轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計(jì)算

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1、鋼鐵冶金專業(yè)設(shè)計(jì)資料（煉鐵、煉鋼）本鋼工學(xué)院冶化教研室二00三年八月26第一章物料平衡與熱平衡計(jì)算物料平衡和熱平衡計(jì)算是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉工藝設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基本的計(jì)算，它是建立在物質(zhì)和能量不滅定律的基礎(chǔ)上的。它以轉(zhuǎn)爐作為考察對(duì)象，根據(jù)裝入轉(zhuǎn)爐內(nèi)或參與煉鋼過程的全部物料數(shù)據(jù)和煉鋼過程的全部產(chǎn)物數(shù)據(jù)，如圖1-1-1所示的收入項(xiàng)數(shù)據(jù)和支出項(xiàng)數(shù)據(jù)，來進(jìn)行物料的重量和熱平衡計(jì)算。通過計(jì)算，可以定量地掌握冶煉工重要參數(shù)，做到“胸中有數(shù)”。對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)和分析研究改進(jìn)冶煉工藝，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐煉鋼車間等均有其重要意義。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼過程是一個(gè)十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，很顯然，要求進(jìn)行精確的計(jì)算較為困難，特別是熱平衡，只能是

2、近似計(jì)算，但它仍然有十分重要的指導(dǎo)意義。物料平衡和熱平衡計(jì)算，一般可分為兩面種方案。第一種方案是為了設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐及其氧槍設(shè)備以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間而進(jìn)行的計(jì)算，通常側(cè)重于理論計(jì)算，特別是新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐而無實(shí)際爐型可以參考的情況下；另一種方案是為了校核和改善已投產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝參數(shù)及其設(shè)備參數(shù)或者采用新工藝新技術(shù)等，而由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的計(jì)算，后者側(cè)重于實(shí)測(cè)。本計(jì)算是采用第一種方案。目前，我國(guó)頂吹轉(zhuǎn)爐所采用的生鐵基本上為低磷的（0.10～0.40%）和中磷的（0.40～1.00%）兩種，對(duì)這兩種不同含磷量生鐵的冶煉工藝制度也不相同。因此，下面以50噸轉(zhuǎn)爐為例，分別就低磷生鐵和高磷生鐵兩種情況，進(jìn)行物料

3、平衡和熱平衡計(jì)算。1.1原始數(shù)據(jù)1.1.1鐵水成分及溫度表1-1-1成分CSiMnPS溫度℃%4.2500.8500.5800.1500.03712501.1.2原材料成分26表1-1-2原材料成分%種類CaOSiO2MgOAl2O3SPCaF2FeOFe2O3H2OC燒堿合計(jì)石灰91.381.261.541.420.064.34100.00礦石1.105.110.521.160.0728.861.80.50100.00螢石6.000.581.780.090.5589.002.00100.00輕燒白云石30.840.4620.160.740.040.1147.8100.00鎂質(zhì)爐襯54.

4、501.0539.451.005.0100.00表2-1-1鐵水成分與溫度成分CSiMnPS溫度℃%4.3000.6500.5600.1500.0381300轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種常為普通碳素鋼和低合金鋼，在此以要求冶煉BD3鋼考慮，其成分見表2-1-3成分（中限）CSiMnPS%0.16～0.240.16～0.280.35～0.650.0450.045261.1.4平均比熱表1-1-4項(xiàng)目固態(tài)平均比熱千卡/公斤·度熔化潛熱千卡/公斤液態(tài)或氣態(tài)平均比熱千卡/公斤·度生鐵鋼爐渣煙塵礦石爐氣COCO2SO2O2N2H2O0.1780.1670.238526550500.200.200.2980.349

5、0.5580.5550.3650.3460.4891.1.5冷卻劑用廢鋼作冷卻劑，其成份與冶煉鋼種成份的中限相同。(見表1-1-3)1.1.6反應(yīng)熱效應(yīng)雖然爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)，實(shí)際上是在爐料溫度和爐內(nèi)上部氣相溫度之間的任一溫度發(fā)生的，但反應(yīng)熱效應(yīng)通常仍采用25℃作為參考溫度，值得指出的是，反應(yīng)熱還與組分在鐵水中存在形態(tài)有關(guān)，至今對(duì)參與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的實(shí)際組成物還有不同的看法。但是，比較常用的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)見表1-1-5。26表1-1-5反應(yīng)放出熱（千卡）每公斤分子每公斤元素或化合物千卡元素或化合物C(Fe3C)+O2=COC(Fe3C)+O2=CO2Si(Fe3Si)+O2=SiO22P(Fe3P)

6、+O2=P2O5Mn+O2=MnO﹡0.95Fe+O2=Fe0.95OFe+O2=FeO2Fe+O2=Fe2O33Fe+2O2=Fe3O42CaO+SiO2=2CaO·SiO24CaO+P2O5=4CaO·P2O5FeO+SiO2=FeO·SiO2MnO+SiO2=MnO·SiO231397.099063.5190015.2280133.592007.463727.364430.0196910.0267243.429780.2165013.24500.45889.42616.98250.76767.24522.61677.91200.11150.51758.11594.6495.0116

7、2.180.6107.2CCSiPMnFeFeFeFeSiO2P2O5FeOMnO﹡通常近似認(rèn)為是Fe+O2=FeO1.1.7其它數(shù)據(jù)的選?。ǜ鶕?jù)國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選?。?．渣中鐵珠量為渣量的5%～8%，本設(shè)計(jì)取8%。2．金屬中碳的氧化假定為：80%～90%的碳氧化成CO，20%～10%的碳氧化成CO2。3．噴濺鐵損為鐵水量的0.7%～1.0%，本設(shè)計(jì)取1.0%。4．取爐氣平均溫度1450℃，爐氣中自由氧含量為0.5%，煙塵量鐵