钢铁冶金专业毕业设计说明书.doc

湖南冶金职业技术学院

毕业设计说明书

课题：根据湘潭地区条件，设计一个年产
180万吨钢全连铸转炉炼铁车间

系 部： 材料与冶金工程系
专 业： 冶金技术
学 号： 04012209
姓 名： ***
指导教师： ********

完成时间：2007年6月8日

材料与冶金工程系毕业设计（论文）任务书
课题名称
根据湘潭地区条件，设计一个年产量为180万吨钢的全连铸转炉炼钢车间
一、设计（论文）具体内容
1、设计说明书
（1）绪言
（2）产品方案及工艺流程的确定
（3）物料平衡和热平衡计算
（4）车间炉子座数及容量的确定，炉型尺寸计算
（5）氧枪设计
（6）转炉车间设计
1）确定基本方案
2）车间设计选择及布置
3）主厂房各踌间尺寸的确定
2、绘图
（1）氧松结构图
（2）转炉车间横断而图
（3）转炉平面布置图
平衡计算原始数据（05F钢）
项目
化学成分/%
温度/℃
C
Si
Mn
P
S
铁水
4.0
0.5
0.4
0.040
0.10
1300
钢水(终点)
0.05
0
0.20
0.02
0.013
1680

二、设计进程
第1周——第4周：布置任务、查阅资料、讲课、设计概述、产品方案及金属平衡。
第4周——第5周：物料平衡及热平衡计算。
第5周——第6周：转炉炉型设计及转炉设备。
第6周——第7周：转炉供氧及氧松设计、车间工艺流程和说明。
第7周——第8周：冶炼车间组成及车间布置。
第8周——第9周：连铸车间设计。
第9周——第10周：车间设计操作规程。
第10周——第14周：绘图。
第15周：答辩。
三、设计要求
说明书按规定格式用A4纸打印，要求计算层次分明，结果正确，语言简练，图表清晰。严格按照机械制图或建筑制图规范绘制。
指导教师
贺 道 中
教研室主任

转炉炼钢毕业设计任务书
设计课题：根据娄底地区条件，设计一个年产量为180万吨钢的全连铸转炉炼钢车间。具体任务及要求如下：
一、设计计算说明书一份
1、内容
（1）序言
（2）产品方案及工艺流程的确定
（3）物料平衡和热平衡计算
（4）车间炉座数及容量的确定；炉型尺寸计算
（5）转炉车间设计；
①确定基本方案
②车间设备选择及布置
③厂房各跨间尺寸的确定
④主厂房人员编制
⑤吨钢成本核算
2、要求：
说明书统一使用电脑打印A4纸，单面双面均可，要求计算层次分明，结果准确；排版整洁，叙述简练，插图清晰，并编写目录及页码。
二、绘图三张
1、内容
（1）转炉车间平面布置图
（2）转炉车间纵断面图
（3）氧枪结构图
2、要求：严格按制图规范绘制
平衡计算原始数据（以Q235钢为例）：
项目
化学成分（W/%）
温度
（℃）
C
Si
Mn
S
P
铁水
4.0
0.5
0.4
0.040
0.10
1300
钢水（终点）
0.05
0
0.20
0.02
0.013
1680
三、专题部分
四、其它要求
设计时间：2007年3月8日至6月8日
答辩时间：2007年6月10日至6月15日
指导老师：贺道中

