转炉物料平衡与热平衡计算

1、钢铁冶金专业设计资料（炼铁、炼钢）本钢工学院冶化教研室二 00 三年八月第一章物料平衡与热平衡计算物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。它以转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图 1-1-1 所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算。通过计算，可以定量地掌握冶炼工重要参数，做到“胸中有数”。对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义。由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近

2、似计算，但它仍然有十分重要的指导意义。物料平衡和热平衡计算，一般可分为两面种方案。第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算， 特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测。本计算是采用第一种方案。目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（ 0.100.40%）和中磷的（0.401.00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。因此，下面以50 吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和

3、热平衡计算。1.1 原始数据1.1.1 铁水成分及温度成分CSiMnPS表 1-1-1温度%4.2500.8500.5800.1500.03712501.1.2 原材料成分%种类石灰矿 石 萤 石 轻 烧 白云石镁质炉衬表 1-1-2成分CSiMnPS%4.3000.6500.5600.1500.038CaOSiO2MgOAl2O3SPCaF2FeOFe2O3H2OC烧91.381.261.541.420.0641.105.110.521.160.0728.861.80.506.000.581.780.090.5589.002.0030.840.4620.160.740.040.11454.5

4、01.0539.451.005.0表 2-1-1 铁水成成分（中限）%C0.160.24Si0.160.28Mn0.350.65P0.045转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼 BD3 钢考虑，其成分见表 2-1-31.1.4 平均比热固态平均比热熔化潜热液态或气态平均比热表 1-1-4项目千卡/公斤·度千卡/公斤千卡/公斤·度生铁0.178520.20钢0.167650.20炉渣500.298烟尘0.23850矿石炉气CO0.349CO20.558SO20.555O20.365N20.346H2O0.4891.1.5 冷却剂用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种

5、成份的中限相同。(见表 1-1-3)1.1.6 反应热效应虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用 25作为参考温度，值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。但是，比较常用的反应热数据见表 1-1-5。放 出 热（千卡）反应每公斤每公斤元素或化合物分子千 卡元素或化合物C (Fe C)+31 O =CO22C (Fe3C)+O2=CO2Si (Fe3Si)+O2=SiO22P (Fe P)+5 O =P O32225Mn+ 1 O =MnO220.95Fe+ 1 O =Fe22

6、0.95OFe+ 1 O =FeO222Fe+ 3 O =Fe O22233Fe+2O2=Fe3O42CaO+SiO2=2CaO·SiO24CaO+P2O5=4CaO·P2O5 FeO+SiO2=FeO·SiO2 MnO+SiO2=MnO·SiO24500.480.6FeO5889.4107.2MnO表 1-1-531397.02616.9C99063.58250.7C190015.26767.2Si280133.54522.6P92007.41677.9Mn63727.31200.1Fe64430.01150.5Fe196910.01758.1Fe26

7、7243.41594.6Fe29780.2495.0SiO2165013.21162.1P2O5* 通常近似认为是1Fe+ 2 O2=FeO1.1.7 其它数据的选取 （根据国内同类转炉的实测数据选取）1. 渣中铁珠量为渣量的 5%8%，本设计取 8%。2. 金属中碳的氧化假定为：80%90%的碳氧化成 CO，20%10%的碳氧化成 CO2。3. 喷溅铁损为铁水量的 0.7%1.0%，本设计取 1.0%。4. 取炉气平均温度 1450，炉气中自由氧含量为 0.5%，烟尘量铁珠量的 1.6%， 其中 FeO=77%，Fe2O3=20%。5氧气成分为 98.5%O2，1.5%N2。6炉衬侵蚀量为铁

8、水量的 0.5%。1.2 物料平衡计算根据铁水成份，渣料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作，通常首先以100 公斤铁水为计算基础，然后再折算成 100 公斤金属料。1.2.1 炉渣量及其成份的计算炉渣来自金属中元素的氧化产物，渣料以及炉衬侵蚀等。1铁水中各元素氧化量(见表 2-2-1)成份重量项 目（公斤）CSiMnPS铁水4.2500.8500.5800.1500.037表 1-2-1终点钢水0.150痕迹0.1740.0150.022氧 化 量4.1000.8500.4060.1350.015终点钢水成份是根据同类转炉冶炼钢种的实际数据选取，其中：C：应根据冶炼钢种含碳量的中限和预估计的

