课程设计-李羿.doc

专业班级： 冶金工程2班
学生姓名： 李羿
指导教师： 张芳
完成时间： 2011年11月25日
——任务要求：含C 3.95%, 210t顶吹转炉

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1. `炼钢课程设计目的与内容

一、 炼钢课程设计的目的
炼钢课程设计属于钢铁冶金专业的实践性教学环节，要求学生查阅相关资料，在指导老师的具体指导下，合理选择工艺参数、配料，使物料平衡、热平衡等工艺过程，及其绘图等，使学生经物料平衡计算，了解加入炉内参与炼钢过程的全部物料与产物之间的平衡关系。经热平衡计算后，了解炼钢过程的全部热量来源与支出之间的平衡关系。经炉型设计和绘图，掌握炉型对尺寸的计算方法。对提高学生工程实践及独立分析解决问题的能力，培养创新意识，同时，加深了学生对炼钢原理，炼钢工艺等专业知识的理解，提高专业水平具有重要意义。

二、 炼钢课程设计的内容
1. 转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算；
2. 转炉炉型设计计算及绘图。
3. 设计具体要求：铁水含C 3.95%，Si 0.8%，Mn 0.42%,P 0.08%,S 0.035%,210t炉型图。

2.转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算

物料平衡计算
计算原始数据
基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废铁的成分、终点钢水成分；造渣用溶剂及炉衬等原材料成分；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率；其他工艺参数。

钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
成分含量/%
类别
C
Si
Mn
P
S
钢种Q235A设定值
0.18
0.25.
0.55
≤0.045
≤0.050
铁水设定值
3.95
0.80
0.42
0.08
0.035
废钢设定值
0.18
0.25
0.55
0.030
0.030
终点钢水设定值
0.10
痕迹
0.13
0.008
0.021
注：本计算设定的冶炼钢种为Q235A。
[C]和[Si]按实际生产情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在钢水中设定。

表2-2 原材料成分
成分含量/%

类别
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
CaF2
FeO
P
S
烧减
H2O
C
灰分
挥发分
石灰
88.00
2.50.
1.50
1.20

0.085
6.715

萤石

5.00
0.60
3.50

87.3

0.52
0.05

2.35

白云石
53.00
0.50
29.0
1.50

0.12
0.012
15.72

矿石
1.0
5.05
0.5
1.0
61

31

0.05

0.4

炉衬
1.2
1.5
94.8
0.50
0.50

1.5

19.912

0.088
焦炭

0.58
81.5
12.4
5.52
注：炉衬配比：（镁碳砖），镁砂：80% 碳： 20%
碳的有效成分：99.56%，余为挥发分：0.44% 。

铁合金成分（分子）及其回收率（分母）
成分回收率/%
类别
C
Si
Mn
Al
P
S
Fe
硅铁
——
73.00/75
0.50/80
2.50/0
0.05/100
0.03/100
23.92/100
锰铁
6.60/90
0.50/75
67.8/80
——
0.23/100
0.13/100
24.74/100
注：①10%的C与氧气生成CO2
其他工艺参数设定值
名称
参数
名称
参数
终渣碱度
w(CaO)/w(SiO)=4.0
渣中铁损(铁珠)
为渣量的6﹪
萤石加入量
为铁水量的0.20﹪
氧气纯度
99.6﹪，余者为N2
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∑w(FeO)含量
(按向钢中传氧量w(Fe2O3)＝1.35w(FeO)折算)
15﹪而ω(Fe2O3)/ ∑ω(FeO)=1/3,即金属中[C]的氧化产物w(Fe2O3)＝5﹪，w(FeO)=8.25﹪

金属中[C]的氧化物
90﹪C氧化成CO，
10﹪C氧化成CO2

烟尘量

为铁量的1.5﹪(其中w(FeO)为75﹪w(Fe2O3)的20﹪)

废钢量
由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的6.45﹪，废钢比为6.06﹪
喷溅铁损
为铁水量的1﹪
矿石加入量
铁水的0.5%

物料平衡的基本项目
收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、白云石、矿石）、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。

