【正文】 沸騰鋼的終渣氧化性，有不同的要求。脫碳速度：脫碳速度越大，碳奪取爐渣中的氧越強(qiáng)烈，而熔池?cái)嚢柙接辛?，促進(jìn)爐渣中的氧化鐵向金屬中傳遞，爐渣氧化性大大減弱。.化性的控制用渣中氧化鐵的活度αFeO表示爐渣的氧化性是最合理的，因?yàn)樵械难趸F不會(huì)呈自由狀態(tài)存在，但是，由于確定αFeO的數(shù)值相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)橐话阒挥糜谘芯抗ぷ?，生產(chǎn)中普遍用氧化鐵的濃度表示爐渣的氧化性。此時(shí)，提高渣中CaF∑ FeO 、MnO、MgO等含量都能使?fàn)t渣熔點(diǎn)降低，流動(dòng)性改善。.度的控制過(guò)粘的爐渣去除磷、硫緩慢，含有大量的金屬珠，降低鋼水的收得率；過(guò)稀的爐渣則強(qiáng)烈侵蝕爐襯。對(duì)鐵水前，預(yù)熱石灰，能顯著增加成渣過(guò)程?！胺蹈伞敝饕翘嫉募ち已趸乖醒趸F濃度降低較多，致使?fàn)t渣的熔點(diǎn)顯著升高，爐渣變稠而不活躍，成為半固體狀態(tài)而失去精煉能力。在鐵含磷量較低，采用單渣法和廢鋼做冷卻劑時(shí)，石灰加入量可按下式計(jì)算當(dāng)鐵水中含磷較高并假定金屬料中含磷量的90%氧化進(jìn)入爐渣，則石灰加入量按下式計(jì)算：.灰熔解速度的因素FeO是石灰的基本溶劑，有利于石灰的溶解，F(xiàn)eO能降低爐渣的粘度，加速石灰塊外部的傳質(zhì)，并改善爐渣對(duì)石灰的潤(rùn)濕和爐渣向石灰孔隙中的滲透，F(xiàn)eO和CaO同時(shí)是立方晶系，有利于氧化鐵向石灰晶格中遷移和擴(kuò)散。氧槍操作首先應(yīng)滿足化渣塊和不“返干”的要求，同時(shí)，也要滿足減少噴濺，準(zhǔn)確控制終點(diǎn)，以及延長(zhǎng)爐齡的要求，變動(dòng)槍位是目前控制吹煉過(guò)程的重要手段，槍位的變動(dòng)主要由一下因素決定：吹煉的不同階段熔池的深度造渣材料的加入量及其質(zhì)量鐵水溫度和成分噴頭結(jié)構(gòu).度的控制與石灰加入量的確定爐渣堿度是脫硫、脫磷能力的基本標(biāo)志，~，在冶煉含磷硫較高的原料和低磷硫的鋼種時(shí)，要提高堿度，~。射流被熔池的反作用擊散，產(chǎn)生的氧氣氣泡同樣參與熔池的循環(huán)，并在循環(huán)過(guò)程中進(jìn)行金屬的氧化。由于液滴的表面積很大，卷入射流的金屬滴中的任何元素在強(qiáng)氧化性氣氛下氧化都極迅速，因而液滴是將氧傳給熔池的基本載體。在通常的吹煉條件下，氧氣射流的能量約有20%消耗于熔池的攪拌，5%~10%消耗于克服阿基米德力，70%~80%消耗于非彈性碰撞的能量損失，射流與熔池之間的相互破碎和乳物，在氧氣射流因射流而產(chǎn)生的CO氣體的共同作用下，引起射流與金屬、爐渣之間的相互破碎，并形成金屬―爐渣乳濁液，使它們相互之間的接觸面積劇烈增大，而使吹煉過(guò)程加速進(jìn)行。氧槍出口處的氧氣射流，其密度顯著大于周?chē)嘟橘|(zhì)的密度，這有利于射程增加。氧氣射流在轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)向下流動(dòng)的過(guò)程中，將從周?chē)槲鼰焿m、金屬滴和渣滴等比重很大的質(zhì)點(diǎn)，是射流的速度降低，擴(kuò)張角減小。本設(shè)計(jì)采用分階段定量裝入，大體上保持了比較適當(dāng)?shù)娜鄢厣疃群脱b入量的相對(duì)穩(wěn)定性。.合成渣料采用FexOx或CaF2或MgO作熔劑與石灰制成的復(fù)合渣料，%，鐵礦石要求是Fe2O3或Fe3O4含量高的富礦，增碳劑含量應(yīng)大于95%，粒度適中。其塊度一般為5~40mm為宜。.，加速石灰熔解，迅速改善爐渣流動(dòng)性。.石灰是堿性煉鋼法的基本造渣材料，對(duì)石灰化學(xué)成分的要求是CaO含量應(yīng)高而SiO2和S的含量應(yīng)盡可能低，把燒堿控制在4%~7%，塊度一般以5~40mm為宜。在保證鋼質(zhì)量的前提下，選用適當(dāng)牌號(hào)鐵合金，對(duì)熔點(diǎn)較低和易氧化的合金，可在低溫 200℃ 下烘烤。對(duì)輕薄料進(jìn)行打包或壓塊，以縮短裝料時(shí)間，塊度最長(zhǎng)≤，最大重量≤150kg，最大面積≤。采用廢鋼冷卻可降低轉(zhuǎn)爐的鋼鐵料、造渣料和氧氣的消耗。硫在多數(shù)鋼種中是有害元素，在氧化性氣氛下，采用雙渣法、換渣法或大渣法，可以脫出較多的硫，%。錳是鋼中有益元素，錳可以加速石灰熔化，提高終點(diǎn)鋼水殘錳量和提高脫硫效果，%左右。%~%為宜，前后波動(dòng)應(yīng)在177。5 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì).鐵水是轉(zhuǎn)爐的主要金屬原料，占金屬料裝入量的70%~100%，為了保證冶煉過(guò)稱順利，鐵水必須滿足要求。爐帽工作層采用二步煅燒鎂磚。工作層指與金屬、爐渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件及其苛刻。該層采用鎂磚砌筑。一般H穿 ，取H穿 。當(dāng)球缺體半徑R 時(shí)，球缺體高h(yuǎn)1 的設(shè)計(jì)較多。表41 系數(shù)K的推薦值轉(zhuǎn)爐容量/t 30 30~100 100 備注 K ~ ~ ~ 大容量取下限，小容量取上限 表42 平均每爐鋼冶煉時(shí)間推薦值轉(zhuǎn)爐容量/t 30 30~100 100 備注 冶煉時(shí)間/min 28~32 12~16 32~38 14~18 38~45 16~20 結(jié)合供氧強(qiáng)度、鐵水成分、所煉鋼種等具體條件確定 注，括號(hào)內(nèi)數(shù)系吹氧時(shí)間參考值設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)爐的公稱容量為300t，t取17min。熔池直徑D。