【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2O3以外的渣量為+++++++= kg，而終渣，(表34)，故總渣量②③表39 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35)鐵水中S與CaO反應(yīng)還原出的氧化量(表35)爐襯中碳氧化耗氧量(表36)石灰中S與CaO反應(yīng)還原出的氧化量(表37)煙塵中鐵氧化耗氧量(表34)煙氣自由氧含量(表310)+?=合計(jì)合計(jì)?爐氣N2(存在于氧氣中，見表34)的質(zhì)量，詳見表310。第三步：計(jì)算爐氣量及其成分爐氣中含有CO、CONSO和H2O。其中CO、COSO和H2O可由表35—表37差得。O2和N2則由爐氣總體積來確定。計(jì)算如下：爐氣總體積：化得式中，Vg—CO、COSO2和H2O各組分總體積，m3。本計(jì)算中，其值為 Gs—不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，kg。本計(jì)算中，其值為(見表39) Vx—鐵水與石灰中的S與CaO反應(yīng)還原出的氧量，(見表39),m3 %—爐氣中自由氧含量 99—由氧氣純度為99%轉(zhuǎn)換得來計(jì)算結(jié)果見列于表310表310 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量/kg體積/m3體積分?jǐn)?shù)/%CO*CO2*SO2*H2O*O2??N2②②合計(jì)100注：?*%=；*32/=②爐氣中N2的體積系爐氣總體積與其他成分的體積之差，(++++)=。*28/=第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量剛水量據(jù)此可編制脫氧和合金化前的物料平衡表表311 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%鐵水鐵水石灰爐渣螢石爐氣生白云石噴濺爐襯煙塵氧氣渣中鐵珠合計(jì)100合計(jì)100注：計(jì)算誤差為第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡如同“第一步”計(jì)算鐵水中元素氧化量一樣，利用表31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312)，再將其與表311歸類合并，遂得加入廢鋼后的物料平衡表313和表314表312 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/kgC[C]→{CO}*%*90%=(入氣)[C]→{CO2}*%*10%=(入氣)Si[Si]→{SiO2}*%=Mn[Mn]→{MnO}*%=P[P]→(P2O5)*%=S[S]→{SO2}*%*1/3=(入氣)[S]→(CaO)=(CaS)+[O]*%*2/3=(CaS)合計(jì)=成渣量/kg表313 加入廢鋼的物料平衡表(以100kg鐵水為基礎(chǔ))收入支出項(xiàng)目質(zhì)量%項(xiàng)目質(zhì)量%鐵水100鋼水+=廢鋼爐渣+=石灰爐氣+=螢石噴濺輕燒生白云石煙塵爐襯渣中鐵珠氧氣+=合計(jì)100合計(jì)100注：本計(jì)算誤差為表314 加入廢鋼的物料平衡表(以100kg(鐵水+廢鋼)為基礎(chǔ))收入支出項(xiàng)目質(zhì)量%項(xiàng)目質(zhì)量%鐵水鋼水廢鋼爐渣石灰爐氣螢石噴濺輕燒生白云石煙塵爐襯渣中鐵珠氧氣合計(jì)100合計(jì)100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31)和鐵合金成分及其回收率(表33)算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素的燒損值。將所有結(jié)果與表314歸類合并，即得出冶煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量WMn為硅鐵加入量WSi為鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量列表315表315 鐵合金中元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量類別元素?zé)龘p量/kg脫氧量/kg成渣量/kg爐氣量/kg入鋼量/kg錳鐵C*%*10%=(CO2)*%*90%=Mn*68%*20%=*68%*80%=Si*%*22%=*%*78%=P*%=S*%=Fe*25%=合計(jì)硅鐵Al*%*100%=Mn*%*20%=?*%*80%=Si*73%*22%=*73%*78%=P*%=?S*%=?Fe*24%=合計(jì)總計(jì)注：?以為忽略脫氧和合金化后的鋼水成分如下：可見，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。為此需要在鋼包內(nèi)加入焦粉增碳。其加入量W1為：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*%*25%=+*(+)%=*%=*%*75%=?為COH2O和揮發(fā)分的總和(未計(jì)算揮發(fā)分燃燒的影響)由此可得冶煉過程(即脫氧和合金化后)的總物料平衡表316表316 總物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/kg%項(xiàng)目質(zhì)量/kg%鐵水鋼水++=廢鋼爐渣++=石灰爐氣++=螢石噴濺輕燒生白云石煙塵爐襯渣中鐵珠氧氣++=?錳鐵硅鐵焦粉合計(jì)100合計(jì)100注：計(jì)算誤差為?可近似認(rèn)為(+)的氧量系出鋼二次氧化帶入 熱平衡計(jì)算計(jì)算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度(表317)；物料平均熱熔(表318)；反應(yīng)熱效應(yīng)(表319)；溶入鐵中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響(表320)。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。表317 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318 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.()1熔化潛熱/218272209209209液態(tài)或氣態(tài)平均熱容/KJ.