转炉炼钢物料平衡和热平衡计算 模板-
第二章、转炉物料平衡和热平衡计算
1、低磷生铁吹炼（单渣法）
一、原始数据
（一）铁水成分及温度
表2-1-1
成分
C
Si
Mn
P
S
温度 ℃
%
4.36
o.57
0. 62
0.07
0.05
1300
（二）原材料成分
表2-1-2
成分%
种类
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
S
P
CaF2
FeO
Fe2O3
烧减
H2O
C
合计
%
石灰
91．08
1．66
1．54
1．22
0．06
4．44
100
矿石
1．00
5．61
0．52
1．10
0．07
29．4
61．8
0．50
100
萤石
6．00
0．58
1．78
0．09
0．55
89．00
2．00
100
白云石
53．04
0．48
34．94
0．74
10
8
炉衬
1．40
2．60
85．00
11．00房屋转让合同
100
（三）冶炼钢种及成分
表2-1-3
成分
C
Si
Mn
P
S
%
0.12—0.20
0.20—0.55
1.20—1.60
≤0.045
≤0.045
（四）平均比热
表2-1-4
项目
固态平均比热kcal/kg.℃
熔化潜热kcal/kg
液态或气态平均比热kcal/kg.℃
生铁
0.178
52
0.20
钢
0.167
65
0.20
炉渣
50
0.298
烟尘
0.238
50
矿石
炉气：CO
0.349
CO2
0.558
SO2
0.555
O2
0.356
N2
0.346
H2O
0.439
(五)冷却剂
用废钢做冷却剂，其成分与冶炼钢种中限相同。
（六）反应热效应
反应热效应通常采用25℃为参考温度，比较常用的反应数据见表2-1-5
（七）根据国内转炉实测数据选取
1、渣中铁珠量为渣量的2.5%；
2、金属中[C]假定85%氧化成CO，15%氧化成CO2；
3、喷溅铁损为铁水量的0.3%；
4、取炉气平均温度1450℃,自由氧含量0.5%，烟尘量为铁水量的1.8%，其中FeO=75%，
Fe203=22%；
5、炉衬侵蚀量为铁水量的0.15%；
6、氧气成分为98.9%  O2，1.5%  N2。
表2-1-5
反应
放出热    kcal/kg
C(Fe3C)+1/2O2=CO
2616.9
C(Fe3C)+1/2O2=CO2
8250.7
Si(Fe3Si)+O2=SiO2
6767.2
2P(Fe3P)+5/2O2=P2O5
4522.6
Mn+1/2 O2=MnO
1677.9
0.95Fe+1/2 O2 =Fe0.95O＊
1200.1
Fe+1/2 O2 =FeO
1150.5
2Fe+3/2 O2=Fe2O3
1758.1
3Fe+2 O2=Fe3O4
1594.6
2CaO+SiO2=2CaO. SiO2
495.0
4 CaO+ P2O5=4 CaO. P2O5
9162.1
FeO+ SiO2= FeO. SiO2
80.6
MnO+ SiO2= MnO. SiO2
107.2
二、物料平衡计算
根据铁水成分，渣料质量，采用单渣不留渣操作。先以100公斤铁水为计算基础。
（一）炉渣及其成分的计算
1、铁水中各元素氧化量
表2-1-6
成分，kg
项目
C
Si
Mn
P
S
合计
铁水
4.36
0.57
0.62
0.07
0.05
终点钢水
0.13
痕迹
0.13
0.008
0.019
氧化量
4.23
0.57
0.49
0.062
0.031
5.308
[C]：取终点钢水含碳量0.15%；
[Si]：在碱性氧气转炉炼钢中，铁水中的Si几乎全部被氧化；
[Mn]：顶底复吹转炉残锰量取60%；
[P]：采用低磷铁水吹炼，铁水中磷90%进入炉渣，10%留在钢中；
[S]：氧气转炉去硫率不高，取40%。
2、各元素氧化量，耗氧量及其氧化产物量见表2-1-7
3、造渣剂成分及数量
根据国内同类转炉有关数据选取
1）矿石加入量及成分
矿石加入量为1.00公斤/100公斤铁水，成分及重量见表2-1-8
2）萤石加入量及成分
萤石加入量为0.30kg/kg铁水，其成分及重量见表2-1-9
3）炉衬侵蚀量为0.200公斤/100公斤铁水，其成分及重量见2-1-10
4）生白云石加入量及成分
加入的白云石后，须保证渣中（MgO）含量在6—8%之间，经试算后取轻烧白云石加入量为1.2公斤/100公斤铁水。其成分及重量见表2-1-11
