设计一座年产350万吨良坯的转炉炼钢车间

江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）题 目：设计一座年产350万吨良坯的转炉炼钢车间学 院：材料与化学工程学院专 业：冶金工程班 级：学 生：学 号：31指导教师：佟志芳 职称：教授江 西 理 工 大 学 毕 业 设 计（论文）任 务 书 冶金工程 专业 06 级（10届）3 班 学生 肖山题 目：设计一座年产350万吨良坯的转炉炼钢车间原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：本设计是在学生系统学习钢铁冶金专业知识的基础上，以及认真仔细地钢铁厂实地实习考察的基础上进行的。通过课程学习、实习考察使得学生掌握了大量的设计资料，具有良好的工作基础和设计条件。近年来，我国钢铁行业得到迅猛发展，急需该方面专业的技术人才。通过该设计使学生对钢铁厂生产工艺流程、主要技术条件、冶金计算、冶金设备等实际生产情况有比较全面的了解和掌握，使学生成为符合需要的合格专业技术人才。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：1、厂址与生产能力的选择2、物料平衡与热平衡计算：平衡计算以100Kg铁水为基础进行计算。3、氧气转炉设计4、氧枪设计5、氧气转炉炼钢车间设计6、车间生产概述7、转炉车间人员编制8、技术经济分析图纸：转炉主体设备图一张；转炉车间平面、剖面示意图各一张。其中剖面示意图要求用计算机CAD软件绘图。日程安排：第4周第6周 收集原始资料并进行文献检索，撰写开题报告。 第7周第10周 冶金计算、设备选择计算第11周第13周 图纸绘制及论文编写第14周 毕业答辩主要参考文献和书目：1、 李传薪主编，钢铁厂设计原理，冶金工业出版社，2005.2、 戴云阁等，现代转炉炼钢东北大学出版社，1998.3、 王德全主编，冶金工厂设计基础东北大学，1998.4、 杜挺等编，钢铁冶炼新工艺，北京大学出版社，19945、 潘旒淳主编，炼钢设备，冶金工业出版社，1992。6、 陈家祥主编，钢铁冶金学（炼钢部分），冶金工业出版社，1990。7、 其它相关科技期刊文章指导教师签字： 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日教学院长签字： 年 月 日注：1、本表可自主延伸 2、本表一式两份，一份下达给学生，一份装订在指导教师日志中。江西理工大学毕业设计开题报告(综述)材料与化学工程学院冶金工程专业06级 3 班 学生:肖山 指导教师:佟志芳题目：设计一座年产350万吨良坯的转炉炼钢车间一、本课题来源，意义及国内外研究现状：1.本课题来源，意义：顶底复合吹炼技术在我国各转炉钢厂开发应用了已近二十年，除小容量转炉外，各转炉钢厂均采用了复吹技术，且在开发和引进过程中，不断优化工艺方案.改进生产操作，使得转炉冶炼品种得以扩大、生产效率得以提高、质量进一步提高、降低了生产成本，取得了一定的效果。展望未来，中国炼钢要适应经济的持续增长，必须坚持走炼钢生产流程连续化、紧凑化、高效化、职能化的发展道路，坚持高效连铸和近终形连铸连轧的发展方向，提高连铸比，加速发展转炉高效冶炼技术。我在新钢实习期间，深入炼钢车间同现场技术人员的交流，掌握了大量的现场第一手数据，了解到许多现场技术人员发现的实际生产中的问题，我决定设计一座年产350万吨良坯的转炉炼钢车间，希望可以在设计的过程中，吸取国内外的先进技术，结合实际和我在大学期间学习的知识，弥补我国转炉炼钢发展的一些不足，为我国炼钢事业的发展贡献自己的一份力量。同时希望在这个过程中更好的总结大学中学习的知识，积极思考，将专业基础提高成专业思维，更好的为以后工作中的专业实践服务。2.国内外研究现状:2.1 国外现状全球转炉钢占总产量70%以上；炼钢装备技术已完成新的解析重组，形成了工序配套的铁水预处理一转炉冶炼一炉外精炼一连铸技术体系；炼钢技术的成就体现在转炉长寿高效、计算机全自动炼钢及高洁净钢系统技术、高效连铸和高品质铸坯生产技术以及综合节能、环保技术方面。(1)钢铁制造流程向连续化、短流程方向发展连铸的发展促进了钢铁制造流程向连续化方向发展，并最终形成了炼钢短流程生产线。炼钢短流程生产线的基本特点是：围绕相对单一的产品形成配置最佳的生产线进行连续生产。主要生产设备采用单机匹配原则，即一一对应。主体生产单元间物流配合依靠辊道或管线输送。其优点是设备投资少，生产效率高，生产节奏快，生产周期短。但因在生产线上的缓冲能力小，必须依靠生产设备运行十分可靠，生产秩序稳定而有节奏。