年产100万吨钢坯(锭)电炉炼钢车间初步设计

1、 毕业论文（设计） 第- 61 -页年产100万吨钢坯(锭)电炉炼钢车间初步设计目 录摘 要iiiabstractiv第一章 新建电炉炼钢车间可行性分析11.1 前言11.2 市场需求21.3 冶金资源21.4 贵阳交通与地理位置41.5环境保护4第二章 产品方案、车间生产能力的确定以及全厂金属平衡52.1产品方案的确定52.2车间生产能力的确定72.3金属平衡图8第三章 电弧炉炉型、变压器功率及电参数设计103.1 70t电弧炉炉型的选择及尺寸计算103.2 耐火材料及炉壳的设计123.3变压器功率和电参数设计133.3.2电压的级数143.3.3电极直径15第四章 电炉物料平衡及热平衡计算

2、174.1 物料平衡计算175.2 热平衡计算444.3误差分析49第五章 主要附属设备选择及其主要工艺参数计算505.1 炉外精炼设备的选择505.2浇注方式的选择515.3连铸机的分类与选择525.4车间各跨区的尺寸及主要附属设备52第六章 环境保护566.1 电炉炼钢厂污染的特点566.2 烟气净化方法的选择56参考文献58致 谢59附 录60附录一：70t电弧炉剖面图（a2图）60附录二：车间平面工艺布置图（a1图）60 年产100万吨钢坯（锭）电炉炼钢车间初步设计摘 要世界电炉钢产量不断增长，总产量占整个粗钢产量的1/3，但我国目前面临自1990年以来第二次逐年下降的局面。因此，针对

3、我国目前废钢及电力紧缺的现状，从全球可持续发展和使我国由钢铁大国变为钢铁强国的战略出发，目前国家应通过宏观调控，扶持我国电炉钢的发展，引导钢铁企业对发展我国现代电炉炼钢流程进行第二轮投资。本设计根据这些情况并结合贵州地区的市场需求、废钢资源、生铁资源、电力资源、水资源、交通运输、环境保护等多方面提出在贵州地区兴建年产100万吨钢坯（锭）电炉炼钢车间的可能性并作了可行性分析，在此基础上进行了电炉车间的初步设计。主要内容有：产品方案、车间生产能力的确定、全厂金属平衡图的绘制；电炉炉型设计、变压器功率及主要电参数的计算；物料平衡与热平衡的计算；车间主要附属设备的选择、计算；环境保护；电炉炉型砌砖图和

4、车间平面工艺布置图等。关键词：电炉 钢坯 设计yearly produces 1,000,000 tons billets (spindle) the ectric steelmaking workshop preliminary designabstractworld eaf steel production is growing, the total crude steel production output of 1 / 3, but is currently facing our country since 1990, an annual decline in the second s

5、ituation. therefore, in view of the current shortage of scrap steel and electricity status quo, from a global sustainable development and to make our country into a great power by the iron and steel iron and steel strategic power, the current macro-control by the state to support the development of

6、china's electric furnace steel to guide the iron and steel enterprises development of modern electric furnace steelmaking process the second round of investment.the design under these circumstances and with the guizhou region metallurgical resources, market demand, transportation, environmental

7、protection, and so propose the construction of the guizhou region with an annual output of 1,000,000 tons steel billet (ingot) electric furnace steel-making workshop and the possibility of a feasibility analysis, on the basis of a preliminary design of the electric furnace workshop. elements include

8、: product programme, workshop production capacity of the determination of the entire plant metal balance plan rendering; eaf furnace design, power transformers and major electrical parameters of the calculation; material balance and the heat balance calculation; workshop principal subsidiary equipme

9、nt selection, calculation, environmental protection, electric furnace furnace bricklayer map and layout of workshop process, such as plane.keywords：electric arc furnace， billets ，design第一章 新建电炉炼钢车间可行性分析1.1 前言 自上世纪中叶至今，尽管转炉炼钢技术取得了长足的进步，但世界电炉钢比例不断增长，从1950年增长到2004年的33.8%。 电炉钢比例的增长，主要是由于跟高炉转炉长流程相比，电炉炼钢具