湖南冶金职业技术学院
材料与冶金工程系
湖南冶金职业技术学院毕业设计（论文）评阅表

系部
冶金工程系
专业
冶金技术
班级
冶金0422
姓名
***
题目
180万吨钢全连铸转炉炼铁车间
指
导
老
师
评
语

指导老师：
年 月 日
评定
等级

答辩委员会成员

教研室审 核
意 见

教研室主任：
年 月 日

前 言

转炉是钢铁冶金的主体设备之一。当前，社会和经济可持续发展新的价值观和环保法规对转炉的设计与操作提出了越来越严格的要求。能否实现最大限度的节能和最小程度的污染，而且还要经济有效，及其生存与发展可能性等问题。高效率、高质量、高寿命、低能耗、低污染,这是设计的目标.
本次设计参考《钢铁冶金设计原理》、《现代转炉炼钢》、《氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备》、《连续铸钢工艺及设备》、《转炉炼钢设计指导书》、《炼钢学》以及《钢铁厂设计原理》等进行设计。前后进行了资料收集、转炉的物料平衡与热平衡计算、炉型基本尺寸的确实、以及氧枪的设计计算与数据处理，依据能量守恒定律进行验算修订等。
说明书共分9章，主要内容包括：前言、设计概述、产品方案及金属平衡、物料平衡和热平衡计算、转炉炉型设计及转炉设备、转炉供氧及氧枪设计、车间工艺流程和说明、冶炼车间组成及布置、连铸车间、转炉车间技术操作规程、参考文献、结束语。
由于编者时间和水平有限，本设计过程中肯定涉及到不少不足之处，敬请各位领导和老师给予批评和指正为谢。

设计者：***
2007年6月8日
目 录

1 设计概述
1.1 设计依据……………………………………………………………………………1
1.2 设计原则和指导思想………………………………………………………………1
1.3 厂址及建厂条件论证………………………………………………………………1
1.4 本设计主要采用的新技术 ………………………………………………………1
2 产品方案及金属平衡
2.1 产品方案……………………………………………………………………………3
2.2 金属平衡……………………………………………………………………………3
2.3 转炉容量及座数的确定……………………………………………………………4
3 物料平衡及热平衡计算
3.1 原始数据……………………………………………………………………………6
3.2 物料平衡初算………………………………………………………………………8
3.3 热平衡初算………………………………………………………………………11
3.4 物料平衡热平衡终算……………………………………………………………13
4 转炉炉型设计及转炉设备
4.1 转炉主要作业指标………………………………………………………………17
4.2转炉炉型设计…………………………………………………………………17
4. 3转炉设备及修砌…………………………………………………………………22
5 转炉供氧及氧枪设计
5.1 供氧设备…………………………………………………………………………24
5.2 氧枪设计…………………………………………………………………………24
5.3 副枪设计…………………………………………………………………………29
6 车间工艺流程和说明
6.1 车间生产工艺流程图……………………………………………………………31
6.2供料系统…………………………………………………………………………32
6.3 转炉烟气净化与回收系统………………………………………………………33
6.4 炉下出钢出渣系…………………………………………………………………33
7 冶炼车间组成及车间布置
7.1 冶炼车间的组成和厂房的布置形成……………………………………………34
7.2 冶炼车间主厂房的工艺布置……………………………………………………34
8 连铸车间
8.1 连铸系统的组成和工艺流程…………………………………………………39
8.2 车间主要设备及参数的确定…………………………………………………39
9 转炉车间技术操作规程
9.1 180吨转炉炉前技术操作规程…………………………………………………46
9.2 连铸技术操作规程……………………………………………………………50
参考文献…………………………………………………………………………54
结束语……………………………………………………………………………55
1 设 计 概 述