(2)形成高效化生产技术为了降低生产成本，近20年国际钢铁企业一直在致力于高效生产工艺的研究开发和推广工作。特别是最近10年，钢铁生产高效化技术突飞猛进，取得了重大的进展。高效化生产，通常包括以下三方面的内容。提高冶炼强度，缩短生产周期。转炉冶炼周期可小于25min，转炉利用系数超过100t/td；延长炉体寿命，提高设备作业率。溅渣护炉技术的开发与应用，使炉龄可以提高到1.2万炉以上，最高3.7万炉，提高了转炉作业率。加强设备维护，提高生产作业率。如国外高效连铸工艺，使连铸机作业率高达98%，转炉的作业率达到97%。(3)完善的洁净钢生产工艺技术洁净钢生产工艺技术的目标是能大批量、廉价地生产高品质钢材，使洁净钢的生产成本能低于传统流程普通钢的生产成本。采用的主要技术如下：高炉铁水全量“三脱”预处理工艺。脱S，铁水S最低可达15ppm；脱硅，脱Si率可达80%以上；脱P，可满足生产超低磷钢(P15ppm)的要求。实现全量铁水“三脱”预处理、铁水s0.01%，P0.01%后，才能大幅度降低洁净钢的生产成本。高效吹炼，低O冶炼。转炉的任务简化为脱碳升温，使炉渣量下降50%，石灰、合金消耗减少60%，氧气利用率提高10%，铁损减少30kg/t，缩短冶炼时间40%，经济效益非常明显。采用出钢挡渣，使下渣量3kg/t；并采用出钢过程炉渣改质技术，使钢渣中(FeO%+MnO%)3%，出钢过程脱硫率可达到30%40%。有利于提高精炼效率和降低生产成本。广泛采用炉外精炼技术生产洁净钢。根据钢材洁净度的不同要求，选择或组合不同的炉外精炼工艺，实现超洁净钢生产。目前，经炉外精炼的钢水洁净度可达到：S510-6，P2010-6，N2510-6，H210-6，T.O610-6，C310-6。日本、欧美等先进的钢铁生产国，炉外精炼比超过90%，其中真空精炼比超过50%，有些钢铁厂已达到100%。(4)无缺陷高效连铸为了改善钢材的表面质量，采用结晶器电磁搅拌制动技术，抑制涡流卷渣。采用立弯式连铸机促进夹杂物上浮，避免凝固过程中产生大型非金属夹杂，以改善钢材表面质量。采用凝固末端连铸坯液芯轻压下工艺，消除凝固疏松与成分偏析，提高连铸坯的内部质量。高效连铸技术归结为提高拉速、提高作业率。国外最高铸机作业率达97%。(5)炼钢节能负能炼钢(炼钢工序能耗最低-10.67kgCe/t)；降低铁钢比，最低0.79；回收煤气(新日铁141m3/t)，回收蒸气。(6)实现无污染排放吨钢SO2，排放量0.4kg/t；吨钢烟尘排放量0.7kg/t。2.2 国内现状自上世纪90年代以来，我国钢铁工业技术的进步是迅猛的，提升了各项技术经济指标，大大缩短了与先进国家的差距，有些技术水平居世界领先位置。1、技术进步的特点(1)转炉容量增大，平均炉容55t一座，炉座产能提高，中小转炉利用系数居国际领先水平，(济源15t转炉最高达98.85t/td，作业率92%)。已有一批大型转炉利用系数超过50t/td。(2)钢的精炼比增长，2003年达28%，加上60%以上的吹氩喂丝，形成了铁水预处理一转炉复吹一炉外精外的优化工艺路线，钢水质量明显提高；(3)推广溅渣护炉技术，转炉炉龄迅速提高(武钢复吹下达29942炉，莱钢37271炉)，奠定了转炉高效化基础(平均系数36.54t/td，作业率80.78%、最高92.7%)；(4)全连铸技术被大多数企业选用，达国际水平主装备率连铸机74.8%。连铸比迅速提高达96.43%，超过世界平均水平；高效连铸技术取得成效，2003年与上年相比作业率提高10%，台时产量提高30%；，连铸工艺优化进一步深入；连铸钢的品种增加，质量提高；(5)炼钢自动化水平有所提高，多数转炉有了静态模型，宝钢和武钢有了动态模型；(6)消耗指标有所降低，部分企业实现负能炼钢。2、差距(1)炉外处理比率低。炉后精炼率不到30%，严重阻碍了钢材质量(特别是钢纯净度)的提高；(2)小容量转炉多，平均炉容偏小；大型转炉生产效率偏低，大型转炉作业率波动在40%65%，转炉利用系数在2035t/ m3d；(3)高效连铸技术与国外仍有差距，铸坯的质量有待进一步提高；3、炼钢技术发展的重点(1)转炉长寿高效技术：转炉复吹下的溅渣护炉技术、转炉少渣快速吹炼技术、转炉功能分解、冶炼周期缩短，从而实现转炉“高效化”。(2)计算机全自动炼钢技术。利用计算机和副枪监测、炉气分析、声纳噪音分析为工具，使冶炼过程预测优化和实测工艺过程控制，使转炉炼钢实现全过程自动控制，终点碳、温双命中率稳定保持在90%以上，同时能降低终点钢水氧含量。(3)高洁净度钢生产技术。铁水预处理、炉外精炼技术，形成新的、能大规模廉价生产洁净钢的生产体系。