计算步骤
以100㎏铁水为基础进行计算。

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，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于下表。总渣量及成分如表所示。

铁水中元素的氧化产物及其成渣量
元素
反应产物
元素氧化量/㎏
耗氧量/㎏
产物量/㎏
备注
C
[C]→{CO}
3.85×90%=3.465
4.620
8.085

[C]→{CO2}
3.85×10%=0.385
1.027
1.412

Si
[Si]→(SiO2)
0.800
0.910
1.710
入渣
Mn
[Mn]→(MnO)
0.290
0.084
0.374
入渣
P
[P]→(P2O5)
0.072
0.093
0.165
入渣
S

[S]→{SO2}
0.014×1/3=0.005
0.005
0.010

[S]+[CaO]→(CaS)+(O)
0.014×2/3=0.011
-0.005
0.021（CaS）
入渣
Fe
[Fe]→(FeO)
0.947×56/72=0.737
0.210
0.947
入渣（表2-8）

[Fe]→(Fe2O3)
0.362×112/160=0.253
0.109
0.362
入渣（表2-8）
合计
6.097
7.053

成渣量

3.579
入渣组分之和
① ：由CaO还原出的氧量；消耗CaO量=0.011×56/32=0.019㎏。

炉衬腐蚀的成渣量
炉衬蚀损渣量/㎏
成渣组分/㎏
气态氧化物/㎏
耗氧量/㎏
 CaO
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
C→CO
C→CO2
C→CO，CO2
0.3(表2-4)
0.003
0.004
0.228
0.001
0.001
0.3×20%×99.56%×90%×28/12=0.125
0.3×20%×99.56%×10%×44/12+0.3×80%×1.5%=0.026
0.3×20%×99.56%×（90%×16/12+10%×32/12）=0.088
合计
0.237
0.125+0.022=0.147
0.088

加入溶剂的成渣量
类别
加入
量㎏
成渣组分/㎏
气态氧化物

CaO
MgO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
P2O5
CaS
CaF2
H2O
CO2
O2
萤石
0.2

0.001
0.010
0.007

0.002
0.0002
0.175
0.05

白云石
2.5
1.325
0.725
0.013
0.037

0.007
0.0007

0.393

石灰
7.358
6.464
0.110
0.184
0.088

0.014

0.494
0.004
矿石
0.5
0.005
0.003
0.025
0.005
0.305
0.155

0.0006

0.002

合计
7.794
0.839
0.232
0.197
0.305
0.155
0.009
0.016
0.175
0.007
0.887
0.004
成渣量
9.660

注：①.石灰加入量：渣中已含CaO=-0.016+0.003+0.005+1.325=1.317kg；
渣中已含SiO2 =1.710+0.004+0.010+0.013+0.025=1.762kg ；因设定终渣碱度R=4.0，故石灰加入量为：[R∑ω(SiO2)-∑ω(CaO)]/[ω(CaO,石灰)-R×ω(SiO2，石灰)]=5.731/(88.0%-4.0×2.50%)=7.358㎏
②.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中S→CaS自耗的CaO量）

总渣量及其成分
炉渣成分/㎏
 CaO
SiO2
MgO
Al2O3
MnO
FeO
Fe2O3
CaF2
P2O5

CaS
合计
元素氧化成渣

1.710

0.374
0.947‚
0.362ƒ

0.165
0.021
2.974
石灰石成渣量
6.464
0.184
0.110
0.088

0.014
6.860
炉衬蚀损成渣
0.003
0.004
0.228
0.001

0.001

0.237
白云石成渣
1.325
0.013
0.725
0.037

0.013　
0.0007
2.113
萤石成渣量

0.010
0.001
0.007

0.175
0.002
0.0002
0.195
矿石成渣量
0.005
0.025
0.003
0.005

0.155
0.305

0.009
0.0006
0.534
总成渣量
7.797
1.942
1.065
0.136
0.374
1.102
0.688
0.175
0.183
0.037
13.479 
质量分数/%
57.78
14.14
7.90
1.01
2.80
8.18
4.96
1.30
1.36
0.27
100.00
①.总渣量计算如下：表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为:
7.797+1.942+1.065+0.136+0.374+0.175+0.183+0.037=11.693㎏，
因此总渣量为：11.693/86.75%=13.479 kg
② ω(FeO)=13.479×8.25%-0.155=0.947㎏
③ ω(Fe2O3)=13.479×5%-0.305-0.001=0.362㎏

