设计一座产万吨全连铸转炉炼钢车间

1、安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称设计一座年产355万吨全连铸转炉炼钢车间学 院冶金工程学院专业班级冶111姓 名i_hui学 号119014140毕业设计(论文)的主要内容及要求：1、文献调研及生产现场考察要求查阅相关文献20篇以上，其中外文资料不少于2篇，一篇外文译成中文。2、 设计说明书内容（1）设计方案的选择与可行性论证（2）典型钢种的物料平衡与热平衡计算（3）车间主体工艺设备的计算与选择（4）车间主厂房的设计与工艺布置（5）环境保护及资源综合利用3、工程制图（CAD制图）转炉剖面图一张；车间工艺平面布置图一张 指导教师签字： 摘要随着生活水平的提高，人们对产品要求近

2、乎苛刻，对舒适安全的要求很高。在机械化程度非常高的今天，钢材扮演者举足轻重的地位。本设计引进德国先进技术标准，主要生产牌号为16MnCr5齿轮钢，以满足高强度、高耐磨性、高韧性、高纯净化和良好的抗疲劳性能的要求。本设计车间设有三座120t顶底复吹转炉，两座120t LF精炼炉，一座120tVD真空脱气精炼炉，一座120tRH真空循环脱气精炼炉，3台连铸机，年产良坯355万吨。产优质齿轮钢120万吨。对整个炼钢厂做了详尽的设计与认真分析。关键字： 齿轮钢 16MnCr5 转炉 氧枪 精炼 连铸Designed annual production capacity of 3,550,000 ton

3、s of qualified and continuous casting billet converter steelmaking plantAbstractWith the improvement of living standards, people have almost harsh requirements for products and higher demand for comfortable and safety. Nowadays, steel is playing a decisive role when a very high degree of mechanizati

4、on.In order to satisfy the high strength, high wear resistance, high toughness, high purity and good fatigue resistance requirements, the design introduce the Germany advanced technology standards which mainly product gear steel which named 16MnCr5.In this des

5、ign, workshop have three 120 tons of top and bottom combined blown converters, two refining furnaces of 120 tons, a vacuum degassing refining furnace of 120 tons，a RH refining furnace is also 120 tons and three continuous casting billets, which annual output 3,550,000 tons of qualified ste

6、el include 1,200,000 tons of gear steel. This design makes the careful analysis and detailed design to steelmaking plant.Keywords: Gear steel 16MnCr5 Converter Oxygen lance Refine Continuous castingIII 目录摘要IAbstractII目录1st引言1第一章 炼钢厂概述21.1 产品大纲的制定21.1.1 产品大纲制定依据21.1.2 产品大纲21.2 生产工艺21.2

7、.1 生产工艺路线的选择21.2.2 典型钢种生产工艺论证21.2.3 炼钢厂工艺流程图41.3 钢厂组成41.4 运输方式4第二章 转炉物料平衡和热平衡62.1 原始数据（收集）62.1.1 铁水成分和温度62.1.2 原料成分62.1.3 冶炼钢种和废钢成分62.1.4 平均比热62.1.5 反应热效应62.1.6 有关参数的选取62.2 物料平衡计算82.2.1 炉渣量及炉渣成分的计算82.2.2 矿石和烟尘中的铁量和氧量122.2.3 炉气成分及总量计算122.2.4 未加入废钢时氧气的消耗量的计算142.2.5 钢水量的计算142.2.6 未加废钢时的物料平衡142.3 热平衡计算（

8、取冷料为25）142.3.1 热收入项142.3.2 热支出项162.3.3 热平衡表172.4 加入废钢后的物料平衡计算182.5 脱氧后的物料平衡计算182.6 回磷计算20第三章 转炉及主要经济技术指标的选择233.1 转炉车间生产能力的计算233.1.1 炉容量与座数的确定233.2 主要经济技术指标243.2.1转炉冶炼周期表243.2.2转炉作业率表243.2.3转炉车间主要技术参数表241st 第四章 氧气复合吹炼转炉炉型设计264.1 初始条件264.2 熔池尺寸计算264.2.1 熔池直径计算264.2.2 熔池深度计算264.3 熔池其他尺寸计算264.4 炉帽尺寸计算26