(4)高效连铸工艺。无缺陷铸坯的生产技术；铸轧一体化技术中连铸的高效率。包括：高效连铸技术的应用和开发；改善铸坯组织均匀化技术；无缺陷铸坯生产技术；连铸坯热送热装和连铸连轧技术；薄板坯连铸连轧技术的引进消化和再开发技术。(5)钢铁生产过程系统模拟优化技术研究。(6)炼钢一连铸生产工艺智能化控制检验技术。(7)新型耐火材料、铁合金、功能渣系的开发研究二 、课题研究目标、内容、方法和手段毕业设计是对毕业生综合运用所学基本理论，基本技能和基本方法的全面检验，是我们接受综合培训进而提高分析问题，解决问题能力。希望通过毕业设计可以达到如下目标：1、进一步巩固，加深对所学基本理论，基本技能和专业知识的掌握，使之系统化，综合化。2、初步掌握科学研究的基本方法和能力。包括调查研究、查阅文献和搜集资料的能力，理论分析和制定设计方案的能力，设计计算和制图的能力等。3、树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、敢于创新的科学研究精神；养成善于与他人合作的工作作风；培养独立思考，独立获取知识以及综合运用已学知识解决实际问题的能力。本设计主要内容包括：物料平衡和热平衡计算，转炉炉型及氧枪设计；主要经济技术指标的确定和生产流程的确定；车间设计及车间生产过程概述。三、设计提纲及进度安排1. 设计提纲第一章 厂址选择第二章 氧气顶底复吹转炉的物料平衡与热平衡计算2.1 物料平衡计算2.2 热平衡计算第三章 氧气转炉设计3.1 转炉炉型设计3.2 炉衬设计3.3 高宽比核定第四章 氧枪设计4.1设计过程4.2氧枪枪身设计4.3氧枪全长及有效行程4.4氧枪热平衡与冷却水量的确定第五章 氧气转炉炼钢车间设计5.1 转炉炼钢车间的主厂房设计5.2 转炉炼钢车间主要设备5.3 连铸跨的参数设置及其设备第六章 车间生产过程概述6.1 车间总体布置与组成6.2 炼钢厂生产过程所采用的先进设备及技术第七章 车间人员编制7.1 炼钢车间定员表7.2 连铸车间定员表第八章 技术经济分析8.1单位产品的收入估算表8.2成本估算表2 . 进度安排第4周第 6周 收集原始资料并进行文献检索，撰写开题报告第7周第 10 周 冶金计算、设备选择计算第11周第13周 图纸绘制及论文编写第14周 毕业答辩四.主要参考文献和书目：1 侯安贵,蒋晓放 .宝钢炼钢的技术进步与展望. J.宝钢技术. 2008,2. 28（1）：7-10.2 于亦峰.世界转炉炼钢现状及科研方向. J.柳钢科技. 2003, 17（8）：56-60.3 李华.完美转炉设计面面观国外转炉发展技术简介. J.金属世界. 2004, 48（7）：5-9.4 赵征志.我国钢铁工业产业现状及其发展. J.新材料产业. 2008, 52（17）：31-34.5 潘秀兰，王艳红，梁慧智等.日本转炉炼钢工艺的最新进展. J.冶金信息导刊.2009, 55（15）：78-81.6 禹文涛.转炉冶炼特殊钢的生产现状. J.冶金信息导刊. 2008, 44（9）：32-35.7 徐汉明.宝钢RH装备技术集成和自主创新. J.宝钢技术. 2006, 22（56）：1-7.8 潘秀兰，王艳红，郭艳玲等. 国内外转炉炼钢技术的新进展. J.鞍钢技术. 2004, 38（3）：66-70.9 刘浏.中国氧气转炉炼钢技术的进步. J.中国冶金.2005, 53（3）：33-35.10 苏世怀,潘国平. 当前钢铁工业技术发展特点及趋势. J.安徽冶金科技职业学院学报.2004, 12（6）：8-12.指导老师审核意见教研室主任签字： 年 月 日 摘 要现代转炉炼钢要求采用大型、连续、高效设备先进生产工艺，布局合理、管理先进、节约能耗、减少污染、降低投资成本。本设计主要任务是设计一座年产350万吨良坯的转炉炼钢车间，建有三座120吨顶底复吹转炉，采用“三吹2.5”操作，为提高钢材质量和高效连铸的要求，车间建有CAS-OB和RH真空处系统，本设计要求100%的连铸比。整个生产过程由计算机自动进行动态和静态控制。本设计主要内容包括：物料平衡和热平衡计算，转炉炉型及氧枪设计；主要经济技术指标的确定和生产流程的确定；车间设计及车间生产过程概述。