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的高徑比略小于頂吹轉(zhuǎn)爐，~。對(duì)于容量較小的爐子，鐵水比大且Si、P、S含量高，以及供氧強(qiáng)度增加和底部噴口直徑大者取上限。由于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程比單純頂吹平穩(wěn)，且鋼渣噴濺高度也較低，所以復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可略小于頂吹轉(zhuǎn)爐。在同樣熔池深度的情況下，熔池直徑可以比筒球型大，增加了熔池反應(yīng)面積，有利于去磷、硫。圖41 常見(jiàn)轉(zhuǎn)爐爐型 a 筒球型 b 錐球型 c 截錐形 本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇錐球型。在我國(guó)從1962年起在首都鋼鐵公司采用這種方法進(jìn)行試驗(yàn)以后，全國(guó)各地相繼建造了大、中、小型頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐，發(fā)展速度很快。本計(jì)算取5%,則得廢鋼吸熱Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即故廢鋼加入量Wf為即廢鋼比為熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表323表323 熱平衡表收入 支出 項(xiàng)目 鐵水物理熱 元素氧化熱成渣熱 其中C氧化 Si氧化 Mn氧化 P氧化 Fe氧化 SiO2成渣 P2O5成渣 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 若不計(jì)算爐渣帶走的熱量時(shí) 熱效率 4 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的出現(xiàn)，對(duì)大幅提高鋼的產(chǎn)量有著重要的意義。詳見(jiàn)表322。爐渣物理熱Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱Qx。℃式中，、.為終點(diǎn)鋼水中C、Mn、P和S的含量?！嬖匮趸療峒俺稍鼰酫y：由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng) 表319 可以算出，其結(jié)果列于表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/KJ 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣熱/KJ C→CO *11639 Fe→Fe2O3 *6460 C→CO2 *34834 P→P2O5 *18980 Si→SiO2 *29202 P2O5→ *4880 Mn→MnO *6594 SiO2→ *1620 Fe→FeO *4250 合計(jì)Qy 爐襯中碳的氧化熱Q1，根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定 故，熱收入總值為第二步：計(jì)算熱支出Q2 熱支出項(xiàng)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 金屬 物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。表317 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 廢鋼 其他原料 爐渣 爐氣 煙塵 溫度/℃ 1250 25 25 與鋼水相同 1450 1450 純鐵熔點(diǎn)為1536℃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. 1 熔化潛熱/ 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容/KJ. 1 表319 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元 化學(xué)反應(yīng) H/ H/ C [C]+1/2 O2 CO 氧化反應(yīng) 139420 11639 C [C]+ O2 CO2 氧化反應(yīng) 418072 34834 Si [Si]+ O2 SiO2 氧化反應(yīng) 817682 29202 Mn [Mn]+1/2 O2 MnO 氧化反應(yīng) 361740 6594 P 2[P]+5/2 O2 P2O5 氧化反應(yīng) 1176563 18980 Fe [Fe]+1/2 O2 FeO 氧化反應(yīng) 238229 4250 Fe 2[Fe]+3/2 O2 Fe2O3 氧化反應(yīng) 722432 6460 SiO2 SiO2 +2 CaO 成渣反應(yīng) 97133 1620 P2O5 P2O5 +4 CaO 成渣反應(yīng) 693054 4880 CaCO3 CaCO3 CaO + CO2 分解反應(yīng) 169050 1690 MgCO3 MgCO3 MgO + CO2 分解反應(yīng) 118020 1405 表320 熔入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值元素 C Si Mn P S Al Cr . 在鐵中的極限溶解度/% 無(wú)限 無(wú)限 ∑ 6 熔入1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值/℃ 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 .鐵熔點(diǎn)降低的值/℃ 適用含量范圍/% 1 ≤3 ≤15 ≤ ≤ ≤1 ≤18 .