1.1 设计依据
根据冶金工程教研室下达的任务书。
1.2 设计原则和指导思想
对设计的总要求是技术先进，工艺上可行;经济上合理。所以，设计应遵循的原则和指导思想是：
1）遵守国家的法律、法规，执行行业设计有关标准、规范和规定，严格把关，精心设计;
2）设计中对主要工艺流程进行多方案比较，以确定最佳方案;
3）设计中应充分采用各项国内外成熟的新技术，因某种原因暂时不上的新技术要预留充分的可能性。所采用的新工艺、新设备、新材料必须遵循经过工业性试验或通过技术鉴定的原则;
4）要按照国家有关劳动安全、工业卫生及消防的标准及行业设计规定进行设计;
5）在学习、总结国内外有关厂家的生产经验的基础上，移植适用可行的先进技术;
6）设计中应充分考虑节约能源、节约用地，实行资源的综合利用，改善劳动条件以及保护生态环境。
1.3 厂址及建厂条件论证
湘潭位于湖南中部，地处湘中中游。气候温和，土地肥沃，物产丰富。新世纪开放的湘潭因实施长株潭城市群经济一体化发展战略，而倍受国内外投资商的高度关注。长株潭城市群已被国家“十五”计划列为全国重点支持发展的七大城市密集区之一。
湘潭至黄花国际机场路程仅需30min，已开通39条航线，可直飞北京、上海、广州、深圳、香港、曼谷等大中城市。湘黔线横贯市境，与京京广线略邻，10余家大型企业各有铁路专线与这两大主干线相通。湘潭公路四通八达，107国家和320国道构成境内公路网的主干，上瑞高速、高珠高速公路穿城而过，辖区与高速公路的连接口达15个，湘潭为全国地级市高级公路得出密集的地区，公路密度大大高于全国和全省平均水平。湘潭有集装箱码头号，千吨级货轮级货轮常年可级洞庭湖，入长江，出上海。
湘潭地区水资澌原丰富，湖南最大的河流湘江穿过市区，有自来水厂3座，日供水能力达60万t。
电力资源充足，有35千伏及以上的变电站45座，主变70台，总容量201.6千伏安，供电区域内最大负荷达59.7万千瓦，年售33.9亿千瓦时，输电线路1832km，现仍在进行大规模的供电电网改造建设，以满足经济高速发展的需要。
湘潭是全国重要的工业基地。这里有世界最大的氟化盐生产企业——湘乡铝厂，中国最大的电解二氧化锰生产企业——湘潭电化集团，中国最早的电工器材生产企业——湘潭电机厂，中国最大的金属铬生产企业——湖南铁合金厂，中国最大的锰研——湘潭锰矿。
综上所述，各方面条件十分成熟，是建设钢厂的合适之地。
1.4 本设计主要采用的新技术
(1)全胶带上料系统；
(2)铁水预处理（脱硫、脱磷、脱硅）；
(3)顶底复吹转炉；
(4)溅渣护炉技术；
(5)采用副枪及动态控制技术；
(6)挡渣出钢（挡渣帽、挡渣球、锥形塞等）；
(7)钢包、中间包全保护浇注（钢包、中间包加盖，钢液面加覆盖剂，长水口、浸入式水口）；
(8)结晶器电磁搅拌（M-EMS）技术；
(9)钢包、中间包液面自动控制；
(10) 结晶器漏钢预报系统；
(11)带液芯连续矫直、压缩浇注；
(12)全程计算机控制技术；
(13)连铸机自动喷号、自动打印装置；
(14)采用钢包回转台；
(15)采用直结晶器弧形连铸机；
(16)中间包钢水称重；
(17)LF-VD、WF喂丝、RH法精炼技术；
(18)钢包底吹氩技术。
(19)转炉未燃炉气回收。
2 产品方案及金属平衡

2.1 产品方案
一、冶炼的钢种、代表钢号及其化学成份
本设计冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分见表2-1所示。
表2-1 冶炼的钢种，代表钢号及其化学成分
钢种
钢号
化学成分（%）
C
Si
Mn
P
S
Cu
Al
普钢
Q235
0.14-0.22
0.12-0.30
0.35-0.55
0.045
0.05
0.30
—
钢
Q275
0.28-0.38
0.15-0.35
0.5-0.8
0.045
0.05
0.30
—
低合
16Mn
0.12-0.23
0.20-0.60
1.2-1.6
0.0050
0.05
0.30
—
金钢
20MnSi
0.17-0.23
0.40-0.70
1.3-1.6
0.045
0.045
0.30
—
硅钢
热轧硅钢
≤0.08
3.80-4.40
0.20
0.20
0.20
—
0.05-0.12
冷轧硅钢
≤0.07
2.8-3.20
0.05-0.08
0.015-0.025
0.05-0.025
—
0.02
二、产品方案
本设计产品方案见表2-2所示
表2-2 产 品 方 案
钢种
连铸坯产量(万t/a)
生产比例%
精炼方式
普碳钢
80
44.4
吹氩或主要PH
低合金钢
100
55.6
LF或LF+VD
总计
180
100