关键词：顶底复吹转炉；氧枪；车间设计；连铸ABSTRACT With the rapid development of iron-steel industry now days, modern steel plants require adopting long-scale, continuous and high efficient equipment, advanced management. It should save energy, and make less pollution and reduce the investment cost. This workshop is designed to produce 3500 thousand tons qualities ingots. Three BOF which are brown oxygen from their top adoption “three blowing two”. In the while, the refining equipment RH and CAS-OB are used for raising the steel quality and high efficient continuous casting. Computer being operated automatically control the technological process of whole plant dynamically and satirically .This design include: the balance of material and quantity of heat; the design of shape and equipment of the workshops.Key words: BOF of blowing air on the top and bottom; Plant design ; Equipment of blowing oxygen; Continuous casting 目 录第一章 厂址选择1第二章 顶底复吹转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算22.1物料平衡计算22.2热平衡计算13第三章 氧气转炉设计183.1转炉炉型设计183.2炉衬设计203.3高宽比核定21第四章 氧枪设计224.1 喷头设计224.2枪体设计23第五章 氧气转炉炼钢车间设计265.1 转炉炼钢车间的主厂房设计265.2转炉炼钢车间主要设备285.3连铸跨的参数设置及其设备30第六章 车间生产过程概述366.1 车间总体布置与组成366.2 炼钢厂生产过程所采用的先进设备及技术36第七章 车间人员编制387.1炼钢车间定员表387.2连铸车间定员表41第八章 技术经济分析438.1单位产品的收入估算表438.2成本估算表43参考文献45外文资料46中文译文51致 谢58江西理工大学2010届本科生毕业设计（论文）第一章 厂址选择本设计厂址选在新余市郊，随着江西省经济的迅速发展，各行业对钢材的需求也在不断上升。尤其是特种钢材，而且人们的注意力也逐渐移向钢材的高质量，为了充分利用当地资源条件促进其他部门的发展，在新余附近建立一个钢厂是很迫切的。 同时，优越的地理位置更提供给我们在新余市郊建设钢厂的条件：(1) 新余北依浙赣铁路、沪瑞高速公路，东临赣粤高速公路，东南紧濒赣江支流袁河，交通便利，可以外购废钢，大吨位运输。(2) 新余市工业发达，废钢资源丰富，而且人口众多，劳动力充足。(3) 新余市贸易发达，进出口条件优惠，美，澳，日等多国在此均有贸易，有投资优势。再技术改进上也有优势。由此，本设计中年产350万吨良坯，以碳结钢、合结钢，弹簧钢为主的转炉钢厂选在新余市郊的公路铁路沿线处。第二章 顶底复吹转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算2.1物料平衡计算2.1.1计算所需原始数据基本数据有：冶炼钢种及其成份（表2-1）；金属料铁水和废钢成分（表2-1）造渣用熔剂及炉衬等原材料的成分（表2-2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表2-3）；其它工艺参数设定值表（表2-4）表2-1 冶炼钢种铁水、废钢和终点钢水的成分设定值成分类别C Si Mn P S钢种Q235设定值铁水设定值废钢设定值终点钢水设定值*0.18 0.25 0.55 0.045 0.0504.00 0.65 0.6 0.30 0.0350.18 0.25 0.55 0.030 0.0300.10 痕迹 0.18 0.020 0.021*C和Si按实际生产情况选取;Mn、P和S分别按铁水成分的40%、10%、60%留在钢水中设定。