【正文】 50 1450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/） 熔化潛熱 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容 表 319 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元 化學(xué)反應(yīng) ?H（kJ/kmol） ?H（kJ/kmol）C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng) 139420 1163926 / 105C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) 418072 34834Si [Si]++{O2}=(SiO2) 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 (SiO2)+2(CaO)=() 成渣反應(yīng) 97133 1620P2O5 (P2O5)+4(CaO)=() 成渣反應(yīng) 693054 4880CaCO3 CaO3=(Cao)+{CO2} 分解反應(yīng) 169050 1690MgCO3 MgCO3=(MgO)+ {CO2} 分解反應(yīng) 118020 1405表 320 溶入鐵中的元素對鐵的熔點的降低值元素 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 適用含量范圍（%）? ?3 ?15 ? ? ?1 ?18?=6 計算步驟 以 100Kg 鐵水為基礎(chǔ)。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27 / 105降低值（表 317，31 ，320 ） ，計算鐵水的熔點 Tt。然后由鐵水溫度和生鐵比熱（表 17 和 18）確定 Qw。 Tt=1536－（100+8+5+ 30+25）－6=1104℃Qw=100[(1104－ 25)+218+(1250－ 1104)]=(2) 元素氧化熱及成渣熱 Qy：由鐵水中元素氧化量和反 應(yīng)效應(yīng)（表 319）可以算出。其結(jié)果列表 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 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣 熱C→CO 11639= Fe→Fe 2O3 6460=C→CO 2 34834= P→P 2O5 18980=Si→SiO 29202= P2O5→4CaO. SiO24880=2Mn→MnO 6594= SiO2→ 1620=Fe→FeO 4250= 合計 (3)煙塵氧化熱 Qc。由表中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計算可得。Qc=?(75%56/724250+20%112/1606460)=(4)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= KJ故熱收入總值為 QS= Qw+Qy+Qc+QL= KJ第二步：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的熔點 Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時的實際降溫（通常前者為 4060℃，后者約為 35℃/min,具體時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 5090℃）確定出鋼溫度 Tz 。 最后有鋼水量和熱容算出物理熱。28 / 105Tg= 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+70=1690 （℃） 式中：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鋼水的過熱度，吹氬調(diào)溫過程溫降。Qg=[（1520 －25）+272+（1690 －1520）]=(2) 爐渣物理熱 Qr:溫度與鋼水溫度相同，則得：Qr=[（1690 －25）+209]=(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 321.表 322 某些物料的物理熱項目 參數(shù)（kJ） 備注爐氣物理熱 [（1450－25）]= 1450℃為爐氣和煙塵溫度煙塵物理熱 [(145025)+209]=渣中鐵珠物理熱 [（152025）+272+(16901520)]=1520℃系鋼水熔點[（1520－25）+272+(1690－1520)]=合計 Qx=(4) 生白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量，成分和表 322 所示的熱效應(yīng)計算之。Qb=（% 1690+%1405）=(5) 熱損失 Qq：用與加熱廢鋼的熱量一般占總熱收入的 3～8%。