说明：
1)年产合格坯总量，是指连铸坯产量;
2)表中所有钢种均进行炉外精炼处理，包括吹氮、LF、VD、RH处理等;
3)产品方案中的合金比37.5%、连铸比100%、精炼比100%.
4)连铸坯规格:铸坯断面尺寸(mm2)，取决于轧材产品类型和轧机的规格，如果是生产型材(角钢、工字钢、轻轨钢、圆钢等)，轧机为1700轧机，可采用方形铸坯，其断面应为250mm×1600mm，如果是生产板材，则应采用板坯;铸坯定尺长度，取决于加热的尺寸，一般定尺长度有2.2米、2.6米、3.2米、4.2米、6米等；铸坯单重。
2．2 金属平衡（见图2-1）
年产合格坏：180万吨，所需铁水为205.7万吨，假定废钢比20%，铁水预处理比100%

1、连铸金属平衡（单位：万吨/年）
原坯183(97.6%)
中间包钢水188(98.8%)
预处理铁水206
废钢22.7
入转炉铁水203.94(99%)
铁水损失2.06(1%)
精炼前钢水209.5(92.3%)
吹损17.48(7.7%)
精炼后钢水190(90.7%)
精练损失19.5(9.3%)
注余钢水1.52(0.8%)
事故及回炉钢水0.76(0.4%)
氧化铁皮1.2(0.4%)
切头切尾1.5(0.8%)
中间包损失2.3(1.2%)
合格坯180(98.5%)
废品1.0(0.4%)
清理损失2.0(1.1%)

2、转炉金属平衡（单位：万吨/年）

废钢22.63(10%)
铁水205.7(92.3%)

连铸钢水189.5(90.7%)

熔损及损失19.4

2.3 转炉容量及座数的确定
一、转炉车间作业指标
1、转炉冶炼周期
指每炼一炉钢所需要的总时间 即两次出钢之间的时间。它包括吹炼时间(即吹氧时间，与供氧强度有关)，辅助时间(兑铁水、加废钢、取样、测温、倒渣、出钢和补炉等)，以及耽误时间(检奄炉衬、消理炉口、因调度不及时的等待，设备临时故障)等三部分。
冶炼周期的长短，随炉容量大小，铁水条件，吹炼工艺操作和设备装备水平而变动，冶炼周期一般为30-40分钟，最快25分钟，其中吹氧时间14-18分钟。冶炼周期是决定转炉生产率的最主要的因素。
按照产品方案中各品种的生产比例，可求出转炉炼一炉钢的平均冶炼时间，详见表2-3。
表2-3 转炉炼一炉钢的平均冶炼时间
连铸坯
生产比例（按钢水100%）
平均冶炼时间(min)
按生产比例计算的炼一炉钢时间
装料
吹氧
辅助时间
出钢
倒渣
合计
100
5
16
9
5
3
38
38
2、转炉作业率
指转炉一年的有效工作天数与日历大数之比。
转炉作业率=×100%=×100%=96%
炉子非作业天数，也括计划停炉(指定期检修，一般为每次8小时，每10天一次)，准备(指修补出钢口及贴补炉衬渣线处，清除炉口结铁、更换氧枪等)，等待 (指吊车对准，等铁水以及调度的不平衡按"二吹二"可减少3%)和设备故障。由于采用溅渣护炉技术。转炉作业率可显著提高。一般非作业天数波动在10～35大，即作业率为90%～97%.本设计选取转炉作业率90%-97%。
3、良坯收得率
良坯收得率：指炉产合格铸坯与炉产钢水量之比值。
良坯收得率η2=×100％=×100％=95％
4、转炉寿命及炉子冷修时间
转炉寿命足指转炉在一个炉役期内炼钢的炉数。主要取决于炉衬材料和吹炼过程中的维护情况。设汁时炉龄取25000炉。
由于本设计为300t转炉故采用死炉座，即在炉座上拆炉和修炉。转炉的冷修过程，包括冷却、拆炉、检修烟罩、砌炉、烘炉等儿个步骤。按设计部口推荐，每个环节所需的时间如表2-5所示。
表2-5转炉冷修计划 (小时)
冷却
拆炉
愉修烟罩
砌炉
烘炉
合计
8
8
5
24
0.5
45.5
一、车间炉子容量及座数的确定
按转炉"二吹二"方案考虑，年出钢炉数为：
年出钢炉数=1×=1×

