1000万吨钢厂毕业设计-年产1000万吨连铸坯的全连铸转炉炼钢车间工艺设计.doc

年产1000万吨连铸坯的全连铸转炉炼钢车间工艺设计专 业：冶金工程姓 名：指导老师：设计总说明转炉炼钢是现代钢铁联合企业生产环节中不可缺少的一部分，连接着炼铁和炉外精炼、连铸、轧钢等生产工艺。本设计以炼钢工艺设计为中心，在查阅和借鉴国内外钢铁企业设计资料的基础上，结合理论知识和实习教学内容，根据设计任务书的要求，选择了顶底复吹转炉和全连铸生产工艺。选择的工艺流程如下：铁水预处理转炉RH连铸。设计内容包括产品方案的确定、物料平衡及热平衡的计算以及氧气顶底复吹转炉的炉型设计。此外，还根据生产的品种进行了炼钢生产工艺设计、车间的工艺布置、各跨间的主要设备选择以及各项技术指标的确定；在此基础上完成车间平面图、转炉炉型图各一张；最后，完成了专题论文绿色冶金的概念及意义的写作。关键词：工艺设计，全连铸，顶底复吹转炉，工艺流程目录1 绪论12 炼钢厂总体设计方案32.1转炉车间生产能力的确定32.1.1初始条件32.1.2计算年车间产钢量32.1.3计算年出钢炉数32.1.4转炉座数及公称容量选择32.2主要钢种的选择42.3生产工艺流程42.4原材料的方案42.4.1铁水的供应和预处理42.4.2废钢的供应及要求42.4.3散状材料的供应52.4.4铁合金的供应52.4.5氧气的供应及设备62.5车间布置方案62.5.1车间组成62.5.2主厂房工艺布置63 物料平衡与热平衡83.1物料平衡计算83.1.1物料平衡计算所需数据83.1.2物料平衡计算步骤93.2热平衡计算183.2.1热平衡计算所需原始数据：183.2.2热平衡计算步骤204 顶底复吹转炉炉型设计244.1转炉炉型设计原始条件244.2转炉支撑及倾动结构设计285 氧枪设计305.1氧枪喷头设计305.2氧枪枪身设计315.3底部供气构件的设计336 转炉炼钢的生产工艺设计356.1主要原材料的技术要求356.1.1金属料356.1.2造渣材料356.1.3氧化剂366.2装料制度366.3供氧制度376.4造渣制度386.5温度制度416.6终点控制和出钢426.7脱氧制度及合金化437 车间主要设备的选择457.1原料跨457.1.1混铁车457.1.2废钢料斗467.2转炉跨467.2.1钢包467.2.2渣灌477.3精炼跨487.4连铸跨497.4.1板坯的生产497.5其它设备选型547.5.1供氧机的选型547.5.2起重机的选型558 炼钢车间厂房工艺布置578.1原料跨间布置578.2转炉跨间的布置598.3浇注跨布置658.4出坯跨布置688.5钢渣跨布置689 转炉车间环境保护系统设计699.1环境保护系统设计原始条件699.2环境保护系统参数计算709.3转炉烟气净化系统工艺设计729.3.1一次除尘系统工艺设计729.3.2二次除尘系统工艺设计739.4转炉烟气净化系统设备选型739.5资源综合利用7810 总劳动定员表8011 主要技术经济指标85专题 绿色冶金的概念和意义86参考文献：89致谢90 第 93 页1 绪论顶底复吹转炉（combined blown converter steelmaking process）是从转炉炉顶吹氧的同时又向炉底吹入不同气体（氧气或氩气，有时也用氮气）进行吹炼的转炉炼钢方法。这是在氧气顶吹转炉炼钢法和氧气底吹转炉炼钢法两种方法(简称顶吹法和底吹法)的基础上发展起来的一种方法。它发挥了顶吹法和底吹法两种炼钢方法的优点，从而在一定程度上弥补了这两种方法的不足之处。复吹法的吹炼特点是：从炼钢熔池上部通过顶吹氧枪供应炼钢主要用氧，同时从埋入炉底的喷嘴将氧或惰性气体，有时伴之必要的粉剂吹入熔池，以增强熔池的搅拌和相应的冶金反应。顶吹法和底吹法可作互相补充的主要冶金特点分别是：顶吹法熔池上下温差大，渣中FeO高，易于发生喷溅；脱碳反应在泡沫渣内进行；通过调节氧枪位置，能将炉内部CO燃烧成CO2，可适当提高废钢比；顶吹法冶炼超低碳钢困难，过氧化现象严重。底吹法则具有搅拌力远大于顶吹法，熔池内温差小；CO燃烧率小，不生成泡沫渣，前期脱磷较困难；熔池接近平衡状态，过氧化程度低等特点。