表2-2 原材料成分成分类别CaO SiO2 Mg0 Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 烧碱石灰萤石轻烧白云炉衬焦炭矿石89.0 1.50 2.60 1.50 0.50 0.10 0.06 4.64 0.100.30 5.50 0.60 1.60 1.50 88.00 0.90 0.10 1.5035.0 0.80 27.0 1.20 36.0 1.40 0.92 78.8 0.28 1.60 17.4 0.58 81.5 12.4 5.521.00 5.61 0.52 1.10 61.8 29.4 0.07 0.50表2-3 铁合金成分(分子)及其回收率(分母)C Si Mn Al P S Fe硅 铁锰 铁- 73.00/75 0.50/80 2.5/0 0.05/100 0.03/100 23.92/1006.60/85* 0.50/75 67.80/80 - 0.23/100 0.13/100 24.74/100*15%的C生成CO2。表2-4 其它工艺参数设定值名 称参 数名 称参 数终渣碱度萤石加入度轻烧白云石炉衬蚀损量%CaO/%SiO2=3.0为铁水的0.5%为铁水的1.5%为铁水的0.3%渣中铁损氧气纯度炉气中自由氧含量气化去硫量为渣量的3%99%余者为N20.5%(体积比)占总去硫量的1/3终渣含量FeO按 (FeO)=1.35(Fe2O3)折算12%，而（Fe2O3）/(FeO)=,即（Fe2O3）=4%，（FeO）=6.6%金属中C的氧化物85% C氧化为CO，15%氧化为CO2烟尘量为铁水量的1.5%（其中FeO为75%，Fe2O3为20%废钢量由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的23.908%，即废钢比为19.295%喷溅铁损为铁水量的0.5%矿石为铁水的1%2.1.2 计算步骤：以100kg铁水为基础进行计算第一步、计算脱氧和合金化前的总渣量及其成份总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬蚀损和加入熔剂的成渣量。其各项成渣量及成分分别列于表2-5，表2-6，表2-7。总渣量及其成分如表2-8所示第二步：计算氧气消耗量氧气消耗量是消耗项目与供入项目之差，详见表2-10所示表2-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量元素反应产物 元素氧化量（kg） 耗氧量（kg） 产物量（kg）备注CSiMnPS FeC-CO 3.985%=3.315 4.420 7.735C-CO2 3.915%=0.585 1.560 2.145Si-(SiO2) 0.65 0.743 1.393Mn-(MnO) 0.42 0.122 0.542P-(P2O5) 0.28 0.361 0.641S-SO2 0.0141/3=0.005 0.005 0.009S+(CaO)-(CaS)+(O) 0.0142/3=0.009 -0.005* 0.020(CaS)Fe-(FeO) 0.64956/72=0.505 0.144 0.649Fe-(Fe2O3) 0.358112/160=0.251 0.107 0.358入渣入渣入渣入渣入渣(表8)入渣(表8)合计 6.020 7.457 入渣组分之和：3.603成渣量 *由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量0.00956/32=0.016kg表2-6 炉衬蚀损的成渣量炉衬蚀损量（kg）成渣组分（kg）气态产物（kg）耗氧量（kg）0.3(据表4)CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O30.004 0.003 0.236 0.001 0.005C-CO0.317%85%28/12=0.105C-CO20.317%15%44/12=0.030C-CO,CO20.317%(85%16/12+15%32/12)=0.081合计0.2490.1350.081表2-7 加入熔剂成渣量类别加入量成渣组分(kg)气态产物(kg)(kg)CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2萤石轻烧白云石矿石石灰0.51.514.68*10.002 0.003 0.028 0.008 0.008 0.0045 0.001 0.440FeO0.2940.525 0.405 0.012 0.018 0.010 0.005 0.056 0.011 