即(Fe2O3)=5%，（FeO）=8.25%為鐵水量的1.5%(其中FeO為75%，F(xiàn)e2O3為20%)為鐵水量的1%渣中鐵損（鐵珠）氧氣純度爐氣中自由氧含量氣化去硫量金屬中C的氧化產(chǎn)物廢鋼量為渣量的6%99%，余者為N20.5%

20、(體積比)占總?cè)チ蛄康?/390%C氧化成CO，10%C氧化成CO2由熱平衡計(jì)算確定。本計(jì)算結(jié)果為鐵水量的13.39%，即廢鋼比為11.81%。4.1.3計(jì)算步驟以100kg鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。第一步：計(jì)算脫氧和合金化前的總渣量及其成分。 總渣量包括鐵水中元素氧化、爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。其各項(xiàng)成渣量分別列于表4-5、4-6、4-7?？傇考捌涑煞秩绫?-8所示。第二步：計(jì)算氧氣消耗量。氧氣實(shí)際消耗量系消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)目之差，詳見表4-9。第三步：計(jì)算爐氣量及其成分。表4-5 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量(kg)耗氧量(kg)產(chǎn)物量(kg)備注CSiMnPSFeCC

21、OCCO2Si(SiO2)Mn(MnO)P(P2O5)SSO2S+(CaO)=(CaS)+(O)Fe(FeO)Fe(Fe2O3)4.10×90%=3.6904.10×10%=0.4100.8000.4200.1800.014×1/3=0.0050.014×2/3=0.0091.076×56/72=08370.606×112/160=0.4244.9201.0900.9100.1200.2300.005-0.005*0.2390.1828.6101.5001.7100.5200.4100.0100.021(CaS)1.0760.606入

22、渣入渣入渣入渣入渣(見表4-8)入渣(見表4-9)合計(jì)6.7757.691成渣量4.343入渣組分之和*由CaO還原出來(lái)的氧量；消耗的CaO量=0.009×56/32=0.016kg表4-6 爐襯蝕損的成渣量爐襯蝕損量kg成渣組分(kg)氣態(tài)產(chǎn)物（kg）耗氧量（kg）CaoSiO2MgOAl2O3Fe2O3CCOCCO2CCO,CO20.3（據(jù)表4-4）0.0040.0090.2360.0040.005o.3×14%×90%×28/12=0.0880.3×14%×10%×44/12=0.0150.3×14%(90%

23、×16/12+10%×32/12) =0.062合計(jì)0.2580.103表4-7 加入溶劑的成渣量類別加入量(kg)成渣組分（kg）氣態(tài)產(chǎn)物（kg）CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2螢石0.5（據(jù)表4-4）0.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.4400.005生白云石2.5（據(jù)表4-4）0.9100.6400.0200.0250.905石灰6.67*15.863*20.1730.1660.1000.0330.0070.0090.0070.3090.002*3合計(jì)6.7750.8160.2150.

24、1330.0410.0120.0100.4400.0121.2140.002成渣量8.442*1石灰加入量如下：由表4-5表4-7可知，渣中已含（CaO）=-0.0160.0040.0020.910=0.900kg;渣中已含(SiO2)=1.7100.0090.0280.020=1.767kg。因設(shè)定的終渣堿度R=3.5;故石灰加入量為R(SiO2) -(CaO)/(%CaO石灰-R×%SiO2石灰)=5.285/(88.00%-3.5×2.50%)=6.67kg。*2為（石灰中的CaO含量）-（石灰中SCaS自耗的CaO量）；既6.6788%-6.670.06%56/32

25、=5.8696-0.007=5.86265.863。*3由CaO還原出的氧量，計(jì)算方法同表4-5之注。既6.670.06%16/32=0.002。表4-8 總渣量及其成分爐渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合計(jì)元素氧化成渣量(kg)石灰成渣量(kg)爐襯蝕損成渣量(kg)生白云石成渣量(kg)螢石成渣量(kg)總渣量(kg)%5.8630.0040.9100.0026.77950.671.7100.1670.0090.0200.0281.93414.460.1730.2360.6400.0031.0527.860.1000.0040.0250.00

26、80.1371.020.8100.8106.061.1041.1048.250.6230.0330.0050.0080.6695.000.4400.4403.300.4100.0070.0050.4223.150.0210.0090.0010.0310.234.6786.3520.2581.5950.49513.378100.00*總渣量計(jì)算如下：因?yàn)楸?- 8(FeO) 和（Fe2O3）以外的渣量為：6.779+1.934+1.052+0.137+0.520+0.440+0.420+0.031=11.315kg，而終渣（FeO）=15%(表4-4)，故總渣量為11.315/86.75%=13

