【正文】 是衡量工業(yè)化水平極為重要的標(biāo)志之一。鋼鐵工業(yè)為制造各種機(jī)械設(shè)備提供最基本的材料， 屬于基礎(chǔ)材料工業(yè)的范疇。一定意義上，一個(gè)國家鋼鐵工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r也反映其國民經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的程度?？v觀當(dāng)今世界各國，所有發(fā)達(dá)國家無一不是具有相當(dāng)發(fā)達(dá)的鋼鐵工業(yè)的。此外，由于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大，每天 原材料及產(chǎn)品的吞吐量大，需要龐大的運(yùn)輸設(shè)施為其服務(wù)。對(duì)于大型鋼鐵企業(yè)來說，還必須有重型機(jī)械的制造及電子工業(yè)為其服務(wù)。故雄厚的資金是發(fā)展鋼鐵企業(yè)的重要前提。 有較高的強(qiáng)度及韌性。 所需資源（鐵礦、煤炭等）貯量豐富，可供長期大量采用，成本低廉。自古至今，與其他工業(yè)相比，鋼鐵工業(yè)相對(duì)生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、質(zhì)量好和成本低。 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 8 1 高爐冶煉綜合計(jì)算 概述 組建煉鐵車間或新建高爐，都必須依據(jù)產(chǎn)量以及原料和燃料條件作高爐冶煉綜合計(jì)算 ， 包括配料計(jì)算、物料平衡計(jì)算和熱平衡計(jì)算。以這些參數(shù)為基礎(chǔ)作煉 鐵車間或高爐設(shè)計(jì)。對(duì)于一種新的工業(yè)生產(chǎn)裝置，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)室研究、半工業(yè)性試驗(yàn)、以致于工業(yè)性試驗(yàn)等一系列研究來確定基本工藝技術(shù)參數(shù)。例如冶煉強(qiáng)度、焦比、有效容積利用系數(shù)等。 將依據(jù)確定的工藝 技術(shù)參數(shù)、原燃料成分計(jì)算出單位產(chǎn)品的原料、燃料以及輔助材料的消耗量，以及主、副產(chǎn)品成分和產(chǎn)量等，供車間設(shè)計(jì)使用。 依據(jù)質(zhì)量守衡定律，投入高爐物料的質(zhì)量總和應(yīng)等于高爐排出物料的質(zhì)量總和。物料平衡計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差不應(yīng)大于 %。 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 表 原料成分（ %） 原料 TFe Mn P S FeO CaO MgO SiO2 綜合礦 爐塵 原料 Al2O3 MnO P2O5 FeS Fe2O3 燒損 Σ H2O CO2 綜合礦 爐塵 C= 注：綜合礦 =70%燒結(jié)礦 +20%球團(tuán)礦 +10%天然礦 表 焦炭成分（ %） 表 噴吹燃料成分（ %） 品種 C H O H2O N S 灰分 Σ SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 煤粉 100 表 生鐵成分（ %） 其中 Si、 S 由生鐵質(zhì)量要求定分別為 、 ； Mn、 P 由原料條件定為 、。 某元素在生鐵、爐渣、爐氣中的分配率（ %），見表 。m3) 綜合冶煉強(qiáng)度 t/(dm3) 計(jì)算礦石需要量 G 礦 燃料帶入的鐵量 GFe 燃 首先計(jì)算 20 kg 爐塵中的焦粉量： % % ???? 焦 塵塵焦粉 C CGG kg 高爐內(nèi)襯參加反應(yīng)的焦炭量為： ??焦G kg OMGGGGGkgGGGGGGG%FGGGG%F1000GgOAlS i OS i OOMS i OOCOCOCOCeFFFeF3222g2aaaaeeee煤焦渣煤焦礦塵礦礦、礦礦礦燃渣生鐵礦故故??????????? 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 =++ = 進(jìn)入爐渣中的鐵量： kg8 6 %%% 0 0 0%%%1 0 0 0?????? 