0.618 0.1584.149*20.123 0.070 0.070 0.023 0.005 0.0060.0075 0.540.005 0.0350.0048 0.2172 0.001*3合计4.686 0.536 0.166 0.107 0.649 0.009 0.165 0.4400.0148 0.7572 0.036*1石灰加入量计算如下：由表2-52-7可知，渣中已含（CaO）=-0.016+0.004+0.002+0.01+0.525=0.525kg渣中已含（SiO2）=1.393+0.028+0.012+0.056+0.003=1.492kg因设定的终渣碱度为R=3.0故石灰加入量R(SiO2)-(CaO)/(%CaO石灰-R%SiO2石灰) =(31.492-0.525)/(89%-31.5%) =4.680kg*2为(石灰中CaO含量)-(石灰中S-CaS的CaO量)。*3为由CaO还原出的氧量，计算方法同表2-5之注表2-8 总渣量及其成分炉渣成分CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS合计元素氧化石灰成渣炉 衬轻烧白云石萤石成渣量矿石成渣量 1.393 0.542 0.649 0.358 0.641 0.0234.149 0.070 0.123 0.070 0.023 0.0047 0.0060.004 0.003 0.236 0.001 0.0050.525 0.012 0.405 0.0180.002 0.028 0.003 0.008 0.008 0.440 0.005 0.0010.010 0.056 0.005 0.011 0.0024.2670.2490.960.4950.240 总渣量%4.690 1.562 0.773 0.108 0.284 0.649 0.394 0.440 0.233 0.19447.66 15.87 7.86 1.10 5.51 6.60 4.00 4.47 6.61 0.329.840*100*总渣量计算如下：因为表2-8中除FeO和Fe2O3外的渣量为：4.690+1.5619+0.773+0.108+0.542+0.440+0.650+0.032=8.797kg，而终渣（FeO）=12%(表2-4),故总渣量为：8.797/(100-10.6)%=9.840kg (FeO)量=9.8406.6%=0.5897kg (Fe2O3)量=9.8404%-0.023-0.005-0.008=0.358kg第三步：计算炉气及其成分1) 矿石,烟尘中的铁及氧量：假定矿石中的FeO、Fe2O3全部被还原成铁，则有：矿石带入铁量=1.00(29.4%56/72+61.8%112/160)=0.66kg烟尘带走铁量=1.50(75.00%56/72+20.00%112/160)=1.085kg矿石带入氧量=1.00(29.40%16/72+61.8%48/160)=0.251kg烟尘消耗氧量=1.5(75.00%16/72+20%48/160)=0.340kg其它造渣剂的Fe2O3带入量和氧量忽略不计2) 炉气成分、重量及体积 当前炉气体积V1由元素氧化和造渣剂带入的气体重量见下表表2-9 气体来源及重量、体积来源铁水/kg 炉衬/kg 轻烧白云石/kg 石灰/kg 矿石 萤石合计体积/Nm3*COCO2SO2H2O7.735 0.1052.145 0.030 0.540 0.20880.009 0.005 0.005 0.0088.2373.03380.0140.0186.2721.4930.0030.022合计9.889 0.135 0.540 0.267 0.005 0.008 10.799V1=7.790*气体体积=气体重量22.4/气体分子量 当前氧气消耗重量及体积表2-10 氧气消耗量元素氧化 烟尘铁氧化 炉衬碳氧化 矿石带入氧 石灰硫还原氧 矿石硫还原氧 合计耗氧量/kg7.457 0.340 0.081 -0.251 -0.001 -0.035 7.591则当前实际氧气消耗的体积量：VO2=7.59122.4/32=5.314Nm3 炉气总体积Vg：炉气总体积为：Vg=元素氧化生成的体积+水蒸气的体积+炉气中自由体积+炉气中氮气体积即Vg=V1+O2炉气Vg+Vo2+O2炉气Vg N2氧气/O2氧气，式中，O2炉气为炉气中自由氧含量，0.5%;N2氧气中氮气成分;O2氧气为氧气中氧气成分。