计算氧气消耗量。
氧气的实际消耗量系消耗项目与供入项目之差。见表
实际耗氧量
耗氧项/㎏
供氧项/㎏
实际耗氧量/㎏
铁水中元素氧化耗氧量（表2-5）7.056

炉衬中碳氧化消耗氧量（表2-6） 0.088
石灰白云石中S与CaO反应还原出的氧化量（表2-7）0.002
烟尘中铁氧化消耗氧量（表2-4） 0.340

7.539-0.004+0.066 =7.601
炉气自由氧含量（表2-10） 0.058

合计 7.539
合计 0.004
4
计算炉气量及其成分。
炉气中含有CO、CO2、N2、SO2和H2O.其中CO、CO2、SO2和H2O可由前表查得，O2和N2则由炉气总体积来确定。现计算如下：
炉气总体积VΣ : V∑=+0.5%V∑+ (+0.5%V∑－)
所以：V∑=(99.6+0.7Gs－)/99.097=7.855 m3
式中 Vg——CO、CO2、SO2和H2O各组分总体积，m³。本计算中其值为：
8.21×22.4/28＋2.321×22.4/44＋0.010×22.4/64＋0.007×22.4/18=7.762m3
Gs——不计自由氧的氧气消耗量，㎏。本计算中其值为：
7.053+0.088+0.34=7.481㎏
Vx——石灰白云石中的S和CaO反应还原出的氧量（其质量：0.004㎏）m³。
0.5%——炉气中自由氧含量。
99.6——自由氧纯度为99.6%转换得来。
计算结果列于表
炉气量及其成分
炉气成分
炉气量/㎏
炉气体积/ m³
体积分数/%
CO
8.210
8.210×22.4/28=6.568
83.62
CO2
2.321
2.321×22.4/44=1.182
15.05
SO2
0.010
0.010×22.4/64=0.004
0.05
H2O
0.007
0.007×22.4/18=0.009
0.11
O2
0.058
0.039
0.50
N2
0.066
0.053
0.67
合计
10.672
7.855
100.00

注：①.炉气中O2的体积为7.855×0.5%=0.039m³；质量为0.038×32/22.4=0.058㎏。
②.炉气中N2的体积系炉气总体积与其他成分体积之差；质量为0.053×28/22.4=0.066㎏

计算脱氧和合金化前的钢水量。
钢水量Qg＝铁水量-铁水中元素的氧化量-烟尘、喷溅和渣中的铁损
＝100-6.097-[1.50×(75%×56/72+20%×112/160)+1+13.479×6%]
＝91.009㎏
由此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前的物料平衡表

未加废钢时的物料平衡表
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
100
84.42
钢水
91.01
76.82
石灰
7.36
6.21
炉渣
13.48
11.38
萤石
0.20
0.17
炉气
10.67
9.01
白云石
2.50
2.11
喷溅
1.00
0.84
炉衬
0.30
0.25
烟尘
1.50
1.27
氧气
7.60
6.42
渣中铁珠
0.81
0.68
矿石
0.50
0.42
合计
118.47
100
合计
118.46
100.00
注：计算误差为（118.46-118.47）/118.47×100%=-0.008%

热平衡计算
计算所需的原始数据
计算所需的基本原始数据有：各种入炉料及产物的温度；物料平均热熔；反应热效应；融入铁水的元素对铁水熔点的影响。其他工艺参数参照物料平衡选取。