生鐵渣 eF FG e 需要由鐵礦石帶入的鐵量為： 5 1 6 5 1GG%F1 0 0 0G eee FFeF ? ???? 燃渣生鐵礦 冶煉 1 噸生鐵的鐵礦石需要量： 5 9 5% 5 1% ???礦礦礦eFFGG e 考慮到爐塵吹出量，入爐鐵礦石量為： 1 6 1 2 . 9 k g 2 . 8 5 9 5GGGG ? ???? 焦粉塵礦礦、 計(jì)算熔劑需要量 G 熔 設(shè)定爐渣堿度 iOC aOR2 ?? 制鋼生鐵： R＝ － ；鑄造生鐵： R＝ － 原料、燃料帶有的 CaO 量 CaOG 鐵礦石帶入的 CaO 量為： 1 2 1 . 8 k g %%OCGG aOC a ? ??? 礦礦礦 焦炭帶入的 CaO 量為： % 4 2%OCGG aOC a ? ??? 焦焦焦 煤粉帶入的 CaO 量為： %%OCGG aOC a ? ??? 煤煤煤 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 2 4 2 1GGGG OCOCOCOC aaaa ? ?????? 煤焦礦故 原料、燃料帶入的 SiO2 量2SiOG 鐵礦石帶入的 SiO2 量為： %3 5 5 9 5%S i OGG 2S i O 2 ? ??? 礦礦礦 焦炭帶入的 2SiO 量為： 5 . 6 6 %%S i OGG 2S i O 2 ? ??? 焦焦焦 煤粉帶入的 2SiO 量為： 7 .1 5 %150S i OGG 2S i O 2 ? ??? 煤煤煤 硅素還原消耗的 2SiO 量為： 2860%%S1000G2Si O ? ???? 生鐵還 6 . 0 48 5 . 4 8GGGGG 22222 S i OS i OS i OS i OS i O ? ?????? 還煤焦礦故 爐渣成分的計(jì)算 原料、燃料及熔劑的成分見表 。 爐渣中 32OAl 的量渣32OAlG 由表 ： 32 ?渣OAlG 爐渣中 OMg 的量 渣MOG 由表 18： GMgO 渣 ＝ 爐渣中 MnO 的量 GMnO 渣 。 爐渣中 FeO 的量 GFeO 渣 進(jìn)入渣中的鐵量為： Fe 渣 ＝ ，并以 FeO 形式存在，故而 6 ???渣F e OG 爐渣中 S 的量， GS 渣 原、燃料帶入的總硫量為： GS＝ （見表 ） 進(jìn)入生鐵的 硫量為： 0. 25k g 0. 025%1000%S1000G S ? ??? 生鐵生鐵 進(jìn)入煤氣中的硫量為： Σ 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 0. 178k g 5%3. 565%5GG SS ? ???煤氣 3. 14k g 0. 1780. 253. 565GGGG SSSS ? ?? 煤氣生鐵渣故 爐渣成分見表 。 將 CaO、 SiO Al2O MgO 四元組成換算成 100%，見表 。 鐵礦石帶入的磷量為： % 10 . 5 1[ P ]0 . 5 1 k g0 . 0 3 2 %1 5 9 5 . 7 2%???????故礦礦渣 PGG P 生鐵含錳 [Mn]， 按原料帶入的錳有 50%進(jìn)入生鐵計(jì)算 ，原料共帶入 MnO為 ， 見表 。 生鐵含硅 [Si]=%。 校核后的生鐵成分（ %）見表 。 燃料帶入 的總碳量： %%%GC%GG CC ? ?????? 煤煤焦焦總 溶入生鐵中的碳量為： %%[ C ]1000 ????生鐵CG 生成甲烷的碳量為：燃料帶入的總碳量約有 1%~%與氧化合生成甲烷，取 1%。 %) 0 0 0(}% ) ]% 2 0 0(182%%)%([256{]%[1 0 0 0}]%%%%[256{2222222? ??????????????????rHFeHOHGVHGHHGrH ??）（）（ 煤煤風(fēng)、煤煤焦有機(jī)焦揮發(fā)焦 r`d＝ － ＝ 式中 2H?——?dú)湓诟郀t內(nèi)的利用率，一般為 ~，本計(jì)算取 ； α——被利用氫量中，參加還原 FeO 的半粉量，一般為 ~，本計(jì)算取 ； V 風(fēng) ——設(shè)定的每噸生鐵耗風(fēng)量，本計(jì)算取 1200m3 %95. 141000??鐵CG ????????? 鐵直磷硅錳直故 CCCCC GGGGG 風(fēng)口前燃燒的碳量為： 7 5 0 6??? 