=1×==12938炉
每天出钢炉数===36炉
平均炉产钢水量===290.2t
根据上面计算结果并考虑超装系数确定转炉的公称容量为320t。但炉子容量应和国家标准浇注起重机的起重能力相适应。即吊车的起重能力必须大于转炉最大出钢量和钢包(有衬)的重量之和，并应有一定的富余能力。参见表2-6所示
表2-6与转炉配套的钢包容量和浇注起重机的配合
项目
单位
数值
转炉公称容量
t
100
120
150
220
250
300
最大出钢量
t
120
150
180
220
275
320
钢包容量
t
120
150
180
220
275
320
浇注起重机
t
180/63/20
225/63/20
280/80/20
360/100/20
400/100/20
450/100/20
转炉座数的确定。为了减少车间内的设备互相干扰，炉子座数不宜太多，但必须保持年间内始终有固数目的炉子在吹炼，以发挥生产潜力。本设计是使用顶底复吹转炉冶炼，选用"二吹二"的方案。
3 物料平衡和热平衡计算

物料平衡是计算炼钢过程中加入炉内和参与炼钢过程的全部物料（包括铁水、废钢、氧气、冷却剂、渣料和被侵蚀的炉衬等）与炼钢过程的产物（包括钢水、熔渣、炉气、烟尘等）之间的平衡关系。热平衡是计算炼钢过程的热量收入（包括铁水的物理热、化学热）与热量支出（包括钢水、熔渣、炉气的物理热，冷却剂熔化和分解热等）之间的平衡关系。
通过物料平衡和热平衡的计算，结合炼钢生产的实践，可以确定许多重要的工艺参数。对于指导生产和分析、研究、改造冶炼工艺、设计炼钢车间、选用炼钢设备以及实现炼钢过程的自动控制都具有重要意义。
目前，氧气顶吹转炉炼钢大部分采用“定废钢调矿石”的冷却制度，并在渣料中配加白云石或菱镁矿，以保护炉衬。计算选定废钢加入量以及生白云石加入量，进行物料平衡与热平衡初算;由初算结果求出富余热量，从而确定调温所需矿石加入量。最后对物料平衡、热平衡结果进行修正，求得用白云石造渣并采用废钢调矿石冷却制度的物料平衡和热平衡。
现以冶炼Q235B钢种为例进行物料平衡与热平衡计算：
3.1 原始数据
（1）金属料成分及温度
表3－1 金属料成分及温度
项 目
化 学 成 分 （/%）
温度
（℃）
C
Si
Mn
S
P
铁 水
4.2
0.50
0.40
0.040
0.10
1300
废 钢
0.10
0.25
0.40
0.020
0.020
0
（2）原料成分
表3-2为辅原料成分表。
表3－2 辅原料成分
项 目
化 学 成 分 ()

烧减
石 灰
86.0
2.50
4.09
－
0.08
－
－
－
3.9
矿 石
5.4
6.0
4.00
1.0
0.10
81.4
1.5
－
－
萤 石
－
5.0
－
－
－
－
－
90.0
－
生白云石
28
2
25
－
－
－
－
－
45.0
炉 衬
2.0
2.0
85
1.0
－
－
－
－
－
（3）终点渣成分
表3－3为终点渣成
表3－3 终点渣成分
项目
化 学 成 分
碱度R

