电弧炉炼钢物料平衡和热平衡

1、3电弧炉炼钢物料平衡和热平衡3.1物料平衡计算3.1.1计算所需原始数据基本原始数据：冶炼钢种及成分（见表 3-1 ）;原材料成分（见表3-2 ）;炉 料中元素烧损率（见表3-3 ）;合金元素回收率（见表3-4 ）;其他数据（见表3-5 ）。表3-1冶炼钢种及其成分钢种成分/%备注CSiMnPSFeQ2150.09 0.030.25 余F -B 0.150.550.040.04量55注：分母系计算时的设定值，取其成分中限表3-2原材料成分/%名称CSiMnPSCrAlFeHO灰分挥发 分碳素0.180.250.550.030.03余量废钢00炼钢4.200.80：0.600.200.03余量生

2、铁05FeMn6.600.5067.80.230.1324.70004FeSi73.00.500.050.032.5023.90002SiMn1.6520.563.20.060.0414.500554FeCr4.350.400.030.0467.327.85507Al98.51.500焦炭81.50.58r 12.45.5200电极99.01.000名称CaOSiO2MgOAI2QCaFFQCOHOP2QS石灰88.002.502.601.500.504.640.100.100.06萤石0.305.500.601.6088.001.501.500.900.10铁矿 石1.305.750.301

3、.4589.771.200.150.08火砖 块0.5560.800.6036.801.25咼铝 砖1.256.400.1291.350.88镁砂4.103.6589.500.851.90焦炭 灰分4.4049.700.9526.2518.550.15电极 灰分8.9057.800.1033.10表3-3炉料中元素烧损成分CSiMnPS烧损率/%熔化期2540,取307095,去856070,取654050,取45可以忽略氧化期0.06 全部烧损200.015 2530,取27按末期含量比规格下限低0.03%0.10%取0.06%）确定（一般不低于0.03%的脱碳量）；按末期含量的0.015%

4、来确定表3-4铁水、废钢成分设定值类别 成分%CSiMnPS废钢设定值0.180.250.550.0300.030表3-5其他数据名称参数配碳量比钢种规格中限高0.48%,即达0.6%熔化期脱碳量30% 即 0.6%x 30%= 0.18kg电极消耗量4kg/t （金属料）：其中熔化期占75%氧化期和还原期 各占25%炉顶高铝砖消耗量1.275kg/t （金属料）：其中熔化期占59%氧化期占41%炉衬镁砖消耗量3.5kg/t （金属料）：其中熔化期占57%氧化期和还原 期各占43%熔化期和氧化期所需要 氧量100%自于氧气氧气纯度和利用率99% 余者为NI,氧利用率90%焦炭中碳的回收率75%

5、 （系指配料用焦炭）碳氧化产物均按70%生成CO 30%生成CO考虑烟尘量按8.5kg/t （金属料）考虑3.1.2物料平衡基本项目收入项有：废钢、生铁、焦炭、石灰、萤石、电极、炉衬镁砖、炉顶高铝 砖、火砖块、铁合金、氧气和空气。支出项有：钢水、炉渣、炉气、挥发的铁、焦炭中挥发分。3.1.3计算步骤以100kg金属炉料（废钢+生铁）为基础，按工艺阶段一一熔化期、氧化期 和还原期分别进行计算，然后汇总成物料平衡表。第一步：熔化期计算。（1）确定物料消耗量：1）金属炉料配入量。废钢和生铁按 75kg和25kg搭配，不足碳量用焦炭来 配。其结果列于表3-6。计算用原始数据见表3-2和3-5。表3-6

6、炉料配入量名称用量/kg配料成分/kgCSiMnPSFe废钢100.0000.180.250.550.030.0398.96焦炭0.6870.42 合计100.6870.60.250.550.030.0398.96碳烧损率25%2）其他原材料消耗量。为了提前造渣脱磷，先加入一部分石灰（20kg/t （金 属料）和矿石（10kg/t （金属料）。炉顶、炉衬和电极消耗量见表 3-5。（2）确定氧气和空气消耗量：耗氧项包括炉料中元素的氧化，焦炭和电极 中碳的氧化；而矿石则带来部分氧，石灰中CaO被自身S还原出部分氧。前后两者之差即为所需净氧量2.458kg。详见表3-7。根据表3-5中的假设，应由氧

