【正文】 +＝ 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 +＝5合計 合計 注：計算誤差為（－）/100％＝－％表 214 加入廢鋼后的物料平衡表（以 100kg（鐵水+廢鋼）為基礎(chǔ)）收 入 支 出項目 重量（kg） ％ 項目 重量（kg） ％鐵水 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 7. 31 合計 （5）計算脫氧合金化后的物料平衡。根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表 21）和鐵合金成分及其燒損率（表 23）算出錳鐵和硅鐵的加入量及其元素的燒損量，將所得結(jié)果與表 214 合并，得到冶煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量 WMn 為： ????%MnMn????鋼 種 終 點 鋼 水 量錳 鐵 含 回 收 率 = =硅鐵加入量 WSi 為：????????FeMnSi%Si Si=iS%???鋼 種 終 點 加 錳 鐵 后 的 鋼 水 量硅 鐵 含 回 收 率= 25().35?= 鐵合金中元素的損量和產(chǎn)物量列于表 215表 215 鐵合金中元素及產(chǎn)物量類別 元素 燒損量 脫氧量 成渣量 爐氣量 入鋼量（kg）C ％10％＝ （CO 2）％90％＝Mn ％20％＝ ％80％＝Si %25％＝0.001 ％75%=0.004P %=S ％=Fe ％=錳鐵合計 Al ％100％＝ Mn ％20％＝（1） ％80％＝Si ％25％＝ ％75％＝P ％＝2*S ％＝1*Fe ％＝7 硅 鐵合計 總計 （1）表示可以忽略。脫氧合金化后的鋼水成分 C: .%%93??? Si: 4283. Mn: P: .. S: %2%.5???碳含量未達(dá)到設(shè)定值，則需向鋼包內(nèi)加焦粉增碳。設(shè)其加入量為 W1，則 1(0..17)CW?鋼 水 量焦 炭 含 碳 量 （ ） 回 收 率 （ ） .= 焦粉生成的產(chǎn)物如表 216表 216 焦粉生成的產(chǎn)物 碳燒損量（kg） 耗氧量（kg） 氣體量 (1)（ kg） 成渣量（kg） 碳入鋼量（kg）％25％＝32/12＝+（+ ）％＝％＝0.004％75％＝ (1) CO H2O 和揮發(fā)分之總和將表 2121216 合并歸類，得到總物料平衡表 217表 217 總物料平衡表收入 支出項目 質(zhì)量（kg） % 項目 質(zhì)量（kg） ％鐵水 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 錳鐵 硅鐵 焦粉 合計 計算誤差：（）/100％＝－％ 熱平衡計算 計算原始數(shù)據(jù)各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表 218） 、物料平均熱容（表 219） 、反應(yīng)熱效應(yīng)（表 420） ，溶入鐵水中的元素對鐵熔點的影響（表 221） 。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。表 218 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值入爐物料 產(chǎn)物名稱鐵水 (1) 廢鋼 其它原料 爐渣 爐氣 煙塵溫度（℃） 1250 25 25 與鋼水相同 1450 1450(1) 純鐵熔點 1536℃表 219 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） — —熔化潛熱 218 272 209 209 209 —液態(tài)或氣態(tài)平均熱容（kJ/kgk） — — 表 220 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元 化學(xué)反應(yīng) △（kJ/mol） △（kJ/kg）C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng) －139420 －11639C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) －418072 －34834Si [Si]+{O2}=(CO2) 氧化反應(yīng) －817682 －29202Mn [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應(yīng) －361740 －6594P 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應(yīng) －1176563 －18980Fe [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應(yīng) －238229 －4250Fe 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應(yīng) －722432 －6460SiO2 （SiO 2)+2(CaO)=(2CaOSiO2) 成渣反應(yīng) －97133 －1620P2O5 （P 2O5)+4(CaO)=(4CaOP2O5) 成渣反應(yīng) －693054 －4880CaCO3 CaCO3=(CaO)+{CO2} 分解反應(yīng) 169050 1690MgCO3 MgCO3=(MgO)+{CO2} 分解反應(yīng) 118020 1405221 溶入鐵中的元素對鐵熔點的降低值元素 C Si Mn P S Al Cr N、H、O在鐵中的極限溶解度 無限 無限溶入 1％元素使鐵熔點的降低值65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 氮、氫、氧溶入鐵熔點降低值∑＝6適用含量范圍（％）＜1.0 ≤3 ≤15 ≤ ≤ ≤1 ≤18 計算步驟以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)（1）計算熱收入 Qs。包括鐵水物理熱、元素氧化熱及成渣熱、爐襯中碳的氧化熱、煙塵氧化熱。1）鐵水物理熱 Qw；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（表 2121 和 221）計算鐵水熔點 Tt，由鐵水溫度和生鐵比熱（表 218 和表 219）確定 QwTt＝ 1536－（100+8+5+30+25）－6 ＝1094℃Qw＝100[（1094－25）+218+ （1250 －1094）] ＝2）元素氧化熱及成渣量熱 Qy：根據(jù)鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)（表220）算出，其結(jié)果列于表 222 中。表 222 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（kJ）CCO 11639＝ FeFe2O3 6460＝ CCO2 34834＝ PP2O5 18980＝ SiSiO2 29202＝ P2O54CaOP2O5 4880＝ MnMnO 6594＝ SiO22CaOSiO2 1620＝ FeFeO 4250＝ 合計 Qy 3）爐襯中碳的氧化熱 Ql：根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定Ql＝14％90 ％11639+14％10％34834＝4）煙塵氧化熱 Qc：由表 24 給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計算Qc＝（75％56/724250+20 ％112/1606460）＝ 故熱收入總值為：Qs＝Q w+Qy+Ql+Qc＝218427..82kJ（2）計算熱支出 Qz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，噴濺物理（金屬熱） ，輕燒白云石分解熱，熱損失，廢鋼吸熱。