9、4.4.1 取炉帽口直径与炉膛直径之比d/D=0.48(动范围为0.430.53)264.4.2 炉帽角为64°274.4.3 炉帽高度计算274.4.4 炉帽容积计算274.5 出钢口尺寸计算274.6 炉子内型高度的计算274.7 炉衬高度的选定274.8 底部供气原件的确定284.8.1 底气种类284.8.2 底气用量284.8.3 供气构件284.9 耳轴位置的确定294.9.1 空炉重心计算29第五章 转炉氧枪设计345.1 氧枪喷头设计345.2 氧枪枪身设计34第六章 钢包设计396.1 钢包尺寸与数量计算396.1.1钢包尺寸计算396.1.2钢包衬材质及厚度选择3

10、96.1.3钢包数量计算406.2 钢包的重心计算416.3 钢包的载运设备41第七章 炉外精炼的设计与计算437.1 LF钢包精炼炉的设计与计算437.1.1主要技术参数437.1.2处理周期表437.2 VD精炼炉的设计与计算437.2.1 VD主要技术参数437.2.2 VD脱气、去夹杂效果447.3 RH精炼炉的设计与计算447.3.1 RH精炼设备组成447.3.2 RH技术参数45第八章 连铸设备488.1 中间包主要参数的确定488.2 结晶器设计498.2.1 结晶器断面尺寸计算498.2.2 结晶器震动方式：502nd 8.3 连铸机的主要工艺参数的确定508.4 连铸机的总

11、体尺寸518.5 二冷区设计538.6 连铸机生产能力计算54第九章 原料供应系统559.1 铁水的供应559.1.1供应方式与工艺流程559.1.2主要设备及参数559.2 废钢供应及主要设备的选择559.2.1废钢用量及废钢种类559.2.2供应方式及工艺流程569.2.3主要设备的选择569.3 转炉散装料的供应569.4 铁合金供应系统589.5 供氧系统589.5.1 制氧的基本原理589.5.2 供氧系统工艺流程599.5.3车间需氧量计算599.5.4 制氧机的选择609.6 除尘系统的选择609.6.1 OG系统的组成609.6.2 OG系统的流程619.6.3 OG系统的特点

12、61第十章 车间主厂房设计6210.1 转炉车间的组成类型和工艺布置6210.1.1 车间组成6210.1.2 车间类型6210.1.3 车间的工艺布置6310.2 主厂房主要尺寸的确定6310.2.1 炉子跨主要尺寸的确定6310.2.2 加料跨主要尺寸的确定6410.2.3 浇铸跨主要尺寸的确定6510.3 起重机的选择65第十一章 环保及资源综合利用6711.1 环保设计主要依据6711.2 工程概况6711.3 主要污染源、污染物及控制方案6711.3.1 主要污染源和污染物6711.3.2 设计采取的污染控制方案6811.4 工厂绿化7111.5 环境监测和环保管理机构7111.6

13、环保设施投资概算72参考文献:73致谢：74附录753rd 引言钢铁工业在国民经济中的地位和作用：材料技术，能源技术和信息技术是构成人类现代文明的三大支柱，材料是人类社会发展的物质基础和先导。材料又分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料，金属材料是现代文明的重要支撑材料，没有金属材料便没有人类的物质文明。国民经济各个部门都离不开金属材料，目前，尽管陶瓷材料、高分子材料和复合材料发展很快，但是金属材料在今后很长时间内仍将占据主导地位。金属材料包括钢铁材料和有色金属材料两大类，是整个原材料工业体系的重要组成部分，它与能源工业和交通运输业一样，是构成国民经济的基础产业。由于铁在地壳中占5%，分

14、布比较集中，适合大量开采和大规模冶炼加工，故在所有金属材料中属于成本低、储量大、用途广和可再生利用材料。钢铁是用途最广泛的金属材料，人类使用的金属中，钢铁占90%以上。人们生活离不开钢铁，人们从事生产或其他活动所用的工具和设施也都要使用钢铁。钢铁产量往往是衡量一个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁的质量和品种对国民经济的其他工业部门产品的质量，都有着极大的影响。世界经济发展到今天的水平，钢铁作为最重要的基础材料之一的地位依然未受到根本性影响，而且，在可预见的时间内，这个地位也不会因世界新技术和新材料的进步而削弱。纵观世界主要发达国家的经济发展史，不难看出钢铁材料工业的发展在美国、前苏联、

