【正文】 H2O+CO +CO2 +SO2)體積+自由氧的體積+ N2體積=(+++0)+% V+VN2其中：VN2=*：括號(hào)內(nèi)的參數(shù)為“氧氣的消耗和帶入項(xiàng)目”, %時(shí)氧的體積, （1—%）表示換算成N2體積。故（Fe2O3）≈5%, (FeO) ≈10%7）、終渣成分及重量的計(jì)算見表213表213終渣成分及重量組成氧化產(chǎn)物量/kg石灰/kg礦石/kg輕燒白云石/kg輕燒鎂球/kg爐襯/kg共計(jì)/kg組成/%m(CaO) m(MgO)m(SiO2) m(P2O5)m(MnO)m(Al2O3) m(CaS) m(FeO)m(Fe2O3)總計(jì)100其中①=石灰中—石灰中S自耗m（CaO）=—≈②、③是元素被氧化成氧化鐵的質(zhì)量, 其質(zhì)量是這樣算出來的：表212中不計(jì)（Fe2O3）及（FeO）在內(nèi)的爐渣質(zhì)量為 m（CaO+MgO+SiO2+P2O5+MnO+Al2O3+CaS）=(++++++)= (kg)因?yàn)? 所以渣中其他成分之和為100%—15%=85%, 故爐渣質(zhì)量為%=（kg）由此可知：m（FeO）=10%= (kg)其中m（Fe）=56/72=（kg）m（Fe2O3）=5%=（kg）其中m（Fe）=112/160=（kg） 礦石及煙塵中的鐵量和氧量的計(jì)算（1） 假定礦石中全部被還原成鐵, ：（2） %, 則 爐氣成分及重量的計(jì)算見表214表214爐氣成分及重量爐氣成分重量, kg體積（Nm3）%CO = CO2 = SO2 O2 ① N2 ② H2O = 共計(jì) 其中 m（CO）=鐵水中的C被氧化成的CO+爐襯中的C被氧化成的CO =+= m（CO2）=鐵水中的C被氧化成的CO2+爐襯中的C被氧化成的CO2+白云石燒減的質(zhì)量+石灰燒減的質(zhì)量=+++=m（SO2）=鐵水中的S的氣化氧化物質(zhì)量+其他=++=m（H2O汽）=礦石帶入的質(zhì)量= kg①、②是自由氧和氮?dú)獾馁|(zhì)量。5）、石灰成分及重量的計(jì)算（）見表212表212石灰成分及重量石灰成分重量（kg）石灰成分重量（kg）CaO%=Al2O3%=SiO2%=S1%=MgO%=燒減2%=共計(jì)說明：石灰加入量計(jì)算如下：取終渣堿度R=% CaO/%SiO2= (參煉鋼原理P167圖5—19)式中 Σ(SiO2) = (鐵水+爐襯+輕燒白云石+輕燒鎂球+礦石)中帶入=（++0093++）=(kg)Σ(CaO ) = (輕燒白云石+輕燒鎂球+爐襯+礦石—鐵水中S成渣消耗CaO量礦石中S成渣消耗CaO量）=（+++）=(kg)∴Q=%%= [kg]：2/3S以[S]+(CaO)=(CaS)+[O]的形式反應(yīng), 其中：生成(CaS)重：2/3=[kg]生成[O]量為：2/3=[kg]消耗（CaO）量：2/3= [kg] 1/3S以[S]+O2=SO2的形式反應(yīng)而進(jìn)入爐氣, 其中：生成的SO2量為：1/3=[kg]消耗氧氣量為：1/3=[kg]。表211礦石加入量及其成分成分重量（kg）成分重量（kg）M（Fe2O3）%=M(MgO)1%=M（FeO）%=M(S③)1%=M(SiO2)%=M(H2O)1%=M(Al2O3)%=M(CaO)%=共計(jì)③2/3S以[S]+(CaO)=(CaS)+[O]的形式反應(yīng), 其中生成CaS量為(kg)：2/372/32=(kg)消耗CaO量為2/356/32=(kg), 生成氧量為2/316/32=(kg)。4）、礦石加入量及成分。