10、有固定投资小，消耗铁矿石、焦炭、水等资源少，占地面积小，可比能耗低，对环境污染少，工厂可接近资源产地及市场，启动及停炉灵活等优点，符合全球可持续发展的要求。本世纪前四年，世界上年产钢500万吨以上的主要产国家各国粗钢产量稳步增长，电炉钢比例不同国家有增有减，总体上有所降低，从2001年至2003年电炉钢的比例从35%下降到33.1%。2004年虽然粗钢产量增长迅速，但世界电炉钢比例从33.1%上升至33.8%。10年来，我国在现代电炉流程与电炉工程技术方面取得了长足的进步，主要体现在以下几个方面：第一，我国实现了电炉炉容大型化，形成了电炉炼钢炉外精炼连铸或电炉 炼炉外精炼连铸连轧的先到话电炉流

11、程群体。1992年我国的电路基本上式小炉子，平均炉容为4.6吨/台。目前我国有60-150吨的大炉子36台，打电炉的产钢量约占电炉总产量的61%。大电炉采用先进的、集约的技术，可以实现高电压、长弧、低电流操作，流程合理、生产效率高、消耗低。第二，我国电炉炼钢生产的技术经济指标大幅度提高，不少钢厂在冶炼周期、电耗、利用系数、生产率等方面已经进入国际先进甚至国际领先行列。电炉冶炼技术的进步，促进了我国电炉钢生产规模的扩大和发展。进两年来我国电炉钢在废钢及电力资源紧缺、价格高、成本比转炉钢高等很多不利条件下，产量大幅度增长，电炉钢比例有所回升，电炉钢增长速率略高于总钢量的增长速率。第三，我国消化吸收

12、引进国外先进电炉冶炼技术的基础上有所创新，有些创新推动了我国现代电炉炼钢技术及电炉钢生产的快速发展。比如电弧冶炼周期的高效化、综合节能技术，电弧炉加炼钢废料结构合理化技术、余热利用技术，电炉冶炼强化供氧供能技术、电炉炼钢控制技术等。1.2市场需求随着我国经济的快速增长，人们对钢材的需求量越来越大。从国内造船、修船、海洋工程钢材需求量以及外国企业在华船舶分段厂钢材需求量四个方面预测，20062010年我国船用钢材需求量为4152万吨，年均830万吨，20112015年船用钢材需求量为5141万吨，年均1028万吨。20062015年共需船用钢材9293万吨。从造船形势的发展来看，我国船舶工业对船

13、用钢材的需求量较预测的数据会有进一步增长，需求量将保持在较高的水平。根据20082020年汽车产量及保有量预测数量，汽车用钢构成及部分灵部件、总成国产化情况进行预测，2008年汽车用钢材需求量为1371万吨，2009年为1510万吨，2010年为1637万吨，2015年2176万吨，2020年为2767万吨，是08年需求量的两倍。从国内五金行业的钢材需求方面进行了分析，2005年，五金行业用钢量为1400万吨左右，比上年增长8%10%，当年所消耗的钢材是电力行业用钢量的3倍多，其中线材用量在750万吨以上，板材用量300万吨以上。国产钢材占有率在95%；到2010年，五金行业的用钢量将增加到1

14、850万吨；2005年，日用杂品行业的钢材需求量160200万吨，2010年需求预测将达到200250万吨。由上可知无论是在汽车，造船、建筑还是五金及其它行业，每年都需要大量的钢材。就贵州而言，2005年我省钢材需求量为500万吨,而实际产量只有350万吨，之间存在很大空缺。所以在贵阳地区新建年产100万t钢坯（锭）电炉车间是完全可行的，也是非常有必要的。1.3冶金资源 1.3.1电力与水资源电炉炼钢是耗能大户之一，它需要大量的电力、水与及其它生产所需。贵州能源资源富集。水、电、煤多种能源兼备，水能与煤炭优势并存，水火互济。水能资源蕴藏量为1874.5万千瓦，居全国第六位，其中可开发量达168