15、日本、英国、德国、法国等国家的经济发展都都起到了决定性的作用。这些国家和地区钢铁工业的迅速发展和壮大对于推动其汽车、造船、机械、电器等工业的发展和经济腾飞都发挥了至关重要的作用。转炉炼钢技术的发展可划分为三个时期：1） 转炉大型化时期（19501970 年）。以转炉大型化技术为核心，逐步完善了转炉炼钢工艺与设备。先后开发出大型化转炉设计制造技术、OG 法除尘与煤气回收技术、计算机静态与副枪动态控制技术、镁碳砖综合砌炉与喷补挂渣等护炉工艺技术。2） 转炉复合吹炼时期（19701990 年）。这一时期，由于连铸技术的迅速发展，出现了全连铸的炼钢车间。对转炉炼钢的稳定性和终点控制的准确性提出了更高的

16、要求。为了改善转炉吹炼后期钢渣反应远离平衡，实现平稳吹炼的目标，综合顶吹、底吹转炉的优点，研究开发出各种顶底复吹炼钢工艺技术，在世界上迅速推广。3） 转炉综合优化时期（1990 年以后）。这一时期，社会对纯净钢的生产需求日益增加，迫切需求建立起一种全新的、能大规模廉价生产纯净钢的生产体制。围绕纯净钢生产，研究开发出铁水“三脱”预处理、高效转炉生产、全自动吹炼控制与溅渣护炉等重大新工艺技术，降低了生产成本，大幅度提高了生产效率。第 2 页 共 106 页 第一章 炼钢厂概述1.1 产品大纲的制定1.1.1 产品大纲制定依据本设计是年产良坯355万吨良坯的炼钢车间。生产方式为全连铸。随着铁路、机械

17、、汽车、造船、电力等行业在“十二五”期间的加速发展，拉动关键钢材需求。据规划指出，根据各行业用钢需求，预测2015年关键钢材品种消费量。其中铁路用重轨380万吨，铁路车轮、车轴钢60万吨，轴承钢500万吨，齿轮钢250万吨；合金弹簧钢450万吨；合金模具钢50万吨；造船板1600万吨；高压容器用钢板160万吨；汽车用冷轧及镀锌薄板1400万吨；油井管470万吨；电站用高压锅炉管70万吨；硅钢片650万吨；不锈钢1600万吨。规划提出的主要目标之一，要将“进口量较大的高强高韧汽车用钢、硅钢片等品种实现规模化生产，国内市场占有率达到90%以上；船用耐蚀钢、低温压力容器板、高速铁路车轮及车轴钢、高压

18、锅炉管等高端品种自给率达80%。”可见，在“十二五”期间优钢特钢的需求旺盛，将是钢贸商拓展市场的一个重点。本钢厂定位于未来优质齿轮钢的生产，旨在改变国内落后的变速器齿轮，进入先进的钢材生产强国行列。以市场为导向，考虑到资源的综合利用，为了降低生产成本。本厂铸坯选择方坯，生产钢种为：齿轮钢、普碳钢、硬线用钢、轴承钢、重轨钢、管线钢，在“十二五”规划的指导下，根据市场需求，制定产品大纲。1.1.2 产品大纲本设计冶炼的钢种、代表钢号及其年产量见表1-1，典型钢种化学成分见表1-2。1.2 生产工艺1.2.1 生产工艺路线的选择齿轮钢：转炉LFVD连铸；普碳钢：转炉连铸；硬线钢：转炉LFRH连铸高速

19、线材轧制；轴承钢：转炉LF炉精炼RH炉真空处理连铸缓冷或热送轧材；重轨钢： 转炉LFRH连铸；管线钢：转炉LFRH钙处理连铸；1.2.2 典型钢种生产工艺论证1） 齿轮钢生产技术要求(a) 低氧含量控制。现代渗碳钢对氧含量的限制并不逊色于轴承钢，国内外大量研究表明，随着氧含量的降低，齿轮的疲劳寿命大幅度提高。这是由于钢中氧含量的降低，氧化物夹杂随之减少，减轻了夹杂物对疲劳寿命的不利影响。通过LF钢包精炼加VD真空脱气后，模铸钢材氧含量可小于等于0.0015%，日本采用双真空工艺（真空脱气，真空浇铸）可以达到不大于0.001%的超低氧水平。表1-1 产品大纲钢种代表钢号产量(万吨)比例(%)齿轮

