【導(dǎo)讀】利用已學(xué)的冶金工藝和鋼鐵廠設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行理論計(jì)算與設(shè)計(jì)；鼓勵(lì)采用新技術(shù)、新方法、新思路和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。年總產(chǎn)量40萬(wàn)噸連鑄方坯，40噸轉(zhuǎn)爐煉鋼，連鑄速度：米/分。［2］煉鋼設(shè)計(jì)參考資料．北京：冶金工業(yè)出版社，查閱近幾年中文期刊文獻(xiàn)資料。人們通常把斷面小于130×1300mm的連注坯稱為小方壞,大于130×130mm的稱為。近十兒年來(lái),小方坯連注和大方坯、板坯連注一樣,都得到了迅速的發(fā)。至1980年止，世界上共有528臺(tái)小方坯連注機(jī)。鋼的收得率平均提高%;能耗低、投資費(fèi)用及成本費(fèi)用低;勞動(dòng)條件及工作環(huán)境得到改善;便于自動(dòng)化控制。正是由于上述優(yōu)點(diǎn),小方坯連注今后會(huì)迅速發(fā)展。一是注坯表面質(zhì)量,二是工藝本身問(wèn)題。隨著小方坯使用范圍的不斷

　　

【正文】 為： %)%(88.]SiOωRCaOω]/[(CaOω)(SiO ω[R 22 ==∑∑ ）（）（） 石灰石灰。 ② （石灰中 CaO 含量） （石灰中 S→ CaS自耗的 CaO量）。 ③ 由 CaO 還原出來(lái)的氧量，計(jì)算方法同表 25的注。 ④ 根據(jù)表 24 表 28 總渣量及成分 爐 渣成分 CaO SiO MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 Ca F2 P2O5 CaS 合計(jì) 元素氧化成渣量 /㎏ 2 0○ 1 6○ 2 1 石灰成渣量/㎏ 0 3 9 爐襯蝕損成渣量 /㎏ 4 5 生白云 石成渣量 /㎏ 5 8 螢石成渣量/Kg 8 2 0 1 總渣量 /㎏ 5 7 2 0 0 1 ○ 3 質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 0 注： ① 總渣量計(jì)算如下：因?yàn)楸?28 中除（ FeO）和（ Fe2O3）以外的渣量為： =+++++++，而終渣%15Fe Oω =∑ ）（（表 74），故總量為：% =247。 ②% Oω ==）（ ③ ==）（ 第三步：計(jì)算爐氣含量及成分 爐氣中含有 O CO、 CO N SO2 和 H2O。其中 CO、 CO SO2 和 H2O 可由表 25~27 查得， O N2 則由爐氣總體積來(lái)確定?，F(xiàn)計(jì)算如下： )% (991% xgg VVGVVV ????? ??? mVVVV xsg ????? 式中 gV—— CO、 CO SO2和 H2O各組分體積， ，其值為： + + + —— 不 計(jì) 自 由 氧 的 氧 氣 消 耗 量 ， 本 計(jì) 算 中 ， 其 值 為+=（見(jiàn)表 29） Vx—— 石灰中的 S與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量（其質(zhì)量為： ，見(jiàn)表29）， m3； %—— 爐氣中自由氧含量 99—— 由氧純度為 99%轉(zhuǎn)換得來(lái)。 計(jì)算結(jié)果列于表 210 表 29 實(shí)際耗氧量 耗氧項(xiàng) /㎏ 供氧項(xiàng) /㎏ 實(shí)際氧氣消 耗量 /㎏ 鐵水中元素氧化耗氧量（表 25） 石灰中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧化量（表 27） 鐵水中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量（表 27） 爐襯中碳氧化耗氧量（表 26） 煙塵中鐵氧化耗氧量（表 24） 7 +①= 爐氣自由氧含量（表 210） 合計(jì) 合計(jì) 注： ① 爐氣中 N2（存在于氧氣中，見(jiàn)表 24）的質(zhì)量，詳見(jiàn)于表 210。 表 210 爐氣量及其成分 爐氣成分 爐氣量 /㎏ 體積 /m3 體積分?jǐn)?shù) /% CO CO2 SO2 H2O O2 N2 ① ② ① ② 合計(jì) 注： ① 爐氣中 O2體積為% =；質(zhì)量為。 ② 爐氣中 N2 的體積系爐氣總體積與其它成分的體積之差； 質(zhì)量為. 第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量 鋼水量 : 鐵損煙塵、噴濺、和渣中的鐵水中元素的氧化量鐵水量 Q g = =[75% 56/72+70% 112/160] 6% = 據(jù)此可以編制出未加廢鋼、脫氧與合金化前的物料平衡表 211。 表 211 未加廢鋼時(shí)的物料平衡 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 鐵水 石灰 螢石 生白云石 爐襯 鋼水 爐渣 爐氣 噴濺 煙塵 氧氣 渣中鐵珠 合計(jì) 合計(jì) 注：計(jì)算誤差為（ ） / 100%=－ % 第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡。 如同“第一步”計(jì)算鐵水中元素氧化量一樣，利用表 21的數(shù)據(jù)先確定廢鋼中元素的氧化量及其耗氧量和成 渣量（表 212），再將其與表 211 歸類合并，遂得到加入廢鋼厚的物料平衡表 213 和表 214。 第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡。 