【文章內容簡介】 P%=①S%=①Fe%=合計總 計脫氧和合金化后的鋼水成分如下： 可見，含碳量尚未達到設定值。為此需要在鋼包內加焦炭粉增碳。其加入量W1為: 焦粉生成的產(chǎn)物如下：炭燒損量/Kg耗氧量/Kg氣體量/Kg成渣量/Kg碳入鋼量/Kg%25%=+(+)%=%=%=由上述計算可得冶煉過程(即脫氧和合金化后)。 總物料平衡表收 入支 出項 目質量/kg%項 目質量/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（++)①錳 鐵硅 鐵焦粉合計合 計注：計算誤差為 ()/ 100%=%。① 可近似認為(+)的氧量系出鋼水時二次氧化所帶入的氧量。 計算所需原始數(shù)據(jù)計算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（）；物料平均熱容（）；反應熱效應（）；溶入鐵水中的元素對鐵熔點的影響（）。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。 入爐料及產(chǎn)物的溫度設定值 稱入 爐 物 料產(chǎn) 物鐵水①廢鋼其他原料爐渣爐氣煙塵溫度/℃13202525與鋼水相同14501450① 純鐵熔點為1536℃ 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(kgK)1熔化潛熱/ kJkg1218272209209209液態(tài)或氣態(tài)平均熱容/ kJ(kgK)1 煉鋼溫度下的反應熱效應組元化學反應△H/kJkmol1△H/kJkg1C[C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應13942011639C[C]+{O2}→{CO2} 氧化反應41807234834Si[Si]+{O2}→{SiO2} 氧化反應81768229202Mn[Mn]+1/2{O2}=(MnO2) 氧化反應3617406594P2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應117656318980Fe[Fe]+1/2{O2}=( FeO) 氧化反應2382294250Fe2[Fe]+3/2{O2}=( Fe2O3) 氧化反應7224326460SiO2(SiO2)+2(CaO)=(2CaOSiO2) 成渣反應971331620P2O5(P2O5)+4(CaO)=(4CaOP2O5) 成渣反應6930544880CaCO3CaCO3=(CaO)+{CO2} 分解反應1690501690MgCO3MgCO3=(MgO)+{CO2} 分解反應1180201405 計算步驟以100Kg鐵水為基礎。第一步：計算熱收入Qs。熱收入項包括：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、鐵水成分以及溶入元素對鐵熔點的降低值(、)計算鐵水熔點Tt，然后由鐵水溫度和生鐵熱容()確定Qw。 溶入鐵水中的元素對鐵熔點的降低值元 素CSiMnPSAlCrN、H、O在鐵中的極限溶解度/%無限無限溶入1%元素使鐵熔點降低值/℃6570758085901008530253氦、氫、氧溶入使鐵熔點降低值/℃Σ=6適用含量范圍/%＜1≤3≤15≤≤≤1≤18(2) 元素氧化熱及成渣熱Qy：由鐵水中元素氧化量和反應熱效應()可以計算出。 元素氧化熱和成渣熱反應產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kJ反應產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kJC→CO=Fe→Fe2O36460=C→CO234834=P→P2O518980=Si→SiO229202=P2O5→4CaOP2O54880=Mn→MnO6594=SiO2→2CaOSiO21620=Fe→FeO4250=合 計Qy(3) 煙塵氧化熱Qc：。(4) 爐襯中碳的氧化熱Q1：根據(jù)爐襯侵蝕量和含碳量確定。故熱收入總值為：第二步：計算熱支出項Qz。熱支出項包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；爐塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理熱；噴濺物(金屬)物理熱；輕燒白云石物理熱；熱損失；廢鋼吸熱。(1) 鋼水物理熱Qg：先按求鐵水熔點的方法確定鋼水熔點Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時的實際溫降(通常前者為40～60℃，后者約為3～6℃/min，具體時間與盛鋼桶大小和澆注條件有關)以及要求的過熱度(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。（式中，、Mn、P和S的含量。）（式中，50、50和70分別為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后包括精煉處理等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) 爐襯、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱Qx。根據(jù)其數(shù)量、相應的溫度和熱容確定。 某些物料的物理熱項 目參數(shù)/kJ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[(152225)+272+(16921522)]=1522℃系鋼水熔點噴濺金屬物理熱1[(152225)+272+(16921522]=合 計Qx=(4) 生白云石分解熱Qb:根據(jù)其用量、。(5) 熱損失Qq：其他熱損失帶走的熱量一般占總熱收入的3%～8%。本計算取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：熱效率若不計算爐渣帶走的熱量時： 熱效率 熱平衡表收 入支 出項 目熱量/kJ%項 目熱量/kJ%鐵水物理熱鋼水物理熱元素氧化熱和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 計合 計應當指出，加入鐵合金進行脫氧和合金化，會對熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定得影響。