整理得： =7.787+5.3141%/99%/1-0.5%-0.5%1%/99% =7.841/99.5% =7.880Nm3 炉气中自由氧体积及重量Vf=0.5%7.880 =0.039 Nm3Wf=320.0411/22.4=0.056kg 炉气中氮气气体体积及重量Vn2=(5.314+0.039) 1%/99%=0.054 Nm3Wn2=280.054/22.4=0.068kg表2-11 炉气组元的重量和体积炉气组元CO CO2 SO2 O2 N2 H2O 合计重量/kg体积/ Nm3体积百分数7.840 2.932 0.009 0.056 0.068 0.018 10.9236.272 1.493 0.003 0.039 0.054 0.022 7.88379.56 18.94 0.04 0.49 0.69 0.28 1003) 总氧气消耗量及体积WO2=7.596+0.056+0.068=7.715kgVO2=22.4(7.596+0.056)/32+22.40.068/28=5.407 Nm3第四步:计算脱氧和合金化前的钢水量表2-12 吹炼中铁水的各项损失吹损元素氧化* 烟尘铁损 渣中铁珠 喷溅铁损 矿石带入铁重量/kg铁损合计6.020 1.085 8.93463%=0.95 100%0.5%=0.5 -0.6617.235*铁水元素氧化：3.900+0.650+0.420+0.280+0.014+0.505+0.251=6.020kg钢水重量为Wm=100.00-7.235=92.761kg即钢水收得率为92.76%表2-13 未加废钢的物料平衡表收入支出项目 重量 %项目 重量 %铁水100 86.43石灰 4.68 4.05萤石 0.5 0.43轻烧白云石 1.5 1.30矿石 1 0.86炉衬 0.3 0.26氧气 7.715 6.67合计 115.695 100钢水 92.761 80.09炉渣 9.840 8.50炉气 10.925 9.87喷溅 0.500 0.43烟尘 1.500 1.30渣中铁珠 0.295 0.25115.821 100计算误差=(115.821-115.695)/115.821100%=0.11%第五步：计算加入废钢的物料平衡(1) 废钢中各元素氧化量表2-14 废钢中各元素氧化量元素C Si Mn P S废钢成分/%终点钢水/%氧化量/%0.18 0.25 0.55 0.030 0.0300.1 痕迹 0.22 0.006 0.0300.08 0.25 0.37 0.010 0.009(2) 废钢中各元素氧化量耗氧量,氧化产量表2-15 23.908kg废钢中元素氧化产物及成渣量元素反应产物元素氧化量耗氧量产物量CSiMnPSCCOCCO2Si(SiO2)MnMnOP(P2O5)S(SO2)S+(CaO)(CaS)+(O)23.9080.08%85%=0.016223.9080.08%15%=0.002923.9080.25%=0.059823.9080.37%=0.088423.9080.01%=0.002423.9080.003%=0.000723.9080.006%=0.00140.016216/12=0.02160.002932/12=0.00770.059832/28=0.06830.088416/55=0.02570.002480/62=0.00310.000732/32=0.00070.001416/32=0.00070.016228/12=0.03780.002944/12=0.01060.059860/28=0.12810.088471/55=0.11410.0024142/62=0.00550.000764/32=0.00140.001472/32=0.0032合计0.14180.1264成渣量0.2509废钢进入钢水中的重量=23.908-0.172=23.7364kg进入炉气中的气体重量=0.0378+0.0106+0.0014=0.050kg(3) 加入废钢后的物料平衡,将表2-15和表2-13的相应数据合并得加入废钢后的物料表见表2-16和表2-17表2-16 加入废钢后的物料平衡表(以100kg铁水为基础)收 入支 出项目 重量项目 重量铁水 100废钢 23.908石灰 4.68萤石 0.5轻烧白云石 1.5矿石 1炉衬 0.3氧气 7.715+0.1264=7.887合计 139.729钢水 92.761+23.736=116.497炉渣 9.840+0.251=10.091炉气 10.925+0.0498=11.025喷溅 0.500烟尘 1.500渣中铁珠 0.295合计 139.908表2-17 加入废钢的物料平衡表以100kg(铁水+废钢为基础)收 入支 出项目重量%项目重量%铁水废钢石灰萤石轻烧白云石矿石炉衬氧气合计80.70519.2953.7770.4041.2100.8070.2426.365112.80571.5417.103.350.361.070.720.225.64100钢水炉渣炉气喷溅烟尘渣中铁珠合计94.0198.1448.8980.4041.2110.238112.91483.277.217.880.361.070.21100计算误差:(112.914-112.805)/112.805100% =0.097%第六步：计算脱氧和合金化后的物料平衡 (1) 锰铁.