15、3万千瓦，占全国总量的4.4%，特别是水位落差集中的河段多，开发条件优越。贵州省素以“西南煤海”著称，煤炭资源储量达507.28亿吨，居全国第五位，超过南方12省(区、市)煤炭资源储量的总和。煤炭不仅储量大，且煤种齐全、煤质优良，为发展火电，实施 “西电东送”奠定了坚实的基础，同时为煤化工、实施“煤变油”工程提供了资源条件。在“西电东送”的推动下，电力建设得到快速发展。2006年末，贵州省6000千瓦及以上电厂合计63个，装机总容量1866.647万千瓦。其中水电厂36个，装机容量431.672万千瓦；火电厂27个，装机容量1434.975万千瓦。在全省6000千瓦以上电厂中，贵州电网统一调度

16、的电厂34个，装机总容量1816.832万千瓦，其中水电厂18个，装机414.832万千瓦，火电厂16个，装机1402万千瓦。在2006年，全省6000千瓦以上电厂共计发电854.868亿千瓦时，其中贵州电网统调电厂发电830.7112亿千瓦时，非统调电厂发电24.1356亿千瓦时。2006年，全省新增机组总计498.95万千瓦，其中火电470万千瓦，水电28.95万千瓦。至2007年末，全省电网统调装机容量达到2029.9万千瓦，发电量达到1166.32亿千瓦小时。除此之外，贵州每年都向广东、广西等领省输送大量的电能。以上数据足以说明，贵州电力完全可供新建电炉车间对电能的需求。贵州电能的充沛

17、，电价较低。这样可以减少用电成本。1.3.2废钢资源废钢是电炉炼钢的最主要原材料。1986年，通过对全国废钢铁资源的抽查及分析，大概统计出全国80%以上的废钢铁资源分布在京、津、沪、粤、辽、黑、冀、晋、鲁、鄂、川及江苏这12个工矿企业比较集中、人口比较稠密的省市；其它地区由于地理条件较差、人口较少，生成的废钢资源不足20%，具体如表1-3-1所示。 表1-3-1 90年代我国废钢铁资源的分布简表 (单位：万吨 )华北华北华东中南西南西北总计四川贵州云南700400110050063%25%12%1503050200这就是说在贵州当时废钢有50万吨左右。随着钢铁生产率的提高，以及各行业钢铁产品的

18、报废，贵州的废钢资源有了较大幅度提高，能满足新建电炉车间对废钢的需求。1.3.3铁合金供应铁合金是炼钢过程中重要的材料，它可做脱氧剂和合金剂。据有关数据表明，贵州的铁合金产量目前位居全国之首。2003年，全国铁合金总产量约为1000万吨，其中约有200300万吨出自贵州。现在，全省境内共有铁合金生产企业200多家，年产能力超过200万吨。贵州如今已成为中国乃至世界上最重要的锰系铁合金及金属硅生产基地。从省内铁合金企业的分布看，形成了以遵义为中心的北部产区；以清镇、龙里为中心的中部生产区；另以独山为中心的南部生产区。所有产品以锰系铁合金中的硅锰，碳素锰铁及金属硅为主，兼有其它的铁合金种类，能够满

19、足电弧炉炼钢生产对铁合金的各种需求。1.3.4生铁供应作为电炉炼钢生产的另一原材料之一的生铁，它的多少对电炉炉钢也有一定的影响。在一些废钢资源少的地方，厂家生产钢时，通常会配入一定量的生铁。贵阳废钢资源并不是十分丰富，远远低于其它发达城市。因此在生产时也可以配加部分生铁。据中国2006年全年生铁产量分省市统计表明，贵州2006年生铁产量为319 万吨，完全能满足电炉炼钢生产对生铁的需求。1.4 贵阳交通与地理位置 贵州北靠湖南，南邻广西，西毗云南，北连四川和重庆，省会贵阳市距重庆长江口岸300多千米、距广西北海直距约500千米。是一个山川秀丽，气候宜人，资源丰富的城市。也是整个西南地区交通运输