20、钢20CrMnTi、16MnCr5、15CrNi6、20CrMnBH12033.8普碳钢Q235、Q255、Q27510028.2硬线钢65、70、75、75Mn、80、80Mn4011.3轴承钢GCr4、GCr6、G20CrMo、9Cr18、37CrA359.8重轨钢U71Mn308.45管线钢X65、X80、GB 14164308.45表1-2 典型钢种化学成分钢种牌号化学成分，w%CSiMnP S W(N)W(O)齿轮钢20CrMnTi0.170.230.170.370.801.100.0350.03550ppm20ppm16MnCr50.140.190.301.001.300.020.

21、02550ppm15ppm普碳钢Q2350.220.351.40.0450.050硬线钢80Mn0.770.850.170.370.901.200.0350.035轴承钢GCr40.951.050.150.300.150.300.0250.02重轨钢U71Mn0.680.750.210.281.131.460.0280.012管线钢X650.110.351.550.0250.01(b) 窄淬透性带的控制。渗碳齿轮钢要求淬透性带必须很窄，且要批量之间的波动性很小，以使批量生产的齿轮的热处理质量稳定，配对啮合性能提高，延长使用寿命。压窄淬透性带的关键在于化学成分波动范围的严格控制和成分均匀性的提高

22、，可通过建立化学成分淬透性的相关式、通过计算机辅助预报和补加成分、收得率的精确计算进行控制。(c) 组织控制技术细小的奥氏体晶粒对钢材及制品的性能稳定有重要意义。日本企标规定晶粒度必须6级以上。带状组织是影响齿轮组织和性能均匀性的重要原因，对钢的冶炼到齿轮的热处理各个环节适当控制，可以显著减小带状组织的影响。(d) 表面强化技术强力喷丸可焊合齿轮表面的发纹，去除表面黑色氧化物，提高表面硬度和致密度，减少切削加工造成的表面损伤，改善齿轮的内应力分布，是提高齿轮寿命和可靠性的重要措施。2）LFVD冶炼齿轮钢工艺电炉单炼齿轮钢已成为历史。LF炉是国内许多冶金厂家普遍采用的一种炉外精炼方式，主要用于生

23、产优质碳素结构钢、合金结构钢、轴承钢、齿轮钢。新型汽车齿轮钢要求氧含量0.002%，钢液需经真空脱气处理。因此，LF精炼后钢包入VD罐进行真空脱气。MnCr5系列齿轮钢要求成品硅0.30%，冶炼有些难度。操作要点如下：(a) 配料：炉料由生铁、碳素返回钢、废钢等组成，配料碳为0.60%0.80%。(b) UHP：出钢低于规格下限为0.05%，P0.08%,温度为16401660。(c) LF：采用310mm电石颗粒造电石渣。白渣精炼时间大于20min。出钢温度为16501670，碳锰铬调至规格中限。钢包扒渣，渣厚4070mm。(d) VD：测量渣厚，按渣厚×3(kg)计算加入硅石，按

24、规格中上限计算加入硫化亚铁，硫的收得率为70%。抽真空压力100Pa，保持15min，喂铝、出钢。由此可见，经过LF精炼工艺对成分和温度进行微调，再入VD精炼炉深度脱氧，使得齿轮钢完全满足生产技术要求1。1.2.3 炼钢厂工艺流程图炼钢厂工艺流程图如图1-1所示。1.3 钢厂组成本钢厂主要由主厂房及有关辅助车间组成，其中包括：混铁车修灌库、炼钢主厂房、热泼渣间、炼钢水处理、燃气设施、除尘系统、热力设施、区域变电所、厂区铁路、公路。1.4 运输方式运输方式包括：吊车运输、铁路运输和皮带运输。把铁水到入铁水罐中用混铁车运输，进入铁水倒罐间，经脱硫扒渣后的铁水到入炼钢铁水罐，经称量后送至加料跨，再用