复吹法则集合了顶吹法和底吹法之长处，从而获得较好的技术经济效果。主要有：(1)渣中含铁降低约2.55.0；(2)金属收得率提高约0.51.5；(3)石灰消耗减少约310kgt；(4)终点碳可降至0.010.03；(5)残锰提高约0.020.06；(6)磷含量降低约0002；(7)减少或消除钢液喷溅，故可适当提高炉子装入量；(8)降低氧耗约8，并缩短了吹炼时间。本设计内容是新建一座年产1000万吨连铸坯的全连铸转炉炼钢车间，包括转炉容量和座数的选择确定；转炉炉型设计；氧枪设计；炉外处理、连铸机以及除尘系统的设计与选择；炼钢过程物料平衡和热量平衡计算；转炉车间生产工艺设计和布置；车间主要设备选择和车间平面设计以及总图运输方案的确定。其主要产品有，普碳钢、低合金钢等。本设计的氧气转炉炼钢车间由以下几个部分组成：转炉车间、精炼车间、连铸车间、铁水预处理站、铁水倒灌站、废钢堆料场、铁合金料仓及其散装料储运设施等。厂中并设有渣场以及主控、工具房等设施。根据设计任务要求及现代化转炉炼钢的现状及趋势，确定基本的工艺流程如下图所示。废钢转炉铁水预处理高炉铁水炉外精炼连铸轧钢总体上，本设计力求保证整个炼钢车间物流的顺行，操作及控制的便利，转炉与精炼和连铸冶炼周期配合得当，同时在厂内特别是转炉上注意烟尘的处理，采用未燃法干法静电除尘系统，对转炉煤气进行回收利用，保证生产环境的清洁、整齐。2 炼钢厂总体设计方案根据设计任务的要求及各种设计条件提出初步设计思路，这是对设计工作一个框架式的设定。方案的确定要求设计合理，能顺利生产。122.1 转炉车间生产能力的确定122.12.1.1 初始条件本设计初始条件：年产连铸坯1000万吨；作业率，转炉98，连铸机98；连铸连铸坯收得率，98.5%；钢水钢水收得率，99.8%；T1转炉冶炼周期，38min。2.1.2 计算年车间产钢量本设计方案为了实现产品多样化，降低钢铁厂市场风险拟采用两条生产线满足设计需求，分别为年产1000万吨板坯车间，下面就可行性进行计算。车间年产钢水量W1000钢水连铸70099.8%98.5%=712万吨。 式中；W车间车间年产钢水量； 钢水钢水收得率，99.8%； 连铸连铸坯收得率，98.5%。则该车间年产钢水量712万吨。2.1.3 计算年出钢炉数每一吹炼炉的年出钢炉数N为：N=1440365983813554炉/年式中： 每炉钢的平均冶炼时间，38min/炉； 1440一天的时间，min/d； 365一年的日历天数，d/a； 转炉作业率，取98。2.1.4 转炉座数及公称容量选择因此，取转炉座数3座。则转炉公称容量为：G=WN3则G=71210000135543=175.1吨。则转炉的公称容量取175吨转炉3座，分别采用“三吹三”制。2.2 主要钢种的选择本设计主要生产碳素钢、低合金钢，也可根据市场的要求进行灵活调整。2.3 生产工艺流程根据设计任务书的要求以及现代转炉炼钢的发展趋势，确定本设计方案其基本的工艺流程如下： 高炉铁水混铁车铁水预处理倒罐站铁水罐扒渣转炉精炼钢包渣场RH钢包回转台连铸机轧机预处理渣转炉渣精炼渣连铸坯废钢及其它辅料 车间生产坚持四个“百分之百”，及百分之百的进行铁水预处理，百分之百的进行转炉复吹，百分之百的进行炉外精炼，百分之百的进行连铸。2.4 原材料的方案2.22.32.42.4.1 铁水的供应和预处理铁水是转炉炼钢的主要原料，由高炉提供，本设计中高炉铁水采用混铁车运输，经预处理后转运兑入转炉，混铁车再返回高炉待用。2.4.2 废钢的供应及要求废钢主要依靠外购，也包括部分本厂返回废钢，生铁块由本厂供给，应分类存放，在转炉冶炼中也作冷却剂加入。（1） 对废钢有如下要求（2） 表面清洁少锈，无油污，无泥沙。（3） 废钢中不得有铅、锡、砷等有色金属。（4） 废钢中硫、磷的含量要低。（5） 外形尺寸要合格，不能过大。（6） 废钢中不得有密封容器，易燃易爆物品和毒品。对废钢管理有如下要求：（7） 废钢入厂后，必须进行分类存放。（8） 对废钢进行清除处理，以清楚油污、泥沙等杂质和有色金属、毒品等，使外形尺寸合格。炼钢车间在原料跨的一端设单独的废钢间，按每炉需用量装入废钢料斗送到炉前。废钢一次一斗装入。