入炉物料及产物的温度设定值
名称
入炉物料
产物
铁水
废钢
其他原料
炉渣
炉气
烟尘
温度/℃
1250
25
25
与钢水相同
1450
1450

物料平均热熔
物料名称
生铁
钢
炉渣
矿石
烟尘
炉气
固态平均热熔kJ/（㎏·K）
0.745
0.699
--
1.047
0.996
--
融化潜热kJ/㎏
218
272
209
209
209
--
液态或气态平均热熔kJ/（㎏·K）
0.837
0.837
1.248
--
--
1.137

炼钢温度下的反应热效应
组元
化学反应
∆H/kJ·k mol-1
∆H/kJ·kg-1
C
[C]+1/2{ O2}={CO}　　　　　　　 氧化反应
－139420
－11639
C
[C]+ { O2}={CO2}　　　　　　　　氧化反应
－418072
－34834
Si
[Si] + { O2}= (SiO2　　　　　　　　　　　　　 氧化反应
－817682
－29202
Mn
[Mn] +1/2{ O2}= (MnO)　　　　　 氧化反应
－361740
－6594
P
2[P]+5/2{ O2}= (P2O5) 　　　　　 氧化反应
－1176563
－18980
Fe
[Fe] +1/2{ O2}= (FeO)　　　　　 氧化反应
－238229
－4250
Fe
2[Fe] +3/2{ O2}= (Fe2O3) 　　　　 氧化反应
－722432
－6460
SiO2
(SiO2)+2(CaO)=(2CaO·SiO2)　　 　成渣反应
－97133
－1620
P2O5
(P2O5)+4(CaO)=(4 CaO·P2O5)　　 成渣反应
－693054
－4880
CaCO3
CaCO3=(CaO)+ {CO2}　　　　　　 分解反应
169050
1690
MgCO3
MgCO3=MgO+ {CO2}　　　　　　 分解反应
118020
1405

融入铁水的元素对铁熔点的降低值
元素
C
Si
Mn
P
S
Al
Cr
N、H、O
在铁中极限溶解度/%
5.41
18.5
无限
2.8
0.18
35.0
无限

融入1%元素使铁熔点降低值/℃
65
70
75
80
85
90
100
8
5
30
25
3
1.5

N、H、O融入使铁熔点降低值/℃

∑=6
适用含量范围/%
＜1
1.0
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
≤3
≤15
≤0.7
≤0.08
≤1
≤18

计算步骤
以100㎏铁水为基础
第一步：计算热收入。
热收入项包括：铁水物理热；元素氧化热及成渣热；烟尘氧化热；炉衬中碳的氧化热。
(1) 铁水物理热
先根据纯铁熔点、铁水成分以及溶入元素对铁熔点的降低值计算铁水熔点Tt，然后由铁水温度和生铁热容确定 。
　 =1536－(3.95×100+0.8×8+0. 2×5+0.42×30+0.035×25)－6=1123.2 (℃)
=100 ×[0.745×(1123.2－25)+218+0.837×(1250－1123.2)]=114229.06(KJ)
(2) 元素氧化热及成渣热
由铁水中元素氧化量和反应热效应可以算出，其结果列于表。
　元素氧化热和成渣热
反应产物
氧化热或成渣热/kJ
反应产物
氧化热或成渣热/kJ
C→CO
3.465×11639=40329.14
Fe→Fe2O3
0.253×6460=1634.38
C→CO2
0.385×34834=13411.09
P→P2O5
0.072×18980=1366.56
Si→SiO2
0.800×29202=23361.60
P2O5→4CaO·P2O5
0.183×4880=893.04
Mn→MnO
0.290×6594=1912.26
SiO2→2CaO·SiO2
1.942×1620=3146.04
Fe→FeO
0.737×4250=3132.25
合计Qy
89186.36