25、吊车，吊上铁水罐，兑铁水入转炉。废钢由火车、汽车运输至废钢堆放场，由翻斗车短途运输到废钢间，由废钢槽运往装料跨。铁合金采用皮带运输至中位料仓，经称量后由皮带机及中间料斗加入钢水罐中。副原料生石灰、白云石、铁矿石由成品料仓和中间料仓经皮带运输至地下料仓，再由皮带运往炉顶料仓。其它副原料、混料、锰矿等由汽车运往地下料仓，经皮带运往炉顶料仓。钢渣由渣罐车运往处理间2。炉料公司 氧气厂 高炉 散料低位料仓 合金低位料仓 管道 360t混铁车 皮带 皮带废钢准备区 阀门室 倒罐站 高位料仓 中位合金料仓 称量斗35/15t吊车 氧枪 120t铁水罐 称量斗 渡车 合金汇总斗 脱硫、扒渣 汇总斗 旋转漏斗

26、一次烟气 溜管 120t顶底复吹转炉×3 挡渣出钢 二次烟气 汽化烟罩 120t钢包 集烟罩 渣罐 余热锅炉 吹氩、LF、RH/VD 除尘器 热渣处理间一级文氏管、弯头脱水器 连铸 放散 渣罐车外运二级文氏管、弯头脱水器图1-1 炼钢厂工艺流程图第二章 转炉物料平衡和热平衡2.1 原始数据（收集）2.1.1 铁水成分和温度铁水温度与成分如表2-1所示。表2-1铁水成分和温度成分CSiMnPS温度%4.030.40.350.0970.0051350注：该铁水经过用20 %金属镁和80 %CaO 脱硫剂机械搅拌处理。 2.1.2 原料成分原料成分如表2-2所示。表2-2原料成分%CaOS

27、iO2MgOAl2O3P2O5SCaF2Fe2O3CO2H2O石灰902.53.61.20.10.12/0.81.180.5矿石0.47.50.63.10.20.10/88/0.1萤石0.84.6/0.5/0.2092.60.8/0.5生白云石35.40.7623.30.84/39.74/炉衬5.21.5721.51.8C% = 18%2.1.3 冶炼钢种和废钢成分冶炼钢种和废钢成分如表2-3所示。表2-3冶炼钢种和废钢成分%CSiMnPSW(N)W(0)16MnCr50.140.190.301.001.300.020.025<50ppm<15ppm废钢Q2350.10.210.5

28、0.0180.0092.1.4 平均比热各物料平均比热如表2-4所示。2.1.5 反应热效应各元素反应热效应如表2-5所示。2.1.6 有关参数的选取1）渣中铁珠量占渣重的7%；2）金属中90%的C转化为CO，10%的C转化为CO2；3）喷溅铁损为铁水量的0.8% ；4）炉气的平均温度1470，含自由氧0.8%，烟尘为铁水量的1.4%，其中76%FeO和20% Fe2O3；5）炉衬侵蚀为铁水量的0.1%； 6）工业制氧气成分为99.6% O2和0.4%N2；表2-4平均比热材料KJ/kg(固态)KJ/kg(熔化潜热)KJ/kg(液态)生铁0.745217.570.837钢0.699271.57

29、0.837炉渣/209.201.247炉汽/1.141烟尘0.966209.200.996铁矿石1.017209.20/表2-5反应热效应反应式KJ/kg分子量C + O2 = CO-11639C 12C + O2 = CO2-34824C 12Si + O2 = SiO2-29177Si 282Mn + O2 = 2MnO-6594Mn 552P + O2 = P205-18980P 31Fe+ O2 =FeO-4250Fe 562Fe+ O2 = Fe203-6460Fe 562SiO2+2CaO = C2S-1620SiO2 60P2O5 + 4CaO C4(P2O5)-4880P2O5