2.4.3 散状材料的供应氧气转炉散状材料包括石灰、白云石、萤石、铁矿石、焦炭等。供应系统包括散状料堆场，地下料仓，由地下料仓送往主厂房的运料设施，转炉上方高位料仓，称量和向转炉加料的设施。 为了保证转炉正常生产，应设散状料堆场，尽可能靠近转炉。各种散状材料的储存量按20天考虑。在靠近主厂房附近设置地下料仓，它兼有部分储存和转运作用。地下料仓为地下式，便于火车或汽车或运输带自动卸料。各种散状料储存天数按3天考虑。从地下料仓向高位料仓供料采用全胶带运输。往各高位料仓布料采用可逆活动胶带运输机，运输设备能力按每日工作一个班（约8h）考虑。设置高位料仓在于起到临时储料的作用，并利用重力方式向转炉及时可靠的供料，保证转炉正常生产。高位料仓沿炉子跨纵向布置，三座转炉共用一套高位料仓，这样可以相互支持供料，并避免由于转炉停炉后料仓内剩余石灰的粉化。 散状料的用途如下：（1） 石灰：主要的造渣材料。石灰极易潮湿，故在入炉前须烘烤，以提高石灰的活性，有利于冶炼。（2） 萤石：用于稀释炉渣，提高炉渣的活性。（3） 白云石：用于提高炉渣的碱度，减小对炉衬的侵蚀。（4） 铁矿石：用作冷却剂。2.4.4 铁合金的供应铁合金的供应一般由炼钢厂铁合金间，车间铁合金料仓及称量和输送设施等几部分组成。铁合金主要用来调整钢液的成分、温度并进行合金化处理。其主要作用如下：（1） 硅铁：用于合金化，也作脱氧剂。（2） 锰铁：用于合金化，也作脱氧剂。根据碳含量可分为中碳、低碳、高碳锰铁，锰铁中碳含量越低，磷含量越低，价格越昂贵。（3） 铝铁：合金化材料，也作脱氧剂。 在铁合金间内储存、烘烤及加工合格块度，按铁合金的品种和牌号分类存放，并相应保存好出厂化验单。铁合金由铁合金间运入转炉车间的方式为全胶带供料系统，这种系统工作可靠，运输量大，机械化程度高。2.4.5 氧气的供应及设备氧气转炉炼钢要消耗大量的工业纯氧，为了适应氧气转炉炼钢工艺的要求，炼钢厂的供氧系统一般是由制氧机，加压机，中压储氧罐，输氧管，控制闸阀，测量仪表及喷枪等主要设备组成。氧枪升降装置布置于转炉的上方，这样其结构简单，运行可靠，换枪迅速。当氧枪烧坏时须及时更换，设置横移装置及换枪装置，在横移装置上并排设有两套氧枪升降小车，其中一套供工作，一套备用。副枪和氧枪平行插入炉内。2.5 车间布置方案2.52.5.1 车间组成转炉车间由以下各部分组成：主厂房（包括原料跨、炉子跨、精炼跨、浇注跨），铁水预处理站及铁水倒灌间，废钢堆间及配料间，铁合金仓库及散装原料储运设施，渣场，耐火材料仓库，一、二次烟气净化设施及煤气回收设施，水处理设施，分析、检测及计算机监控设施，备用备件库，机修间，生活福利设施，水、电、气供应设施等。2.5.2 主厂房工艺布置1、原料跨布置在原料跨主要完成兑铁水、加废钢和转炉炉前的工艺操作，在原料跨的两端分别布置铁水和废钢工段。 铁水供应方式采用200t混铁车，并进行铁水预处理。该方案包括铁水预处理间，倒渣站，铁水倒灌站。铁水预处理间和倒渣站位于炼铁车间与铁水倒灌站之间，且彼此平行布置。经处理后的混铁车，每隔三次送到倒渣站倒渣。铁水倒灌站设有两条运输线和与其垂直布置的受铁坑，受铁坑位于铁水线下面。一个铁水坑由两个铁水转注位置。铁水预处理的方法采用混铁车喷吹法，同时脱硫、脱磷。 废钢供应方式是在原料跨的一端的外侧另建废钢间，废钢间的废钢量装入料斗并称重，然后料斗送进原料跨待用。转炉渣罐的转运方式为将渣罐车横穿过原料跨，在主厂房之外的中间渣场处理。2、炉子跨的布置 炉子跨是车间中厂房最高，建筑结构最复杂和单位投资最多的跨间。很多重要的生产设备与辅助设备都布置在这里，其中包括转炉，转炉倾动系统，散装料供应系统和加料、供氧系统，底吹气系统，烟气净化系统，出渣、出钢设施，拆修炉设备。 炉子跨采用横向布置。烟道和烟罩皆沿跨间朝炉后弯曲，一是便于氧枪和副枪穿过烟罩插入转炉内，二是有一个连续的更换氧枪的通道，换枪方便。副枪布置在靠烟道的一侧。 散装料的各个高位料仓沿炉子跨纵向布置，在其顶部有分配皮带机通过，高位料仓布置在紧靠烟道的后面，这样烟道倾角较大，不易积灰。 转炉烟气净化采用采用未燃法干法静电除尘系统。 转炉修炉方法采用上修法，烟罩下部可侧向移动。