()1表319 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元化學(xué)反應(yīng)H/H/C[C]+1/2{O2}={CO}氧化反應(yīng)13942011639C[C]+{O2}={CO2}氧化反應(yīng)41807234834Si[Si]+{O2}=(SiO2)氧化反應(yīng)81768229202Mn[Mn]+1/2{O2}=(MnO)氧化反應(yīng)3617406594P2[P]+5/2{O2}=(P2O5)氧化反應(yīng)117656318980Fe[Fe]+1/2{O2}=(FeO)氧化反應(yīng)2382294250Fe2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3)氧化反應(yīng)7224326460SiO2(SiO2)+2(CaO)=()成渣反應(yīng)971331620P2O5(P2O5)+4(CaO)=()成渣反應(yīng)6930544880CaCO3CaCO3=(CaO)+{CO2}分解反應(yīng)1690501690MgCO3MgCO3=(MgO)+{CO2}分解反應(yīng)1180201405表320 熔入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值元素CSiMnPSAlCr在鐵中的極限溶解度/%無限無限∑=6熔入1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值/℃6570758085901008530253℃適用含量范圍/%1≤3≤15≤≤≤1≤18 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)，鐵水成分以及溶入元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值(表317，表31，表320)計(jì)算鐵水熔點(diǎn)Tt，然后由鐵水溫度和生鐵熱容(見表317和表318)確定Qw?！?2) 元素氧化熱及成渣熱Qy：由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)(表319)可以算出，其結(jié)果列于表321表321 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)物氧化熱或成渣熱/KJC→CO*11639=Fe→Fe2O3*6460=C→CO2*34834=P→P2O5*18980=Si→SiO2*29202=P2O5→*4880=Mn→MnO*6594=SiO2→*1620=Fe→FeO*4250=合計(jì)Qy(3) 煙塵氧化熱Qc：由表34中給出的煙塵量參考和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得(4) 爐襯中碳的氧化熱Q1，根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定 故，熱收入總值為第二步：計(jì)算熱支出Q2 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)的方法確定鋼水熔點(diǎn)Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫度降(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))以及要求的過熱度(一般為50~90℃)確定出鋼溫度T2；最后由鋼水量和熱容計(jì)算出物理熱?！媸街?，、Mn、P和S的含量?！媸街?，50、50和70分別為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度。(2) 爐渣物理熱Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得(3) 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322。表322 某些物料的物理熱項(xiàng)目參數(shù)備注爐氣物理熱*[*(145025)]=1450℃系爐氣和煙塵的溫度煙塵物理熱*[*(145025)+209]=渣中鐵珠物理熱*6%*[*(152025)+272+*(16901520)]=1520℃系鋼水熔點(diǎn)噴濺金屬物理熱1*[*(152025)+272+*(16901520)]=合計(jì)Qx=(4) 生白云石分解熱Qb：根據(jù)其用量、成分和表319所示的熱效應(yīng)計(jì)算(5) 熱損失Qq：其他熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的3%~8%。本計(jì)算取5%,則得(6) 廢鋼吸熱Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即故廢鋼加入量Wf為即廢鋼比為熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表323表323 熱平衡表收入支出項(xiàng)目熱量/KJ%項(xiàng)目熱量/KJ%鐵水物理熱鋼水物理熱元素氧化熱成渣熱爐渣物理熱其中C氧化廢鋼吸熱Si氧化爐氣物理熱Mn氧化煙塵物理熱P氧化渣中鐵珠物理熱Fe氧化噴濺金屬物理熱SiO2成渣輕燒白云石分解熱P2O5成渣熱損失煙塵氧化熱爐襯中碳的氧化熱合計(jì)100合計(jì)100 應(yīng)當(dāng)指出，加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會(huì)對(duì)熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。對(duì)轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金種類有限，數(shù)據(jù)也不多。經(jīng)計(jì)算，%~%，%~%，二者基本持平。 熱效率 若不計(jì)算爐渣帶走的熱量時(shí) 熱效率 4 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的出現(xiàn)，對(duì)大幅提高鋼的產(chǎn)量有著重要的意義。當(dāng)前世界各國多采用和發(fā)展這種煉鋼方法。在我國從1962年起在首都鋼鐵公司采用這種方法進(jìn)行試驗(yàn)以后，全國各地相繼建造了大、中、小型頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐，發(fā)展速度很快。 爐型選擇 轉(zhuǎn)爐爐型有筒球型、錐球型和截錐形。圖41 常見轉(zhuǎn)爐爐型(a)筒球型 (b)錐球型 (c)截錐形 本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇錐球型。因?yàn)殄F球型與形同容量的筒球型相比，其熔池較深，有利于保護(hù)爐底。在同樣熔池深度的情況下，熔池直徑可以比筒