表210 輕燒鎂球成分及重量的計(jì)算成分重量（kg）成分重量（kg）CaO5%=燒減②%=MgO70%=Al2O3%=SiO25%=共計(jì)加入輕燒白云石和輕燒鎂球后經(jīng)爐渣成分計(jì)算, 應(yīng)滿足MgO=8~12%范圍, 目的是可以提高爐襯抗熔渣的侵蝕能力, 提高爐齡。具體的輕燒白云石成分及重量見表29。為此, 必須保證渣中（MgO）含量在8～12%之間來計(jì)算白云石加入量。表27 鐵水中各元素的氧化量、耗氧量和氧化產(chǎn)物量元素反應(yīng)式元素氧化（kg）耗氧量（kg）氧化產(chǎn)物（kg）備注C[C]+O2=CO C[C]+O2=CO2 Si[Si]+O2=(SiO2) Mn[Mn]+O2=(MnO) P2[P]+O2=(P2O5) Fe[Fe]+O2=(FeO) 見表212Fe2[Fe]+O2=(Fe2O3) 見表212共計(jì) （3） 造渣劑成分及數(shù)量：（選自國內(nèi)有關(guān)生產(chǎn)爐）1）、爐襯侵蝕成分及重量的計(jì)算（／100kg鐵水）表28爐襯成分重量（kg）爐襯成分重量（kg）CaO1%=Al2O3%=MgO%=C①%=SiO2%=共計(jì)其中①：C90%C→CO 90%=[kg] 10%C→CO2 10%= [kg]消耗O2：= [kg]生成CO2的耗氧[kg]爐襯中C消耗的O2量： += [kg]2）、輕燒白云石成分及重量的計(jì)算（／100kg鐵水）為了提高轉(zhuǎn)爐爐襯壽命, 在加入石灰造渣的同時(shí), 添加一部分白云石作造渣劑, 其目的是提高爐渣中MgO的含量。（1）鐵水中各元素的氧化量見表26表26 鐵水中各元素的氧化量%CSiMnPS備注鐵水鐵水溫度1330℃終點(diǎn)鋼水痕跡實(shí)測氧化量說明：[Si]——在堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法中, 鐵水中的硅幾乎全部被氧化, 隨同加入的其它材料帶入的SiO2一起進(jìn)入爐渣中, 故終點(diǎn)鋼水硅的含量為痕跡；[P]——單渣法, 轉(zhuǎn)爐的去磷率約86—89%, 本次計(jì)算取88%, 12%留在鋼中, 同時(shí)要考慮鋼包中回磷的因素；[Mn]——終點(diǎn)鋼水殘錳量, 一般為鐵水中錳含量的30%～40%, 本設(shè)計(jì)取30%；；[S]——氧氣轉(zhuǎn)爐內(nèi)去硫率不高, 一般在30～50%的范圍, 這里取40%；（%計(jì)算）。為簡化計(jì)算, 物料平衡以100kg鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。P2O5（1）渣中鐵珠占渣重的5%；（2）金屬中碳的氧化90%[C] →CO , 10%[C]→CO2；（3）噴濺鐵損占鐵水量的1%；（4）爐氣平均溫度1470℃；%；% 其中有75%FeO和20%Fe2O3；（5）%；（6）%%N2。C生鐵218鋼272爐渣209爐氣煙塵209礦石209（認(rèn)為25℃與煉鐵溫度下兩者數(shù)值近似）表25反應(yīng)熱效率反應(yīng)式kJ/kmolkJ/kg(元素)分子量C +O2=COC C+O2=CO2C Si+O2=SiO2Si 2P+O2=P2O5P Mn+O2=MnOMn Fe+O2=FeOFe 2Fe+O2=Fe2O3Fe 2CaO+SiO2=2CaOC熔化潛熱kJ/kg表23 冶煉鋼種成分%CSiMnPSIF鋼~~~～ ～ 平均熱見表24。表21 鐵水成分及溫度成分CSiMnPS鐵水溫度%1330℃原材料成分見表22。因此, 本次設(shè)計(jì)最后決定采用立彎式板坯連鑄機(jī)。