3、精炼跨的布置 精炼采用三个RH精炼炉，沿精炼跨纵向布置，RH炉整体为真空移动型，真空室支持于旋转臂（支架）上，真空室旋转有两个工作位置：（1） 钢水处理位置，真空室下降进行处理；（2） 准备工位，修砌、喷补真空室内衬，更换上升、下降管，预热。 3 物料平衡与热平衡33.1 物料平衡计算33.13.1.1 物料平衡计算所需数据基本数据有冶炼钢种及其成分，金属料铁水和废钢的成分。终点钢水成分（表3-1）造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表3-2），脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3-3）其它工艺参数（表3-4）表3-1 钢种、铁水、废钢、和终点钢水的成分设定值成分(%)类别CSiMnPS温度/钢种Q235A设定值0.180.260.500.0450.045铁水设定值4.160.700.500.150.0301250废钢设定值0.120.200.500.0400.03525终点钢水设定值(1)0.10痕迹0.150.0150.018出钢温度1690 注：本计算设定的冶炼钢种为Q235A 。(1) C和Si按实际生产情况选取 Mn、P、S分别按贴水中相应成分含量的30%、10%、和60% 留在钢水中设定。表3-2 原材料成分 成分类别CaOSiO2MgOAl2O3Fe2OCaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰88.02.502.601.500.500.100.064.640.10萤石0.305.500.601.601.5088.00.900.101.50生白云石36.400.8025.601.0036.20炉衬1.203.0078.801.401.6014.0焦炭0.5881.512.45.52表3-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）成分(%)类别CSiMnAlPSFe硅铁73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100锰铁6.60/90(1)0.50/7567.80/800.23/1000.13/10024.74/100(1) 10%C与氧生成表3-4 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量生白云石加入量炉衬蚀损量终渣（FeO）含量按FeO=1.35()折算）烟尘量喷溅铁损%CaO/%=3.5为铁水量的0.3%为铁水量的2.0%为铁水量的0.6%15%，而（）/ （FeO）=1/3，即（）=5%，（FeO）=8.25%为铁水量的1.5%（其中FeO为75%，为20%）为铁水量的1%渣中铁损（铁珠）氧气纯度炉气中的自由氧含量气化去硫量金属中C的氧化产物废钢量为渣量的7%99%，余者为1%（体积比）占总去硫量的1/390%C氧化成CO，10%氧化成由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的10.72%，即废钢比为9.68%物料平衡基本项目 收入项：铁水、废钢、熔剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金 支出项：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅、3.1.2 物料平衡计算步骤以100kg铁水为基础进行计算。第一步：计算脱氧合金化前的总渣量及其成。总渣量包括铁水中元素的氧化，炉衬蚀损和加入熔剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表3-5至表3-7。总渣量及其成分如表3-8所示。