20、的枢纽。境内拥有湘黔铁路、320国道等，这些组成了便捷的交通运输网络，能满足新建电炉炼钢车间产品、原料及其它所需的运输要求。1.5环境保护电炉炼钢生产对环境会造成一定程度的污染，其主要表现为大气污染，水污染以和噪声污染。而大气污染又主要是电炉烟尘、二氧化硫和燃煤烟尘污染。实践表明，对于这些污染可以采取相应的技术措施来预防、减轻和控制使之达到国家排放要求。就电炉炼钢生产所产生的粉尘，可以采用布袋收尘的方法或电收尘的方法，使粉尘量达到国家排放标准。而对于水污染可以通过采用较先进的生产工艺来减少对水使用量，从而减少水的污染。综合以上几个方面来看，在贵阳地区兴建年产100万吨钢坯（锭）电炉炼钢车间是有

21、必要的，也是完全可行的。第二章 产品方案、车间生产能力的确定以及全厂金属平衡2.1产品方案的确定车间产品方案的确定得结合我国及我省钢材市场对各钢种的需求. 我国钢材消费主要集中在建筑、机械、汽车、家电、造船；石化、集装箱、铁路八大行业，这八大行业钢材消费量占全国消费量的80。然而我省工业不是很发达,钢材主要用于建筑方面。对于这方面，棒材和线材需求量较大。这里所说的棒材主要是碳素结构钢和低合金钢。因此，设计该电炉车间主要生产优质碳素结构钢和中、低合金钢。下面是电炉炼钢车间生产的钢种。如表2-1-1表2-1-1 产品方案序号钢种代表钢号年产钢水量（万吨）全年连铸坯（万吨）比例（%）12合计优质碳素

22、结构钢合金结构钢20304550mn30crmnsi42crmo20mnsi40cr5.2610.5210.5212.624.206.3046.308.42104.145.0010.0010.0012.004.006.0045.008.00100510101246458100表2-1-2 代表钢号的化学成分序号钢号csi化mn学cr成mo分nicups1234567820304550mn30crmnsi42crmo20mnsi40cr0.170.240.270.350.420.500.480.560.270.340.380.450.170.250.370.440.170.370.150.350

23、.170.370.170.370.901.200.170.370.400.800.170.370.350.650.701.000.500.800.701.000.801.100.500.801.201.600.500.800.250.250.250.801.100.901.200.801.100.150.250.250.300.300.300.250.250.0250.300.0350.060.0350.0350.050.0350.080.150.0350.0350.052.2车间生产能力的确定车间生产能力的确定即是电弧炉的容量与座数的确定，它主要与车间的生产规模、冶炼周期、作业率等因素有关。

24、2. 2.1电弧炉总容量的确定由电弧炉产量一般计算式 a-电炉车间年产总量，a=1000000tn-有效工作日，n=332天a-钢坯收得率，a=90%t-冶炼周期，t=1hg-电炉总容量，t全年实际工作日332天 2.2.2 电炉公称容量选择及台数的确定由，选择两台公称容量为70t的电炉，所选电炉总容量为140t。2.2.3 车间实际年产量计算 a1= t>1000000t因此,满足设计生产的要求。2.2.4 校核 计算二者的相对误差e，其计算公式为：e=因此,计算符合设计要求。2.3金属平衡图金属平衡图反映了整个电炉生产车间金属的流向以及金属收入与支出状况。它的绘制是根据炼钢车间生产工

25、艺、年产合格钢坯量来确定。用年产合格钢坯量除以钢坯收得率、烧损率等，这样反算回去最终确定大致的金属料需求。本设计考虑到车间今后生产高合金钢的可能，车间预留模铸。合格钢水量 100.000÷90%=110.111万吨金属料量 111.111÷（1-6.19）=118.443 万吨废钢量 118.443×75%=88.832万吨 生铁量 118.443×22.5%=29.611万吨铁合金量 118.443×2.5%=2.961万吨现根据生产工艺将金属平衡图绘制如图2-2-1。图2-2-1生产工艺及金属平衡图 （单位： 万吨）金属料118.443生铁