（6）帶直線段弧形連鑄機(jī)的特點(diǎn)：分散應(yīng)變；鑄坯固液界面變形率降低；帶液芯矯直, 不產(chǎn)生內(nèi)部裂紋；有利于提高拉速。（4）水平連鑄機(jī)的特點(diǎn)：設(shè)備高度最低；鋼水無二次氧化, 鑄坯內(nèi)部質(zhì)量得到改善；鋼水在水平位置凝固成型, 不受彎曲矯直作用, 有利防止產(chǎn)生裂紋；結(jié)晶器與鑄坯間的潤滑困難；能夠澆注小斷面鑄坯, 多澆鑄圓坯。進(jìn)步：鑄機(jī)總高度減小了, 鑄坯運(yùn)輸方便, 鑄坯定尺不受限制；適于澆鑄小斷面的鑄坯( 100100mm )。不同：鑄坯完全凝固后, 頂彎90186。（1）立式連鑄機(jī)的基本特點(diǎn)：①主要設(shè)備布置在垂直線上；② 有利于鋼水中非金屬夾雜物上?。虎?鑄坯不受任何彎曲、矯直作用；④ 設(shè)備高度大, 25－35m以上, 建設(shè)費(fèi)用大, 設(shè)備維護(hù)及事故處理很困難；⑤ 對(duì)于板坯因鋼水靜壓力大, 鼓肚變形較為突出。連鑄的優(yōu)越性：(1)提高綜合成材率(2)降低能耗(3)產(chǎn)品的均一性高、質(zhì)量好(4)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。要使鋼中的含碳量達(dá)到超低碳的要求, 只有通過RH真空脫氣處理來降低碳含量。鞍鋼采用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→RH真空處理→連鑄→熱軋→冷軋的IF鋼生產(chǎn)工藝, 精煉過程中關(guān)鍵技術(shù)之一就是RH真空脫碳工藝技術(shù)的完善與穩(wěn)定, 同時(shí)也是保證IF鋼生產(chǎn)和質(zhì)量的前提。另外DH精煉一根管通過提升鋼液進(jìn)行精煉, 但設(shè)備復(fù)雜、投資和操作費(fèi)都比較高, 現(xiàn)在基本已將淘汰。VOD爐沒有熱源, 一般不用造渣精煉。（3） VOD爐VOD爐主要用于冶煉低碳不銹鋼, 在鋼包爐內(nèi)真空條件下吹氧脫碳(%～%)。3） 可進(jìn)行吹氧脫碳和二次燃燒進(jìn)行熱補(bǔ)償, 減少處理溫降。對(duì)于深脫碳和脫氫反應(yīng)可以在30min內(nèi)完成。（2） RH爐精煉RH法是將鋼水不斷地提升到真空室內(nèi)進(jìn)行脫氣、脫碳等反應(yīng), 然后回流到鋼包中。4） 采用渣鋼精煉工藝, 精煉成本低。2） 具有電弧加熱功能, 熱效率高, 升溫幅度大, 溫度控制精度高。鋼包精煉爐的應(yīng)用對(duì)整個(gè)企業(yè)來看, 至少可增加如下得益：加快生產(chǎn)節(jié)奏, 提高整個(gè)冶金生產(chǎn)效率。3） 真空脫氣功能。2） 氬氣攪拌功能。鋼液通過電弧加熱獲得新的熱能, 這不但能使鋼包精煉時(shí)可以補(bǔ)加合金和調(diào)整成分, 也可以補(bǔ)加渣料, 便于鋼液深脫硫和脫氧。鋼包爐是爐外精煉的主要設(shè)備之一。此外, 在鋼材的生產(chǎn)階段, 爐外精煉設(shè)備還具有良好的生產(chǎn)調(diào)節(jié)功能, 可以促進(jìn)煉鋼和連鑄生產(chǎn)的均衡性。爐外精煉設(shè)備的提純精煉功能, 在對(duì)于鋼水提純的過程中, 主要采用鋼渣反應(yīng)的方法和噴射冶金的方法以及真空冶煉的方法, 將鋼水中的雜質(zhì)去除, 包括鋼水中所夾雜的硫、磷、氮、碳、氫、氧等等都會(huì)得到有效的清除。常用爐外精煉的方法：（1）真空：如RH、VOD、DH等；（2）攪拌：如VD（吹氬）、ASEASKF（電磁攪拌）等；（3）加熱：如LF、VAD（電加熱）、CAS（化學(xué)加熱）等；（4）吹氧：AOD、VOD、RHOB等；（5）喂絲：加鋁線、加包芯線等。