转炉炼钢物料平衡和热平衡计算-模板-

1第二章、转炉物料平衡和热平衡计算1、低磷生铁吹炼（单渣法）一、原始数据（一）铁水成分及温度表2-1-1成分CSiMnPS温度℃%4.36o.570.620.070.051300（二）原材料成分表2-1-2成分%种类CaOSiO2MgOAl2O3SPCaF2FeOFe2O3烧减H2OC合计%石灰91．081．661．541．220．064．44100矿石1．005．610．521．100．0729．461．80．50100萤石6．000．581．780．090．5589．002．00100白云石53．040．4834．940．74108炉衬1．402．6085．0011．00100（三）冶炼钢种及成分表2-1-3成分CSiMnPS%0.12—0.200.20—0.551.20—1.60≤0.045≤0.045（四）平均比热表2-1-4项目固态平均比热kcal/kg.℃熔化潜热kcal/kg液态或气态平均比热kcal/kg.℃生铁0.178520.20钢0.167650.20炉渣500.298烟尘0.23850矿石炉气：CO0.349CO20.558SO20.555O20.356N20.346H2O0.439(五)冷却剂用废钢做冷却剂，其成分与冶炼钢种中限相同。（六）反应热效应2反应热效应通常采用25℃为参考温度，比较常用的反应数据见表2-1-5（七）根据国内转炉实测数据选取1、渣中铁珠量为渣量的2.5%；2、金属中[C]假定85%氧化成CO，15%氧化成CO2；3、喷溅铁损为铁水量的0.3%；4、取炉气平均温度1450℃,自由氧含量0.5%，烟尘量为铁水量的1.8%，其中FeO=75%，Fe203=22%；5、炉衬侵蚀量为铁水量的0.15%；6、氧气成分为98.9%O2，1.5%N2。表2-1-5反应放出热kcal/kgC(Fe3C)+1/2O2=CO2616.9C(Fe3C)+1/2O2=CO28250.7Si(Fe3Si)+O2=SiO26767.22P(Fe3P)+5/2O2=P2O54522.6Mn+1/2O2=MnO1677.90.95Fe+1/2O2=Fe0.95O＊1200.1Fe+1/2O2=FeO1150.52Fe+3/2O2=Fe2O31758.13Fe+2O2=Fe3O41594.62CaO+SiO2=2CaO.SiO2495.04CaO+P2O5=4CaO.P2O59162.1FeO+SiO2=FeO.SiO280.6MnO+SiO2=MnO.SiO2107.2二、物料平衡计算根据铁水成分，渣料质量，采用单渣不留渣操作。先以100公斤铁水为计算基础。（一）炉渣及其成分的计算1、铁水中各元素氧化量表2-1-6成分，kg项目CSiMnPS合计铁水4.360.570.620.070.05终点钢水0.13痕迹0.130.0080.019氧化量4.230.570.490.0620.0315.308[C]：取终点钢水含碳量0.15%；[Si]：在碱性氧气转炉炼钢中，铁水中的Si几乎全部被氧化；[Mn]：顶底复吹转炉残锰量取60%；[P]：采用低磷铁水吹炼，铁水中磷90%进入炉渣，10%留在钢中；[S]：氧气转炉去硫率不高，取40%。2、各元素氧化量，耗氧量及其氧化产物量见表2-1-73、造渣剂成分及数量根据国内同类转炉有关数据选取1）矿石加入量及成分矿石加入量为1.00公斤/100公斤铁水，成分及重量见表2-1-82）萤石加入量及成分3萤石加入量为0.30kg/kg铁水，其成分及重量见表2-1-93）炉衬侵蚀量为0.200公斤/100公斤铁水，其成分及重量见2-1-104）生白云石加入量及成分加入的白云石后，须保证渣中（MgO）含量在6—8%之间，经试算后取轻烧白云石加入量为1.2公斤/100公斤铁水。其成分及重量见表2-1-11表2-1-7元素反应及其产物元素氧化量，公斤耗氧量，公斤氧化产物量，公斤C[C]+1/2{O2}={CO}(4.36-0.13)×85%=3.5963.596×16/12=4.7953.596×28/12=8.391C[C]+{O2}={CO2}(4.36-0.13)×15%=0.6350.635×32/12=1.6930.635×44/12=2.328Si[Si]+O2=(SiO2}0.570.57×32/28=0.6510.57×60/28=1.221Mn[Mn]+1/2{O2}=(MnO)0.62×40%=0.2480.248×16/55=0.0720.248×71/55=0.320P2[P]+5/2{O2}=(P2O5)0.070×90%=0.0630.063×80/62=0.08130.063×142/62=0.144S[S]+{O2}={SO2}0.05×40%×1/3=0.0070.007×32/32=0.0070.007×64/32=0.014S[S]+(CaO)=(CaS)+[O]0.031－0.007=0.0240.024×(-16/32)=-0.0120.024×72/32=0.054Fe[Fe]+1/2{O2}=(FeO)0.6070.067×16/56=0.1730.780Fe2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3)0.2730.273×48/112=0.1170.390总计6．188表2-1-8成分重量，公斤备注Fe2O31.00×61.80%=0.618生成CaS0.002公斤，消耗CaO量0.002公斤，生成0.001公斤氧。