3.5

9
3
（4）冶炼钢种
表3－4 Q235B的规格成分
化 学 成 分

0.18
≤0.30
0.30～0.70
≤0.045
≤0.045
（5）其他假定
其他假定条件如下：
1）金属料中碳总量的90%氧化生成，10%生成;
2）渣中金属铁珠量占渣量的8%;
3）喷溅损失占金属量的1.2%，设温度为1600℃（中期喷溅较多，温度比钢水终点温度略低）;
4）炉气平均温度为1450℃，自由氧含量为0.5%（体积比）
5） 炉气处理采用未燃法，烟尘量为1.16%，其中;
6）进入炉渣的耐火材料量为金属料量的0.07%，其中炉衬侵蚀量为0.04%，补炉料为0.03%;
7）氧气纯度为99.6%;
8）出钢温度为1680℃;
9）每100金属料加入萤石0.3;生白云石2;矿石根据热量富余情况计算加入。
10）废钢量为金属料总装入量的10%。
各种物质的质量热容见表3－5，炼钢温度下的反应热效应见表3-6。
项 目
固态平均质量热容/kJ•（kg•℃）
熔化潜热 / kJ•kg
液态或气态平均质量热容/kJ•（kg•℃）
铁 水
0.745
218
0.837
钢 水
0.699
272
0.837
炉 渣
－
209
1.247
炉 气
－
－
1.141
烟 气
－
209
0.996
矿 石
1.017
209
－

（6）冶炼钢种的终点钢水成分
项 目
C
Si
Mn
S
P
终点钢水
0.15
0
0.124
0.02
0.01
表3－6 炼钢温度下的反应热效应
反 应 式
△H/kJ•kg

11637

34824

6593

29177

35874

6459

4249

1620
注：生白云石分解热为2742kJ/kg白云石。
3.2 物料平衡初算
下面以100kg金属料为单位进行计算（只用废钢作冷却剂）。
3.2.1 炉渣量及成分计算
熔渣来自金属中各元素的氧化产物，造渣剂和炉衬侵蚀。
设：余锰量占金属原料中锰含量的40%;脱硫效率为35%，其中气化脱硫比为1/3;脱磷效率为90%。
废钢量为10%，铁水量为90%。计算钢水终点余锰量为：

同理，可计算钢水终点的P、S含量。
终点碳含量为0.15%。
A 元素氧化量：表3－7为金属料氧化量。

表3－7 金属料氧化量
项 目

铁水（90%）
4.2×90%
0.5×90%
0.4×90%
0.1×90%
0.04×90%
废钢（10%）
0.1×10%
0.25×10%
0.4×10%
0.02×10%
0.020×10%
金属 料 平均
3.79
0.475
0.4
0.092
0.038
钢水（终点）
0.15
0
0.16
0.025
0.025
氧化量（%）
3.64
0.475
0.24
0.088
0.013
B 各元素反应产物及数量：表3－8为各元素反应产物及数量。
表3－8 各元素反应产物及数量
元素
氧化产物
氧化量/kg
氧耗量/kg
氧化产物量/kg
备注

0.475
0.475×32/28=0.543
0.475×60/28=1.018

0.24
0.24×16/55=0.070
0.24×71/55=0.310

3.64×90%＝3.276
3.276×16/12=4.368
3.276×28/12=7.644

3.64×10%＝0.364
0.364×32/12=0.970
0.364×44/12=1.334

0.088
0.088×80/62=0.1135
0.088×44/62=0.201
气化脱硫占总脱硫量的比例

0.018×1/3＝0.006
0.006×32/32=0.006
0.006×64/32=0.012

0.018-0.004＝0.014
0
0.014×72/32=0.0315

0.534
0.534×16/56=0.153
0.687
根据渣量反算

0.161
0.161×48/112=0.069
0.229
合计

5.158
6.293
11.467

WCaO,有效=WCaO，石灰-RCWSiO2，石斛=86%-3.5%×2.5%=77.25%
渣中已有量＝萤石带入量+生白云石带带入量+炉衬带入量+金属料中Si氧化产物＝0.3×5%+2×2%+0.07×2%+1.211＝1.267 kg
渣中已有Cao量＝生白云石带入量+炉衬带入量＝2×28%+0.07×2%＝0.561 kg