(3) 烟尘氧化热

由表2-4中给出的烟尘量参数和反应热效应计算可得。
＝1.5×(75％×56/72×4250+20%×112/160×6460)=5075.35kJ

(4) 炉衬中碳的氧化热

＝0.3×20%×99.56%×90％×11639＋0.3×20%×99.56%×10％×34834＝628.506+209.004=837.51kJ
故热收入总量为
=＋＋＋＝209328.28kJ
第二步：计算热支出。
热支出项包括：钢水物理热；炉渣物理热；烟尘物理热；炉气物理热；渣中铁珠物理热；喷溅物(金属)物理热；轻烧白云石分解热；热损失；废钢吸热。
(1) 钢水物理热Qg
先按求铁水熔点的方法确定钢水熔点Tg ；再根据出钢和镇静时的实际温降(通常前者为40～60℃，后者约为3～5℃/min，具体时间与盛钢桶大小和浇注条件有关)以及要求的过热度(一般为50～90℃)确定出钢温度TZ ；最后由钢水热容算出物理热。
Tg＝1536－(0.10×65＋0.13×5＋0.008×30＋0.021×25)－6＝1522.1℃
式中，0.10、0.13、0.008和0.021分别为终点钢水中C、Mn、P、S的含量。
　　TZ＝1522.1＋50＋50＋70＝1692.1℃
式中，50、50、70分别为出钢过程中的温降、镇静及炉后处理过程中的温降和过热度。
Qg＝91.009×［0.699×(1522.1-25)＋272＋0.837×(1692.1-1522.1)］＝132942.57kJ
(2) 炉渣物理热Qr
令终渣温度与钢水温度相同，则得：
Qr＝13.479×［1.248×(1692.1-25)＋209］＝30860.72kJ
(3) 炉气、烟尘、铁珠和喷溅金属的物理热Qx 。根据其数量、相应的温度和热容确定。详见下表。
某些物料的物理热
项 目
参 数/kJ
备 注
炉气物理热
10.67×[1.137×(1450－25)]=17287.80
1450℃系炉气和烟尘的温度
烟尘物理热
1.5×[0.996×(1450－25)+209]=2442.45

渣中铁珠物理热
0.81× [0.699×(1522.1－25)+272+0.837×(1692.1-1522.1)]=1183.21
1522℃系钢水熔点
喷溅金属物理热
1×[0.699×(1522.1－25)+272+0.837×(1692.1－1522.1)]=1460.76

合计
Qx＝22374.22

(4) 生白云石分解热Qb
根据其用量、成分和表所示的热效应计算的。
Qb＝2.5×(53.00％×1690＋29.0％×1405)＝3257.88kJ
(5) 热损失Qq
其他热损失带走的热量一般约占总热收入的3％～8％。本计算取5％，则得
Qq＝209328.28×5％＝10466.41kJ
(6) 废钢吸热Qf
用于加热废钢的热量系剩余热量，即
Qf＝QS－Qg－Qr－Qx－Qb－Qq
=9426.48kJ
故废钢加入量为：
＝9426.48÷｛1×[0.699×(1522.1-25)+272+0.837×(1692.1-1522)]｝
＝6.45kg
即废钢比为：
　　　　　　　6.45/(100+6.45)×100%=6.06%
热平衡计算结果列于表2-23。
热效率　
=(132942.57+30860.72+9426.48)/209328.28×100%＝82.76%
若不计算炉渣带走的热量时：
热效率　
　热平衡表
收 入
支 出
项 目
热量/kJ
％
项 目
热量/kJ
％
铁水物理热
114229.06
54.57
钢水物理热
132945.57
65.51
元素氧化和成渣热
89186.36
42.61
炉渣物理热
30860.72
14.74
其中 C氧化
53740.23
25.67
废钢吸热
9426.48
4.50
Si氧化
23361.60
11.16
炉气物理热
17287.80
8.26
Mn氧化
1912.26
0.91
烟尘物理热
2442.45
1.17
P氧化
1366.56
0.65
渣中铁珠物理热
1183.21
0.57
Fe氧化
4766.63
2.28
喷溅金属物理热
1460.76
0.70
SiO2成渣
3146.04
1.50
轻烧白云石分解热
3257.88
1.56
P2O5成渣
893.04
0.43
热损失
10466.41
5.00
烟尘氧化热
5075.35
2.42