精煉：將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進(jìn)行脫氣、脫氧、脫硫, 去除夾雜物和進(jìn)行成分微調(diào)等。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進(jìn)行。故本設(shè)計(jì)選擇頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉。顯然, 氧氣底吹法與氧氣頂吹法相比較, 各有長短。氧流從下向上吹入穿過熔池直接與金屬接觸, 有利于碳的直接氧化和碳氧反應(yīng)CO氣泡在熔池底部的生成, 改善了脫碳反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件, 使脫碳反應(yīng)優(yōu)先于脫磷反應(yīng), 易于吹煉極低碳鋼[9]。同氧氣頂吹法相比較, 底吹法的優(yōu)點(diǎn)是:吹煉過程平靜, 噴濺少, 金屬收得率提高, 殘錳量較高, 鐵合金消耗減少, 吹煉時(shí)間縮短, 生產(chǎn)率提高。頂吹對(duì)整個(gè)熔池的攪拌強(qiáng)度不夠, 存在采滯區(qū)域, 存在著溫度梯度和濃度梯度, 熔池具有不均勻性, 渣鋼混合不完全, 渣中FeO含量高。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法(LD法)同平爐法相比較, 主要優(yōu)點(diǎn)是:爐內(nèi)反應(yīng)速度快, 生產(chǎn)率高。故本設(shè)計(jì)采用KR法CaO鐵水包脫硫。噴吹法最大的缺點(diǎn)是, 動(dòng)力學(xué)條件差, 有研究表明, 在都使用CaO基脫硫劑的情況下, KR法的脫硫率是噴吹法的四倍。目前, 以噴吹鎂系脫硫劑為主要發(fā)展趨勢, 其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用低, 操作靈活, 噴吹時(shí)間短, 鐵水溫降小。不足是設(shè)備復(fù)雜, 一次投資較大, 脫硫鐵水溫降較大。KR法是指將澆注耐火材料并經(jīng)過烘烤的十字形攪拌頭, 浸入鐵水包熔池一定深度, 借其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的漩渦, 使氧化鈣或碳化鈣基脫硫粉劑與鐵水充分接觸反應(yīng), 達(dá)到脫硫目的?？s短冶煉時(shí)間, 提高鋼的質(zhì)量。 鐵水預(yù)處理采用鐵水預(yù)處理的目的在于提高鐵水質(zhì)量和分散轉(zhuǎn)爐的冶煉功能, 減輕或取消轉(zhuǎn)爐的脫磷、脫硫負(fù)擔(dān), 從而使轉(zhuǎn)爐的冶煉功能著重于脫碳、升溫, 提高鋼的質(zhì)量, 具有單一化、專業(yè)化的特點(diǎn)。混鐵爐進(jìn)鐵方式是一種能耗較高的進(jìn)鐵方式, 新建煉鋼車間不宜選取。鐵水罐進(jìn)鐵的缺點(diǎn)：由于高爐出鐵時(shí)出鐵量不易控制, 不能保證轉(zhuǎn)爐鐵水裝入量的準(zhǔn)確和穩(wěn)定, 給轉(zhuǎn)爐冶煉帶來很大困難。（3） 鐵水罐直接進(jìn)鐵鐵水罐直接進(jìn)鐵是指高爐鐵水用鐵水罐車運(yùn)到煉鋼車間, 直接作為轉(zhuǎn)爐鐵水罐, 不再進(jìn)行倒罐?；扈F爐進(jìn)鐵的優(yōu)點(diǎn)：能夠保證鐵水成分和溫度的均勻穩(wěn)定, 有利于轉(zhuǎn)爐的冶煉；入轉(zhuǎn)爐