9、脱氧剂的增碳量（0.20.3）之差来 确定终点钢水含碳量，取 0.150%。Si：在碱性转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化，随同加入的其它材料带入的 SiO2 一起进入炉渣中，故终点钢水硅的含量为痕迹。Mn：终点钢水残锰量，一般为铁水中锰含量的 30%40%，取 30%。P：采用低磷铁水操作，铁水中磷约 8595%进入炉渣，在此取铁水中磷的 90%进入炉渣，10%留在钢中。同时要考虑钢包中回磷的因素。S：氧气转炉内去硫率不高，一般在 3050%的范围，取 40%。2各元素氧化量、耗氧量及其氧化产物量见表 1-2-2。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）CC+

10、1 O =CO223.690× 16 =4.9203.690× 28 =8.612120.410× 32 =1.0930.410× 44 =1.54.100×90%=3.6901212CC+O2=CO23260Si+O =(SiO )4.100×10%=0.4100.850×=0.9710.850×= 1.82828Si22Mn+1 O =(MnO)Mn2250.8500.4060.406× 16 =0.1180.406× 71 = 0.555550.135× 80 =0.1740.1

11、35× 142 = 0.3P2P+2 O2=(P2O5)6262S0.1350.005× 32 =0.0050.005× 64= 0.0S+O2=SO2132320.015×= 0.005S30.010×(- 16 )=-0.0050.010× 72 = 0.02S+(CaO)=(CaS)+O32320.015-0.005=0.01162FeFe+O =(FeO)1.056× 56 = 0.3021.35Fe2Fe+O =(Fe O )1.0560.575×48 = 0.2040.672230.475112指生成的

12、 CaS 量3造渣剂成分及数量50 吨氧气转炉加入造渣剂数量，是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，其成分及重量见表 1-2-3成分重量(公斤)表 1-2-3Fe2O31.00×61.80%0.618FeO1.00×29.40%0.294SiO21.00×5.61%0.056Al2O31.00×1.10%0.011CaO1.00×1.00%0.010MgO1.00×0.52%0.005S1.00×0.07%0.001H2O1.00×0.50%0.005共

13、计1.00S 以S(CaO)(CaO)O的形式反应，其中生成 CaS 量为0.001× 72 0.002 公斤，消耗 CaO 量为 0.001× 56 0.002 公斤，生成微量氧3232为 0.001× 16 0.001 公斤。322) 萤石加入量及成分萤石加入量为 0.50 公斤100 公斤铁水，其成分及重量见表 2-2-4成分重量(公斤)CaF2SiO2 Al2O3MgOPS H2O共计0.50×89.00%0.4450.50×6.00%0.0300.50×1.78%0.0090.50×0.58%0.0030.50&#

14、215;0.55%0.0030.50×0.09%0.00040.50×2.00%0.0100.500表 1-2-4* P以 2P+5 O22= （ P2O5） 的形式进行反应， 其中生成 P2O5量为142800.003×62 =0.007 公斤，消耗氧量为 0.003× 62=0.004 公斤。S 微量，忽略之。3）炉衬侵蚀量为 0.50 公斤/100 公斤铁水，其成分及重量见表 1-2-5表 1-2-5成分重量(公斤)CaOMgO SiO2 Al2O3 C共计0.50×54.00%0.2700.50×37.95%0.1900.50

15、×2.05%0.0100.50×1.00%0.0050.50×5.00%0.0250.500被浸蚀的炉衬中碳的氧化，同金属中碳的氧化成 CO，CO2 的比例相同，即：28CCO0.025×90%× 1244CCO20.025×10%× 12= 0.053 公斤= 0.009 公斤1632其消耗氧气量为：0.053× 28 =0.030 公斤0.009× 44=0.007 公斤共消耗氧气量为 0.03+0.007=0.037 公斤4）生白云石加入量及成份为了提高转炉炉衬寿命，在加入石灰造渣的同时，添加一部分