驟 以100Kg鐵水為基礎(chǔ)第一步：計(jì)算熱收入Qs 熱收入項(xiàng)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。其加入量W1為：焦粉生成的產(chǎn)物如下碳燒損量/kg 耗氧量/kg 氣體量/kg 成渣量/kg 碳入鋼量/kg *%*25% +* + % *% *%*75% 為COH2O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 的總物料平衡表316表316 總物料平衡表收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量/kg % 項(xiàng)目 質(zhì)量/kg % 鐵水 鋼水 ++ 廢鋼 爐渣 ++ 石灰 爐氣 ++ 螢石 噴濺 輕燒生白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 ++ 錳鐵 硅鐵 焦粉 合計(jì) 100 合計(jì) 100 注：計(jì)算誤差為 可近似認(rèn)為 + 的氧量系出鋼二次氧化帶入 熱平衡計(jì)算.需原始數(shù)據(jù)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317 ；物料平均熱熔 表318 ；反應(yīng)熱效應(yīng) 表319 ；溶入鐵中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響 表320 。錳鐵加入量WMn為硅鐵加入量WSi為鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量列表315表315 鐵合金中元素?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% CO2 *%*90% Mn *68%*20% *68%*80% Si *%*22% *%*78% P *% S *% Fe *25% 合計(jì) Al *%*100% Mn *%*20% *%*80% Si *73%*22% *73%*78% P *% S *% Fe *24% 合計(jì) 可見(jiàn)，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。*28/ 第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量剛水量據(jù)此可編制脫氧和合金化前的物料平衡表表311 未加廢鋼時(shí)的物料平衡表收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量/kg % 項(xiàng)目 質(zhì)量/kg % 鐵水 鐵水 石灰 爐渣 螢石 爐氣 生白云石 噴濺 爐襯 煙塵 氧氣 渣中鐵珠 合計(jì) 100 合計(jì) 100 注：計(jì)算誤差為第五步：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31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312 ，再將其與表311歸類合并，遂得加入廢鋼后的物料平衡表313和表314表312 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)物量/kg 進(jìn)入鋼中的量/kg C [C]→ CO *%*90% 入氣 [C]→ CO2 *%*10% 入氣 Si [Si]→ SiO2 *% Mn [Mn]→ MnO *% P [P]→ P2O5 *% S [S]→ SO2 *%*1/3 入氣 [S]→ CaO CaS +[O] *%*2/3 CaS 合計(jì) 成渣量/kg 表313 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 質(zhì)量 % 項(xiàng)目 質(zhì)量 % 鐵水 100 鋼水 + 廢鋼 爐渣 + 石灰 爐氣 + 螢石 噴濺 輕燒生白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 + 合計(jì) 100 合計(jì) 100 注：本計(jì)算誤差為表314 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 質(zhì)量 % 項(xiàng)目 質(zhì)量 % 鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 輕燒生白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 合計(jì) 100 合計(jì) 100 第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值 表31 和鐵合金成分及其回收率 表33 算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素的燒損值。本計(jì)算中，其值為 Gs―不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，kg。O2和N2則由爐氣總體積來(lái)確定。第三步：計(jì)算爐氣量及其成分爐氣中含有CO、CONSO和H2O。渣中已含 SiO2 +++ 。即W Fe2O3 5%,W FeO % 金屬中[C]的氧化物 90% C氧化成CO，10% C氧化成CO2 煙塵量 %（其中W FeO 為75%，W Fe2O3 為20%） 廢鋼量 由熱平衡計(jì)算確定。根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》要求，本設(shè)計(jì)冶煉普碳鋼、低碳鋼，據(jù)此選定轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種的牌號(hào)為Q235A。3 物料平衡與熱平衡計(jì)算 物料平衡.需原始數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)