表2-1-7
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元素
反应及其产物
元素氧化量，公斤
耗氧量，公斤
氧化产物量，公斤
C
[C]+1/2{O2}={CO}
(4.36-0.13)×85%=3.596
3.596×16/12=4.795
3.596×28/12=8.391
C
[C]+{O2}={CO2}
(4.36-0.13)×15%=0.635
0.635×32/12=1.693
0.635×44/12=2.328
Si
[Si]+O2 =(SiO2}
0.57
0.57×32/28=0.651
0.57×60/28=1.221
Mn
[Mn]+1/2{O2}=(MnO)
0.62×40%=0.248
0.248×16/55=0.072
0.248×71/55=0.320
P
2[P]+5/2{O2}=(P2O5)
0.070×90%=0.063
0.063×80/62=0.0813
0.063×142/62=0.144
S
[S]+{O2}={SO2}
0.05×40%×1/3=0.007
0.007×32/32=0.007
0.007×64/32=0.014
S
[S]+(CaO)=(CaS)+[O]
0.031－0.007=0.024
0.024×(-16/32)=-0.012
0.024×72/32=0.054
Fe
[Fe]+1/2{O2}=(FeO)
0.607
0.067×16/56=0.173
0.780
Fe
2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3)
0.273
0.273×48/112=0.117
0.390
总计
6．188
表2-1-8
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成分
重量，公斤
备注
Fe2O3
1.00×61.80%=0.618
生成CaS0.002公斤，消耗CaO量0.002公斤，生成0.001公斤氧。
(FeO
1.00×29.40%=0.294
SiO2
1.00×5.61%=0.0561
Al2O3
1.00×1.10%=0.011
CaO
1.00×1.00%=0.010
MgO
1.00×0.52%=0.0052
S
1.00×0.007%=0.001
H2O
1.00×0.50%=0.005
共计
1.000
表2-1-9
成分
重量，公斤
CaF2
0.30×89.00%=0.267
SiO2
0.30×6.00%=0.018
Al2O3
0.30×1.78%=0.005
MgO
0.30×0.58%=0.002
P
0.30×0.55%=0.002
S
0.30×0.09%=0.0003
H2O
0.30×2.00%=0.006
共计
0.300
P以2[P]+5/2{O2}=(P2O5)的形式进行反应，其中生成(P2O5)的量为0.00165×142/62=0.004公斤，消耗氧量0.00165×80/62=0.002
表2-1-10
成分
重量，公斤
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成分
重量，公斤
CaO
0.20×1.40%=0.0028
Al2O3
MgO
0.20×85.0%=0.170
C*
0.20×11.0%=0.022
SiO2
0.20×2.60%=0.0052
共计
0.020
*被侵蚀的炉衬中C的氧化，同金属中C氧化成CO、CO2的比例相同，即：
C----CO    0.022×88%×28/12=0.045 kg
C----CO2  0.022×12%×44/12=0.010 kg
消耗氧量为：
          0.145×16/28=0.026 kg
          0.010×32/44=0.007 kg
共消耗氧气量为：  0.033  kg
表2-1-11
成分
重量，公斤
成分
重量，公斤
CaO
1.20×53.04%=0.6365
SiO2
1.20×0.46%=0.0058
MgO
1.20×20.16%=0.4193
烧减
1.20×10.8%=0.1296
Al2O3
1.20×0.74%=0.0089
