【正文】 表 33 鐵合金成分及其回收率含量/%類別C Si Mn Al P S Fe硅鐵 — ,75,80,0,100,100 ,100錳鐵 0,90①,75,80— ,100,100,100①10%C 與氧生成 CO表 34 其他工藝參數(shù)設定值名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù)終渣堿度 W(GaO/W(SiO2)= 渣中鐵損（鐵珠）為渣量的 6%99%，余者為 N2螢石加入量生白云石加入量爐襯侵蝕量終渣∑W(FeO)含按 W(FeO)= W(FeO)折算煙塵度噴濺鐵損為鐵水的 %為鐵水的 %為鐵水的 %15%，而 W(Fe2O3)/∑W(FeO)=1/3,即W(Fe2O3)=5%，W(FeO)=%為鐵水量的%（其中 W(FeO)為 75%，W(Fe2O3)為 20%為鐵水量的 1%氧氣純度爐氣中自由氧含量氣化去硫量金屬中[C] 的氧化產(chǎn)物廢鋼量%（體積比）占總去硫量的 1/390%C 氧化成CO，10%C 氧化成 CO2由熱平衡計算來確定，本計算結果為鐵水量的%，即廢鋼比為 % 物料平衡的基本項目收入項 支出項鐵水 鋼水廢鋼 爐渣熔劑（石灰、螢石、輕燒白云石） 煙塵氧氣 渣中鐵珠爐襯蝕損 爐氣鐵合金 噴濺 計算步驟 以 100kg 鐵水為基礎進行計算?？傇堪ㄨF水中元素氧化，爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。總渣量及其成分如表 38 所示。氧氣實際消耗量為消耗項與攻入項之差，見表 39。消耗的 CaO 量= 56/32=。因設定的終渣堿度 R=；故石灰加入量為[R∑w (SiO2)－∑w （CaO）]/[w （CaO 石灰）－Rw (SiO2 石灰)]=(%－%)=(石灰中 CaO 含量) －(石灰中 S→CaS 自耗的 CaO 含量)。表 38 總渣量及其成分爐渣成分CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS 合計元素氧化成渣量（kg） ② ③ 石灰成渣量（kg） 耐火材料蝕損量（kg） 輕燒白云石成渣量（kg） 螢石成渣量（kg） 總渣量 （kg） ① % 總渣量計算如下:因為表 39 中除(FeO)和(Fe2O3) 以外的渣量為:+++++++=,而終渣∑(FeO)=15%(表 5)故總渣量為 。② (Fe2O3)量 =5%﹣﹣﹣=。詳見表 39。其中 CO，CO2，SO2 和 H2O可表查得，O2 和 N2 則有爐氣總體積來確定。本計算中，其值為3 +++Gs—不計自由氧的氧氣消耗量，Kg。轉換得來的。表 310 爐氣量及其成分爐氣成分 爐氣量（Kg）體積（m ）3 體積%CO CO2 SO2 H2O O2① N2 合計 爐氣中 O2 的體積為 %= m ，重量為3 32/=爐氣中的 N2 的體積為爐氣總體積與其它成分的體積之差；重量為28/=。鋼水量 Qg=鐵水量－鐵水中元素的氧化量－煙塵－噴濺和渣中的鐵損；Qg=100－－ （75%56/72－20%112/160）++6%=。利用表 1 的數(shù)據(jù)先確定廢鋼種元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表 313） 。先根據(jù)鋼種成分設定值和（31）和鐵合金成分及其回收率（33）算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計算其元素的燒損量。錳鐵加入量 W 錳=(%)(% 80%)=硅鐵加入量 W 硅= %(+) (%75%)=315 鐵合金中元素燒損量及其產(chǎn)物量類別元素燒損量脫氧量成渣量爐氣量 入鋼量錳鐵C %10%= (CO2)%90%=Mn %?10%= %80%=Si %?25%= %75%=P %=S %=Fe %=合計 Al ?%?100%= Mn ?%?20%= ?0..5%?80%=Si ?%?25%= ?%?75%=P ?%=*S ?%=*Fe ?%=硅鐵合計 總計 脫氧和合金化后的鋼水成分如下： W(C)=(%+100%)=% W(Si)=(+)/100%=% W(Mn)=[%+(+)/100%]=% W (P)=(%+100%)=% W(S)=(%+100%)=%。