本計算取5%，則得：Qq=5%= kJ；29 / 105(6)廢鋼吸熱 Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即：Qf=QS－Qg－ Qr－Qb－Qq－Qr= ；故加入的廢鋼量 Wf 為：Wf=?1[(152025)+272+(16901520)]= 即廢鋼比：(100+)100%=%熱效率 η=（鋼水物理熱+爐渣物理熱+ 廢鋼吸熱） /熱收入總值?100%=%若不計算爐渣帶走的熱量時：熱效率 η=（鋼水物理熱+廢鋼吸熱）/熱收入總量 100%=%表 323 熱平衡表收入 支出項目 熱量 % 項目 熱量 %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 廢鋼物理熱 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 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(yīng)當(dāng)指出。加入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。所用的鐵合金種類有限。數(shù)量也不多。經(jīng)計算。其熱收入部分約占總收入的 %熱支出部分約占 %。二者基本持平。30 / 1054 轉(zhuǎn)爐爐型及氧槍設(shè)計 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計轉(zhuǎn)爐爐型是指砌筑耐火材料后的轉(zhuǎn)爐內(nèi)部形狀。爐型設(shè)計是爐體設(shè)計的關(guān)鍵。爐型的選擇和各部尺寸確定是否合理，直接影響著工藝操作，轉(zhuǎn)爐壽命，鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量以及爐子的生產(chǎn)率。選擇爐型要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模所確定的轉(zhuǎn)爐噸位、原材料條件，并對已投產(chǎn)的各類型轉(zhuǎn)爐進行調(diào)查，了解生產(chǎn)情況，爐襯侵蝕情況和供氧參數(shù)與爐型的關(guān)系，為爐型選擇提供實際數(shù)據(jù)。選擇爐型應(yīng)考慮因素如下：（1） 要求爐型有利于煉鋼物理化學(xué)反應(yīng)的順利進行，有利于金屬液、爐渣、爐氣的運動，有利于熔池的均勻攪拌；（2） 有較高的爐襯壽命；（3） 爐內(nèi)噴濺物要少，金屬消耗要低；（4） 爐襯砌筑和維護方便，爐殼容易加工制造；（5） 能夠改善勞動條件和提高作業(yè)率。隨公稱噸位的增大，爐型由細(xì)長型向矮胖型方向發(fā)展。 爐型選擇轉(zhuǎn)爐爐型按金屬熔池的形狀可以分為筒球型、錐球型和截錐型三種。其中筒球型熔池是由圓柱體和球缺體組合面成。它優(yōu)點是爐型簡單，砌筑方便，爐殼制造容易。與相同噸位其他兩種爐型的轉(zhuǎn)爐相比，它有較大的直徑，有利于反應(yīng)的進行。本設(shè)計中選用筒球型死爐底。 轉(zhuǎn)爐的公稱噸位 轉(zhuǎn)爐的公稱噸位又稱公稱容量，是爐型設(shè)計的重要依據(jù)，有以下三種表示方法：31 / 105 一種是用轉(zhuǎn)爐的平均鐵水裝入量表示公稱噸位；一種是用平均出鋼量表示；還有一種是用轉(zhuǎn)爐平均爐產(chǎn)良坯量表示。出鋼量介于裝入量和良坯量之間，其數(shù)量不受裝料中鐵水比例的限制，也不受澆注方法的影響，所以大多數(shù)采用爐役平均出鋼量作為轉(zhuǎn)爐的公稱噸位，本設(shè)計是新建轉(zhuǎn)爐，以爐役平均出鋼量作為轉(zhuǎn)爐的公稱噸位，選取其公稱容量為 150t,最大出鋼量為 180t，鋼包容量為180t，根據(jù)出鋼量可以計算出裝入量和良坯量。出鋼量＝裝入量/金屬消耗系數(shù) 裝入量＝出鋼量 金屬消耗系數(shù) （4－1） 金屬消耗系數(shù)是指吹煉 1 噸鋼所消耗的金屬料數(shù)量。由于原材料和操作方法的不同，其系數(shù)也不相同。表 4－2 是金屬消耗系數(shù)與鐵水 Si、P 含量的關(guān)系。表 4－1 金屬消耗系數(shù)與鐵水 Si、P 含量的關(guān)系鐵水 %/]39。[Siw＜ ＜ ＜鐵水 P＜ ＜ ＜金屬消耗系數(shù) 本設(shè)計選取其金屬消耗系數(shù)為 ，則，裝入量＝出鋼量金屬消耗系數(shù)=165t。 爐容比確定轉(zhuǎn)爐的爐容比又稱為容積系數(shù)，以 V/T 表示，即轉(zhuǎn)爐的工作容積與公稱噸位之比。它表示每單位公稱噸位所需轉(zhuǎn)爐有效冶煉空間的體積，其單位是m3/t。 合適的爐容比，能夠滿足吹煉過程中爐內(nèi)激烈的物理化學(xué)反應(yīng)的需要，從而能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果和勞動條件。爐容比過大，增加設(shè)備重量、廠房高度，耐火材料消耗也增加，因而使整個車間費用增加，成本較高；而爐容比過小，爐內(nèi)沒有足夠的反應(yīng)空間，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導(dǎo)致金屬消耗增多，爐襯壽命降低，不利于提高生產(chǎn)率。 