27、.043kg (FeO)量=13.043×8.25%=1.076kg (Fe2O3)量=13.043×5%0.0330.0050.008=0.606kg表4-9實(shí)際耗氧量耗氧項(xiàng)(kg)供氧項(xiàng)(kg)實(shí)際氧氣消耗量(kg)鐵水中元素氧化耗氧量 （表5） 7.691爐襯中碳氧化耗氧量（表6） 0.062煙塵中鐵氧化耗氧量（表4） 0.340爐氣中自由氧含量（表10） 0.060鐵水中S與CaO反應(yīng)還原出的氧量（表4-5） 0.005 石灰中S與Cao反應(yīng)還原出的氧量（表4-7） 0.0028.1530.007+0.069*合計(jì) 8.153合計(jì) 0.0078.215*為爐氣中N之

28、重量，詳見表4-10。爐氣中含有CO、CO2、O2、N2、SO2和H2O。其中CO、CO2、SO2、H2O可由表4-54-7查得，、O2和N2則由爐氣總體積來(lái)確定?，F(xiàn)計(jì)算如下。爐氣總體積V：V=Vg+0.5% V+(Gs+0.5% V-Vx)V=8.463 m3式中 VgCO、CO2、SO2和H2O等諸組分之總體積，m3。本計(jì)算中，其值為8.6×22.4/28+2.729×22.4/44+0.010×22.4/64+0.012×22.4/18=8.366m3Gs不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，kg。本計(jì)算中，其值為8.093kg。（見表4-9）；Vx鐵水與石灰中

29、的S與CaO反應(yīng)放出的氧量，m。本計(jì)算中，其值0.007kg（見表4-9）；5%爐氣中自由氧含量，m3。99由氧氣純度為99%轉(zhuǎn)換得來(lái)。計(jì)算結(jié)果列于表4-10。表4-10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量 （kg） 體 積（m3）體積 %COCO2SO2H2OO2N2合計(jì)8.6982.7290.0100.0120.060*0.069*11.5788.698×22.4/28=6.9582.729×22.4/44=1.3890.010×22.4/64=0.0040.012×22.4/18=0.0150.042*0.055*8.46382.2216.400.050

30、.180.500.65*爐氣中O2的體積為8.463×0.5%=0.042 m3;重量為0.042×32/22.4=0.060kg（m=n）*爐氣中N2的體積系爐氣總體積與其他成分的體積之差；既6.463-6.958-1.389-0.004-0.015-0.042=0.055 m3；重量為0.055×28/22.4=0.069kg。第四步：計(jì)算脫氧合金和氧化前的鋼水量。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=1006.775-1.50(75%×56/72+20%×112/160)+1+13.043×6%=90.37

31、7kg據(jù)此可以編制脫氧合金化前的物料平衡表（表4-11）表4-11 未加廢鋼時(shí)的物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量（kg）%項(xiàng)目質(zhì)量（kg）%鐵水石灰螢石生白云石爐襯氧氣合計(jì)100.006.670.502.500.308.22118.1984.61 5.64 0.422.120.256.96100.00鐵水爐渣爐氣噴濺煙塵渣中鐵珠合計(jì)90.3813.0411.581.001.500.78118.2876.4111.029.790.851.270.66100.00注:計(jì)算誤差為(118.19-118.28)/118.19×100%=-0.08%第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡。如同“第一步”計(jì)算

32、鐵水中元素氧化量一樣，利用表4-1的數(shù)據(jù)先確定廢鋼中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表4-12），再將其與表4-11歸類合并，遂得加入廢鋼后的物料平衡表4-13和4-14。表4-12廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量(kg)耗氧量(kg)產(chǎn)物量(kg)進(jìn)入鋼中的量(kg)CSiMnPSCCOCCO2SiSiO2MnMnOP(P2O5)SSO2S+(CaO)=(CaS)+O13.39×0.08%×90%=0.010 13.39×0.08%×10%=0.00113.39×0.60%=0.80013.39×0.40%=0.

33、05413.39×0.010%=0.00113.39×0.009%×1/3=0.000413.39×0.009%×2/3=0.00080.0130.0030.9140.0160.0010.0004-0.00040.023(入氣)0.004(入氣)1.7140.0700.0020.0008(入氣)0.002(CaS)合計(jì) 0.8670.947113.39-0.867=12.523成渣量（kg）1.788表4-13 加入廢鋼的物料平衡表（ 以100kg鐵水為基礎(chǔ)）收入支出項(xiàng)目重量(kg)%項(xiàng)目重量(kg)%鐵水廢鋼石灰螢石輕燒白云石爐襯氧氣100.