26、29.611铁合金2.961 废钢88.832 电 炉熔损及损失7.332 钢 包（vd）连铸机111.111预留模铸各种损失11.111 合格坯100第三章 电弧炉炉型、变压器功率及电参数设计3.1 70t电弧炉炉型的选择及尺寸计算电弧炉炉型是指炉子内部空间的形状与尺寸。不同熔炼炉因工作条件不同，供热热源不同而有不同的内型空间。现代电弧炉炉体中部是圆桶型，炉底为弧型，炉顶为拱型。电弧炉近于球形体，以减少散热表面。电弧炉的内部可分作两大部份，在炉壁下缘以下容纳钢水和溶渣的部份称作炉缸，也叫熔池。其熔池的容积应能足够容纳适宜熔炼重量的钢液和炉渣，并适当留有余地。熔池形状应有利于炉池以下的空间容纳

27、全炉或部分费钢铁料，并在此进行熔化，称作熔化室。设计电弧炉时，冶炼反应的顺利进行、砌筑，容易补炉。目前使用的多为锥球形熔池，上部为倒置的截锥，下部分为球冠形，球冠形电炉炉底使得熔化的钢液能积累在熔池底部迅速形成金属池，加快炉料的熔化，并及早造渣，去磷，截锥形电炉炉坡便于补炉，炉坡倾角45度。基于偏心炉底出钢电炉的优点2，倾动角度小，短网短，炉体结构简单且电耗小，钢流短而成直线状且钢包可带盖等。本设计采用偏心底出钢电炉。3.1.1熔池的形状与尺寸炉缸的容积应能容纳钢水和为钢水1015%的熔渣，并留有适当的余量。熔池的形状为：上部为倒置的截锥，下部分为球冠形，炉坡倾角45度，利于炉料加速熔化，因为

28、钢液可 聚集在球冠形熔池低上，且易于砌筑和修补。 熔池的容积vb等于球冠部分体积和倒截头圆锥部分之和，球冠部分高度h1为熔池深度hb的1/5。于是有式中h1球冠部分高度 h1=hb/5 h2倒圆锥部分高度 h2=hb-h1= rb熔池半径 rb=db/2=2hb r1球冠半径 把以上数值代入 得=8.79hb3 取9.0hb3因1t钢液的体积为0.14m3，则70t钢水所占容积为=70×0.14=9.8m3取渣的体积为钢液体积的15%，则=9.8×15%=1.47m3用=+=9.8+1.47=11.27m3=9.0hb3=9.0×(0.25 b3)3=0.14db

29、3m311.27=0.14db3m3db3=80.5 db=4.32m=4320mm所以由上公式及结果可得到：熔池深度 hb=1080mm球冠部分高度 h1=215mm球冠部分直径 d1=3455mm倒截头园锥高度 h2=865mm3.1.2 熔化室门坎水平面是指门坎炉衬水平面以下的金属门坎而言，也就是炉壳上开的加料门的下部水平面。炉衬门坎较金属料门坎水平高出80100mm。其次，根据实际操作，可以认为氧化期炉渣面与加料门门坎水平面是一致的。在钢液沸腾时，为了使炉渣不致冲刷炉墙上，炉坡应高于炉门门坎，也就是渣面100mm，因此，熔化室直径dsm=4320+100×2=4520mm。在

30、确定熔化室高度hsm时，考虑到炉顶寿命和装料要求，hsm/db=0.39，则hsm=0.39db=0.39×4320=1685mm炉顶拱高与熔炼市直径dsm的关系为：h3/dsm=1/9 （因材质的不同而不同）对硅砖和高铝砖而言h3=炉顶厚度ft=是按耐火材料的热阻计算和实践经验决定的，取ft=350mm炉壁内侧倾斜度等于炉坡水平面到炉顶拱脚高度的10%（1685-100）×10%=185.5mm取185mm由此可得熔化室上部直径：dsm，t=dsm+2×185=4520+370=4890mm。3.1.3 电极极芯圆分布电弧炉是以三个电极圆心构成的直径dp来表示电