選擇爐容比時應(yīng)考慮以下因素：（1） 鐵水比、鐵水成分。隨著鐵水比和鐵水中 Si、P、S 含量增加，爐容比應(yīng)相應(yīng)增大。若采用鐵水預(yù)處理工藝時，爐容比可以小些；（2） 供氧強度。供氧強度增大時，吹煉速度較快，為了不引起噴濺就要32 / 105保證有足夠的反應(yīng)空間，爐容比相應(yīng)增大些；（3） 冷卻劑的種類。采用鐵礦石或氧化鐵皮為主的冷卻劑，成渣量大，爐容比也需相應(yīng)增大些；若采用廢鋼為主的冷卻劑，成渣量小，則爐容比可適當(dāng)選擇小些。爐容比還與氧槍噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)。最近我國設(shè)計部門推薦的轉(zhuǎn)爐新砌爐襯的爐容比為 ～ 3/t，小轉(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐則取下限。本設(shè)計取。本設(shè)計方案為 150t 轉(zhuǎn)爐，采用氧氣頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝 ，鋼水收得率為 93%，最大廢鋼比為 17%，采用廢鋼礦石冷卻法冷卻。鐵水采用 P08 低碳生鐵WSi=～ ，WP= ～ ， WS=設(shè)計氧壓為 。 高寬比 高寬比指轉(zhuǎn)爐總高與爐殼外徑之比，用 H 總 /D 殼 表示。一般是在爐型設(shè)計完成以后，對 H 總 /D 殼 進行核算。必須防止兩種傾向：轉(zhuǎn)爐爐體過于細(xì)長，必然導(dǎo)致廠房高度和相關(guān)設(shè)備的高度有所增加，使基建投資和設(shè)備費用增加；過于矮胖的爐型，爐內(nèi)噴濺物易于噴出爐外，熱量和金屬損失較大。因此，高寬比是轉(zhuǎn)爐設(shè)計是否合理、各參數(shù)選擇是否恰當(dāng)?shù)囊粋€尺度。 新設(shè)計轉(zhuǎn)爐的高寬比一般在 ～ 范圍內(nèi)選取，小轉(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐取下限。本設(shè)計中取 。 爐型主要尺寸的確定新轉(zhuǎn)爐的爐型和各部位尺寸可根據(jù)經(jīng)驗公式計算,結(jié)合現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實際，并通過模型試驗來確定。筒球型轉(zhuǎn)爐主要尺寸如圖右所示。熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。它主要與金屬裝入量和吹氧時間有關(guān)。我國設(shè)計部門推薦的熔池直徑計算的經(jīng)驗公式為： 1）熔池直徑確定 D ： 原始條件：。本設(shè)計方案選 150t 轉(zhuǎn)爐，采用氧氣頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝 ，鋼水收33 / 105得率為 93%，最大廢鋼比為 17%，采用廢鋼礦石冷卻法冷卻。鐵水采用 P08 低碳生鐵 W(si)≤% ，W(P) ≤%，W(S) ≤%熔池直徑計算公式 D=KGT式中： G——新爐金屬裝入量，t；T——平均每爐鋼吹氧時間 min,查表 4—2 取為 18min；K——比例系數(shù)，查表 4－3 取 K=? 確定初期金屬裝入量 G:取 B=15%則（t）2T1501G=5+B3%9?????（t）? 確定吹氧時間：低磷鐵水去噸鋼消耗氧量為 60m3/t,參照表 4－3 取吹氧時間為 18 分鐘。則 603.[/.min]18t??噸 鋼 耗 氧 量供 氧 強 度 吹 氧 時 間則 5D=K..16[]GT?表 4－2 轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時間推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t ＜30 30～100 ＞100 備 注冶煉周期/min 28～32 32～38 38～45吹氧時間/min 12～16 14～18 16～20結(jié)合供氧強度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定表 4－3 比例系數(shù) K 的推薦值34 / 105轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t ＜30 30～100 ＞100 備 注比例系數(shù) K 值 ～ ～ 大噸位取下限、小噸位取上限2） 熔池深度 H0：熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時，從金屬液面到爐底的高度。對于一定噸位的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直徑確定之后，可根據(jù)幾何公式計算熔池深度 H0。本設(shè)計是采用錐球型熔池，其熔池是由倒錐臺和球缺體兩部分組成。根據(jù)下列公式計算可得： ??????確定 D=；h=4）爐帽尺寸的確