(FeO1.00×29.40%=0.294SiO21.00×5.61%=0.0561Al2O31.00×1.10%=0.011CaO1.00×1.00%=0.010MgO1.00×0.52%=0.0052S1.00×0.007%=0.001H2O1.00×0.50%=0.005共计1.000表2-1-9成分重量，公斤CaF20.30×89.00%=0.267SiO20.30×6.00%=0.018Al2O30.30×1.78%=0.005MgO0.30×0.58%=0.002P0.30×0.55%=0.002S0.30×0.09%=0.0003H2O0.30×2.00%=0.006共计0.300P以2[P]+5/2{O2}=(P2O5)的形式进行反应，其中生成(P2O5)的量为0.00165×142/62=0.0044公斤，消耗氧量0.00165×80/62=0.002表2-1-10成分重量，公斤成分重量，公斤CaO0.20×1.40%=0.0028Al2O3MgO0.20×85.0%=0.170C*0.20×11.0%=0.022SiO20.20×2.60%=0.0052共计0.020*被侵蚀的炉衬中C的氧化，同金属中C氧化成CO、CO2的比例相同，即：C----CO0.022×88%×28/12=0.045kgC----CO20.022×12%×44/12=0.010kg消耗氧量为：0.145×16/28=0.026kg0.010×32/44=0.007kg共消耗氧气量为：0.033kg表2-1-11成分重量，公斤成分重量，公斤CaO1.20×53.04%=0.6365SiO21.20×0.46%=0.0058MgO1.20×20.16%=0.4193烧减1.20×10.8%=0.1296Al2O31.20×0.74%=0.0089共计1.205）炉渣碱度和石灰加入量取终渣碱度2(%)3.5(%)CaORSiO渣中已存在的∑（SiO2）量=铁水中硅氧化生成的SiO2量+炉衬带入的SiO2量+矿石带入的SiO2量+萤石带入的SiO2量+白云石带入的SiO2量=1.393+0.0052+0.056+0.018+0.0058=1.478kg渣中已存在的∑（CaO）量=白云石带入的CaO量+炉衬带入的CaO量+矿石带入的CaO量－铁水中S消耗的CaO－矿石中S成渣消耗的CaO=0.6365+0.003+0.010－0.0193－0.002=0.622kg222()()()()(%)(%)()3.51.4780.6225.32891.08%3.51.66%RSiOCaORSiOCaOCaOCaORSiOkg有效石灰石灰石灰加入量加入石灰成分及重量见表2-1-12表2-1-12成分重量，公斤CaO5.328×91.08%=4.853SiO25.328×1.66%=0.088MgO5.328×1.54%=0.082Al2O35.328×1.22%=0.065S5.328×0.06%=0.003烧减5.328×4.44%=0.2375共计5.328S以[S]+（CaO）=（CaS）+[O]的形式反应，其中生成CaS量为：0.003×72/32=0.007,生成氧量为0.003×16/32=0.0016kg，消耗（CaO）量为0.003×56/32=0.0056kg6)终点氧化铁的确定根据生产实践数据，当终渣碱度为3.5，含碳量为0.15%时，终渣中（Fe2O3）=4%和（FeO）=8%。7）终渣量及成分表2-1-13中不计（FeO）、(Fe2O3)在内的炉渣重量为（CaO+MgO+SiO2+P2O5+MnO+Al2O3+CaS+CaF2+CaS）=5.497+0.678+1.566+0.169+0.284+0.090+0.267+0.033=8.584kg已知渣中FeO量为12%，则渣中其它成分之和为88%，故炉渣总重量为8.584/88%=9.754kg由此可知：(FeO)重量=9.754×8%=0.780kg其中铁重=0.780×56/72=0.607kg(Fe2O3）重量=9.754×4%=0.390kg其中铁重=0.390×112/160=0.273kg将(FeO)和(Fe2O3）的值分别填入表2-1-7表2-1-13成分氧化产物量，公斤石灰，公斤矿石，公斤轻烧白云石，公斤炉衬，公斤萤石，公斤合计，公斤CaO4.8470.0100.6370.00285.497MgO0.0820.0050.4190.1700.0020.678SiO21.3930.0880.0560.0060.0050.0181.566P2O50.1650.0040.169MnO0.2840.284Al2O30.0650.0110.0090.0050.090CaF20.2670.267CaS0.0240.0070.0020.033FeO0.7800.780Fe2O30.3900.390总计3.0365.0890.0741.0710.1750.2969.754(二)矿石、烟尘中铁及氧量矿石带入的Fe量=1.00×(29.04%×56/72+61.80%×112/160)=0.661kg烟尘带走的铁量=1.60×(77%×56/72+20%×48/160)=1.182kg矿石带入的氧量=1.00×(29.04%×16/72+61.80%×48/160)=0.251kg烟尘消耗的氧量=1.60×(77%×16/72+20%×48/160)=0.370kg（三）炉气成分及重量（见表2-1-14）表2-1-14成分重量，公斤体积，m3%（体积）CO8.9777.18284.57CO22.2901.16613.73SO20.0110.0040.05O20.0610.0420.49N20.1050.0840.996H2O0.0110.01416.49共计11.4558.492100.00表2-1-14中各项计算如下：CO重量=8.932+0.045=8.977kgCO2重量=铁水中C被氧化成CO2的重量+炉衬中C被氧化成CO2的重量+白云石烧减的重量+石灰烧减的重量=2.290kgSO2重量=铁水中S气化而生成的氧化物重量=2.290kgH2O重量=矿石带入水分+萤石带入水分=0.005+0.006=0.011kg炉气中自由氧的体积=0.042m3炉气中自由氧的重量=0.042×32/22.4=0.061kg炉气中N2的体积=0.