【導讀】本設計的主要任務是設計一座年產330萬噸方坯的轉爐煉鋼車間。連鑄坯的收得率為98%，另外本車間爐外精煉主要采用了喂絲。以及真空脫氣手段。本車間的澆注方式為全連鑄。爐煉鋼車間的各道工藝流程，為以后的工作打下了良好的基礎。根據生產規(guī)模和產品方案計算出年需鋼水量。

　　

【正文】 14%90%28/12= 14%10%44/12 = 14%(90%16/12+10%32/12) = 合計 表 37 加入溶劑成渣量 ① ：由表 36 表 37 可 知 ， 渣 中 已 含 （ CaO ） = ﹣+++= ；渣中已含 （ SiO2 ）=+++=。因設定的終渣堿度 R=；故石灰加入量為類別 加入量 /kg 成渣組分 /kg 氣態(tài)產物 kg/s CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 Gas GaF2 H2O CO2 O2 螢石 生白灰 石灰 ① ② ③ 合計 成渣量 第 18 頁 [R∑w (SiO2)－ ∑w（ CaO） ]/[w（ CaO 石灰 ） － Rw (SiO2 石灰 )]=(%－%)= (石灰中 CaO 含量 ) － (石灰中 S→ CaS 自耗的 CaO 含量 )。 ② 由 CaO 還原出來的氧氣，計算方法同表 36 注。 表 38 總渣量及其成分 爐渣成分 CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS 合計 元素氧化成渣量（ kg） ② ③ 石灰成渣量（ kg） 耐火材料蝕損量（ kg） 輕燒白云石成渣量（ kg） 螢石成渣量（ kg） 總渣量 （ kg） ① % 總 渣 量 計 算 如 下 : 因為表 39 中除 (FeO) 和 (Fe 2 O 3 ) 以 外 的 渣 量為 :+++++++=, 而終渣∑(FeO)=15%(表 5)故總渣量為 。 ① (FeO)量 = 5%=。 ② (Fe2O3)量 = 5%﹣ ﹣ ﹣ =。 第 19 頁 第二步：計算氧氣消耗量 氧氣實際消耗量系消耗項目與供入項目之差。詳見表 39。 表 39 實際耗氧量 耗氧量項 /（ Kg） 供養(yǎng)項 /（ Kg） 實際氧氣消耗量 /（ Kg） 鐵水中元素耗氧量 鐵水中 S 與 CaO 反應還原出的氧量 爐襯中碳氧化耗氧量 石灰中 S 與 CaO 反應還原出的氧量 煙塵中鐵氧化耗氧量 爐氣中自由氧耗氧量 合計 合計 第三步：計算爐氣量及其成分 爐氣中含有 CO， CO2， N2， SO2和 H2O。其中 CO， CO2， SO2和 H2O 可表 查得， O2和 N2則有爐氣總體積來 確定。先計算如下： 爐氣總體積 V∑ ： V∑ =Vg+%V∑ +1/99(+%∑ V﹣ Vx) V∑ =(99Vg+)/=(99 + )/= 式中 Vg— SO2,CO,CO2,和 H2O 各組分總體積 m3 。本計算中，其值為 + + + Gs — 不 計 自 由 氧 的 氧 氣 消 耗 量 ， Kg 。 本 計 算 中 ， 其 值 為++= Vx 鐵水與石灰石的 S 與 GaO 反應氧氣質量為 見表 310， m3 %— 爐氣中自由氧含量； 99— 由氧氣純度 99amp。轉換得來的。 計算結果列于表 310。 表 310 爐氣量及其成分 第 20 頁 爐氣成分 爐氣量（ Kg） 體積（ m3 ） 體積 % CO CO2 SO2 H2O O2 ① N2 合計 爐氣中 O2的體積為 %= m3 ，重量為 32/= 爐氣中的 N2 的體積為爐氣總體積與其它成分的體積之差；重量為28/=。 第四步： 計算脫氧和合金化的鋼水量。 鋼水量 Qg=鐵水量－鐵水中元素的氧化量－煙塵－噴濺和渣中的鐵損； Qg=100 － － （ 75%56/72 － 20%112/160 ）++6%=。 據此可以編制脫氧和合金化前的物料平 衡表（表 312） 表 311 未加廢鋼的物料平衡表 收入 支出 項目 質量（ Kg） % 項目 質量（ Kg） % 鐵水 鋼水 石灰 爐渣 螢石 爐氣 白云石 噴濺 爐襯 煙塵 氧氣 渣中鐵珠 總計 合計 第五步：計算加入廢鋼的物料平衡 如同第一步中計算鐵水中元素氧化量一樣。利用表 1 的數據先確定廢鋼種元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表 313）。 