【正文】 ) /? % (Al)/ ? (CaF) % /??燒 減 ? 總計(jì) 冶煉鋼種及成分：（Q215）表 冶煉鋼種及成分表 成分（百分含量%） C Si Mn P S鋼種（Q215） ~ ≤ ~ ≤ ≤ 平均比熱表 平均比熱表項(xiàng)目固態(tài)平均比熱 /[(KJ)/((㎏)℃ )]熔化潛熱/((KJ)/(㎏))液態(tài)或氣態(tài)平均比熱/[(KJ)/((㎏)℃)]生鐵 218 鋼 272 爐渣 209 爐氣煙塵 209礦石 209 冷卻劑用廢鋼作冷卻劑，其成分與冶煉鋼種成分的中限皆同。 反應(yīng)熱效應(yīng)表 反應(yīng)熱效應(yīng)表放出熱或吸收熱元素反應(yīng)式(KJ)/kmol (KJ)/(㎏)(元素 ) 元素21C+O= C C2=Si Si5P+ P2=1MnO MnFe Fe2=3+ Fe2=2CaO+ 2SiO554P 5P 根據(jù)國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐的實(shí)測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)選取如下：（1）渣中鐵珠量為渣量的 8% （2）金屬中碳的氧化. 其中 90%的碳氧化成 CO， 10%的碳氧化成 CO2 （3）噴濺鐵水量為鐵水量的 1% （4）爐氣和煙塵量。取爐氣平均溫度 1450186。C. 爐氣中自由氧含量為 %（體積比） ，煙塵量為鐵水量的 %，其中 FeO=78%， Fe2O3=20%（5）爐襯浸蝕量為鐵水量的 %（6）氧氣成分：φ（O 2） =98 %；φ（N 2）= 2% 物料平衡計(jì)算：根據(jù)鐵水成分，以100(㎏ )鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。 爐渣量及成分計(jì)算1）鐵水中各元素氧化量，根據(jù)國(guó)內(nèi)同類型轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選?。罕? 鐵水中各元素氧化量 成分（ %） C Si Mn P S鐵水 終點(diǎn)鋼水 痕跡 氧化量 2）各元素氧化量、耗氧量及其氧化產(chǎn)物 各元素氧化量、耗氧量及其氧化產(chǎn)物元素 反應(yīng)及其產(chǎn)物元素氧化量/(㎏)耗氧量/(㎏)氧化產(chǎn)物量/(㎏) 備注C [C]＋ 1/2{O2} = {CO} %94??????C [C]＋{O 2} = {CO2} 4..Si [Si]＋{O 2} = (SiO2) ??605??Mn [Mn]＋ 1/2{O2} = {MnO} P 2[P]＋ 5/2{O2} = {P2O5} 8????S [S]＋{O 2} = {SO2} ??.S [S]＋(CaO) = (CaS)＋[O] 4.?012.)36(???－ 表示還原出氧 量；消耗 CaO ?Fe [Fe]＋1/2{O}=(FeO) ??Fe 2[Fe]＋3/2{O}= (Fe2O3) 2.48共計(jì) 注：其中鐵含量的選取見表 3）造渣劑成分及數(shù)量①礦石加入量及成分 根據(jù)國(guó)內(nèi)同類型轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取，礦石加入量為 (㎏)/100(㎏)質(zhì)量如下表所示：表 礦石成分表成分 質(zhì)量/(㎏)Fe2O3 %=FeO %=SiO2 %=Al2O3 %=CaO %=MgO %=S %=H2O %=共計(jì) 注：S 以[S]＋(CaO) = (CaS)＋[O] CaS 量為： (㎏)??消耗 CaO 量為： (㎏)??生成微量氧，忽略之。②螢石加入量及成分 根據(jù)國(guó)內(nèi)同類型轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取，螢石加入量為 (㎏)/100(㎏)量如下表所示：表 螢石成分表 成分 質(zhì)量/(㎏)2CaF%=%=%=MgO %=P %=S %=%=共計(jì) 注：P 以 2[P]＋5/2{O 2}= (P2O5)的形式進(jìn)行反應(yīng)其中生成 量為 (㎏).??消耗氧氣量為 (㎏)6S 微量，忽略之。