硅铁加入量 根据钢种成分中限(表1)和铁合金成分及其收得率(表3)算出锰铁和硅铁加入量.锰铁加入量WMn的计算为: WMn=(Mn)钢种%-Mn终点%/(锰铁Mn%Mn收得率%)钢水量 =(0.55%-0.18%)/(67.8%80%)94.019=0.6414kg 硅铁加入量为WFe-Si:WSi=(Si钢种%-Si终点%)(加入猛铁后的钢水量-Si/(硅铁含Si%Si回收率) =(0.25%-0)(94.019+0.6414)-0.64140.5%75%/(73%75%) =0.2367/(73%75%) =0.428kg铁合金中元素的烧损量和产物量。表2-18 铁合金元素烧损量及产物量类别元素烧损量 脱氧量 成渣量 炉气量 进入钢中量/kg锰铁CMnSiPSFe0.64146.60%15%=0.0063 0.0168 0.0231 0.64146.6%85%=0.03600.641467.8%20%=0.0870 0.0253 0.1123 0.641467.8%80%=0.34790.64140.5%25%=0.0008 0.0009 0.0017 0.64140.5%75%=0.0024 0.64140.23%=0.0015 0.64140.13%=0.0008 0.641424.74%=0.1586合计 0.0941 0.0430 0.1140 0.02310.5472硅铁MnSiPSFe0.4280.5%20%=0.0004 0.0001 0.0005 0.4280.5%80%=0.00170.42873%25%=0.0781 0.0893 0.1674 0.42873%75%=0.2343 0.4280.05%=0.0002 0.4280.03%=0.0001 0.42823.92%=0.1026合计 0.0785 0.0894 0.1679 0.3389总 计 0.1726 0.1324 0.2819 0.8860*0.1282kg的氧量为脱氧剂总脱氧量终点钢水含氧量可根据终点C=0.1%和CO=0.0023即O=0.0023/0.1=0.023%则出钢时氧的重量=0.023%94.2794=0.0217kg,此氧量还不能满足脱氧剂的耗氧量,其差值是由于出钢时钢水二次氧化所获得的氧.(2) 脱氧和合金化后钢水成分C: 0.10%+0.036/(94.019+0.886)100%=0.138%Si: (0.0024+0.2343)/(94.019+0.886)100%=0.249%Mn: 0.22%+(0.3479+0.0017)/(94.019+0.886)100%=0.588%P: 0.006%+(0.0015+0.0002)/(94.019+0.886)100%=0.022%S: 0.03%+(0.0008+0.0001)/(94.019+0.886)100%=0.022%可见含量尚未达到设定值,为此需向钢包内加入焦粉增碳,焦粉成分见表(2-2)其加入量Wj=(C钢种中限-C脱氧后)%钢水量/焦粉含碳量(%)C回收 率% =(0.18-0.138)%(94.019+0.886)/(81.5%75%)=0.0652kg加入0.652kg的焦粉后,钢水的含碳量可达0.18%焦粉生成物如表19表2-19 焦粉生成产物碳烧损量 耗氧量 气体量/kg 成渣量/kg 碳入钢量/kg0.065281.5%25% 0.013332/12 0.013344/12+0.0652 0.065212.4% 0.065281.5%75%(0.58+5.52)% =0.0133 =0.0355 =0.0528 =0.0081 =0.0399* 是CO2、H2O和挥发分之总和(未计挥发分燃烧的影响)(4) 脱氧和合金化后的总物料平衡 将以上结果合并后可得脱氧和合金化后的总物料平衡表表2-20 总物料平衡表收 入支 出项目 重量 %项目 重量 %铁水 80.705 70.73废钢 19.295 16.91石灰 3.777 3.31萤石