【正文】 鋼種為例進(jìn)行物料平衡與熱平衡計(jì)算： 原始數(shù)據(jù) （ 1）金屬料成分及溫度 表 3－ 1 金屬料成分及溫度 項(xiàng) 目 化 學(xué) 成 分 （ w /%） 溫度 （ ℃ ） C Si Mn S P 鐵 水 1300 廢 鋼 0 （ 2）原料成分 表 32 為輔原料成分表。CO2 2） 渣中金屬鐵珠量占渣量的 8%。 4） 爐氣平均溫度為 1450℃ ，自由氧含量為 %（體積比） 5） 爐氣處理采用未燃法，煙塵量為 %，其中 %70%,2032 ?? w F eOOw F e 。 7） 氧氣純度為 %。 9） 每 100kg 金屬料加入螢石 。礦石根據(jù)熱量富余情況計(jì)算加入。 各種物質(zhì)的質(zhì)量熱容見表 3－ 5，煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)見表 36。 物料平衡初算 下面以 100kg金屬料為單位進(jìn)行計(jì)算（只用廢鋼作冷卻劑）。 設(shè)：余錳量占金屬原料中錳含量的 40%。脫磷效率為 90%。計(jì)算鋼水終點(diǎn)余錳量為： ％％＝％）％％％＝（，余 ][ ????Mn? 同理，可計(jì)算鋼水終點(diǎn)的 P、 S 含量。 A 元素氧化量：表 3－ 7 為金屬料氧化量。 表 3－ 8 各元素反應(yīng)產(chǎn)物及數(shù)量 元素 氧化產(chǎn)物 氧化量 /kg 氧耗量 /kg 氧化產(chǎn)物量 /kg 備注 Si 2SiO 32/28= 60/28= Mn MnO 16/55= 71/55= C CO 90%＝ 16/12= 28/12= 2CO 10%＝ 32/12= 44/12= P 52OP 80/62= 44/62= 氣化脫硫占總脫硫量的比例 S 2SO 1/3＝ 32/32= 64/32= CaS ＝ 0 72/32= Fe FeO 16/56= 根據(jù)渣量反算 32OFe 48/112= 合計(jì) WCaO,有效 =WCaO，石灰 RCWSiO2，石斛 =86%%%=% 渣中已有 SiO2量＝螢石帶入量 +生白云石帶帶入量 +爐襯帶入量 +金屬料中 Si氧化產(chǎn)物＝ 5%+22%+2%+＝ kg 渣中已有 CaO 量＝生白云石帶入量 +爐襯帶入量＝ 228%+2%＝ kg 12 kgRC aOC aOSi O % )()(,2 ??????? ＝石灰加入量＝有效??? 石灰?guī)氲牧蚧}量為 =%＝ kg 生白云石帶入爐氣的 CO2量 =%＝ kg 將以上數(shù)據(jù)填入表 3－ 8 和表 3－ 9。 煙塵中鐵及氧耗量 煙塵氧耗量＝煙塵中 32OFeFeO和 的氧耗量 ＝ 70%16/72+20%48/160＝ kg 煙塵帶走鐵量＝ 70%56/72+20%112/160＝ kg 爐氣成分和數(shù)量 14 表 3－ 10 爐氣成分及數(shù)量表 成 分 質(zhì)量 /kg 體積（標(biāo)態(tài)） / 3m 體積分?jǐn)?shù) /% CO 2CO 2SO ＝ 2O 2N 合 計(jì) 爐氣中 2CO 量＝金屬中 C 氧化產(chǎn)物 +生白云石燒減產(chǎn)物 +石灰燒減產(chǎn)物 ＝ ++＝ kg 爐氣中 2SO 量是由氣化脫硫而來，石灰?guī)氲?S 氣化脫硫量忽略不計(jì)。 設(shè)在爐氣總體積中，自由氧體積（標(biāo)態(tài)）占 3xm ，氮?dú)怏w積（標(biāo)態(tài)）占 3ym 。相當(dāng)于 32/＝ kg 氮?dú)怏w積（標(biāo)態(tài)） y ＝ 3m 。 其他熱損失＝ 4%＝ I 熱量總支出 熱量總支出 ＝ ++++++ += 17 富余熱＝熱量總收入 熱量總支出＝ = kJ 熱平衡初算 表 3－ 14 熱平衡 初算表 熱 量 收 入 熱 量 支 出 項(xiàng) 目 熱量 /kJ 項(xiàng) 目 熱量 /kJ 鐵水物理熱 鋼水物理熱 元素氧化熱 C 爐渣物理熱 Si 爐氣物理熱 Mn 煙塵物理熱 P 渣中金屬鐵珠物理熱 Fe 噴濺金屬物理熱 2SiO 成渣熱 生白云石分解熱 煙塵氧化熱 其他熱損失 合 計(jì) 合 計(jì) 熱量富余 物料平衡熱平衡終算 加入 1kg 礦石對物料平衡、熱平衡的影響 A 對物料平衡的影響 （ 1）石灰增加量 :(16%%)/%= kg （ 2）渣量增加：礦石帶入量＝ 1（ ） %＝ kg 補(bǔ)加石 灰?guī)朐浚?