表3-5 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C4.0690%=3.6544.8728.5264.0610%=0.4061.0831.489Si0.7000.8001.500入渣Mn0.3500.1020.452入渣P0.1350.1740.309入渣S0.0121/3=0.0040.0040.0080.0122/3=0.008-0.004（1）0.018（CaS）入渣Fe0.92256/72=0.7170.2050.922入渣（见表3-8）0.519112/160=0.3630.1560.519入渣（见表3-8）合计6.3377.392成渣量3.720入渣组分之和（1） CaO还原出来的氧量：消耗的CaO量为：0.00856/32=0.014kg表3-6 炉衬蚀损成渣量炉衬蚀损量（kg）成渣组分（kg）气态产物耗氧量(kg)CCOCCO2CCO，CO20.3(据表3-4)0.0040.0090.2360.0040.0050.3149028/12=0.0880.3141044/120.0150.314（9016/12+1032/12）0.062合计0.2580.103表3-7加入熔剂的成渣量类别加入量（kg）成渣组分（kg）气态产物（kg）CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2萤石0.3（据表3-4）0.0010.0020.0170.0050.0050.0030.00030.2640.005生白云石2（据表3-4）0.7280.5120.0160.0200.724石灰5.90（1）5.186（2）0.1530.1480.0890.0300.0060.0080.0060.2740.002（3）合计5.9510.6670.1810.1140.0350.0090.00830.2640.0110.9980.002成渣量7.193（1） 石灰加入量计算如下： 渣中已含（）-0.014+0.004+0.001+0.7280.719kg渣中已含（）1.500+0.009+0.017+0.0161.542kg因设定的终渣碱度R=3.5，则石灰加入量为： （2）（石灰中含量）-（石灰中S自耗的量）（3）为还原出的氧量，计算方法同表3-5的注。表3-8总渣量及其成分炉渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合计元素氧化成渣量（kg）1.5000.4520.922（2）0.519（3）0.3090.0183.720石灰成渣量（kg）5.1860.1480.150.0890.0300.0060.0085.617炉衬蚀损成渣量（kg）0.0040.0090.2360.0040.0050.258生白云石成渣量（kg）0.7280.0160.5120.0201.276萤石成渣量（kg）0.0010.0170.0020.0050.0050.2460.0030.310.589总渣量（kg）5.9191.6900.9030.1180.4520.9220.5590.2640.3180.02611.170（1）52.9915.138.0801.064.0478.2545.0042.3633.4020.233100.00（1）总渣量计算：表3-8除()和()以外的渣量为：0.519+1.690+0.903+0.118+0.452+0.264+0.318+0.0269.690kg由表3-4知，终渣（）15，又因为（）/（）1/3， 所以（）5，（）8.25 （）+（）13.25 故总渣量为9.690/（1-13.25）11.170kg（2）（）量11.1708.251.076kg（3）（）量11.1705-0.030-0.005-0.0050.519kg第二步：计算氧气消耗量。氧气实际消耗量为消耗项与供入项之差，见表3-9。表3-9 实际耗氧量耗氧项（kg）供氧项实际氧气消耗量铁水中元素氧化耗氧量(表3-5)7.392铁水中S与CaO反应还原出的氧量（表3-5）0.0047.853-0.006+0.069（1）=7.916炉衬中碳氧化耗氧量（表3-6）0.062石灰中S与CaO反应还原出的氧量（表3-7）0.002烟尘中铁氧化耗氧量（表3-4）0.034炉气自由氧含量（表3-10）0.059合计 7.853合计 0.006（1）炉气（存在于氧气中，见表3-4）的质量，详见表3-10。第三步：计算炉气量及其成分。