30、 142CaCO3= CaO+CO21690CaCO3 100MgCO3=MgO+CO21450MgCO3 842.2 物料平衡计算由铁水成分及冶炼钢种可选单渣法不留渣的操作；为简化计算，物料平衡以100kg铁水为计算基础。2.2.1 炉渣量及炉渣成分的计算炉渣来自元素的氧化，造渣材料和炉衬侵蚀等。1）铁水中各元素的氧化量如表2-6所示。表2-6铁水中各元素的氧化量%CSiMnPS备注铁水4.030.40.350.0970.005+0.0091350终点钢水0.030.120.0080.009氧化量4.000.40.230.0890.005转表2-7说明：Si碱性渣操作时终点Si量为痕迹；P单

31、渣法去P约89%；Mn终点Mn余量约3040% 这里取 34%；S转炉去S率约30%40%，本设计取38%（铁水预处理扒渣不净以及各造渣剂中含硫使转炉中有回硫，按回硫0.009%计算故铁水总含硫0.014%）；C顶底复吹转炉吹炼的终点C含量约0.05%-0.03%，本设计取0.03%。2） 铁水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化产物的计算见表2-7。3）造渣剂成分及数量 矿石成分及重量的计算（0.8kg矿石/100kg铁水）见表2-8。S*： 反应式为S+CaO=CaS+O；其中：CaS重为0.0008×72/32=0.0018 kg；耗CaO量为0.0008×56/32=0.

32、0014kg；生产O忽略。 萤石成分及重量计算（0.2kg萤石/100kg铁水）见表2-9。S*：反应式为S+CaO=CaS+O；其中：CaS重为0.0004×72/32=0.0009 kg；耗CaO量为0.0004×56/32=0.0007 kg；生产O忽略。 炉衬成分及重量计算（0.1kg炉衬/100kg铁水）见表2-10。炉衬中的C*：其中90%CO 0.018×90%×28/12=0.0378kg 10%CO2 0.018×10%×44/12=0.0067 kg 耗O重：0.0378×16/28=0.0216 kg

33、0.0067×32/44=0.0049 kg 炉衬中C共消耗O2重 = 0.0265 kg 生白云石成分及重量计算（3.0 kg生白云石/100kg铁水）见表2-11。加入白云石的目的是可以提高炉衬抵抗熔渣的侵蚀，提高炉龄。 石灰成分及重量计算（2.79kg石灰/100kg铁水）见表2-12。表2-7铁水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化产物元素 反应式元素氧化（kg）耗氧（kg）氧化产物（kg）备注C + O2 = CO3.64.88.4C + O2 = CO20.41.0671.467Si +O2 = SiO20.40.4570.8572Mn + O2 = 2MnO0.230.067

34、0.2972P + O2 = P2O50.0890.11480.2038S+O2=SO20.001670.001670.00334设1/3S气化S+CaO=CaS+O0.00333-0.001670.007493-0.001667表示还原出0耗CaO=0.00583Fe+ O2 =FeO0.6020.1720.7740见表2-13及说明2Fe+ O2 = Fe2O30.25800.11050.3685见表2-13及说明共计5.5846.7883表2-8矿石成分及重量的计算成分重量（kg）成分重量（kg）CaO0.0032CaF2/SiO20.06Fe2O30.704MgO0.0048CO2/A

35、l2O30.0248H2O0.0008P2O50.0016共计0.8S*0.0085*表2-9萤石成分及重量计算成分重量（kg）成分重量（kg）CaO0.0016CaF20.1852SiO20.0092Fe2O30.0016MgO/CO2/Al2O30.001H2O0.001P2O5/共计0.2S*0.0004表2-10炉衬成分及重量计算成分重量（kg）成分重量（kg）CaO0.0052CaF2/SiO20.0015Fe2O30.0018MgO0.072C*0.018Al2O30.0015H2O/P2O5/共计0.1S/表2-11生白云石成分及重量计算成分重量（kg）成分重量（kg）CaO1.