16、白云作造渣剂， 其目的是提高炉渣中 MgO 的含量。初期渣中（MgO）含量增高，使炉渣的熔点和粘度明显降低，减缓或阻碍石灰颗粒表面的硅酸二钙层（ 2CaO·SiO2）的形成， 从而加速石灰的熔解。同时，能减少初期渣中的（FeO）含量或者中和一部分氧化 铁，因此降低了炉渣的有效氧化能力。这样就使得焦油白云石炉衬中碳的氧化作用减慢，有利于提高炉衬浸蚀能力。另外，提高炉渣中的（ MgO）含量，降低了炉渣对炉衬的浸蚀能力，在吹炼后期随着炉渣碱度的提高，其粘度相应提高，使得炉壁容易挂渣，从而保护避免受浸蚀，也有利于提高炉衬寿命。生产实践表明， 渣中（MgO）含量为 68%时，其效果较好。为此，

17、必须保证渣中（ MgO）含量在 68%之间来计算白云石加入量。经试算后取生白云石加入量为 2.0 3.0 / 100 公斤铁水，本设计取 3.0，其成份及重量见表 1-2-6成分重量(公斤)CaOMgOSiO2 Al2O3烧碱3.00×30.84%0.9253.00×20.16%0.6053.00×0.46%0.0143.00×0.74%0.0223.00×47.80%1.434共计3.000表 1-2-6烧减是指生白云石（MgCO3·CaCO3）分解后而生产的 CO2 气体。5）炉渣碱度和石灰加入量(%CaO)2取终渣碱度R= (%

18、SiO ) =2.84.0取 3.5首先计算由上述造渣剂以及铁水中各元素氧化产物而进入炉渣中的SiO2 和CaO 的重量，然后再计算石灰加入量。渣中已存在的(SiO2)量=铁水中 Si 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=1.821+0.010+0.056+0.030+0.014=1.931 公斤。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成渣消耗的CaO量-矿石中 S成渣消耗的CaO量=0.925+0.27+0.010-0.018

19、-0.002=1.185 公斤。石灰加入量=RX å(SiO) - å(CaO)2=RX å(SiO) - å(CaO)2(%CaO)有效CaO%石灰- RX %SiO2石灰=3.5X1.931 - 1.185= 6.537 公斤91.08% - 3.5X1.66%加入石灰所代入的各成份及重量见表 1-2-7。成分CaO MgOSiO2 Al2O3S烧碱重量(公斤)6.537×91.08%5.9546.537×1.54%0.1016.537×1.66%0.1086.537×1.22%0.0806.537×

20、0.06%0.0046.537×4.44%0.290共计6.537表 1-2-7 S以S+（ CaO）=（ CaS）+O 的形式反应，其中生成（CaS）量为0.004× 723256=0.009，生成氧量为0.004×1632 =0.002 公斤；消耗（ CaO）量为0.004× 32 =0.007 公斤。烧减是指未烧透的 CaCO3 经受热分解所产生的CO2 气体量。6）终点氧化铁的确定终渣中氧化铁的含量与钢水的终点含碳量和终渣的碱度有关，根据生产实践数据，终点钢水含碳量为 0.15%和终渣碱度为 3.5 时，终渣中（Fe2O3）= 5% 和（FeO）

21、= 10%。7）终渣量及其成份表 1-2-8 中不计（FeO）和（Fe2O3）在内的炉渣重量为：(CaO+MgO+SiO2+P2O5+MnO+Al2O3+CaF2+CaS)= 7.152+0.904+2.039+0.316+0.524+0.127+0.445+0.034=11.541 公斤已知渣中氧化铁量为 15%，则渣中其它成份之和为 100%15%=85%故炉渣总重量为11.541 =13.578 公斤由此可知：85%（FeO）的重量=13.578×10%=1.358 公斤，其中铁重=1.358× 56 =1.056 公斤72（Fe2O ）的重量=13.578×

22、;5%=0.679 公斤，其中铁重量=0.679× 112 =0.474 公斤3160将（FeO）和（Fe2O3）的值分别填入表 2-3-2 中。终渣量及其成份见表 1-2-8。成份氧化产物量石灰矿石轻烧白云石炉衬萤石(公斤)(公斤)(公斤)(公斤)(公斤)(公斤)CaO5.9470.0100.9250.270MgO0.1010.0050.6050.1900.003SiO21.8210.1080.0560.0140.0100.030P2O50.3090.007MnO0.524Al2O30.0800.0110.0220.0050.009CaF2CaS0.0230.0090.0020.4