炉气中含有CO、和，其中CO、和可由表3-5表3-7查得，和则由炉气总体积确定。现计算如下：炉气总体积V： 式中 CO、和各组分总体积，。本计算中，其值为8.61422.4/28+2.50222.4/44+0.00822.4/64+0.01122.4/188.182； 不计自由氧的氧气消耗量，kg。本计算中其值为7.392+0.062+0.0347.794kg 铁水与石灰中的S与CaO反应还原出的氧量其质量为0.006kg（见表3-9）； 5炉气中的自由氧含量，； 99由氧气纯度99转换而来。计算结果列于表（表3-10）。表3-10 炉气量及其成分炉气成分炉气量（kg）体积（）体积CO8.6148.61422.4/286.89183.232.5022.50222.4/441.27415.390.0080.00822.4/640.0030.040.0110.01122.4/180.01450.170.059（1）0.041（1）0.500.070（2）0.056（2）0.68合计11.2648.279100.00(1)炉气中的体积为：8.2790.50.041 的质量为：0.04132/22.4=0.059kg (2)炉气中的体积系炉气总体积与其他成分的体积之差； 质量为0.05628/22.40.070kg第四步：计算脱氧合金化前的钢水量。钢水量铁水量铁水中元素的氧化量烟尘、喷溅和渣中的铁损 1006.3371.50（7556/72+20112/1601+11.1706） 90. 778kg据此可以编制脱氧和合金化前的物料平衡表3-11。表3-11 未加废钢时的物料平衡表收入支出项目质量(kg)项目质量（kg）铁水100.0085.90钢水90.7878.00石灰5.905.07炉渣11.179.60萤石0.300.26炉气11.269.68生白云石2.001.72喷溅1.000.85炉衬0.300.26烟尘1.501.29氧气7.926.80渣中铁珠0.670.58合计116.42100.00合计116.38100.00注：计算误差为（116.42116.38）/116.421000.03第五步：计算加入废钢的物料平衡，利用表3-1中的数据先确定废钢中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表3-12），计算过程和表3-5计算过程一样。表2-12 废钢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）进入钢中的来量（kg）C10.720.02900.0020.00270.0047（入气）10.720.15100.0020.00050.007（入气）Si10.720.200.0210.0240.045（入渣）Mn10.720.250.0380.0110.049（入渣）P10.720.0250.00270.0030.006（入渣）S10.720.0171/30.00060.00060.0008（入气）10.720.0172/30.00120.00060.0027（CaS入渣）合计0.0660.04110.720.06610.654成渣量（kg）0.103将表3-11与表3-12合并，得到加入废钢后的物料平衡表3-13和表3-14。表3-13 加入废钢的物料平衡表（以100kg铁水为基础）收入支出项目重量（kg）项目重量（kg）铁水100.0078.63钢水90.78+10.654101.4379.78废钢10.728.43炉渣11.17+0.10311.27310.03石灰5.904.64炉气11.26+0.00611.278.87萤石0.300.24喷溅1.000.79轻烧白云石2.001.57烟尘1.501.18炉衬0.300.24渣中铁珠0.670.53氧气7.916+0.0417.9576.26合计127.18100.00合计127.14100.00注：计算误差。