1）鋼水物理熱 Qg：先根據(jù)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，以及要求的過熱度（一般為 50～90℃）確定出鋼溫度Tg；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。 Tg＝1536－（65+5+30+25）－6＝1520℃（式中:，，和 分別為終點鋼水 C、Mn 、P 和 S 的含量） Tz＝1520+50+50+60 ＝ 1680℃（式中：50，50 和 60 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＝[（ 1520－25）+272+（1680－1520）]＝2）爐渣物理熱 Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr＝[（1680－25）+209]＝ kJ3）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（表 223）表 223 某些物料的物理熱項目 參數(shù)（kJ） 備注爐氣物理熱 [（1450－25）] ＝ 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 [（1520－25）+272+（1680－1520）]＝1520℃系鋼水熔點噴濺金屬物理熱1[（1520－25）+272+（1680－1520）]＝合計 Qx＝4）生白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量、成分和表 220 所示的熱效應(yīng)計算 Qb＝（％1690+％1405）＝ kJ5）熱損失 Qq：其它熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的 3～8％，在這取 5％，則Qq＝5 ％＝6）廢鋼吸熱 Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即：Qf=QsQgQrQxQbQq=故廢鋼加入量 Wf 為：Wf＝ {1[（1520－25）+272+（1680－1520）]}? ＝故廢鋼比為：(100+) 100%=%熱平衡表計算結(jié)果列于表 224表 224 熱平衡表收入 支出項目 熱量（kJ） ％ 項目 熱量（kJ） ％鐵水中物理熱 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 輕燒白云石分解熱 熱損失 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 合計 合計 應(yīng)當(dāng)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)生一定的影響，對轉(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)量也不多。經(jīng)計算其熱收入部分占總熱收入的 ～％，熱支出部分約占 ～％，二者基本持平。 熱效率%10???熱 收 入 總 量 廢 鋼 吸 熱爐 渣 物 理 熱鋼 水 物 理 熱? =% 若不計爐渣帶走的熱量時： 熱效率10???熱 收 入 總 量廢 鋼 吸 熱鋼 水 物 理 熱? =%3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐設(shè)計氧氣轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主體設(shè)備。本章以頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐為重點，對其爐型、爐襯、爐體金屬結(jié)構(gòu)和傾動機構(gòu)以及底部供氣構(gòu)件進行選型和設(shè)計。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐是繼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐之后，于 70 年代中期出現(xiàn)的一種新型轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備。頂?shù)讖?fù)吹兼有頂吹易于控制成渣過程和底吹可以增大熔池攪拌器強度的優(yōu)點，是節(jié)能降耗、擴大品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑；特別對于容量較大的轉(zhuǎn)爐，更具有其優(yōu)越性。因此，近幾年來獲得迅速發(fā)展。據(jù)報道，日本基本淘汰了單純頂吹法，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐的發(fā)展方向也是積極采用復(fù)吹。 爐型設(shè)計 爐型選擇本設(shè)計轉(zhuǎn)爐公稱容量為 150 噸，屬于大中型轉(zhuǎn)爐，采用筒球形爐型。 主要參數(shù)的確定。（1）爐容比：由于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程比單純頂吹平穩(wěn)，其鋼渣噴濺高度相應(yīng)低于后，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可略小于頂吹轉(zhuǎn)爐。從目前實際情況來看，二者爐容比基本相同，即復(fù)吹轉(zhuǎn)爐一般也取 ～ 3/t 爐容比取 。（2）熔池尺寸： 1）熔池直徑 GDKt?=?式中 D——熔池直徑，mG——新爐金屬裝入量，t，可取公稱容量 150t——吹氧時間，min，取 16K——比例系數(shù)，取 2） 熔池深度計算：由于選用轉(zhuǎn)爐類型為頂?shù)讖?fù)吹型轉(zhuǎn)爐，故本設(shè)計使用截錐型爐底。根據(jù)公式 ： Vc=G/ ?式中：Vc—熔池體積， m3G—新爐金屬裝入量，t，可近似的取其公稱容量 150t；—鋼水密度， =??則 Vc=G/ =150/= m3又有通常倒截錐體頂面直徑 b=故存在如下關(guān)系式：Vc= D2式中： —熔池深度，mh則可以求出 h= Vc/ D2h==1600mm（3）爐帽尺寸的確定：設(shè)計時考慮以下因素：穩(wěn)定性，便于兌鐵水和加廢鋼，減少熱損失，避免出鋼時鋼渣混出或從爐口流渣，減少噴濺。主要確定爐帽傾角 θ、爐口直徑 d 口 和爐帽高度 H 帽。1）爐帽傾角 θ：對于 150t 的轉(zhuǎn)爐，選取 62176。2）爐口直徑 d 口 ：考慮到滿足兌鐵水和加廢鋼的要求，減少熱損失，減少噴濺，減少空氣進入爐內(nèi)和改善爐前操作條件等因素，爐口直徑 d 口==。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，在路口上部設(shè)有高度為 H 口 =400mm 的直線段。因此爐帽高度為H 帽 =1/2（Dd 口 ）tgθ+H 口 =1/2()tg62o+=爐帽總?cè)莘e V 帽 V 帽 = = 22D+d124????帽（ ） （ ）（4）出鋼口尺寸計算：出鋼口中心線水平傾角取 18176。出鋼口尺寸 ??出 =180mm出鋼口