31、极在炉内的分布。比值dp/db决定电极炉中的位置，同时也决定炉内热量的分布，考虑到炉壁热负荷的均匀和电极把持器的布置。dp/db=0.30电极芯圆的尺寸 ded，c=0.30db=0.30×4320=1296mm取1300mm3.1.4 工作门设计一个工作门，用于加料，炉前操作和观察炉况。炉门宽度 l=0.25db=1080mm炉门高度 b=0.80l=865mm出钢口直径 d=130mm3.2 耐火材料及炉壳的设计用高铝砖，其具有耐火度高，致密度大，抗渣能力差，导热系数大但抗热能力差的特点，适宜做到炉顶选其厚度为350mm炉缸和熔池选用镁碳砖，由于采用超高功率，电弧辐射将大幅度增加

32、，镁碳砖耐高温可达3000，厚度炉缸460mm，底800mm，绝热层75mm。炉壳厚度取25mm炉衬耐火砖厚度为460mm，绝热层厚75mm，于是炉壳内径为dsh，i=dsm+2wl=4520+2×535=5590mm取炉壳钢板厚25mm，则炉壳外径为dsh，e= dsh，i+2sh=5590+2×25=5640mm炉底厚度近似与熔池深度，炉底厚度取为800mm3.3变压器功率和电参数设计3.3.1炉子变压器功率电炉变压器容量可以有熔化时间来计算，亦可以根据熔池表面积的功率密度进行计算，这里有前者来进行计算。电炉熔化期占熔炼周期的大部分，熔化期长短主要由供电功率决定。以下是

33、对已知装入的电炉根据熔化时间要求来计算所需供电功率，即变压器的容量。p=p炉用变压器的容量，kvaq熔化每吨废钢料及熔化相应的渣料并升温所需要的电量kwh/t q410 kwh/tg电炉装入量，t g=70ttm预期熔化时间 tm=1hcos熔化期平均功率因数，超高功率取0.70变压器有用功率的热效率 =0.80n熔化期变压器功率平均利用系数n=1.1选取变压器功率为50000kva若按电炉的额定容量计算其单位功率为 50000/70=714kva/t，说明该电炉属超高功率电弧炉。3.3.2电压的级数为了满足冶炼工艺的要求，在各冶炼期采用不同的功率供电，如熔化期采用最高功率及最高二次电压供电，

34、在精炼期使用较小功率及低电压供电。在功率一定时，工作电压提高，可以减小电流，因而可提高功率因数和电效率，为此变压器要设置若干级二次电压，首先选最高一级的二次电压，其经验公式为： （38）将p=50000 kv a代入公式（38）中得通过计算得：552.60v 取553v 即最高一级的二次电压为553v 电压级数取决于最高二次电压和各冶炼期对供电的要求一般： 最高二次电压/v 200250 250300 320400 >400电压级数 24 46 68 818 改变二次电压通过改变变压器高压侧线圈匝数及接线法来实现，二分之一用高压绕组三角形连接获得，另一半用星形连接获得。本设计采用8级电压

35、 其中间各级电压为三角形联接1级 553v2级（553×0.85） 470v 3级（470×0.85） 400v4级（400×0.85） 340v星形联接 5级（553/） 319v 6级（470/） 271v7级（400/） 230v8级（340/） 196v3.3.3电极直径炼钢电弧炉多采圆形截面石墨电极。它是用石油焦或沥表焦和煤焦油制成。在压榨机上把上述混合物压成合适直径的圆柱体，放入专用的煤气炉中焙烧，经焙烧后的电极就是碳素电极。将碳素电极放入电阻炉电炉内，长期地加热到2450度，就得石墨电极。每根电极之间采用石墨端头联接，以保证接合处紧密。每相电极一般由