3-14加入废钢后的物料平衡表（以100kg（铁水+废钢）为基础）收 入支 出项目重量（kg）项目重量（kg）铁水90.3278.63钢水91.6179.78废钢9.688.43炉渣10.188.87萤石0.270.23炉气10.188.87轻烧白云石1.811.58喷溅0.900.78炉衬0.270.23烟尘1.351.18石灰5.334.64渣中铁珠0.610.53氧气7.196.89合计114.87100.00114.83100.00第六步：计算脱氧和合金化后的物料平衡。根据钢种成分设定值（表3-1）和铁合金成分及其烧损率（表3-3）算出锰铁和硅铁的加入量再计算其元素的烧损量。将所得结果与表3-14合并，即得到冶炼一炉钢的总物料平衡表。锰铁加入量WMn为：铁合金中元素的烧损量和产物量列于表3-15表3-15 铁合金中元素及产物量类别元素烧损量脱氧量成渣量炉气量入钢量（kg）锰铁C0.596.60100.0040.0100.015（）0.596.60900.035Mn0.5967.80200.0800.0230.1030.5967.80800.320Si0.590.50%250.0010.0010.0020.590.5075%=0.002P0.590.23%=0.001S0.590.130.001Fe0.5924.740.146合计0.0850.0340.1050.0150.505硅铁Al0.432.501000.0110.0100.016Mn0.430.50200.00040.0001（1）0.00050.430.50800.002Si0.4373.00250.07850.0900.1680.4373.00750.235P0.430.050.0002（1）S0.430.030.0001（1）Fe0.4323.920.103合计0.08990.1000.1750.340总计0.1750.1340.2800.0150.845（1）可以忽略。脱氧和合金化后的钢水成分如下： C： Si:： Mn： P： S：可见碳含量未达到设定值，为此需向钢包内加焦粉增碳。设其加入量为，则 焦粉生成的产物如下：表3-16 焦粉生成的产物 碳烧损量（kg）耗氧量（kg）气体量（kg）（1）成渣量（kg）碳入钢量（kg）0.064 81.50250.0130.0350.048+0.064（0.58+5.52）0.0520.00412.400.0080.06481.50750.039（1）、 和挥发分之总和（未计算挥发分燃烧的影响）。将表3-14、3-15、3-16合并归类，得到总物料平衡表3-17表3-17总物料平衡表收入支出项目质量（kg）%项目质量（kg）铁水90.3277.78钢水91.61+0.845+0.03992.4978.46废钢9.688.34炉渣10.18+0.280+0.00810.4710.24石灰5.334.59炉气10.18+0.015+0.05210.258.83萤石0.270.23喷溅0.900.74轻烧白云石1.811.56烟尘1.351.13炉衬0.270.23渣中铁珠0.610.60氧气7.19+0.134+0.0357.36（1）6.34锰铁0.590.51硅铁0.430.37焦粉0.0640.06合计116.12100.00116.07100.00注：计算误差为：（116.12116.07）/116.071000.04（1）可近似认为（0.134+0.035）的氧量系出钢时钢水二次氧化所带入。3.2 热平衡计算3.23.2.1 热平衡计算所需原始数据：各种入炉料及产物的温度（表3-18）、物料平均热容（表3-19）、反应热效应（表3-20），溶入铁水中的元素对铁熔点的影响（表3-21）。其他数据参照物料平衡选取。表3-18 入炉物料及产物的温度设定值名称入炉物料产物铁水（1）废钢其它原料炉渣炉气烟尘温度（）12502525与钢水相同14501450（1） 熔点1536表3-19物料平均热容物料名称生铁钢炉渣矿石烟尘炉气固态平均热容（kJ/kgk）0.7450.6991.0470.996熔化潜热（kJ/kg）218272209209209液态或气态平均热容（kJ/kgk）0.8370.8371.2481.137表3-20 炼钢温度下的反应热效应组员化学反应H/kJ/kmolH/（kJ/kg）C 氧化反 氧化反应41807234834Si 氧化反应81768229202Mn 