其加入量 W1 為： W1=()%鋼水量/焦炭中 C 含量C 回收率 =%%/%75% =表 315 焦粉生成的產(chǎn)物碳燒損量/kg耗氧量/kg 氣體量/kg① 成渣量/kg 碳入鋼量/kg%25%=0.012 +(+5.52)%=%=%75%=37① 為 COH2O 和揮發(fā)分的總和（未計算揮發(fā)分燃燒的影響） 。表 316 總物料平衡表收入 支出項目 質量（kg） % 項目 質量（kg） %鐵水廢鋼石灰螢石白云石爐襯氧氣錳鐵硅鐵焦粉鋼水爐渣爐氣噴濺煙塵渣中濺珠 合計 注：計算誤差：（）/100%=%；①可近似認為（+）的氧量系出鋼水二次氧化所帶入。表 317 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設定入爐物料 產(chǎn)物名稱鐵水 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/） 熔化潛熱 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容 表 319 煉鋼溫度下的反應熱效應組元 化學反應 ?H（kJ/kmol） ?H（kJ/kmol）C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應 139420 11639C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應 418072 34834Si [Si]++{O2}=(SiO2) 氧化反應 817682 29202Mn [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應 361740 6594P 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應 1176563 18980Fe [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應 238229 4250Fe 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應 722432 6460SiO2 (SiO2)+2(CaO)=() 成渣反應 97133 1620P2O5 (P2O5)+4(CaO)=() 成渣反應 693054 4880CaCO3 CaO3=(Cao)+{CO2} 分解反應 169050 1690MgCO3 MgCO3=(MgO)+ {CO2} 分解反應 118020 1405表 320 溶入鐵中的元素對鐵的熔點的降低值元素 C Si Mn P S Al Cr N,H,O在鐵中的極限溶解度（%） 無限 無限溶入 1%元素使鐵熔點的降低值（℃）65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 適用含量范圍（%）? ?3 ?15 ?? ?1 ?18?=6 計算步驟 以 100Kg 鐵水為基礎。熱收入項包括：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。然后由鐵水溫度和生鐵比熱（表 17 和 18）確定 Qw。其結果列表 321。由表中給出的煙塵量參數(shù)和反應熱效應計算可得。QL=14%90%11639+14%10%34834= KJ故熱收入總值為 QS= Qw+Qy+Qc+QL= KJ第二步：計算熱支出 Qz。(1) 鋼水物理熱 Qg ：先按求鐵水熔點的方法確定鋼水的熔點 Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時的實際降溫（通常前者為 4060℃，后者約為 35℃/min,具體時間與盛鋼桶大小和澆注條件有關）以及要求的過熱度（一般為 5090℃）確定出鋼溫度 Tz 。Tg= 1536－(65+5+30+ 25) －6=1520( ℃) 式中：、 和 分別為終點鋼水 C、Mn、P 和 S 的含量。Qg=[（1520 －25）+272+（1690 －1520）]=(2) 爐渣物理熱 Qr:溫度與鋼水溫度相同，則得：Qr=[（1690 －25）+209]=(3) 爐氣，煙塵，鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx。相應的溫度和熱容確定。