炉衬中碳的氧化热
837.51
0.40

合 计
209328.28
100
合 计
209328.28
100
应当指出，加入铁合金进行脱氧和合金化，会对热平衡数据产生一定的影响。对转炉用一般生铁冶炼低碳钢来说，所用铁合金种类有限，数量也不多。经计算，其热收入部分约占总热收入的0.8％～1.0％，热支出部分约占0.5％～0.8％，二者基本持平。
计算加入废钢的物料平衡。
如同第一步计算铁水中元素氧化量一样，利用前表中的数据先确定废钢种元素的氧化量及其消耗量和成渣量，再将其与表归类合并，逐得到加入废钢后的物料平衡表。
废钢中元素的氧化产物及其成渣量
元素
反应产物
元素氧化量/㎏
耗氧量㎏
产物量㎏
进入钢中的量/㎏
C
[C]→{CO}
6.45×0.08%×90%=0.0046
0.0061
0.0107

[C]→{CO2}
6.45×0.08%×10%=0.0005
0.0013
0.0018

Si
[Si]→(SiO2)
6.45×0.25%=0.0161
0.021
0.0345

Mn
[Mn]→(MnO)
6.45×0.32%=0.0206
0.0060
0.0266

P
[P]→(P2O5)
6.45×0.022%=0.0014
0.0018
0.0032

S

[S]→{SO2}
6.45×0.009%×1/3=0.0002
0.0002
0.0004

[S]+[CaO]→
(CaS)+(O)
6.45×0.009%×2/3=0.0004
-0.0002
0.0002

合计
0.044
0.034

6.45-0.044 =6.406
成渣量/㎏

0.065

加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水为基础）
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
100
80.04
钢水
91.01+6.406=97.416
77.96
废钢
6.45
5.16
炉渣
13.48+0.065=13.545
10.84
石灰
7.36
5.89
炉气
10.67+0.013=10.683
8.55
萤石
0.20
0.16
喷溅
1.00
0.80
轻烧白云石
2.50
2.00
烟尘
1.50
1.20
炉衬
0.30
0.24
渣中铁珠
0.81
0.65
氧气
7.60+0.034=7.634
6.11

矿石
0.50
0.4

合计
124.944
100.00
合计
124.954
100.00
注：计算误差为（124.944-124.954）/124.954×100%=-0.008%

加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水+废钢为基础）
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
93.94
80.04
钢水
91.51
77.96
废钢
6.06
5.16
炉渣
12.72
10.84
石灰
6.91
5.89
炉气
10.04
8.55
萤石
0.19
0.16
喷溅
0.94
0.80
轻烧白云石
2.35
2.00
烟尘
1.41
1.20
炉衬
0.47
0.24
渣中铁珠
0.76
0.65
氧气
7.17
6.11

矿石
0.27
0.4

合计
117.37
100.00
合计
117.38
100

计算脱氧和合金化后的物料平衡。
现根据钢种成分设定值和铁合金成分及其回收率算出锰铁和硅铁的加入量，在计算其元素的烧损量。将所有的结果与上表合并，及得到炼一炉钢的总物料平衡表。
锰铁加入量WMn为：
WMn ＝×钢水量
＝×91.51＝0.71 kg
硅铁加入量WSi为：
WSi＝
＝ ＝0.42 kg

铁合金中元素烧损量和产物量列于表。
脱氧和合金化后的钢水成分如下：
w(C)＝0.10%＋×100%＝0.15%

铁合金中元素烧损量和产物量
类别
元
素
烧损量㎏
脱氧量
/㎏
成渣量
/㎏
炉气量
/㎏
入钢量㎏
锰铁
C
0.71×6.60%×10%=0.005
0.012

0.017
0.71×6.60%×90%=0.042
Mn
0.71×67.80%×20%=0.096
0.027
0.123

0.71×67.80%×80%=0.385
Si
0.71×0.50%×25%=0.001
0.001
0.002

0.71×0.50%×75%=0.003
P

0.71×0.23%=0.002
S

0.71×0.13%=0.001
Fe

0.71×24.74%=0.181
合计
0.102
0.040
0.125
0.017
0.614
硅铁
Al
0.42×2.50%×100%=0.011
0.010
0.006