23、45FeO1.358Fe2O30.679总计4.7146.2450.0841.5660.4750.4945.947=石灰中 CaO 含量石灰中 S 自耗 CaO 重量=5.9540.007=5.947和是元素铁被氧化成氧化亚铁和三氧化二铁的重量。1.2.2 矿石、烟尘中的铁及重量假定矿石中（FeO）全部被还原成铁，则：56112矿石带入铁量=1.00× (29.40%×+ 61.80% ×)=0.661 公斤7216056112烟尘带走铁量=1.60× (77%×+ 20%×)=1.182 公斤721601648矿石代入的氧量=1.0

24、0× (29.40% ×+ 61.8%×)=0.251 公斤721601648烟尘消耗氧量=1.60× (77%×+20%×)=0.370 公斤721601.2.3 炉气成份及重量3.236×=1.64764N20.1080.0440.99H O20.0150.015×0.08622.40.2218=0.019共计12.0958.730100.00表 1-2-9成份重量(公斤)体积，米 3%（体积）CO8.66322.48.663×=6.93079.3828CO2SO2O23.2360.0100.0632

25、2.44422.40.010×=0.00418.870.040.50表 1-2-9 中各项的计算如下；CO 的重量=铁水中的 C 被氧化成 CO 的重量+炉衬中的 C 被氧化成 CO 的重量=8.610+0.053=8.663 公斤CO2 的重量=铁水中的C 被氧化成 CO2 的重量+炉衬中的 C 被氧化成 CO2 的重量+ 白云石烧减的重量+石灰烧减的=1.503+0.009+1.434+0.290=3.236 公斤SO2 的重量 = 铁水中的S 气化而产生的氧化物重量=0.010 公斤H2O 汽的重量=矿石代入的水分全部汽化的重量+萤石代入的水分全部汽化的重量=0.005+0.0

26、10=0.015 公斤和分别是自由氧和氮气的重量和体积，它是由表 1-2-9 中炉气的其它成份反算出来的，即已知氧气成份为 98.5%O2，1.5%N2 和炉气中自由氧体积比为0.50%，求自由氧和氮气的体积和重量，其求法如下： 设炉气总体积为 X 米 3，则X=元素氧化生成的气体体积和水蒸汽的体积+自由氧体积+氮气体积，即： X=6.930+1.647+0.004+0.019+0.50%X+22.4 / 32(7.781 + 0.370 + 0.037 + 0.004 - 0.252 - 0.002) + 0.50% X ×(1-98.5%)98.5%=8.600+0.50%X+(

27、0.085+0.008%X)8.600 + 0.085整理得：X=1 - 0.50% - 0.008%=8.730 米 3故炉气中自由氧体积=8.730×0.50%=0.044 米 3自由氧重量=0.044×32=0.063 公斤22.4炉气中氮气体积=0.085+0.008% ×8.730=0.086 米 3炉气中氮气重量=0.086×28=0.108 公斤22.4括号内的数据参看下面氧气消耗项目。1.2.4 氧气消耗量计算消耗和代入氧气的项目为：为元素氧化耗氧重量7.782 公斤烟尘中铁氧化耗氧重量0.370 公斤炉衬中碳氧化耗氧重量0.037 公斤

28、萤石中磷氧化耗氧重量0.004 公斤炉气中自由氧重量0.063 公斤炉气中氮气重量0.108 公斤矿石分解代入及其中硫把氧化钙还原出的氧的重量为：1.0×(61.80%× 48 ×+2.04%× 16 )+0.001=0.252 公斤16072石灰中硫把氧化钙还原出的氧重量 0.002 公斤故氧气实际消耗重量为：7.782+0.370+0.037+0.004+0.063+0.108-0.252-0.002 = 8.110 公斤22.4换算成体积=8.110×32=5.68 标米 3/100 公斤铁水或 56.8 标米 3/吨铁水.吨钢耗氧量，即

29、供氧强度在 55-65m3/t 则计算合理。1.2.5 钢水量计算吹损包括下列组成项目：化学损失（元素氧化）量7.037 公斤烟尘中铁损失量1.182 公斤渣中铁珠损失量13.578×8%=1.086 公斤喷溅铁损失量1.000 公斤但是，矿石 代入铁量0.661 公斤故钢水重量为 100-(7.037+1.182+1.086+1.000)+0.661= 90.356 公斤即钢水收得率为 90.36%1.2.6 物料平衡表（以 100 公斤铁水为基础）表 1-2-10收 入 项支 出 项项目重量（公斤）%项目重量（公斤）%铁水100.00083.58钢水90.35675.48石灰6.