表 212 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量 元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量（ kg） 耗氧量（ kg） 產(chǎn)物料（ kg） 進(jìn)入鋼種的量（ kg） C [C]→ {CO} [C]→ {CO2} % 90%= 入氣 % 90%= 入氣 Si [Si]→（ SiO2） %= Mn [Mn]→（ MnO） %=067 P [P]→（ P2O5） %= S [S]→ {SO2} [S]+（ CaO）→（ CaS）+（ O) % 1/3= 入氣 % 2/3= － （ CaS） 合計(jì) 成渣量（ kg） 表 213 加入廢鋼的物料平衡表（以 100Kg鐵水為基礎(chǔ)） 收 入 支 出 項(xiàng) 目 重量 /Kg % 項(xiàng) 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 煙塵渣中鐵珠 爐 襯 煙塵 氧 氣 合 計(jì) 表 214 加入廢鋼的物料平衡表（以 100Kg（鐵水 +廢鋼）為基礎(chǔ) 收 入 支 出 項(xiàng) 目 重量 /Kg % 項(xiàng) 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 煙塵渣中鐵珠 爐 襯 煙塵 氧 氣 合 計(jì) 先跟據(jù)鋼種的成分設(shè)定值（表 21）和鐵合金 成分及其回收率（表 23）算出錳鐵和硅鐵的加入量，在計(jì)算其元素的燒損量。 將所有結(jié)果與表 214 歸類合并，既得冶煉一爐鋼的總物料平衡表。 錳鐵加入量 WMn為： %Mnn% %n% 回收率錳鐵含 】【—】【 終點(diǎn)鋼種 ?M MMn鋼水量 %80% %% ?? = 硅鐵加入量 WSi為： %Sii% i)%i%i( F e M n回收率硅鐵含 】【—加錳鐵后的鋼水量】【—】【 終點(diǎn)鋼種 ??S SSS %75% )(% ? ??? = 鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量列于表 215。 表 215 鐵合金元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量 類別 元素 燒損量 Kg 脫氧量 Kg 成渣量 Kg 爐氣量 Kg 入鋼量 Kg 錳 鐵 C % 10%= % 90%= Mn % 20%= % 80%= Si % 25%= % 75%= P %=0019 S %= Fe %= 合計(jì) 硅 鐵 Al % 100%= Mn % 20%= % 80%= Si % 25%= % 75%= P %=① S %=① Fe %= 合計(jì) 總計(jì) 鐵合金脫氧和合金化后的鋼水的成分如下： 脫氧和合金化后的鋼水的成分如下： C % % % ?? Si % %100635 273 ?? Mn % % % ?? P % % ??? S % %100635 000 ?? 可見(jiàn)，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。為此需在鋼包內(nèi)加焦粉增碳。其加入量 W1為： W1= ? ?? ? ? ?%% % 回收率量焦炭含 鋼水量CC ? ?? = %75% % ?? = 焦粉生成產(chǎn)物如下 ： 碳燒損量 /㎏ 耗氧量 /㎏ 氣體量 /㎏ 成渣量 /㎏ 碳入鋼量 /㎏ % 25%= + (+)%=64 % = % 075%= 注： ① CO H2O 和揮發(fā)分的總和（未計(jì)算揮發(fā)分燃燒的影響）。 由此可得冶煉過(guò)程（即脫氧和合金化后）的物料平衡表 216。 表 216 Q275鋼 總物料平衡 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 % 項(xiàng)目 質(zhì)量 % 鐵水 鋼水 9..52++0,0655 廢鋼 石灰 爐渣 ++ 螢石 輕燒白云石 爐氣 ++ 爐襯 氧氣 噴濺 0,88 錳鐵 煙塵 硅鐵 渣中鐵珠 焦粉 合計(jì) 注：計(jì)算誤差為（ ） / 100%=%。 ① 可近似認(rèn)為（ +）的氧量系出鋼水二次氧化所帶入。 Q275 鋼熱平衡計(jì)算 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù) 表 217 Q275鋼鋼種入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值 名稱 入爐物料 產(chǎn)物 鐵水 ① 廢鋼 其他原料 爐渣 爐氣 煙塵 溫度 /℃ 1250 25 25 與鋼水相同 1450 1450 注 ① 純鐵熔點(diǎn)為 1536℃ 表 218 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 (㎏ K)1 — — 熔化潛熱 /kJ㎏ 1 218 272 209 209 209 — 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容 /kJ (㎏ K)1 8 — — 計(jì)算所需基本原 始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表 217）；物料平衡熱容（表 218）；反應(yīng)熱效應(yīng)（表 219）；溶入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響（表220）。其它數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。 表 219 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng) 組元 化學(xué)反應(yīng) Δ H /kJ kmol1 Δ H /kJ kg1 C C Si Mn P Fe Fe SiO2 P2O5 CaCO3 MgCO3 [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng)[C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) [Si]+{O2}=(SiO2) 氧化反應(yīng) [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應(yīng) 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應(yīng) [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應(yīng) 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應(yīng) (SiO2)+2(CaO)=(2CaO