Mn
0.42×0.50%×20%=0.0004
0.0001
0.0005

0.42×0.50%×80%=0.002
Si
0.42×73.00%×25%=0.077
0.088
0.165

0.42×73.00%×75%=0.230
P

0.42×0.05%=0.0002①
S

0.42×0.03%=0.0001①
Fe

0.42×23.92%=0.100
合计
0.088
0.098
0.172

0.332
总计
0.190
0.138
0.297
0.017
0.946

可见，含碳量尚未达到设定值。为此需在钢包内加焦炭增碳。其加入量W1为：

焦粉生成的产物如下：
碳烧损量/㎏
耗氧量/㎏
气体量/㎏
成渣量/㎏
碳入钢量/㎏
0.045×81.50%×25%=0.009
0.024
0.033+0.045×（0.58+5.52）%
=0.036
0.045×12.40%
=0.006
0.045×81.50%×75%
=0.028

由此可得整个冶炼过程（即脱氧和合金化后）的总物料平衡表。

总物料平衡表
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
93.94
79.24
钢水
91.51+0.946+0.028=92.484
77.91
废钢
6.06
5.11
炉渣
12.72+0.297+0.006=13.023
10.97
石灰
6.91
5.83
炉气
10.04+0.017+0.036=10.093
8.50
萤石
0.19
0.16
喷溅
0.94
0.79
轻烧白云石
2.35
1.99
烟尘
1.41
1.19
炉衬
0.28
0.24
渣中铁珠
0.76
0.64
氧气
7.17
6.05

锰铁
0.71
0.60

硅铁
0.42
0.40

焦粉
0.045
0.04

矿石
0.47
0.4

合计
118.56
100.00
合计
118.71
100.00

①. .计算误差为(118.56-118.71)/118.56×100%=-0.127%

转炉炉型设计

炉型选择
选用转炉炉型为筒球型。
主要参数的确定
本设计选用氧气顶吹转炉(公称容量210t)。
(1) 熔池直径
可按以下经验公式确定：
t——平均每炉钢纯吹氧时间，min，取18min
K——系数； K取1.5

(2) 熔池深度
有=G*103/6800=30.882m3
因为+ 所以h=1.788m
(3) 炉身高度

式中 、、——分别为炉帽、炉身和熔池的容积；
Vt——转炉的有效容积，为、、三者之和，取决于容量和炉容比。
(4) 炉帽尺寸
炉帽尺寸包括炉帽倾角、炉口直径和炉帽高度。
① 炉帽倾角。
炉帽倾角一般为60°~68°，小炉子取上限，大炉子取下限。本设计取为60°
② 炉口直径
一般炉口直径为熔池直径的43%～53%较为适宜。小炉子取上限，大炉子取下限。本设计取43%,则炉口直径为 d = 43% D =2.203m。
③ 炉帽高度
为了维护炉口的正常形状，防止因砖衬蚀损而使其迅速扩大，在炉口上部设有高度为=300～400mm的直线段。炉帽高度为：

=0.5×（5.123-2.203）×tan60°+0.3（取300mm）
=2.829(m)
那么，炉帽总容积为：

=29.191(m3)
(5) 出钢口尺寸
出钢口一般都设在炉帽与炉身交界处，以使转炉出钢时其位置最低，便于钢水全部出净。出钢口的主要尺寸是中心线的水平倾角和直径。
① 出钢口中心线水平倾角取0。
② 出钢口直径
= =20.748cm=207.48mm
(6) 炉容比
炉容比系指转炉有效容积与公称容量之比值。转炉炉容比主要与供氧强度有关，与炉容量关系不大。从目前实际情况来看，转炉炉容比一般取0.9~1.05m3/t。本设计取炉容比为0.9m3/t。
所以有效容积 ＝0.9＝189㎥
(7) 高径比
经计算： ＝炉身高＋熔池深度＋炉帽高度+底部炉衬厚度+炉底炉壳钢板
＝5258+1788+2829+1000+64＝10939mm
＝熔池直径＋炉身加料侧工作层厚度＋炉身出钢侧工作层厚度＋（炉身钢板厚度+炉身永久层）×2

＝7146