第三章物料平衡

第三章物料平衡3.1计算所需原始数据表3.1冶金钢种及其成分成分（%）钢种CSiMnPSFeQ235A0.180.250.55≤0.045≤0.050余量表3.2原材料成分（%）表3.3Q235A精炼用炉渣成分（质量分数）%CaO32OAlSi2OMgo2CaFFeO+MnO50~6020~30105100.5表3.5合金元素的回收率(%)回收率合金材料加入时间CSiMnAlFeMn精炼初期出钢前1001001001009698FeSi精炼初期精炼后期6595100100060Al预脱氧终脱氧50100400Fe-Si扩散脱氧Al粉扩散脱氧表3.6其他数据名称参数炉衬镁碳砖5kg/t（金属料）；精炼期占20%碳氧化产物均按70%生产CO，30%生成2CO烟尘量按8.5kg/t（金属料）考虑名称CSiMnPSAlFeOH2灰分挥发分FeMn6.600.567.80.2300.13024.74FeSi73.00.50.0500.0302.5023.92SiMn1.6520.563.20.0650.04514.54Al98.503.2计算步骤以100kg钢水为基础，依据电炉的还原期对LF炉精炼的物料平衡进行计算，而具体是多大吨位的可以以此为基础进行比例扩大即可。收入项有：钢水、石灰、萤石、电极、炉衬镁砖、火砖块、铁合金、空气。支出项有：钢水、炉渣、炉气、挥发的铁、焦炭中的挥发分。3.2.1确定渣量工艺上要求尽量拔净氧化渣，但实际操作中难以完全去除，现定残渣量为5%。根据电炉提供的钢水成分条件渣量占钢水量的5%～8%，本设计取6%，即渣量=100kg×6%=6kg，所以残渣量=6kg×5%=0.3kg，其组成见表4.6.1）造稀薄渣加入的渣料渣料组成为石灰：萤石：火砖块=3：1：0.5，其用量应保证顺利完成脱硫任务。根据理论和实践，欲使硫在精炼期降至0.015%以下，加入量为钢水量2%～3%，本设计取3%，定钢水量为100kg，则得渣料量为100×3%=3kg，即：石灰：萤石：火砖块=2.000kg：0.667kg：0.333kg2）加入脱氧剂采用沉淀脱氧核扩散脱氧相结合的方式，即稀薄渣形成后，先按0.6kg/t插铝欲脱氧；再分批加入碳粉（2.5kg/t）和硅铁粉（5kg/t）进行扩散脱氧；待渣变白色，按0.5kg/t插铝终脱氧。其加入渣组成于列表3.6.3）加入合金剂精炼期需要往炉内加FeMn和FeSi进行合金化。计算结果列于表3.6.表3.6精炼渣量的确定名称CaOSiO2MgOAL2O3MnOFeOFe2O3Cr2O3CaF2P2O5CaS合计惨渣量0.300kg炉顶蚀损0.15×10%=0.015炉衬蚀损0.60×20%=0.120造石灰2.000kg渣萤石0.667kg剂火块砖0.333kg脱Al块（预脱氧）100×0.06%=0.06kg氧C粉100×0.25%=0.250kg剂FeSi粉100×0.50%=0.500kgAl块终脱氧98×0.05%=0.049kg脱硫[CaO]+[FeS]=(CaS)+(FeO)小计(FeO)+C=[Fe]+(CO)(Fe2O3)+3C=2[Fe]+3{CO}其他2(FeO)+Si=2[Fe]+(SiO2)反应2(Fe2O3)+3Si=4[Fe]+3(SiO2)2(P2O3)+5Si=4[P]+5(SiO2)2(CaF2)+(SiO2)=2(CaO)+{SiF4}合FeMn1.135kg金FeSi0.103kg合计%FeMn加入量QMn：FeMn是在精炼初期加入的。据表3.2，表3.3，表3.4以及应加入的[Mn]=0.90%-0.161%=0.739%。确定QMn=(100×0.739%)/（0.678×0.96）=1.135kgFeSi加入量QSi：FeSi在精炼后期加入。据表3.2，表3.3，表3.4以及应加的[Si]=0.25%和扩散脱氧FeSi粉带入金属中的Si以确定。QSi=(100×0.25-0.500×73%×50%)/(0.73×0.95)=0.13kg3.2.2确定炉气量先计算耗氧量（表3.7）和空气消耗量（表3.8）,再将其他方面带入的气体归类合并，即得其结果。表3.9表3.7净耗氧量计算（kg）名称元素烧损量反应物耗气量电极中的碳氧化C碳粉中的碳氧化CFeSi粉中Si，AlSi的氧化AlAl块的氧化AlFeMn中Mn的烧损FeSi粉中Si，AlSi的烧损Al石灰中S还原CaOS金属中S还原CaOS合计净耗氧量表3.8空气消耗量及带入的水分（kg）空气供氧量随氧带入的氮气量0.474空气消耗量=空气带入水分=表3.9炉气量气态产物项目COCO2N2H2OH2SiF4挥发分合计C粉带入电极带入石灰带入萤石带入空气带入H2O+CO=H2O+CO2=2（CaF2）+(SiO2)=2(CaO)+{SiF4}合计%3.2.3确定钢水量精炼结束时的钢水量及成分如表3.10所示。该期的物料平衡见表3.11。表3.10钢水量及其成分项目钢水成分CSiMnPSAlFe合计精炼初期金属带入C带入FeSi带入FeMn带入FeSi带入Al带入渣中(FeO)和(Fe2O3)渣中(P2O5)被Si还原带入的P金属脱硫(CaO)+(FeS)=(CaS)+(FeO)总计%表3.11精炼物料平衡收入支出项目质量(kg)%项目质量(kg)%金属液炉渣石灰萤石火砖块Al块C粉FeSiFeMn电极炉顶炉衬空气合计注：计算误差：