共计
1.20
5）炉渣碱度和石灰加入量
取终渣碱度
渣中已存在的∑（SiO2）量=铁水中硅氧化生成的SiO2量+炉衬带入的SiO2量+矿石带入的SiO2量+萤石带入的SiO2量+白云石带入的SiO2量=1.393+0.0052+0.056+0.018+0.0058=1.478kg
渣中已存在的∑（CaO）量=白云石带入的CaO量+炉衬带入的CaO量+矿石带入的CaO量
－铁水中S消耗的CaO－矿石中S成渣消耗的CaO=0.6365+0.003+0.010－0.0193－0.002=0.622  kg
加入石灰成分及重量见表2-1-12
表2-1-12
成分
重量，公斤
CaO
5.328×91.08%=4.853
SiO2
5.328×1.66%=0.088
MgO
5.328×1.54%=0.082
Al2O3
5.328×1.22%=0.065
S
5.328×0.06%=0.003
烧减
5.328×4.44%=0.237
共计
5.328
S以[S]+（CaO）=（CaS）+[O]的形式反应，其中生成CaS量为：0.003×72/32=0.007,
生成氧量为 0.003×16/32=0.0016kg，消耗（CaO）量为0.003×56/32=0.0056kg
6)终点氧化铁的确定
根据生产实践数据，当终渣碱度为3.5，含碳量为0.15%时，终渣中（Fe2O3）=4%和（FeO）=8%。
7）终渣量及成分
表2-1-13中不计（FeO）、(Fe2O3)在内的炉渣重量为
（CaO +MgO+SiO2 +P2O5 +MnO+ Al2O3+ CaS+ CaF2+ CaS）
=5.497+0.678+1.566+0.169+0.284+0.090+0.267+0.033=8.584  kg
已知渣中FeO量为12%，则渣中其它成分之和为88%，故炉渣总重量为8.584/88%=9.754kg
由此可知：
(FeO)重量=9.754×8%=0.780kg    其中铁重 =0.780×56/72=0.607kg
(Fe2O3）重量=9.754×4%=0.390kg  其中铁重=0.390×112/160=0.273kg
将(FeO)和 (Fe2O3）的值分别填入表2-1-7
表2-1-13
成分
氧化产物量，
公斤
石灰，
公斤
矿石，
公斤
轻烧白云石，公斤
炉衬，
公斤
萤石，
公斤
合计，
公斤
CaO
4.847
0.010
0.637
0.0028
5.497
MgO
0.082
0.005
0.419
0.170
0.002
0.678
SiO2
1.393
0.088
桂林山水甲天下课文
0.056
0.006
0.005
0.018
1.566
P2O5
0.165
0.004
0.169
MnO
0.284
0.284
Al2O3
0.065
0.011
0.009
0.005
0.090
CaF2
0.267
0.267
CaS
0.024
0.007
0.002
0.033
FeO
0.780
0.780
Fe2O3
0.390
0.390
总计
3.036
5.089
0.074
1.071
0.175
0.296
9.754
(二)矿石、烟尘中铁及氧量
高温预警级别颜
矿石带入的Fe量=1.00×(29.04%×56/72+61.80%×112/160)=0.661 kg
烟尘带走的铁量=1.60×(77%×56/72+20%×48/160)=1.182  kg
矿石带入的氧量=1.00×(29.04%×16/72+61.80%×48/160)=0.251kg
烟尘消耗的氧量=1.60×(77%×16/72+20%×48/160)=0.370  kg
（三）炉气成分及重量（见表2-1-14）
表2-1-14
成分
重量，公斤
体积，m3
%（体积）
CO
8.977
7.182
84.57
CO2
2.290
1.166
13.73
SO2
0.011
0.004
0.05
O2
0.061
0.042
0.49
N2
0.105
0.084
0.99
H2O
0.011
0.014
16.49
共计
11.455
8.492
100.00
表2-1-14中各项计算如下：
CO重量= 8.932+0.045=8.977kg

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