（ ） %＝ 總渣量增加量＝ (+)/(100%12%)= （ 3）鋼水量增加：礦石分解增加鋼量＝ 1%112/160＝ kg 渣中金屬鐵珠增加量＝ 8%= kg 渣中鐵的化學(xué)損失量＝ （ 9%56/72+3 %112/160） = kg 鋼水量增加量＝ ＝ 18 （ 4）氧耗量減少：礦石分解供氧量＝ 1%112/60＝ kg 渣中鐵氧化耗量＝ （ 9 %16/72+3 %112/160） = 總純氧耗量減少量＝ = kg 總氧氣耗量減少量＝ （ 1）熱量收入： Fe 氧化熱量增加量＝ （ 42499%56/72+64593 %112/160）＝ kJ 石灰及礦石中 2SiO 成渣熱增加量＝（ %+16%） 1620＝ kJ 熱量總收入增加量＝ +＝ kJ 3－ 15 1kg 礦石帶來物料平衡變化表 收入項(xiàng)目 變化值 /kg 支出項(xiàng)目 變化值 /kg 礦 石 鋼 水 石 灰 爐 渣 氧 氣 爐 氣 渣中金屬鐵珠 合 計(jì) 注：誤差為 % （ 2）熱量支出： 鋼水物理熱量＝ 〔 （ 152725） +272+（ 16801517）〕＝ kJ 爐渣物理熱量＝ 〔 （ 166025） +209〕＝ 爐氣物理熱量＝ （ 145025）＝ kJ 渣中金屬鐵珠物理熱量＝ 〔 （ 151725） +272+（ 16601517）〕＝ 礦石分解吸熱量＝ 1（ %6459112/160+0%424956/72）＝ kJ 其他熱損失量＝ 4%＝ kJ ＝ ++11381+++＝ kJ （ 3） 1kg礦石吸收熱量＝ = kJ 熱量平衡變化見表 3－ 16 19 表 3－ 16 1kg 礦石帶平熱量平衡變化表 熱收入變化項(xiàng) 熱量 /kJ 熱支出變化項(xiàng) 熱量 /kJ Fe 氧化 鋼 水 石灰礦石成渣熱 爐 渣 爐 氣 渣中金屬鐵珠 礦石分解吸熱 其他熱損失 合 計(jì) 合 計(jì) 1kg礦石吸收熱量 礦石加入量 加入礦石量＝ = 物料平衡修正及終算 A 物料平衡修正 物料平衡修正見表 3－ 17。 20 表 3－ 18 物料平衡終算表 收 入 支 出 項(xiàng) 目 重量 /kg 占比例 /% 項(xiàng) 目 重量 /kg 占比例 /% 鐵 水 鋼 水 += 廢 鋼 爐 渣 += 礦 石 爐 氣 += 石 灰 += 煙 塵 螢 石 渣中金屬鐵珠 += 生白云石 噴 濺 爐 襯 氧 氣 = 合 計(jì) 合 計(jì) C 熱量平衡修正。 21 表 3－ 20 熱量平衡終算表 熱量收入 熱量支出 項(xiàng) 目 熱量 /kJ % 項(xiàng) 目 熱量 /kJ % 鐵水物理熱 鋼水物理熱 += 元素氧化熱 C 爐渣物理熱 += Si 爐氣物理熱 += Mn 煙塵物理熱 P 渣中金屬鐵珠物理熱 += Fe +＝ 噴濺金屬物理熱 2SiO 成渣熱 +＝ 生白云石分解熱 煙塵氧化熱 其他熱損失 += 礦石分解吸熱 合計(jì) 合 計(jì) 注 : 1 8 5 5 1 4 7 0 9 1 8 5 5 1 3 5 0 9 0 0 0 11 8 5 5 1 4 7 0 9? ? ?? ? ??誤 差 ％ 22 4 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)爐設(shè)備 爐型及相關(guān)數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)爐爐型是指轉(zhuǎn)爐砌筑后的內(nèi)部形狀。 轉(zhuǎn)爐主要作業(yè)指標(biāo)（見 表 4－ 1） 表 4－ 1 轉(zhuǎn)爐作業(yè)指標(biāo) 序號 指標(biāo)名稱 單位 數(shù)值 備注 1 轉(zhuǎn)爐公稱容量 t 200 2 平均爐產(chǎn)合格坯重 t 3 轉(zhuǎn)爐座數(shù) 座 2 4 經(jīng)常生產(chǎn)座數(shù) 座 1 5 轉(zhuǎn)爐冶煉周期 min 40 其中吹氧時間 18min 6 每天出鋼爐數(shù) 爐 37 7 每天產(chǎn)鋼坯重 噸 8 轉(zhuǎn)爐有效作業(yè)數(shù) 爐 12938 9 轉(zhuǎn)爐爐齡 爐 25000 10 鋼水收得率 % 爐型的選擇 選擇爐型要根據(jù) 生產(chǎn)規(guī)模所確定的轉(zhuǎn)爐噸位、原材料條件，并對已投產(chǎn)的各類型轉(zhuǎn)爐進(jìn)行調(diào)查，了解生產(chǎn)情況，爐襯侵蝕情況和供氧參數(shù)與爐型的關(guān)系，為爐型選擇提供實(shí)際數(shù)據(jù)。 