直甲烷生鐵總?cè)?CCCCC GGGGG 計(jì)算鼓風(fēng)量 V 風(fēng) ① 鼓風(fēng)中氧的濃度為： %%%)%(21)1%(21??????????O ② GC 燃燃燒需要氧的體積為： 3m 2 5 7 . 5 3 7 5??????）（）（燃CO GV 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ③ 煤粉帶入氧的體積為： 32O32)1816%%(1 5 032)1816%OH%OGV2????? 煤煤煤 （ ④ 需鼓風(fēng) 供 給氧的體積為： 3OOO 222 ? ?? 煤風(fēng) 1 8 6% mNVV O ??? 風(fēng)風(fēng)故 爐頂煤氣成分及 數(shù)量的計(jì)算 甲烷的體積4CHV ① 由燃料碳素生成的甲烷量為 : 12124mGV CCH???? 甲烷碳 ② 焦炭揮發(fā)份中的甲烷量為： 34CH16%16%CHGV4????? 焦焦焦 mV CH ???故 氫的體積 VH2 ① 由鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的氫量為： 33%24 mVV mVHCH ????? ???風(fēng)分故 ② 焦炭揮發(fā)份及有機(jī)物中的氫量為： 322H2%%2%H%HGV2??????）（）（ 焦有機(jī)焦揮發(fā)焦焦 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 ③ 煤粉分解產(chǎn)生的氫量為： 322H2182%%2182O%H%HGV2??????）（）（ 煤煤煤煤 ④ 爐缸煤氣中氫的總生產(chǎn)量為： 3HHHH 2222 ? ?????? 煤焦分總 ⑤ 生成甲烷消耗的氫量為： 42 mVV CHH ????烷 ⑥ 參加間接還原消耗的氫量為： mVV HHH ???? ?總間 0 7 2% 5 9 5%3232 ???? 礦礦 OFeGG OFe 二氧化碳的體積 VCO2 ① 由 CO 還原 Fe2O3 為 FeO 生成的 CO2： VCO2 還 由礦石帶入的 Fe2O3 的質(zhì)量為： 0 7 2% 5 9 5%3232 ???? 礦礦 OFeGG OFe 參加還原 Fe2O3 為 FeO 的氫氣量為： 21VG222 HHH?????? ）（）（總還 ?? 由氫還原 Fe2O3 的質(zhì)量為： 232 HOFe ????? 還 由 CO 還原的質(zhì)量為： 323232 OFeOFeOFe ? ????? 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 32CO3COCOCOCO3HdCO44% 4 244%COGV 5 7 0 4 7VVVVm562 2 . 4]rr1[%]Fe[1 0 0 0V2222222???????????????????焦焦揮揮還還還故 ② 由 CO 還原 FeO 為 Fe 生成的 CO2 量為： 3HdCO 0 956][ 5 156]rr1[%]Fe[1 0 0 0V22????????? 還 ③ 焦炭揮發(fā)份中的 CO2 量為： 32CO44% 4 244%COGV2????? 焦焦揮 2 2 2C O C O C O C O3V V +V +V=147 .71+209 .31+ 0. 26= 357. 28m? ???故 一氧化碳的體積 VCO ① 風(fēng)口前碳素燃燒生成 CO 量為： ????? 燃燃 CCO GV ② 直接 還原生成 CO 量為： ???? 直直 CCO GV ③ 焦炭揮發(fā)份中 CO 量為： 首鋼工學(xué)院成教學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 30 .4 4 m282 2 .40 .1 6 %3 4 2 .1 8282 2 .4%????? COGV CO 焦揮 ④ 間接還原消耗的 CO 量為： 223=+=1 47 .71+ 209 .31=3 57 .02mC O C OCOHOV V VG? ??還 還間 23=+=14 1+ 20 1=35 2mC O C OCOV V V? ??還 還間 33 1 8 . 2 9 m3 5 7 . 0 20 . 4 41 5 9 . 8 25 1 5 . 0 5??????? 間揮直燃故 COCOCOCOCO VVVVV 氮?dú)獾捏w積 N2 ① 鼓風(fēng)帶入的 N2 量為： 329 2 3 . 5 m7 9 %1 . 4 9 3 %11 1 8 6 . 7%1