34、0013.396.670.502.500.308.22+0.947=9.16775.4610.105.030.381.890.236.92鋼水爐渣爐氣噴濺煙塵渣中鐵珠90.38+12.523=102.9013.04+1.788=14.8311.58+0.028=11.611.001.500.7877.5911.188.750.751.130.59合計(jì) 132.53100.00合計(jì) 132.62100.00表4-14 加入廢鋼的物料平衡表（以100kg(鐵水+廢鋼)為基礎(chǔ) 支出項(xiàng)目重量(kg)%項(xiàng)目重量(kg)%鐵水廢鋼石灰螢石輕燒白云石爐襯氧氣88.1911.815.870.442.200.2

35、78.0975.4610.105.030.381.890.236.92鋼水爐渣爐氣噴濺煙塵渣中鐵珠90.7513.0810.230.881.320.7077.5911.188.750.751.130.59合計(jì)116.87100.00合計(jì)116.96100.00第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡。先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表4-1）和鐵合金成分及其燒損率（表4-3）算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素的燒損量。將所得結(jié)果與表4-14歸類合并，即得冶煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量WMn為WMn=×鋼水量 =×90.75=0.67kg硅鐵加入量Wsi為WB=1.00 kg鐵合金

36、中元素的燒損量和產(chǎn)物量列于表4-15。表4-15 鐵合金中元素?zé)龘p量類別元素?zé)龘p率（kg）脫氧量（kg）成渣量（kg）爐氣量（kg）入鋼量（kg）錳鐵CMnSiPSFe合計(jì)0.67×6.60%×10%=0.0040.67×67.80%×20%=0.0910.670%×25%=0.0010.0960.0100.0230.0030.0340.1130.0020.1150.015O2)0.0150.67%×90%=0.0390.67×67.80%×80%=0.3630.67×0.50%×75%=0.0

37、030.67×0.23%=0.0020.67×0.13%=0.0010.67×24.74%=0.1650.573硅鐵AlMnSiPSFe合計(jì)1.00×2.5%×100%=0.0251.00×0.5%×20%=0.0011.00×73.0%×25%=0.1830.2090.0280.00030.2550.2930.0470.0010.3920.4401.00×0.5%×80%=0.0041.00×73%×75%=0.5481.00×0.05%=0.0005*

38、1.00×0.03%=0.0003*1.00×23.92%=0.2390.792合計(jì)0.3050.4140.5550.0151.365*可以忽略脫氧和合金化后的鋼水成分如下：C Si% 0.14 0.60 Mn P 1.40 0.022 S 0.02 可見，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。為此需在鋼包內(nèi)加焦粉增碳。其加入量Wj為 Wj=0.06 kg 焦粉生成的產(chǎn)物如下碳燒損量(kg)耗氧量（kg）氣體量(kg)*成渣量(kg)碳入鋼量（kg）0.06×81.50%×25%=0.0120.0320.044+0.060×(0.58+5.52)%=0.047

39、0.060×12.40%=0.0070.060×81.50%×75%=0.037*系CO,HO和揮發(fā)份之總和（未計(jì)揮發(fā)份燃燒的影響）由此即可得冶煉過(guò)程（即脫氧合金化后）的總物料平衡表4-16表4-16總物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量(kg)%項(xiàng)目質(zhì)量（kg）%鐵水廢鋼石灰螢石輕燒白云石爐襯氧氣錳鐵硅鐵焦粉88.1911.815.880.442.200.278.27（8.10+0.133+0.032）0.671.000.06074.249.944.950.371.850.236.960.560.840.05鋼水爐渣爐氣噴濺煙塵渣中鐵珠92.15(90.75+1.365+

40、0.037)13.64(13.08+0.555+0.007)10.29(10.23+0.015+0.047)0.881.320.7077.4511.468.650.741.110.59合計(jì)118.79100118.98100*可近似認(rèn)為（0.133+0.032）之氧量系出鋼時(shí)鋼水二次氧化所帶入計(jì)算誤差:(118.79-118.98)/118.79×100%=-0.15%4.2熱平衡計(jì)算4.2.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù) 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表17）；物料平均熱容；（表18）；反應(yīng)熱效應(yīng)（表19）；溶入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響（表20）。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。表4

41、-17 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值名稱入爐物料產(chǎn) 物鐵 水*廢 鋼其他原料爐 渣爐 氣煙 塵溫度（）12502525與鋼水相同14501450*純鐵熔點(diǎn)為1536表4-18 物料平均熱容物料名稱生鐵鋼爐渣礦石煙塵爐氣固態(tài)平均熱容（kJ/kg.K）0.7450.6991.0470.996熔化潛熱（kJ/kg）218272209209209液態(tài)或氣態(tài)平均熱容（kJ/kg.K）0.8370.8371.2481.137表4-19煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元化學(xué)反應(yīng)H(kJ/k mol)H(kJ/kg) CCSiMnPFeFeSiO2P2O5CaCO3MgCO3C+1/2O2=CO 氧化反應(yīng)C+O2=CO

