炼钢过程物料平衡和热平衡计算.pdf

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1、第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算炼钢过程的物料平衡和热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上的。其主要目的是比较整个过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供定量依据。由于炼钢是一个复杂的高温物理化学变化过程，加上测试手段有限，目前还难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。2.1物料平衡计算2.1.1计算原始数据基本原始数据有：冶炼钢种及其成分，铁水和废钢的成分，终点钢水成分（见表2.1）；造渣用溶剂及炉衬等

2、原材料的成分（见表2.2）：脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表2.3）；其他工艺参数（表2.4）。表2-1钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值类别CSiMnPS成分含量%钢种Q235A设定值0.180.250.55≤0.045≤0.005铁水设定值4.20.500.750.200.025废钢设定值0.200.250.430.0200.032终点钢水设定值0.10痕迹0.2500.0150.002表2-2原材料成分类别CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分

3、挥成分%发分石灰88.2.702.601.500.500.100.04.640.10666萤石0.35.500.601.601.5088.000.900.11.5000生石36.0.8025.61.0036.2灰石4000炉衬1.23.0078.81.401.6014.0000焦炭0.5881.512.400表2.3铁合金成分（分子）及其回收率（分母）类别CSiMnAlPSFe成分含量/回收率/%硅铁—73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100锰铁6

4、.60/900.50/7567.8/80—0.23/1000.13/10024.74/100注：上表中的C中10%于氧生成CO2。表2.4其他工艺参数设定值名称参数名称参数终渣碱度ω(CaO)∕ω(SiO2)=3.5渣中铁损（铁珠）为渣量的6%萤石加入量为铁水量的0.5%氧气纯度99%，余者为N2生白云石加入量为铁水量的2.5%炉气中自由氧含量0.5%（体积比）炉衬蚀损量为铁水量的0.3%气化去硫量占总去硫量的1/3终渣∑(FeO)含量15%，而ω(Fe2O3）/∑ω金属中[C]的氧化产90%的C氧

5、化成CO，(按向钢中传氧量ω(FeO)=1/3,即ω(Fe2O3）=5%，ω物10%的C氧化成CO2(Fe2O3）=1.35ω(FeO)折(FeO)=8.25%由热平衡计算确定，算)废钢量本计算结果为铁水烟尘量为铁水量的1.5%（其中ω(FeO)量的13.7%，即废钢为75%，ω(Fe2O3）为20%)比为12.05%喷溅铁损为铁水量的1%2.1.2物料平衡基本项目收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。2.1.

6、3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分。总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和计入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表2.5、2.6和2.7。总渣量及其成分列于表2.8中。第二步:计算氧气消耗量。氧气实际耗量系消耗项目与供入项目之差。见表2.9。表2.5铁水中元素的氧化产物及其渣量元素反应产物元素氧化量(㎏)耗氧量(㎏)产物量(㎏)备注[C]→{CO}4.10×90%=3.6904.7208.610C[C]→{CO2}4.10×10%=0.4100.640

7、0.88Si[Si]→{SiO2}0.5000.5711.071入渣Mn[Mn]→{MnO}0.5000.1450.645入渣P[P]→{P2O5}0.1850.2390.424入渣[S]→{SO2}0.03×1/3=0.0080.0080.016S①[S]+(CaO)→(CaS)+(O)0.03×2/3=0.015-0.0080.034(CaS)入渣入渣见表[Fe]→{FeO}0.897×56/72=0.6850.1950.8972-8Fe入渣见表[Fe]→{Fe2O3}0.48×112/160=

8、0.3770.1440.4902-8合计6.3307.034入渣组分之成渣量3.942和①由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量=0.020×56/32=0.035kg。表2.6炉衬蚀损的成渣量炉衬蚀损成渣组分/kg气态产物/kg耗氧量/㎏量/㎏CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3C→COC→CO2C→CO,CO20.3×14%×0.3×14%×0.3×14%×(90%×0.30.000.000.230.000.0090%×10%×28/12+10%×(据表2-5)