30、5375.46炉渣13.57811.34矿石1.0000.34炉气12.09510.10萤石0.5000.42烟尘1.6001.34白云石3.0002.51铁珠1.0860.91炉 衬0.5000.42喷溅1.0000.88氧 气8.1106.77总 计119.647100.00总计119.715100.00计算误差= 收入项- 支出项×100%收入项=119.647 - 119.715 ×100% 119.647=-0.06%±0.5%则合格1.3 热平衡计算1.3.1 热收入项1. 铁水物理热(为了简化计算，取冷料入炉温度均为 25.)铁水熔点:=1536-(

31、4.25×100+0.86×8+0.58×5+0.18×30+0.037×25)-7=10892式中 100、8、5、30、25 分别为 C、Si、Mn、P、S 元素增加 1%含量降低铁水熔点值；7 为气体 O2、H 、N 共降低铁水熔点值；1536为纯铁熔点，取铁水温度为 1250，则：铁水物理热=100×0.178×(1089-25)+52+0.20×1250-1089=27360 千卡2. 铁水中各元素氧化放热及成渣热CCO3.690×2616.9=9656.4 千卡CCO20.410×8

32、250.7=3882.8 千卡SiSiO20.850×6767.2=5752.1 千卡MnMnO0.406×1677.9=681.2 千卡FeFeO1.056×1150.5 = 1214.9 千卡23FeFe O0.475×1758.1 = 885.1 千卡PP O250.135×4522.6 = 610.6 千卡55P2O4CaO·P2O0.316×1162.1 = 367.2 千卡2SiO22CaO·SiO2.039×495.0 = 1009.3 千卡共计23509.6 千卡3. 烟尘氧化放热5611

33、21.6×(77%× 72 ×1150.5+20%× 160 ×1758.1) = 1496.2 千卡则热收入总量为：27360+26509.6+1496.2 = 52365.8 千卡注：对于炉衬中的 C 和萤石中的 P，其氧化放热甚少，故忽略之。1.3.2 热支出项1钢水物理热钢水熔点:=1536-(0.150×65+0.174×5+0.015×30+0.022×25)-7=1517式中 65、5、30、25 分别为钢中元素 C、Mn、P、S 增加 1% 时钢水熔点的降低值。确定出钢温度：（1） 钢水过

34、热度，镇静钢一般在 7090，取 70（2） 镇静温度降，按 13/分钟计，镇静时间为 79 分，故其温度降为 21（3）出钢温度降，一般在 4050,取 50.故出钢温度=钢水熔点+过热度+镇静温度降+出钢温度降=1517+70+21+50=1658则钢水物理热=90.356×0.107×(1517-25)+65+0.20×(1658-1517)=30934.6 千卡2炉渣物理热取终点炉渣温度与钢水温度相同，即 1658故炉渣物理热=13.578×0.298×(1658-25)+50=7286.4 千卡3矿石分解吸热: 1×(29.

35、40%× 56 ×1150.5+61.8%× 112 ×758.1)72160=1023.6 千卡4烟尘物理热:1.6×0.233×(1450-25)+50 = 622.6 千卡5炉气物理热:(6.930×0.349+1.647) ×1450 = 4921.36. 渣中铁珠物理热:1.086×0.167×(1517-25)+65+0.20×(1658-1517) = 371.87. 喷溅金属物理热:1×0.167×(1517-25)+65+0.20×(16