對轉爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金種類有限，加入數(shù)量也不多。據(jù)有關資料所說，%～%，%～%，二者基本持平。因此對于本設計中的兩種鋼種的熱平衡計算步驟和結果是基本相同的。第3章 年產(chǎn)260萬噸氧氣頂吹轉爐設計 轉爐是轉爐煉鋼車間的核心設備。轉爐爐型及其主要參數(shù)對轉爐煉鋼的生產(chǎn)率、金屬收得率、爐齡等經(jīng)濟指標都有直接的影響，其設計是否合理也關系到冶煉工藝能否順利進行，車間主廠房高度和轉爐配套的其他相關設備的選型。所以，設計一座爐型結構合理，滿足工藝要求的轉爐是保證車間正常生產(chǎn)的前提，而爐型設計又是整個轉爐車間設計的關鍵。 氧氣頂吹轉爐爐型及各部分尺寸 轉爐爐型及其選擇 轉爐由爐帽、爐身、爐底三部分組成。轉爐爐型是指由上述三部分組成的爐襯內部空間的幾何形狀。由于爐帽和爐身的形狀沒有變化，所以通常按熔池形狀將轉爐分為筒球型、錐球型和截錐型等三種。爐型的選擇往往與轉爐的容量【4】有關。 由于筒球型爐型形狀簡單，砌磚方便，爐殼容易制造，被國內外大、中型轉爐普遍采用。故我們選擇筒球型，其熔池由球缺體和圓柱體兩部分組成。 轉爐爐型各部分尺寸，主要是通過總結現(xiàn)有轉爐的實際情況，結合一些經(jīng)驗公式并通過模型試驗來確定。 （1） 熔池直徑D。熔池直徑是指轉爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。 轉爐在一個爐役期內，由于爐襯侵蝕而逐漸減薄，爐容量隨之增大，因此，需要一個統(tǒng)一的衡量標準，叫做公稱容量【5】。我國轉爐公稱容量一般用一個爐役期內的平均爐產(chǎn)鋼水量來表示。 每一座吹煉轉爐的年出鋼爐數(shù)N為：式中： T1—每爐鋼的平均冶煉時間，min，取40min； T2—一年有效作業(yè)天數(shù)，d； 1440—一年的日歷時間，min； 365—一年的日歷天數(shù)，d； —轉爐的作業(yè)率，%，若轉爐與模鑄或部分連鑄配合時，一般取，若全連鑄則取取。代入數(shù)值得爐次/年在選定轉爐公稱容量和轉爐工作制后，即可計算出車間的年產(chǎn)鋼水量：式中：W—車間年產(chǎn)鋼水量，t； n—車間經(jīng)常吹煉爐座數(shù)，本設計采用“二吹二”工作制，所以n=2； N—每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)； q—轉爐公稱容量，t。代入數(shù)值得 取 轉爐吹氧時間t與金屬裝入量G成正比，而與單位時間供氧量Q成反比，即： 在供氧量增大的情況下，若要避免噴濺趨于嚴重，就必須擴大熔池面積。也就是說，單位時間供氧量Q與熔池直徑D的平方成正比，即： 將上邊兩式合并得： 式中 D—熔池直徑，m； K—系數(shù)，； G—新爐金屬裝入量t，可取公稱容量； t—平均每爐鋼鐵純吹氧時間，min。 系數(shù)K的推薦值轉爐容量＜3030～100＞100備注K～～～大容量取下限，小容量取上限 平均每爐鋼冶煉時間推薦表轉爐容量＜3030～100＞100備注冶煉時間28～3232～3838～45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12～1614～1816～20結合爐子公稱容量的大小,取t=18，K= (2) 熔池深度h。熔池深度是指轉爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面到爐底的深度。對于一定容量的轉爐，爐型和熔池直徑確定后，可利用幾何公式計算熔池深度h。 對筒球型熔池：通常球缺底的半徑R為熔池直徑D的倍。當R=，球缺體高h1=，熔池體積V池和熔池直徑D及熔池深度h有如下關系： 根據(jù)熔池的定義，熔池體積V池應等于金屬液體積V金，即：式中 V金——新爐金屬裝入量占有的體積；，為金屬液密度，取t/m3。 ：球缺體半徑 球缺體高度 2. 爐身尺寸的確定 轉爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身，其直徑與熔池直徑是一致的故需確定的尺寸是爐身高度H身。式中 V帽，V身，V池—分別為爐帽、爐身和熔池的容積； Vt—轉爐有效容積，為V帽、V身、V池三者之和，取決于爐容量和爐容比。 轉爐一般都用正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角，爐口直徑和爐帽高度。 （1）爐帽傾角。傾角過小，爐帽內襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。傾角一般為，小爐子取上限，大爐子取下限。這是因為大爐子的爐口直徑相對要小些。本設計取62176。 （2）爐口直徑d。在滿足順利兌鐵水和加廢鋼的前提下，應適當減小爐口直徑，以減少熱損失。爐口直徑一般為熔池直徑的43%～53%。小爐子取上限，大爐子取下限。取。 （3）爐帽高度H帽。為了維護爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴大，在爐口上部設有高度的直線段。取H口=400mm,因此爐帽高度為：爐帽總容積為： 4. 爐容比的確定 爐容比指轉爐有效容積Vt與公稱容積G之比Vt／G（m3/t）。轉爐爐容比主要與供氧強度有關，與爐容量關系不大。當供氧強度提高時，隨著爐內反應加劇，如果爐膛自由空間不足，必然會發(fā)生大量的渣鋼噴濺或泡沫渣翻滾溢出，造成較多的金屬損失。為了在較高金屬收得率基礎上增大供氧強度，縮短吹煉時間，必須有適當?shù)臓t容比。近20年投產(chǎn)的大型氧氣轉爐，其爐容比都在之間。 出鋼口內口一般都設計在爐帽與交界處，以使轉爐出鋼時其位置最低，便于鋼水全部出凈。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。 （1）出鋼口中心線水平傾角和直