36、23根电极组成。电极是将电流输入熔炼室的导体，当电流通过电极时，电极会发热，此时会有8%左右电能损失。当功率一定时，电极直径减小，电极上的电流密度i/s增大，电能损失增大，电极直径增大，电极上的电流密度i/s减小，电能损失减小，因此希望电极直径大点，但电极直径太大，电极表面热量损失增加，所以电极直径不能太大，应有一个合适的值，以保证电极上的电流密度在一定范围内。根据经验，电极直径可按下面公式确定。 （39）式中 ed石墨电极500 时电阻系数，.m ed =10·cm ked系数，对石墨电极ked =2.1 w/cm2 i电极上的电流强度 a ded 电极直径 cm 其中 （3-10

37、）u最高二次电压将p = 50000 kv a ，u = 553v 代入式（3-10）中，得 通过计算 52203 a 将52203a代入式（39）中，于是得电极直径 取ded=800mm为了减少电极消耗，露出炉顶外的那部分电极温度：石墨电极500,为此电极上的电流密度也不应超过该尺寸电极的i/s允许值，以免电极温度过高。于是，计算这个电极的电流密度为经计算可知，该电极的电流密度小于电极的允许电流密度。因此，该电极是可行的。 第四章 电炉物料平衡及热平衡计算4.1 物料平衡计算1.计算所需原始数据。基本原始数据有：冶炼钢种成分（表4-1）原材料成分（表4-2）炉料中元素烧损率（4-3）合金元素

38、回收率（表4-4）其它数据（4-5）表4-1冶炼钢种成分钢种成分（%）备注20mnsic0.170.250.21si0.400.800.60mn1.201.601.40p0.045s0.045氧化法注：分母系计算时的设定值，取其成分的中限.表4-2原材料成分名称csimnspalh2ofe灰分挥发分碳素废钢炼钢生铁femnfesi al焦炭电极0.184.206.6081.5099.000.250.800.5073.000.550.6067.800.500.030.0350.130.030.030.200.230.502.598.50.58余量余量24.7423.921.5012.41.005

39、.52续表4-2名称caosio2mgoal2o3caf2fe2o3co2h2op2o5s石灰萤石铁矿石火砖块高铝砖镁砂焦炭灰电极灰88.00.301.300.551.254.104.408.902.505.505.7560.806.403.6549.7057.802.600.600.300.600.1289.50.950.101.501.601.4536.8091.350.8526.2533.1088.000.501.5089.771.250.881.9018.554.640.101.501.200.100.900.150.060.100.08表4-3 炉料中元素烧损率成分csimnps烧损

40、 率（%）熔化期氧化期2540取30 7095取85全部烧损6070取65 204050取45 可以忽略2530取27按未期含量比规格下限低0.030.10%（取0.06%）确定（一般不应低于0.30%的脱碳量）按未期含量0.015%来确定表4-4 合金中元素的回收率合金材料加入时间回收率（%）csimnalfemnfesialal粉fe-si粉还原初期出钢前还原初期还原后期还原初期预脱氧还原后期终脱氧还原期扩散脱氧还原期扩散脱氧1001001001006595509698100100100060040002.物料平衡基本顶目收入项有：废钢、生铁、石灰、矿石、萤石、电极、炉衬镁砖、炉顶高铝砖、

41、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。3.计算步骤 。以100kg金属料（废钢+生铁）为基础，按工艺阶段熔化期、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：a 、金属炉料配入量。废钢和生铁按75 kg和25 kg搭配.其结果列于表4-6,计算用原始数据见表4-5。表4-5其它数据名称参数配碳量熔化期脱碳量电极消耗量炉顶高铝砖消耗量炉衬镁砖消耗量熔、氧化期所需氧氧气纯度和利用率焦炭中碳的回收率碳氧化产物烟尘量比钢种规格中限高0.7% ，即达0.91%30%，即 0.91×30%=0.273kg5kg/t （金属料

42、），其中熔化期占60% ，氧化期和还原期各占20%1.5 kg/t（金属料）：其中熔化期占50%，氧化期占35%，还原期15%5kg/t （金属料）其中熔化期占40%；氧化期和还原期各占30%50%来自氧气，其余50%来自空气和矿石99%，余者为n2 ，氧利用率90%75%（系指配料用焦炭）均按70%生成co，30%生成co2按8.5kg/t （金属料）考虑表4-6 炉料配入量名称用量(kg)配料成分csimnpsfe废钢生铁合计75.00025.0000.1351.0501.1850.1880.2000.3880.4130.1500.5630.0230.0500.0730.0230.0090

