【正文】 ＝ [179。 (75%179。 56/72+20%179。 112/160)+1+179。 6%] ＝ ㎏ 由此可以編制出未加廢鋼、脫氧與合金化前的物料平衡表 511 表 511 未加廢鋼時的物料平衡表 收入 支出 項目 質量 /㎏ % 項目 質量 /㎏ % 鐵水 100 鋼水 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 合計 100 注：計算誤差為（ ） /179。 100%=% 第五步：計算加入廢鋼的物料平衡。 如同第一步計算鐵水中元素氧化量一樣，利用表 51 中的數據先確定廢鋼種元素的氧化量及其消耗量和成渣量（表 512），再將其與表 511 歸類合并，逐得到加入廢鋼后的物料平衡表 513 和表 514。 表 512 廢鋼中元素的氧化產物及其成渣量 元素 反應產物 元素氧化量 /㎏ 耗氧量㎏ 產物量㎏ 進入鋼中的量 /㎏ C [C]→{CO} %90%= [C]→{CO2} %90%= Si [Si]→(SiO 2) %= Mn [Mn]→(MnO) %= P [P]→(P 2O5) %= S [S]→{SO 2} %1/3= [S]+[CaO]→ (CaS)+(O) %2/3= 合計 = 成渣量 /㎏ 重慶科技學院 本科生畢業(yè)論文 20 表 513 加入廢鋼的物料平衡表（以 100㎏鐵水為基礎） 收入 支出 項目 質量 /㎏ % 項目 質量 /㎏ % 鐵水 100 鋼水 += 廢鋼 爐渣 += 石灰 爐氣 += 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 0 合計 合計 注：計算誤差為（ ） /179。 100%=% 表 514 加入廢鋼的物料平衡表（以 100㎏鐵水 +廢鋼為基礎） 收入 支出 項目 質量 /㎏ % 項目 質量 /㎏ % 鐵水 88 鋼水 廢鋼 12 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 合計 100 合計 100 第六步：計算脫氧和合金化后的物料平衡。 現根據鋼種成分設定值（表 51）和鐵合金成分及其回收率（表 53）算出錳鐵和硅鐵的加入量，在計算其元素的燒損量。將所有的結果與表 514 合并，及得到煉一爐鋼的總物料平衡表。 錳鐵加入量 WMn 為 ： ? ? ? ? 鋼水量回收率量錳鐵含 終點鋼種 ???? MnMn wMnW Mn Mnw (54) ㎏%80% %% ????? 硅鐵加入量 WSi 為： ? ? ? ? ? ?回收率量錳鐵含 加錳鐵后的鋼水量終點鋼種 SiSi Si)SiwSi(W FeSi ? ???? Mnww (55) %75% )(% ?? ???? 鐵合金中元素燒損量和產物量列于表 515。 頂底復吹轉爐煉鋼的物料與熱平衡計算 21 脫氧和合金化后的鋼水成分如下： %% %)(w ????C %% )i(w ????S %% %)(w ?????Mn %% %)(w ????P %% %)(w ????S 表 515 鐵合金中元素燒損量和產物量 類別 元 素 燒損量㎏ 脫氧量 /㎏ 成渣量 /㎏ 爐氣量 /㎏ 入鋼量㎏ 錳鐵 C %10%= %90%= Mn %20%= %80%= Si %25%= %75%= P %= S %= Fe %= 合計 硅鐵 Al %100%= Mn %20%= %80%= Si %25%= %75%= P %= S %= Fe %= 合計 總計 可見，含碳量尚未達到設定值。為此需在鋼包內加焦炭增碳。其加入量 W1 為： 鋼水量回收率量焦炭含 ）（ ???? CC 1 （ 56） ㎏）（ % % ????? 焦粉生成的產物如下： 表 516 焦粉生成產物 碳燒損量 /㎏ 耗氧量 /㎏ 氣體量 /㎏ 成渣量 /㎏ 碳入鋼量 /㎏ 179。 %179。25%= +179。（ +） % = 179。 % = 179。 %179。 75% = 由此可得整個冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表 517。 重慶科技學院 本科生畢業(yè)論文 22 表 517 總物料平衡表 收入 支出 項目 質量 /㎏ % 項目 質量 /㎏ % 鐵水 88 鋼水 ++= 廢鋼 12 爐渣 ++= 石灰 爐氣 ++= 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣 中鐵珠 氧氣 錳鐵 硅鐵 焦粉 合計 合計 100 ① .計算誤差為 ()/179。 100%=% ② .可以近似的認為 (+)的氧量系出鋼水二次氧化帶入。 熱平衡計算 計算所需的原始數據 計算所需的基本原始數據有：各種入爐料及產物的溫度（表 518）；物料平均熱熔（表 519）；反應熱效應（表 520）；融入鐵水的元素對鐵水熔點的影響（表 521）。其他工藝參數參照物料平衡選取。 表 518 入爐物料及產物的溫度設定值 名稱 入爐物料 產物 鐵水 廢鋼 其他原料 爐渣 爐氣 煙塵 溫度 /℃ 1285 25 25 與鋼水相同 1450 1450 表 519 物料平均熱熔 物料名稱 生鐵 鋼 爐渣 礦石 煙塵 爐氣 固態(tài)平均熱熔 kJ/（ kg178。 K） 融化潛熱 kJ/kg 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱熔 kJ/（ kg178。 