36、062CaF2/SiO20.0228Fe2O3/MgO0.699CO21.071Al2O30.0252H2O/P2O5/共计3.0S/表2-12石灰成分及重量计算成分重量（kg）成分重量（kg）CaO2.511CaF2/SiO20.070Fe2O30.0223MgO0.10CO20.0329Al2O30.0335H2O0.0140P2O50.0028共计2.79S*0.0028说明：石灰加入量计算如下：取终渣的碱度R=% CaO/% SiO2=3.5 (参考炼钢原理P167图5-19)则石灰加入量Q= =式中 （SiO2）=（铁水+炉衬+矿石+萤石+生白云石）中带入 =0.857+0.0015

37、+0.06+0.0092+0.0228= 0.951kg 参考表（2-7、2-10、2-8、2-9、2-11）（CaO）=（生白云石+炉衬+矿石+萤石-铁水中S消耗-矿石中S消耗-萤石中S消耗） =1.062+0.0052+0.0032+0.0016-0.00583-0.0014 =1.060kg Q=2.79 kgS*： 反应式为S+CaO=CaS+O其中：CaS重为 0.0028×72/32=0.0063 kg 耗CaO量为 0.0028×56/32=0.0049kg 生产O为 0.0028×16/32=0.0014kg 终渣（FeO）的确定取R=3.5及（F

38、eO）=15%时可以满足钢水中P含量的要求 本设计（FeO）=（% FeO）+0.9（% Fe2O3）= 15%取Fe2O3/（FeO）=1/3. 故% Fe2O3=4.97%，% FeO=10.45% 终渣成分及重量计算见表2-13终渣MgO含量应在8%12%，达到溅渣护炉的要求，此处8%<w(MgO)=11.82%<12%，符合要求。说明：a) 总渣量的计算如下：表中CaO + MgO + SiO2+ P2O5+ MnO + Al2O3+ CaF2+ CaS =6.2652kg总渣量=6.2652/84.58% = 7.4077kgb)（FeO）重= 7.4077×1

39、0.45% =0.774kg，其中Fe氧化量0.774×56/72=0.602kg（转入表2-7） c）（Fe2O3）重=7.4077×4.97% =0.3685 kg，其中Fe氧化量0.3685×112/160=0.2580kg（转入表2-7） d) 2.5061*=CaO石灰中- CaOS消耗=2.511-0.0049 =2.5061 kg（参考表2-13及说明） e) 0.0018*=CaO- CaOS消耗=0.0032-0.0014 =0.0018 kg表2-13终渣成分及重量终渣成分氧化产物kg石灰kg矿石kg白云石kg炉衬kg萤石kg总量kg百分比%C

40、aO2.5061*0.0018*1.0620.00580.00093.57648.27 MgO0.10.00480.6990.0720.875811.82 SiO20.8570.070.060.02280.00150.00921.020513.78 P2O50.20380.00280.00160.20822.81 MnO0.2970.2974.01 Al2O30.03350.02480.02520.00150.0010.0861.16 CaF20.18520.18522.51 CaS0.0074930.00630.00180.00090.01650.22 FeO0.7740.77410.45

41、Fe2O30.36850.36854.97 共计2.5077932.71870.09481.8090.08080.19727.40771002.2.2 矿石和烟尘中的铁量和氧量1）加入0.8 （kg矿石/100kg铁水）带入的铁量和氧量Fe(矿石中) =0.8×88%×112/160=0.4928kgO2(矿石中)= 0.8×88%×48/160=0.2112 kg2）1.4（kg烟尘/100kg铁水）带出的铁量和氧量（烟尘中FeO=76%，Fe203=20%其余不计）Fe(烟尘中) =1.4×（76%×56/72+20%×

42、112/160）=1.0236 kgO2(烟尘中) =1.4×（76%×16/72+20%×48/160）=0.3204kg2.2.3 炉气成分及总量计算炉气成分及其总重见表2-14。表2-14炉气成分及总量炉气成分重量(kg)体积（Nm3）CO8.96286.7502CO22.57761.3122SO20.003340.0012O2*0.09330.0653N2*0.024750.0198H2O0.01580.0197共计11.1538.1684说明：CO重=（铁水+炉衬）中C的氧化生成=8.4（表2-7）+0.0378（表2-10）= 8.4378kgCO2重

43、=（铁水+炉衬）中C的氧化生成+生白云石+石灰中（分解量） =1.467+0.0067+1.071+0.0329 =2.5776kgSO2重=铁水中的气化脱硫量=0.00334 kgH2O气重=矿石+萤石+石灰中的带入量 =0.0008+0.001+0.0140 =0.0158kg炉气中O2和N2重，可以由炉气总体积V，反算出来。其中O2的纯度为99.6%，0.4%N2、和炉气中含自由氧的体积为0.8%，因此：炉气总体积V=（CO+ CO2 +SO2 +H2O+O2 +N2）体积（见表2-14） =8.0833+0.8%V+VN2其中：VN2= ×(1-99.6%) =V括号内各参数