Qb=（% 1690+%1405）=(5) 熱損失 Qq：用與加熱廢鋼的熱量一般占總熱收入的 3～8%。加入合金進行脫氧和合金化。對轉爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說。數(shù)量也不多。其熱收入部分約占總收入的 %熱支出部分約占 %。4 轉爐爐型及氧槍設計 轉爐爐型設計轉爐爐型是指砌筑耐火材料后的轉爐內(nèi)部形狀。爐型的選擇和各部尺寸確定是否合理，直接影響著工藝操作，轉爐壽命，鋼的產(chǎn)量和質量以及爐子的生產(chǎn)率。選擇爐型應考慮因素如下：（1） 要求爐型有利于煉鋼物理化學反應的順利進行，有利于金屬液、爐渣、爐氣的運動，有利于熔池的均勻攪拌；（2） 有較高的爐襯壽命；（3） 爐內(nèi)噴濺物要少，金屬消耗要低；（4） 爐襯砌筑和維護方便，爐殼容易加工制造；（5） 能夠改善勞動條件和提高作業(yè)率。 爐型選擇轉爐爐型按金屬熔池的形狀可以分為筒球型、錐球型和截錐型三種。它優(yōu)點是爐型簡單，砌筑方便，爐殼制造容易。本設計中選用筒球型死爐底。出鋼量介于裝入量和良坯量之間，其數(shù)量不受裝料中鐵水比例的限制，也不受澆注方法的影響，所以大多數(shù)采用爐役平均出鋼量作為轉爐的公稱噸位，本設計是新建轉爐，以爐役平均出鋼量作為轉爐的公稱噸位，選取其公稱容量為 150t,最大出鋼量為 180t，鋼包容量為180t，根據(jù)出鋼量可以計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 4－1 金屬消耗系數(shù)與鐵水 Si、P 含量的關系鐵水 %/]39。 爐容比確定轉爐的爐容比又稱為容積系數(shù)，以 V/T 表示，即轉爐的工作容積與公稱噸位之比。 合適的爐容比，能夠滿足吹煉過程中爐內(nèi)激烈的物理化學反應的需要，從而能獲得較好的技術經(jīng)濟效果和勞動條件。 選擇爐容比時應考慮以下因素：（1） 鐵水比、鐵水成分。若采用鐵水預處理工藝時，爐容比可以小些；（2） 供氧強度。采用鐵礦石或氧化鐵皮為主的冷卻劑，成渣量大，爐容比也需相應增大些；若采用廢鋼為主的冷卻劑，成渣量小，則爐容比可適當選擇小些。最近我國設計部門推薦的轉爐新砌爐襯的爐容比為 ～ 3/t，小轉爐取上限，大轉爐則取下限。本設計方案為 150t 轉爐，采用氧氣頂?shù)讖秃洗禑捁に? ，鋼水收得率為 93%，最大廢鋼比為 17%，采用廢鋼礦石冷卻法冷卻。 高寬比 高寬比指轉爐總高與爐殼外徑之比，用 H 總 /D 殼 表示。必須防止兩種傾向：轉爐爐體過于細長，必然導致廠房高度和相關設備的高度有所增加，使基建投資和設備費用增加；過于矮胖的爐型，爐內(nèi)噴濺物易于噴出爐外，熱量和金屬損失較大。 新設計轉爐的高寬比一般在 ～ 范圍內(nèi)選取，小轉爐取上限，大轉爐取下限。 爐型主要尺寸的確定新轉爐的爐型和各部位尺寸可根據(jù)經(jīng)驗公式計算,結合現(xiàn)有轉爐的生產(chǎn)實際，并通過模型試驗來確定。熔池直徑指轉爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。我國設計部門推薦的熔池直徑計算的經(jīng)驗公式為： 1）熔池直徑確定 D ： 原始條件：。鐵水采用 P08 低碳生鐵 W(si)≤% ，W(P) ≤%，W(S) ≤%熔池直徑計算公式 D=KGT式中： G——新爐金屬裝入量，t；T——平均每爐鋼吹氧時間 min,查表 4—2 取為 18min；K——比例系數(shù)，查表 4－3 取 K=? 確定初期金屬裝入量 G:取 B=15%則（t）2T1501G=5+B3%9?????（t）? 確定吹氧時間：低磷鐵水去噸鋼消耗氧量為 60m3/t,參照表 4－3 取吹氧時間為 18 分鐘。對于一定噸位的轉爐，爐型和熔池直徑確定之后，可根據(jù)幾何公式計算熔池深度 H0。根據(jù)下列公式計算可得： ??????確定 D=；h=4）爐帽尺寸的確定：? 爐帽傾角 θ:傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定性增加，容易倒塌；過大時，出鋼時容易鋼渣混出和從爐口流渣。?? 爐口直徑 d：一般說來，在滿足兌鐵水和加廢鋼的前提下，應適當減小爐口直徑，以利于減少熱損失，減少空氣進入爐內(nèi)影響爐襯壽命和改善爐前操作