隨公稱噸位的增大，爐型由細(xì)長型向矮胖型方向發(fā)展。其中筒球型熔池是由圓柱體和球缺體組合面成。與相同噸位其他兩種爐型的轉(zhuǎn)爐相比，它有較大的直徑，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。 爐型的主要參數(shù) 23 爐型的主要參數(shù)有如下幾種： 轉(zhuǎn)爐的公稱噸位 轉(zhuǎn)爐的公稱噸位又稱公稱容量，是爐型設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，有以下三種表示方法： 一種是用轉(zhuǎn)爐的平均鐵水裝入量表示公稱噸位；一種是用平均出鋼量表示；還有一種是用轉(zhuǎn)爐平均爐產(chǎn)良坯量表示。根據(jù)出鋼量可以計(jì)算出裝入量和良坯量。由于原材料和操作方法的不同，其系數(shù)也不相同。 表 4－ 2 金屬消耗系數(shù)與鐵水 Si、 P 含量的關(guān)系 鐵水 %/]39。它表示每單位公稱噸位所需轉(zhuǎn)爐有效冶煉空間的體積，其單位是 m3/t。爐容比過大，增加設(shè)備重量、廠房高度，耐火材 料消耗也增加，因而使整個車間費(fèi)用增加，成本較高；而爐容比過小，爐內(nèi)沒有足夠的反應(yīng)空間，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導(dǎo)致金屬消耗增多，爐襯壽命降低，不利于提高生產(chǎn)率。隨著鐵水比和鐵水中 Si、 P、 S 含量增加，爐容比應(yīng)相應(yīng)增大。供氧強(qiáng)度增大時，吹煉速度較快，為了不引起噴濺就要保證有足夠的反應(yīng)空間，爐容比相應(yīng)增大些； （ 3） 冷卻劑的種類。 爐容比還與氧槍噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)。本設(shè)計(jì)取 。一般是在爐型設(shè)計(jì)完成以后，對 H 總 /D 殼 進(jìn)行核算。因此，高寬比是轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)是否合理、各參數(shù)選擇是否恰當(dāng)?shù)囊粋€尺度。本設(shè)計(jì)中取 。 熔池直 徑 D 熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。我國設(shè)計(jì)部門推薦的熔池直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為： )24(0 ?? tGKD 式中 D—熔池直徑， m； 圖 41 錐球型轉(zhuǎn)爐爐型 G0—新爐金屬裝入量， t； K—比例系數(shù)，可參考表 4－ 3 來確定； t—吹氧時間， min。 公式 4－ 2 適用于小轉(zhuǎn)爐的爐型計(jì)算。 表 4－ 3 轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時間推薦值 轉(zhuǎn)爐公稱噸位 /t ＜ 30 30～ 100 ＞ 100 備 注 冶煉周期 / mi n 28～ 32 32～ 38 38～ 45 結(jié)合供氧強(qiáng)度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定 吹氧時間 / mi n 12～ 16 14～ 18 16～ 20 表 4－ 4 比例系數(shù) K 的推薦值 轉(zhuǎn)爐公稱噸位 /t ＜ 30 30～ 100 ＞ 100 備 注 比例系數(shù) K 值 ～ ～ 大噸位取下限、小噸位取上限 25 熔池深度 H0 熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時，從金屬液面到爐底的高度。 本設(shè)計(jì)是采用錐球型熔池，其熔池是由倒錐臺和球缺體兩部分組成。92%)/= H0＝ h=()= （ 4－ 5） 爐帽尺寸 氧氣轉(zhuǎn)爐一般都采用正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角、爐帽高度和爐口直徑。一般爐口直徑為： mmDDd 2 5 8 55 7 4 )~( ＝＝口 ??? （ 4－ 6） B 爐帽傾角 ? 傾角過小，爐帽砌磚容易塌落；傾角過大，則出鋼時易從爐口流渣?！?68176。