表 312 廢鋼種元素的氧化產物及成渣量 第 21 頁 元素 反應產物 元素氧化量（ Kg） 耗氧量（ Kg） 產物量（ Kg） 進入鋼中的量（ Kg） C [C]→{CO} %90% = (入氣 ) [C]→{CO} %10% = 00007 (入氣 ) Si [Si]→ （ SiO2） %=49 Mn [Mn]→(MnO) %=2 P [P] →(P 2O5) %=2 S [S] →(SO2) %1/3= (入氣 ) [S] →(CaO)= (CaS)+[O] %2/3= (CaS) 合計 = 成渣量 /Kg 表 313 加入廢鋼的物料平衡表 (以 100Kg 鐵水為基準 ) 收入 支出 項目 質量（ Kg） % 項目 質量（ Kg） % 鐵水 ++= 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 += 螢石 噴濺 白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 += 總計 合計 第 22 頁 注： 計算誤差為（ ） / 100%=% 表 314 加入廢鋼的物料平衡表以 100Kg(鐵水 +廢鋼 )為基準 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 白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 總計 合計 第六步：計算脫氧后和合金化后的物料平衡。 先根據鋼種成分設定值和（ 31）和鐵合金成分 及其回收率（ 33） 算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計算其元素的燒損量。將所有結果與表歸類合并，既得冶煉一爐鋼的總物料平衡表。 錳鐵加入量 W錳 =(%) (% 80%)= 硅鐵加入量 W硅 = % (+) (% 75%)= 315 鐵合金中元素燒損量及其產物量 類別 元素 燒損量 脫氧量 成渣量 爐氣量 入鋼量 錳 鐵 C %10%= (CO2) %90%= Mn %?10%= %80%= Si %?25%= %75%= 第 23 頁 P %= S %= Fe %= 合計 硅 鐵 Al ?%?100%= Mn ?%?20%= ?0..5%?80%= Si ?%?25%= ?%?75%= P ?%=* S ?%=* Fe ?%= 合計 總計 脫氧和合金化后的鋼水成分如下： W(C)=(%+ 100%)=% W(Si)=(+)/ 100%=% W(Mn)=[%+(+)/ 100%]=% W (P)=(%+ 100%)=% W(S)=(%+ 100%)=%。 可見，含碳量尚未達到設定值，為需要在鋼包內加焦粉增碳。其加入量 W1為： W1=()%鋼水量 /焦炭中 C 含量 C 回收率 =%%/%75% 第 24 頁 = 表 315 焦粉生成的產物 碳燒損量/kg 耗氧量 /kg 氣體量 /kg① 成渣量 /kg 碳入鋼量 /kg %25%=0.012 +(+5.52)%= %= %75%=37 ① 為 CO H2O 和揮發(fā)分的總和（未計算揮發(fā)分燃燒的影響）。 由此可得冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表。 表 316 總物料平衡表 收入 支出 項目 質量（ kg） % 項目 質量（ kg） % 鐵水 廢鋼 石灰 螢石 白云石 爐襯 氧氣 錳鐵 硅鐵 焦粉 鋼水 爐渣 爐氣 噴濺 煙塵 渣中濺珠 合計 注： 計算誤差：（ ） /100%=%； ①可近似認為（ +）的氧量系出鋼水二次氧化所帶入。 第 25 頁 熱平衡計算 熱平衡計算所需數據 計算所需基本原始數據有：各種爐料及產物的溫度（ 317）物料平均熱容（表 318）反映熱效應（表 319）溶入鐵水的元素對鐵水的熔點的影響（表 320）其他參照物料平衡選取。 表 317 入爐物料及產物的溫度設定 名稱 入爐物料 產物 鐵水 廢鋼 其他原料 爐渣 爐氣 煙塵 溫度 (℃ ) 1250 25 25 與鋼水相同 1450 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 煉鋼溫度下的反應熱效應 組元 化學反應 ?H（ kJ/kmol） ?H（ kJ/kmol） 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