③根據(jù)國(guó)內(nèi)同類型轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取，爐襯被浸蝕量為 (㎏)/100(㎏)質(zhì)量如下表所示：表 爐襯成分表成分 質(zhì)量/(㎏)CaO %=MgO %=%=%=C %=共計(jì) 注：被浸蝕的爐襯中碳的氧化，同金屬中碳的氧化成 CO， C CO (㎏)053.%912805.??C CO2 (㎏)4其消耗氧氣量： (㎏)?? (㎏)7429共消耗氧氣量為 ＋=(㎏)④生白云石加入量及成分根據(jù)國(guó)內(nèi)同類型轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取，生白云石加入量為 (㎏)/100(㎏) 下表所示：表 生白云石成分表成分 質(zhì)量/(㎏)CaO %=MgO %=Al2O3 %=SiO2 %=燒減 %=共計(jì) ⑤爐渣堿度和石灰量的加入 根據(jù)國(guó)內(nèi)同類型轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，取終渣堿度 ==Si?渣中已存在的 量=鐵水中硅氧化成 量＋爐襯帶入的 量＋礦石帶入??2SiO?2Si的 量＋螢石帶入的 量＋白云石帶入的 量2i 2i 2iO=＋＋＋＋=（(㎏)）渣中已存在的 量=白云石帶入 量＋爐襯帶入 量＋礦石帶入的 ??CaOCaOCaCa量–鐵水中 S 成渣耗 量–礦石中 S 成渣耗 量 O=＋＋－－=（(㎏)）再計(jì)算應(yīng)該加入石灰量：石灰加入量= ????2RSiOCam????有 效 = 22i(a)(i)石 灰 石 灰 = %?? =（(㎏)）其石灰成分及質(zhì)量如下表所示：表 石灰成分表成分 質(zhì)量/(㎏)CaO %=MgO %=Al2O3 %=SiO2 %=S %=燒減 %=共計(jì) 注：S 以[S]＋(CaO)=(CaS)＋[O]生成（CaS ）量為 ((㎏))??生成氧量為 (㎏)??消耗（CaO ）量為 (㎏)⑥終點(diǎn)氧化鐵的確定 對(duì)于低磷鐵水，參照國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐有關(guān)數(shù)據(jù)，取終渣 TFe=15%其中(Fe 2O3)/(FeO)=1/3 故(Fe 2O3)=5%；(FeO)=10%表 中不計(jì)（Fe 2O3） 、 （FeO）在爐內(nèi)的爐渣質(zhì)量為：m(CaO＋MgO＋SiO 2＋P 2O5＋MnO＋Al 2O3＋CaF 2＋CaS)=＋ ＋＋＋＋＋＋=又知 Σω(FeO)=15%，則渣中其他成分之和為 100%－15%=85%故爐渣質(zhì)量為 (㎏)%857.?由此可知： (㎏).)(?FeOm其中 (㎏)0961725? (㎏).%.)(32e其中 (㎏)431605?Fm⑦終渣量及其成分如下表所示：表 終渣量及其成分表 成分氧化產(chǎn)物量/(㎏)石灰/(㎏) 礦石/(㎏)生白云石/(㎏)爐襯/(㎏) 螢石/(㎏) 共計(jì)/(㎏ )CaO 2CaF 共計(jì) 礦石、煙塵中鐵量及耗氧量假定礦石中 全部被還原成鐵，則FeT礦石帶入鐵量= (㎏))2%(.1????煙塵帶走鐵量= (㎏)95786礦石帶入氧量= (㎏)..(.煙塵消耗氧量= (㎏)37)271601???? 爐氣成分及質(zhì)量計(jì)算表 爐氣成分及質(zhì)量表成分 質(zhì)量 體積 %CO ??CO2 SO2 . O2 N2 H2O .??共計(jì) 100注：設(shè)爐氣總體積為 m3。x??? ??.%%?????? ?? ???=＋% 整理得 x= 爐氣中自由氧體積= m304.%??爐氣中自由氧質(zhì)量= (㎏)爐氣中氮?dú)怏w積= m315..81.?爐氣中氮?dú)赓|(zhì)量= (㎏)?? 氧氣消耗量計(jì)算消耗和帶入氧氣的項(xiàng)目：元素氧化耗氧質(zhì)量 (㎏)煙塵中鐵氧化耗氧質(zhì)量 (㎏)爐襯中碳氧化耗氧質(zhì)量 (㎏)螢石中磷氧化耗氧量 (㎏)自由氧質(zhì)量 (㎏)礦石分解帶入氧的質(zhì)量 (㎏)石灰中硫把氧化鈣還原出的氧質(zhì)量 (㎏)故氧氣實(shí)際消耗量為 ＋＋＋＋＋－－=(㎏) 鋼水量計(jì)算 吹損組成項(xiàng)目： 化學(xué)損失（元素氧化量） (㎏) 煙塵中鐵損失 (㎏) 渣中鐵珠損失量 8%=(㎏) 噴濺鐵損失量 (㎏)收益組成項(xiàng)目： 鐵水加入量 100(㎏) 礦石帶入鐵量 (㎏)故鋼水質(zhì)量（收得率）為： 100－（＋＋＋1）＋= (㎏) 物料平衡表表 物料平衡表收入項(xiàng) 支出項(xiàng)項(xiàng)目 質(zhì)量/（㎏） 百分比/% 項(xiàng)目 質(zhì)量/（㎏） 百分比/%鐵水 鋼水 石灰 爐渣 礦石 爐氣 螢石 煙塵 白云石 鐵珠 爐襯 噴濺 氧氣 總計(jì) 總計(jì) %%10???????? ）（收 入 項(xiàng)支 出 項(xiàng)收 入 項(xiàng)計(jì) 算 誤 差誤差產(chǎn)生的主要原因是計(jì)算取值上的誤差。