石灰带入的硫化钙量为=0.5014×0.08%＝0.004 kg
生白云石带入炉气的CO2量=5.014×3.9%＝0.196 kg
将以上数据填入表3－8和表3－9。
从表3－9可知除了FeO和Fe2O3以外的溶渣量为：

1.081+4.873+0.27+0.356+0.765+0.201+0.001+0.02=6.720kg
又知终点渣成份中9%+3%=12%
则其他成分占百分比为：100%-12%=88%
则熔渣总量为6.72/88%＝7.636 kg
其中：FeO量＝7.636×9%=0.687 kg
Fe量＝0.687×56/72＝0.534kg
量＝7.636×3%＝0.229 kg
Fe量＝0.229×112/160＝0.161 kg
表3－9 炉渣的重量及成分
项 目
氧化
产物
石灰
生白云石
萤石
炉衬
合计
%
质量/kg

0
4.140×86%＝3.561
2×28%＝0.56
0
0.07×2%＝0.001
4.122
53.8

0
4.140×4.09%＝0.169
2×25%＝0.5
0
0.07×85%＝0.060
0.729
9.51

1.018
4.140×2.5%＝0.104
2×2%＝0.040
0.3×5%＝0.015
0.07×2%＝0.001
1.178
15.370

0.201
0
0
0
0
0.201
2.45

0.356
0
0
0
0
0.356
3.13

0
0
0
0.07×2%＝0.001
0.001
0.011

0
0.3×90%＝0.270
0
0.270
3.067

0.027
0.004
0
0
0
0.023
0.227
小 计

7．073
88.004

0.706
0
0
0
0
0.706
8.86

0.236
0
0
0
0
0.236
2.95
合 计

8．015
100.00
按表3－9计算结果验算，炉渣碱度＝3.501，＝8.86%，＝2.95%，与设定成分相符合。
3.2.2 烟尘中铁及氧耗量
烟尘氧耗量＝烟尘中的氧耗量
＝1.16×70%×16/72+1.16×20%×48/160＝0.250 kg
烟尘带走铁量＝1.16×70%×56/72+1.16×20%×112/160＝0.794 kg
3.2.3 炉气成分和数量
表3－10 炉气成分及数量表
成 分
质量/kg
体积（标态）/
体积分数/%

7.644
7.644×22.4/28
82.84

2.424
2.424×22.4/28=1.237
16.35

0.009
0.012×22.4/64＝0.004
0.056

0.049
0.038
0.50

0.023
0.019
0.25
合 计
10.134
7.412
100.00
炉气中量＝金属中C氧化产物+生白云石烧减产物+石灰烧减产物
＝1.344+0.900+0.195＝2.405 kg
炉气中量是由气化脱硫而来，石灰带入的S气化脱硫量忽略不计。
自由氧和纯氧体积由上述炉气成分用以下步骤反算：
已知氧气纯度99.6%，炉气中自由氧体积比为0.5%，求自由氧和纯氧气体积。
设在炉气总体积中，自由氧体积（标态）占，氮气体积（标态）占。
＝炉气总量×0.5%＝（C氧化产物量+S氧化产物量++）×0.5%
＝（6.115+1.254+0.002++）×0.5％
＝供氧气总量×（1-99.6%）＝[22.4/32（6.392+0.250）+x+y]×0.4％

解方程组得自由氧体积（标态）＝0.037;相当于0.038×32/22.4＝0.053 kg
氮气体积（标态）＝0.018 ;相当于0.019×28/22.4＝0.0225kg
生成放出氧量：0.009×16/32＝0.005 kg
这样，氧气消耗量为：0.05-0.005＝0.04 kg
3.2.4 实际氧气消耗量计算
实际氧耗量＝元素氧化氧耗量+烟尘氧耗量+炉气自由氧+氧气中氮含量
＝6.392+0.250+0.048+0.0225=6.723kg
每100kg金属料实际消耗氧气体积（标态）＝
(6.392+0.250+0.049)×22.4/32+0.0225×22.4/28＝4.748
＝47.48
3.2.5 炉渣带金属铁珠量计算
钢水量＝100-（元素氧化量及脱硫量+烟尘铁损量+炉渣中金属铁珠量+喷溅金属损失量）＝100-（5.206+0.794+0.639+1.2）＝92.067 kg