氧化反应3617406594P 氧化反应117656318980Fe 氧化反应2382294250Fe 氧化反应7224326460成渣反应971331620成渣反应6930544880 分解反应1690501690 分解反应11802014053-21 溶入铁中的元素对铁熔点的降低值元素CSiMnPSAlCrN、H、O在铁中的极限溶解度5.4118.5无限2.80.1835.0无限溶入1元素使铁熔点的降低值（）65707580859010085302531.5氮、氢、氧溶入铁熔点的降低值（）6适用含量范围（）1.01.02.02.53.03.54.03150.70.081183.2.2 热平衡计算步骤100kg铁水为基础第一步：计算热收入。热收入项包括：铁水物理热、元素氧化热及成渣热、炉衬中碳的氧化热、烟尘氧化热。（1）物理热：根据纯铁熔点，铁水成分以及溶入元素对铁熔点的降低值（表3-18、3-1和3-21）计算铁水熔点，由铁水温度和生铁比热（表3-18和表3-19）确定1536（4.16100+0.78+0.55+0.1530+0.03025）6 1100.651000.745（1100.6525）+218+0.837（12501100.65） 114436.52KJ（2）元素氧化热及成渣量热：根据铁水中元素氧化量和反应热效应（表3-20）算出，其结果列于表3-22中。表3-22 元素氧化热和成渣热反应产物氧化热或成渣热（kJ）反应产物氧化热或成渣热（kJ）3.6541163942528.910.36364602344.980.4063483414142.600.135189802562.300.7002920220441.400.31848801551.840.35065942307.901.69016202737.800.71742503047.25合计91664.98(3)烟尘氧化热：根据炉衬蚀损量及其含碳量可得：0.3149011639+0.3141034834586.25kJ（4）烟尘氧化热：由表2-4给出的烟尘量参数和反应热效应计算1.5（7556/724250+20112/1606460）5075.36kJ 故热收入总值为：+211763.10kJ第二步：计算热支出 热支出项包括：钢水物理热，炉渣物理热，烟尘物理热，炉气物理热，渣中铁珠物理热，喷溅物理（金属热），轻烧白云石分解热，热损失，废钢吸热。 （1）钢水物理热：先根据铁水熔点的方法确定钢水熔点，再根据出钢和镇静时的实际温降，以及要求的过热度（一般为5090）确定出钢温度；最后由钢水量和热容算出物理热。 1536（0.1065+0.155+0.01530+0.01825）61521.85（式中:0.10,0.15,0.015和0.018分别为终点钢水C、Mn、P和S的含量） 1521.85+50+50+701691.85（式中：50，50和70分别为出钢过程中的温降、镇静及炉后处理过程中的温降和过热度） 90.7780.699（1521.8525）+272+0.837（1691.851521.85） 132589.27kJ （2）炉渣物理热：令终渣温度与钢水温度相同，则得： 11.1701.248（1691.8525）+20925570.69 kJ (3)炉气、烟尘、铁珠和喷溅金属的物理热。根据其数量、相应的温度和热容确定。详见表3-23。表3-23 某些物料的物理热项目参数（kJ）备注炉气物理热11.264 1.137（145025）18250.211450系炉气和烟尘的温度烟尘物理热1.50.996（145025）+2092442.45渣中铁珠物理热0.78 0.699（1521.8525）+272+0.887（1691.851521.85）1139.261520系钢水熔点喷溅金属物理热10.699（1521.8525）+272+0.837（1691.851520）1460.59合计23292.51 （4）生白云石分解热：根据其用量、成分和表3-20所示的热效应计算 2（36.401690+25.601405）1949.68 kJ （5）热损失：其它热损失带走的热量一般约占总热收入的38，在这取6，则得