36、58-1517) = 342.4 千卡8. 白云石分解吸热:取生白云石中的 CaCO3 在 1183K 分解，MgCO3 在 750K 分解，经过计算，生白云石的分解热效应为生 340 千卡/公斤生白云石，故 3 公斤生白云石分解吸热为3×340=1020 千卡上述各项热支出量为:30934.6+7286.4+1023.6+622.6+4921.3+371.8+342.4+1020=46522.7 千卡9. 剩余热量:吹炼过程转炉热辐射、对流、传导、传热以及冷却等带走的热量，与炉容量小，操作等因素有关，一般为总收入热量的38%，本计算取5%，故热损失为52365.8×5%=

37、2618.3 千卡则剩余热量为 52365.8-46522.7-2618.3=3224.8 千卡10. 废钢加入量:1 公斤废钢吸收热量为:1×0.167×(1517-25)+65+0.2×1658-1517 = 342.4 千卡3224.89.42则可加入的废钢量为：=9.42 公斤即废钢比为:×100% = 8.61%342.4100 + 9.42收 入 项支 出 项热 量%热 量%11. 热平衡表表 1-3-1项目项目（千卡）（千卡）铁水物理热27360.052.25钢水物理热30934.659.08元素氧化放热23509.644.89炉渣物理热7

38、286.413.91和成渣热其中 C13039.224.90矿石分解热1023.61.96Si5752.110.90烟尘物理热622.61.19Mn681.21.30炉气物理热4921.89.4P610.61.17铁珠物理热371.80.71Fe2050.23.91喷溅物理热34240.65P O25367.20.70白云石分解热10201.95SiO21009.31.93其它热损失2618.85.00烟尘氧化热1496.22.86废钢物理热3224.86.16共计52365.8100.00共计52365.8100.00热效率= 钢水物理热+ 废钢物理热+ 炉渣物理热 ×100%总热

39、收入量= 309346 + 32248 + 72864 ×100% =0.043<0.50%则合格。5236581.4 加入废钢和脱氧剂后的物料平衡1.4.1 加入废钢后的物料平衡 1废钢中各元素应被氧化量，见表 2-4-1。成 份 %表 1-4-1数 值废钢成份取同一冶炼钢种中限终点钢水废钢中各元素应被氧化量CSiMnPS0.180.200.5200.0220.0250.15痕迹0.1740.0150.0220.0030.200.3460.0070.00529.42 公斤废钢各元素氧化量，进入钢中的量，耗氧量及氧化产物量见表 1-4-2。把表 1-4-3 内的金属料（铁水+废

40、钢）换算以 100 公斤金属料为基础，得到重新整理加入废钢后的物料平衡。3加入废钢后物料平衡，见表 1-4-4。117.991118.053计算误差=117.991×100% = -0.05%项目废钢中各元素反应氧化量（公斤）废钢进入钢中量（公斤）耗氧量（公斤）氧化产物量（公斤）CCO9.42×0.03%×90%=0.0030.003× 16 =0.004120.003× 28 =0.012CCO29.42×0.03%×10%=0.00030.0003× 32 =0.001120.0008× 44 =0.

41、12SiSiO29.42×0.20%=0.0190.019× 3228=0.0220.019× 6028=0.0MnMnO9.42×0.346%=0.0330.033× 16 =0.0100.033× 71 =0.045555PP O9.42×0.007%=0.0010.001× 80 =0.0010.001× 142 =0.025SSO2SCaS19.42×0.003%×=0.000132620.0001× 32 =0.00013216620.0001× 6432

42、=0.0002729.42×0.003%×3=0.00020.0002×-32=-0.00010.0002×32=0.0005共计0.0579.42-0.0570.038=9.363废钢中 C 同铁水中 C 氧化成 CO、CO2 的比例相同把表 1-2-10 和表 1-4-2 有关项目合并整理为表 1-4-3炉 衬0.500氧 气8.110+0.038=8.148总 计129.105总 计129.173表 1-4-3收入 项支 出 项项目重量（公斤）项目重量（公斤）铁水100.000钢水90.356+9.363=99.719废钢9.420炉渣13.578

43、+0.087=13.665石灰6.537炉气12.095+0.008=12.103矿石1.000烟尘1.600萤石0.500铁珠1.086白云石3.000喷溅1.000表 1-4-4收 入 项支 出 项项目重量（公斤）%项目重量（公斤）%铁水91.39177.46钢水91.13477.20废钢8.6097.30炉渣12.48910.53石灰5.9745.06炉气11.0619.37矿石0.9140.77烟尘1.4621.24萤石0.4570.39铁珠0.9930.84白云石2.7422.32喷溅0.9140.77炉 衬0.4570.39氧 气7.4476.31总 计117.991100.00总