表3－11 物料平衡初算表
收 入
支 出
项 目
重量/kg
项 目
重量/kg
铁 水
90.000
钢 水
92.067
废 钢
10.000
炉 渣
8．015
石 灰
4.140
炉 气
10.134
萤 石
0.180
烟 尘
1.160
生白云石
2.000
金属铁珠
0.639
炉 衬
0.070
喷 溅
1.200
氧 气
6.723

合 计
113.233
合 计
113.220
％= 　
3.3 热平衡初3.3.1 热收入项
A 铁水物理热
铁水凝固点＝1535-（4.2×100+0.5×8+0.4×5+0.04×30+0.01×25）-7＝1098℃
铁水物理热＝90×[0.745×（1098-25）+218+0.837×（1300-1098）]＝106789.60kJ
由表3－6和表3－8得金属中各元素氧化热及成渣热数据，列于表3－12：

表3－12 金属料中各元素氧化热及成渣热
元 素
氧化产物
氧化量/kg
热效应值/kJ

0.475
0.475×29177＝13859.075

0.24
0.24×6593＝1819.688

3.276
3.276×11637＝38422.81

0.364
0.364×34824=12675.94

0.088
0.088×35874＝3156..912

0.534
0.528×4249＝2243..701

合 计

0.161
0.185×6459＝1046.358

76667.14
合 计

76667.14

C 烟尘氧化热(见表3-13)
表3－13 烟尘氧化热
元 素
氧化产物
氧化量/kg
热效应值/kJ
烟尘Fe

1.16×70%×56/72＝0.632
0.632×4249＝2685.386

1.16×20%×112/160＝0.162
0.162×6459＝1046.358
合 计

3732.422
D 热量总收入
热量总收入＝106789.6+76667.14+3732.422=187184.20kJ
3.3.2 热支出项
A 钢水物理热
＝1535-（0.15×65+0×8+0.124×5+0.004×30+0.025×25）-7＝1517 ℃
出钢温度为1680 ℃
＝92.067×[0.699×（1517-25）+272+0.837×（1680-1517）]＝133620.400KJ
B 炉渣物理热
终点熔渣温度比终点钢水温度低20℃
故终点熔渣温度＝1680-20＝1660 ℃
熔渣物理热＝8.015×[1.247×（1660-25）+209]＝18016.475 KJ
C 炉气物理热
炉气物理热＝10.134×1.141×（1450-25）＝16477.120KJ
D 烟尘物理热
烟尘热＝1.16×[0.996×（1450-25）+209]＝1888.828 KJ
E 渣中金属铁珠带走热
＝0.639×[0.699×（1517-25）+272+0.837×（1660-1517）]＝916.198 kJ
F 喷溅金属带走热
＝1.2×[0.699×（1517-25）+272+0.837×（1600-1517）]＝1721.518 kJ
G 生白云石分解热
生白云石分解热＝2×2742＝5484.000 kJ
H 其他热损失
其他热损失包括炉身对流和辐射热、传导传热、冷却水带走热等，一般为热量总收入的4%～6%，大容量转炉取下限，小容量转炉取上限，本计算取4%。
其他热损失＝187184.200×4%＝7487.368kJ
I 热量总支出
热量总支出
＝133620.4+18016.475+16477.12+1888.828+916.709+1721.518+
5485.000+7506.501=184817.565KJ
富余热＝热量总收入-热量总支出＝187184.200-184817.565=2366.715 kJ
3.3.3 热平衡初算
表3－14 热平衡初算表
热 量 收 入
热 量 支 出
项 目
热量/kJ
项 目
热量/kJ
铁水物理热
106789.600
钢水物理热
133620.400
元素氧化热
C
50798.75
炉渣物理热
1