44、为氧气的消耗和带入量见表2-15求得：V=8.1684Nm3炉气中自由氧气的体积=8.1684×0.8%=0.0653 Nm3炉气中自由氧气的重量=0.0653×32/22.4=0.0933 kg炉气中氮气的= 8.1684-8.0833-0.0653 =0.0198Nm3炉气中氮气的重量=0.0198×28/22.4=0.02475 kg2.2.4 未加入废钢时氧气的消耗量的计算未加废钢时氧气的消耗和带入项目如表2-15所示。表2-15氧气的消耗和带入项目（kg）元素氧化耗氧6.7883表2-7自由氧量0.0933表2-14炉衬的C耗氧0.0265表2-10炉气

45、中氮0.0198表2-14烟尘中耗氧0.3204见二石灰S反应带入O0.0014表2-12说明矿石带入氧0.2112见二耗氧量=6.7883+0.3204+0.0265-0.2112+0.0933+0.0198-0.0014 =7.0357kg或实际耗氧体积=7.0357×22.4/32=4.925 (Nm3/100kg铁水) =49.25(Nm3/1t铁水)2.2.5 钢水量的计算吹损项目：元素氧化量5.584kg（见表2-7）烟尘中铁损重1.0236 kg（见2.2.2）渣中铁珠重0.5185kg（=7.4077×7%）喷溅铁损0.8 kg带入项：矿石带入铁重0.492

46、8 kg（见2.2.2）渣中带入S= 0.01kg(铁水带入渣量2 kg，渣中含硫0.05%所以S=2×0.5%=0.01 kg)因此100kg铁水可得钢水收得率为：100-（5.584+1.0236+0.5185+0.8）+0.4928+0.01=92.58 kg2.2.6 未加废钢时的物料平衡未加废钢时物料平衡表如表2-16所示。计算误差=×100%= 0.068%<0.5%所以满足要求。2.3 热平衡计算（取冷料为25）2.3.1 热收入项1）铁水物理热铁水熔点=1536-（4.03×100+0.4×8+0.35×5+0.1

47、5;30+0.005×25）-7 =1117.9式中：1536纯铁熔点，100、8、5、30、25分别为1%含量时铁水熔点的降低。7为气体（C、H、O）对熔点的影响。铁水物理热=100×0.745×（1117.9-25）+217.57+0.837×（1350-1117.9） =122604.82KJ表2-16未加废钢的物料平衡表（kg）收入项支出项铁水100钢水92.58石灰2.79炉渣7.4077萤石0.2炉气11.153生白云石3.0烟尘1.4炉衬0.1铁珠0.5185氧气7.036喷溅0.8矿石0.8渣中带S0.01共计113.936113.859

48、2）铁水中元素氧化热与成渣热C + O2 = CO （3.6+0.018×90%）×11639=42088.95KJ（元素氧化与炉衬C氧化之和）C + O2 = CO2 (0.4+0.018×10%)×34824=13992.28KJ（元素氧化与炉衬C氧化之和）Si + O2 = SiO2 0.4×29177=11670.8KJ2Mn + O2 = 2MnO 0.23×6594=1516.62KJ2P + O2 = P205 0.089×18980=1689.22 KJFe+ O2 =FeO 0.602×4250=

49、2558.5 KJ2Fe+ O2 = Fe2O3 0.258×6460=1666.68 KJP2O5 + 4CaO C4(P2O5) 0.2082×4880=1016.0 KJ2SiO2+2CaO = C2S 1.0205×1620=1653.21KJ 共计 77852.26 KJ3）烟尘氧化放热1.4×（76%×56/72×4250+20%×112/160×6460）=4783.3KJ热收入总计=122604.82+ 77852.26+4783.3=205240.38KJ2.3.2 热支出项1）钢水物理热钢水熔点=1536-（0.03×65+0.12×5+0.008×3