43、.03274.21823.54197.757*碳烧损率25%b、其它原材料消耗量。为了提前造渣脱磷，先加入一部石灰（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4-5。2）.确定氧气和空气消耗量：耗氧项包括炉料中元素的氧化，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。前后二者之差即为所需净氧量 2.173kg ， 详见表4-7。根据表4-5中的假定，应由氧气供给的氧为50%，即2.443×50% =1.222kg， 空气应供氧 1.222-0.270=0.952kg 。由此可求出氧气与空气的实际耗量，详见表4-8。1）+2）便是

44、熔化期的物料收入量。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，炉顶和炉衬蚀损和电极灰分，以及加入的各种熔剂，结果见表4-9。4）确定金属量：金属量qi=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，即 qi= 100+0.628-3.04=97.588kg5）确定炉气量：炉气来源于炉料和电极中碳的氧化产物co和co2，氧气和空气带入的氮气。物料中的h2o及其反应产物、游离o2及其反应产物、石灰的烧减（co2） 等，其计算结果列于表4-10。表4-7 净氧量的计算项目名称元素反应产物(kg)元素氧化量(kg)耗氧量(kg)供氧量(kg)耗

45、氧项炉料中元素的氧化csimnpfec coc co2si (sio2)mn (mno)p (p2o5)fe (feo)*fe (fe2o3)*1.185×30%×70%=0.2491.185×30%×30%=0.1070.388×85%=0.3300.563×65%=0.3660.073×45%=0.03397.759×2%×15%=0.29397.759×2%×85%=1.6620.3220.2850.3770.1060.0430.0840.712小计3.041.929电极中碳氧化

46、cc coc co20.300×99.00%×70%=0.2080.300×99.00%×30%=0.0890.2770.237合计0.2972.443供氧项矿石石灰fe2o3sfe2o3 =2fe+3/2o2cao + s=cas+o1×0.8977×48/160=0.2690.0006合计0.270净耗氧量2.443-0.270 = 2.173*令铁烧损率为2%，其中80%生成fe2o3挥发掉成为烟尘；20%成渣，在这20%中，按3：1之比例分别生成（feo）和（fe2o3）表 4-8 氧气与空气实际消耗量氧气（kg）空气(kg)

47、带入o2带入n2带入o2带入n21.222/氧利用率=1.222/90%=1.358(0.951 m3)(1.358/99%)1%=0.014(0.012 m3)0.952(0.667m3)0.952(77/23)=3.187(2.550 m3)1.358+0.014=1.372 (0.962 m3)0.952+3.187=4.139 (3.215 m3)*77/23为空气中n2与o2的质量比6)确定铁的挥发量 由表4-7中的设定,铁的挥发量为:97.759×2%×80%=1.564kg 3)+4)+5)+6)便是熔化期的物料支出量。由此可列出熔化期的物料平衡如表4-11。

48、表4-9熔化期炉渣的确定名称消耗量(kg)成渣组分（kg）备注caosio2mgoal2o3mnofeofe2o3p2o5cas合计炉料中元素氧化simnpfe0.3300.3660.0330.39110.7070.4720.3770.1400.0760.7070.4720.0760.5170.330×60/28 sio20.366×71/55 mno0.033×142/62 p2o50.391×75%×72/56 （feo）0.391×25%×160/112 （fe2o3）炉顶炉衬电极矿石石灰合计%0.0750.2000.3001.0002.0000.0010.008略0.0131.75821.7844.050.0040.0070.0020.0580.0500.82820.49略0.179 略0.0030.0520.2345.790.0690.0020.0010.0150.030.1172.890.47210.570.3779.330.0010.0040.8980.0100.1553.840.0020.0020.081.980.0020.0020.0040.10.0750.2000.0030.0931.9044.041100灰分入渣灰分入渣设fe2o3全部还原33见表