K） 表 520 煉鋼溫度下的反應熱效應 組元 化學反應 ?? /kJk mol1 ?? /kJkg1 C [C]+1/2{ O2}={CO} 氧化反應 － 139420 － 11639 C [C]+ { O2}={CO2} 氧化反應 － 418072 － 34834 Si [Si] + { O2}= (SiO2 氧化反應 － 817682 － 29202 Mn [Mn] +1/2{ O2}= (MnO) 氧化反應 － 361740 － 6594 P 2[P]+5/2{ O2}= (P2O5) 氧化反應 － 1176563 － 18980 Fe [Fe] +1/2{ O2}= (FeO) 氧化反應 － 238229 － 4250 頂底復吹轉爐煉鋼的物料與熱平衡計算 23 Fe 2[Fe] +3/2{ O2}= (Fe2O3) 氧化反應 － 722432 － 6460 SiO2 (SiO2)+2(CaO)=(2CaOSiO2) 成渣反應 － 97133 － 1620 P2O5 (P2O5)+4(CaO)=(4 CaOP2O5) 成渣反應 － 693054 － 4880 CaCO3 CaCO3=(CaO)+ {CO2} 分解反應 169050 1690 MgCO3 MgCO3=MgO+ {CO2} 分解反應 118020 1405 表 521 融入鐵水的元素對鐵熔點的降低值 元素 C Si Mn P S Al Cr N、 H 、 O 在鐵中極限溶解度 /% 無限 無限 融入 1%元素使鐵熔點降低值 /℃ 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 N、 H、 O 融入使鐵熔點降低值 /℃ ∑ =6 適用含量范圍 /% ＜ 1 ≤ 3 ≤15 ≤ ≤ ≤ 1 ≤18 計算步驟 以 100 ㎏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 WQ 先根據純鐵熔點、鐵水成分以及溶入元素對鐵熔點的降低值 (見表 51表 51 和表520)計算鐵水熔點 Tt，然后由鐵水溫度和生鐵熱容 (見表 517 和表 518)確定 WQ 。 tT =1536－ (100+8+0. 55+30+25)－ 6=1111 (℃ ) （ 57） WQ =100 [(1111－ 25)+218+(1285－ 1111)]=(KJ) （ 58） (2) 元素氧化熱及成渣熱 yQ 由鐵水中元素氧化量和反應熱效應 (見表 520)可以算出，其結果列于表 522。 表 522元素氧化熱和成渣熱 反應產物 氧化熱或成渣熱 /kJ 反應產物 氧化熱或成渣熱 /kJ C→CO 11639= Fe→Fe 2O3 6460= C→CO 2 34834= P→P 2O5 18980= Si→SiO 2 29202= P2O5→4CaOP 2O5 4880= Mn→MnO 6594= SiO2→2CaOSiO 2 1620= Fe→FeO 4250= 合計 Qy (3) 煙塵氧化熱 CQ 由表 54 中給出的煙塵量參數和反應熱效應計算可得。 CQ ＝ (75％ 56/724250+20%112/1606460)= （ 59） 重慶科技學院 本科生畢業(yè)論文 24 (4) 爐襯中碳的氧化熱 1Q ＝ 14％ 90％ 11639＋ 14％ 10％ 34834＝ （ 510） 故熱收入總量為 SQ = WQ ＋ yQ ＋ CQ ＋ 1Q ＝ +++=（ 511） 第二步：計算熱支出 ZQ 。 熱支出項包括：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 先按求鐵水熔點的方法確定鋼水熔點 Tg ；再根據出鋼和鎮(zhèn)靜時的實際溫降 (通常前者為 40～ 60℃ ，后者約為 3～ 5℃ /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 ；最后由鋼水熱容算出物理熱。 Tg＝ 1536－ (65＋ 5 ＋ 30＋ 25)－ 6＝ 1522℃ （ 512） 式中， 、 、 和 分別為終點鋼水中 C、 Mn、 P、 S 的含量。 TZ＝ 1522＋ 50＋ 50＋ 70＝ 1692℃ （ 513） 式中， 50、 50、 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。 Qg＝ ［ (152225)＋ 272＋ (16921522)］＝ （ 514） (2) 爐渣物理熱 Qr 令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr＝ ［ (164925)＋ 209］＝ (515) (3) 爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx 。根據其數量、相應的溫度和熱容確定。詳見表 523。 表 523某些物料的物理熱 項 目 參 數 /kJ 備 注 爐氣物理熱 [(1450－ 25)]=17957 1450℃ 系爐氣和煙塵的溫度 煙塵物理熱 [(1450－ 25)+209]= 渣中鐵珠物理熱 6% [(1520－ 25)+272+(1692－1522)]= 1522℃ 系鋼水熔點 噴濺金屬物理熱 1[(1522－ 25)+272+(1692－ 1522)]= 合計 Qx＝ 22994 (4) 生白云石分解熱 Qb 根據其用量、成分和表 519 所示的熱效應計算的。 Qb＝ (％ 1690＋ ％ 1045)＝ (516) (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％。本計算取 5％，則得 頂底復吹轉爐煉鋼的物料與熱平衡計算 25 Qq＝ 5 ％＝ (517) (6) 廢鋼吸熱 Qf 用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即 Qf＝ QS－ Qg－ Q