由以上誤差可以看出，該誤差處于物料平衡計(jì)算所允許的誤差范圍（1%） ，故此計(jì)算合格。4 熱平衡計(jì)算 熱收入項(xiàng) 鐵水物理熱鐵水熔點(diǎn)=1536－(100＋8＋5 ＋30＋25)－7=1102℃式中，100℃、8℃、5℃、30℃、25℃、分別為 C、Si、Mn、P 、S 元素增加 1%含量降低鐵水熔點(diǎn)值；7℃為氣體 O、H、N 共降低鐵水熔點(diǎn)值；1536℃為純鐵熔點(diǎn)。鐵水物理熱=100[(1102－25)＋218＋(1250－1102)] =114424 (KJ) 鐵水中各元素氧化放熱及成渣熱C→CO = (KJ)?C→CO 2 = (KJ)Si→SiO 2 = (KJ)Mn→MnO = (KJ)?P→P 2O5 = (KJ)Fe→FeO = (KJ)Fe→Fe 2O3 = (KJ)?P2O5 →4CaOP 2O5 = (KJ)SiO2→2CaOSiO 2 =4225 (KJ)共計(jì) (KJ) 煙塵氧化放熱：煙塵氧化放熱=（78%56/72＋20%112/160 ）= (KJ) 則熱收入量為：114424＋＋=(KJ)注：對(duì)于爐襯中的 C 和螢石中的 P，其氧化放熱微量，故忽略之 。 熱支出項(xiàng) 鋼水物理熱鋼水熔點(diǎn)=1536－（65＋5＋30＋ 25）－7 =1511℃式中，65℃、8℃、5℃、30℃、25℃分別為鋼中元素 C、Si、Mn、P 、S 增加 1%時(shí)，鋼水熔點(diǎn)降低值。確定出鋼溫度：（1） 過熱度。連鑄普碳鋼一般在 20～40℃， 取 30℃（2） 吹氬后到中間包開澆 5min 期間的鋼液溫降，取 50℃。（3） 吹氬調(diào)溫降，取 10℃。（4） 出鋼后到攪拌前的溫降，取 11℃（5） 出鋼過程溫降，一般在 40～50℃，取 40℃故出鋼溫度=鋼水熔點(diǎn)＋過熱度＋鎮(zhèn)靜溫度＋出鋼溫度降 =1524＋30＋40＋11＋50 =1655 ℃那么鋼水物理熱=90[(1524－25)＋272＋(1655－1524)] = (KJ) 爐渣物理熱取終點(diǎn)爐渣溫度與鋼水溫度相同，即 1655℃故爐渣物理熱=[(1655－25)＋209] = (KJ) 礦石分解吸熱礦石分解吸熱=1（%56/72＋%112/160 ）= (KJ) 煙塵物理熱煙塵物理熱= [（1450－25）＋209] = (KJ) 爐氣物理熱 爐氣物理熱=[ （1450－25）] = (KJ) 渣中鐵珠物理熱 渣中鐵珠物理熱= [（1524－25）＋272＋ （1655－1524）] =(KJ)噴濺金屬物理熱=1[（1524－25）＋272＋（1655－1524）] = (KJ) 白云石分解熱 取生白云石中的 CaCO3 在 1183K 分解. MgCO3 在 750K ：生白云石的分解熱效應(yīng)為 (KJ)/(㎏)生白云石。故 3(㎏)生白云石分解吸熱為 3 =(KJ)上述各項(xiàng)熱支出量為：＋＋＋＋＋＋＋=(KJ) 剩余熱量吹煉過程爐子熱輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)傳熱、冷卻水等帶走的熱量，是根據(jù)爐子大小等原因因素有關(guān)。一般為總收入熱量的 3~8%。本設(shè)計(jì)中取 3%進(jìn)行計(jì)算。故熱損失為 3%=6631(KJ)則剩余熱量為：－－6631=(KJ) 廢鋼加入量1(㎏)廢鋼吸熱量為： =1[(1524－25)＋272＋ (1655－1524)]=(KJ)那么用剩余熱量可加熱廢鋼量應(yīng)為： )k(?其廢鋼比為： %?? 熱平衡表表 熱平衡表收入項(xiàng) 支出項(xiàng)項(xiàng)目 熱量/(KJ) 百分比/% 項(xiàng)目 熱量/(KJ) 百分比/%鐵水物理熱 114424 鋼水物理熱 元素氧化放熱和成渣熱100091