44、计118.053100.001.4.2 脱氧后的物料平衡1. 冶炼 BD3 钢选用锰铁和硅铁脱氧，其成份如表 4-2-5成份%3表 1-4-5合金CSiMnPSFe备注锰铁7.52.575.00.380.0314.59牌号 n硅铁/70.00.70.050.0429.21S1752. 计算锰铁、硅铁加入量根据国内同类转炉冶炼 BD3 钢种的有关数据选取：锰铁：Mn 的收得率为 75%，Si 的收得率为 70%,C 的收得率为 90%，其中 10%的 C被氧化成 CO2.硅铁：Mn 的收得率为 80%，Si 收得率为 75%. 两种脱氧剂含有的 P、S、Fe 均全部进入钢中。故锰铁加入量= (0

45、.520 - 0.174)% ×91.134=0.561 公斤75%X75%硅铁加入量= (0.20 - 0.01)% ×(91.134+0.448)公斤= 0.331 公斤70%X75%0.01 是锰铁中硅进入钢中所占的重量百分数。0.448 是锰铁中各元素进入钢中的总重量。以上两者均见表 4-2-6。3脱氧剂中各元素的计算和的数据见表 4-2-8。0.113 公斤为脱氧剂总脱氧量。终点钢水含氧量，是根据终点钢水含C=0.15%，查 C-O 平衡曲线，得终点钢水含O=0.017%，其重量为 0.017%×91.134= 0.015 公斤 。此含氧量远不能满足脱氧

46、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。4. 脱氧后的钢水成份把表 1-2-1 和表 1-4-6 中有关元素进入钢中的项目合并起来，故得脱氧后的钢水成份（见表 1-4-7）合金成份元素烧损量（公斤）耗氧量（公斤）产成渣量物成炉气量重Si0.331×70%×320.058×600.058×0.3312828SiO2(1-75%)=0.058=0.066=0.124=0.17硅Mn0.331×0.7×160.005×710.0005×0.331铁5555MnO(1-80%)=0.0005=0.00总计P=

47、0.0001=0.00060.331=0.00S0.331Fe=0.000.331=0.09合计0.05850.06610.12460.2730.1720.1130.2700.0150.721合金成份元素烧损量（公斤）耗氧量（公斤）产成渣量物成炉气量CCO20.561×7.5%×320.004×12(1-90%)=0.004=0.0110.004×44=0.015120.56=0.0SiSiO20.561×2.5%×320.004×600.004×0.562828锰(1-70%)=0.004=0.005=0.009

48、=0.0铁MnMnO0.561×75%×160.105×710.105×0.565555(1-75%)=0.105=0.031=0.136=0.30.56P0.38S0.56Fe0.5614.5合计0.1130.0470.1450.0150.44成份CSiMnPS0.190.200.530.0170.022%0.15+0.040.01+0.190.174+0.350.015+0.002+0.002表 1-4-75. 脱氧后的物料平衡见下表=91.58291.582+0.273=91.855表 1-4-8收 入 项支 出 项项目重量（公斤）%项目重量（公斤

49、）%铁水91.39176.88钢水91.85577.1591.134+0.448废钢8.6097.24炉渣12.75910.72(12.489+0.270)石灰5.9745.03炉气11.0769.30(11.061+0.015)矿石0.9140.77烟尘1.4621.23萤石0.4570.38铁珠0.9930.83白云石2.7422.31喷溅0.9140.77炉 衬0.4570.38锰 铁0.5610.47硅 铁0.3310.28总 计118.883100.00总计119.059100.00计算误差=118.883119.059118.883×100%= -0.15%0.5%则合格。第二章 连铸机的总体设计及有关参数的确定一、连铸机的总体设计（一） 设计原则从系统工程的观点出发，建立“总体设计”的感念。稳定性原则保持连铸过程的稳定性，应该成为连铸设计的优先考虑原则。前后匹配衔接的原则连铸和炼钢炉必须匹配，与热轧机必须衔接。凝固传热是连铸的工艺理论基础，而钢坯力学则