42、2 氧化反應(yīng)Si+O2=(SiO2) 氧化反應(yīng)Mn+1/2O2=(MnO) 氧化反應(yīng)2P+5/2O2=(P2O5) 氧化反應(yīng)Fe+1/2O2=(FeO) 氧化反應(yīng)Fe+3/2 O2=(Fe2O3) 氧化反應(yīng)(SiO2)+2(CaO)=(2CaO. SiO2) 成渣反應(yīng) (P2O5)+ 4(CaO)=( 4CaO. P2O5) 成渣反應(yīng)CaCO3=(CaO)+ CO2 分解反應(yīng)MgCO3=(MgO)+ CO2 分解反應(yīng)139420418072817682361740117656323822972243297133693054169050118020116393483429202659418980

43、425064601620488016901405表4-20 溶入鐵中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值元素CSiMnPSAlCrN、H、O在鐵中的極限溶解度（%）5.4118.5無(wú)限2.80.1835.0無(wú)限溶入1%元素使鐵熔點(diǎn)的降低值（）65707580859010085302531.5氮、氫、氧溶入使鐵熔點(diǎn)降低值（）=6適用含量范圍（%）<1.01.02.02.53.03.54.03150.70.08 1 184.2.2計(jì)算步驟 以100kg鐵水為基礎(chǔ)。 第一步：計(jì)算熱收入Qs。 熱收入項(xiàng)包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。 1） 鐵水物理熱Qw：先根據(jù)純鐵熔點(diǎn)、

44、鐵水成分以及溶入元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值（表17、1、20）計(jì)算鐵水熔點(diǎn)Tt,，然后由鐵水溫度和生鐵比熱（表17、18）確定Qw。 Tt=1536（4.2×100+0.8×8+0.6×5+0.40×30+0.010×25）6=1088.35 Qw=100×0.745×(1088.3525)+218+0.837×(12501088.35)=114550.11kJ2）元素氧化熱及成渣熱：由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)（表，19）可以算出其結(jié)果列于表4-21。表4-21 元素氧化熱和成渣熱反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱或成渣熱（kJ）反應(yīng)產(chǎn)

45、物氧化熱或成渣熱（kJ）CCO3.645×11639=42424.16FeFe2O30.440×6460=2842.40CCO20.405×34834=14107.77PP2O50.180×18980=6832.80SiSiO20.800×29202=23361.60P2O54CaO. P2O50.837×4880=3749.76MnMnO0.420×6594=2769.48SiO22CaO. SiO21.925×1620=3118.50FeFeO0.866×4250=3680.50合計(jì) Qy102886

46、.973) 煙塵氧化熱Qc：由表4-4給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得。Qc=1.5(75%×56/72×4250+20%×112/160×6460)=5075.35kJ爐襯中碳的氧化熱Ql：根據(jù)爐襯蝕損量極其含碳量確定。Ql=0.3×14%×90%×11639+0.3×14%×10%×34834=586.25kJ 故總熱收入總值為 Qs=Qw+ Qy + Qc +Ql=223098.68KJ第二步：計(jì)算熱支出Qz。 熱支出項(xiàng)包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；煙塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理

47、熱；噴濺物（金屬）物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。1） 鋼水物理熱Qg：先按求鐵水熔點(diǎn)的方法確定鋼水的熔點(diǎn)Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜鋼時(shí)的實(shí)際溫降（通常前者為40-60，后者約為3-5/min，具體時(shí)間與盛鋼桶大小和澆注條件有關(guān)）以及要求的過(guò)熱度（一般為50-90）確定出鋼溫度Tz；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。 Tg=1536(0.15×65+0.18×5+0.04×30+0.006×25)-6=11524（式中：0.15、0.18、0.04、0.006分別為終點(diǎn)鋼水C、Mn、S、P的含量。）Tz=1524+50+50+70=1694（式中，5

48、0、50、70分別為出鋼過(guò)程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過(guò)程中的溫降和過(guò)熱度）Qg=90.527×0.699×(152425)+272+0.837×(16941524)=132358.71KJ2) 爐渣物理熱Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得：Qr=13.494×1.248×(169425)+209=30927.06kJ3）爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱Qx。根據(jù)其數(shù)量、相應(yīng)的溫度和熱容確定。詳見表4-22。表4-22 某些物料的物理熱項(xiàng)目 參數(shù)（kJ）備注爐氣物理熱11.45×1.137×(145025)=18551.581450系爐氣溫度煙塵物理熱1.5×0.996×(145025)+209=2442.45渣中鐵珠物理