7、气供给的氧气为100%即2.239kg。由此可求出氧气实际消耗量。详见表 3-8。上述1） +2）便是熔化期的物料收入量表3-7净耗氧量的计算项目名称元糸反应产物兀素氧化量/kg耗氧量/kg供氧量/kgC(C)T CO0.1260.168(C)T CQ0.0540.144Si(Si) Si02)0.21250.2428炉料中元Mn(Mr) MnQ0.35750.104耗素的氧化P(P) P2Q)0.01350.0174氧Fe(Fe) FeQ 0.2970.0848项(Fe( FS)1.6820.721合计2.74251.482焦炭中碳C(C) CO0.0980.131的氧化(C) CQ0.04

8、20.112电极中碳C(C) CO0.2080.277的氧化(C) CQ0.0890.237合计2.239供矿石氧石灰SCaO+S=CaS+O)0.0006项合计0.0006净耗氧量2.2384令铁烧损率为2%其中80%生成FeO挥发掉成为烟尘的一部分；20%成 渣。在这20加，按3： 1的比例分别生成（FeO和（FqQ）。表3-8氧气实际消耗量氧气/kg带入Q带入N>2.2384/氧利用率(3.128/99%) X=2.2384/90%=3.1281%=0.032（3）确定炉渣量：炉渣源于炉料中Si、Mn P、Fe等元素的氧化产物，炉 顶和炉衬的蚀损，焦炭和电极中的灰分，以及加入的各种

9、熔剂。结果见表3-9表3-9熔化期炉渣量的确定名称消 耗 量成渣组分/kgCaOSiO2MgOAI2OMrOFeOFesQROCaS合计/kgSi0.20.40.45炉Mn13550.45料P0.360.00.46Fe580.30.143120.08210.031410.30.52963炉顶0.00.00.0略0.060.000.07炉衬7501040.1915焦炭0.20.00.0790.000.00略0.20电极0008070.0240石灰0.60.00.0010.020.010.00.00.08870442略26020250.3略0.00.00.000.00001.7025210.013

10、2.0580.00.0301.90005004合计1.70.50.20.120.40.30.170.00.03.737161324682233027百分47.156.23.3212.10.4.60.80.5100.比383218400(4) 确定金属量：金属量 Q=金属炉料重+矿石带入的铁量-炉料中C、Si、Mn P和Fe的烧损量+焦炭配入的碳量=100-2.7425+0.42=97.6775kg 。(5) 确定炉气量：炉气来源于炉料以及焦炭和电极中碳的氧化物CO和 CO, 氧气带入的物料中的HO及其反应产物，游离 Q及其反应产物，石灰的烧 减(CO),焦炭的挥发分。计算结果列于表 3-10。

11、表3-10炉气量计算项目气态产物/kgCOCONNHO14挥发 物合计炉料中C的氧化0.2940.1980.492焦炭带入0.2280.1540.0040.0470.424电极带入0.4850.3260.811石灰带入0.0020.095氧气带入0.0930.0250.0251游离Q参与反应10.2487CO+1/2O=CO-0.430.684HQ参与反应541-0.000HbQ+CQ=2HC(Q60.00067-0.000.0149367合计0.5621.470.02500.000670.0382.09131质量分数/%26.8370.131.1900.031.81100.00(6)确定铁的挥发量：有表 3-7中设定，铁的挥发量为：97.949 X 2%x 80%=1.564kg上述(3) + (4) + (5) + (6)便是熔化期的物料支出量。由此可列出熔化期物料平衡表 3-11 o表3-11熔化期物料平衡表收入支出项目质量/kg%项目质量/kg%废钢100.00094.54金属97.677592.94焦炭0.6870.65炉渣3.73743.56电极0.3000.283炉气:2.09611.99石灰2.0001.89铁的挥发1.5831.51炉顶0.0750.071炉衬0.2000.189氧气2.5132.37合计105.775100.00合计105.09