氧气转炉物料平衡与热平衡计算.doc

氧气转炉物料平衡与热平衡计算 学校：河北联合大学 学院：冶金与能源学院 班级：09钢3 姓名：韩雨书 学号：200905090120 指导教师：张淑会 以120吨氧气顶吹转炉为例进行物料平衡和热平衡计算。 1 基本数据 （1）铁水成分及温度 表1 铁水成分及温度 成分 C Si Mn P S 温度，℃ % 4.250 0.850 0.580 0.150 0.037 1250 （2）原材料成分 表2 原材料成分 成 成 分 ％ 种 类 石灰 矿石 萤石 白云石 炉衬 CaO 91.08 1.00 30.84 54.00 SiO2 1.66 5.61 6.00 0.46 2.05 MgO 1.54 0.52 0.58 20.16 37.75 Al2O3 1.22 1.10 0.78 0.74 1.00 S 0.06 0.07 0.09 P 0.55 CaF2 90.00 FeO 29.40 Fe2O3 61.80 烧减 4.44 47.80 H2O 0.50 2.00 C 5.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 （3）冶炼钢种及成分 表3 冶炼钢种成分 成分 C Si Mn P S % ≤0.17 ≤0.30 0.35～0.80 ≦0.035 ≦0.035 （4）平均比热 表4 平均比热 项目 固态平均比热 KJ/kg?度 熔化潜热 KJ/kg 液态或气态平均比热 KJ/kg?度 生铁 0.745 218 0.837 钢 0.699 272 0.837 炉渣 209 1.248 炉气 1.137 烟尘 0.996 209 矿石 1.046 209 （5）冷却剂 用废钢做冷却剂，其它成分与冶炼钢种成分的中限皆同。 （6）反应热效应（25℃ 数据来源：氧气转炉炼钢原理（美），密执安大学，冶金工业出版社，1974年，75页。 （7）根据国内同类转炉的实测数据选取； 表5 铁水中元素氧化放热 反应 元素氧化放热 KJ/Kmol KJ/kg元素 元素 C+O2=CO 131365.0 10949.1 C C+O2=CO2 414481.7 34521.0 C Si+O2＝SiO2 795023.6 28314.0 Si 2P+O2=P2O5 1172078.6 18922.6 P Mn+O2＝MnO 384959.0 7020.3 Mn Fe+O2＝FeO 266635.0 5021.2 Fe 2Fe+O2＝Fe2O3 822156.0 7340.7 Fe 2CaO+SiO2=2CaO?SiO2 124600.4 2071.1 SiO2 4CaO+P2O5=4CaO?P2O5 690414.9 5020.8 P2O5 1)渣中铁珠量为渣量的8％； 2)金属中碳的氧化，其中90％的碳氧化成CO，10％的碳氧化成CO2； 3)喷溅铁损为铁水量的1％； 4)炉气和烟尘量，取炉气平均温度1450℃。炉气中自由氧含量为0.5％。烟尘量为铁水量的1.6％，其中FeO=77%, Fe2O3 5)炉衬侵蚀量为铁水量的0.5％； 6)氧气成分，98.5％O2、1.5％N2。 2 物料平衡计算 根据铁水成分、原材料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作。为了简化计算，以100kg铁水为计算基础。 （1）炉渣量及成分计算 炉渣来自金属中元素的氧化产物、造渣剂及炉衬侵蚀等。 1)铁水中各元素氧化量 表6 铁水中各元素氧化量 成 成 分 项 目 C Si Mn P S 铁水 4.250 0.850 0.580 0.150 0.037 终点钢水 0.150 痕迹 0.170 0.015 0.025 氧化量 4.100 0.850 0.410 0.135 0.012 *终点钢水成分是根据国内同类转炉冶炼Q235钢种的实际数据选取，其中：[Si]：在碱性氧气转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化，随同加入的其它材料而带入的SiO2一起进入炉渣中，所以终点钢水硅的含量为痕迹。 表7铁水中各元素氧化产物量 元素 反应极其产物 元素氧化量kg 耗氧量kg 氧化产物量kg C [C]+{O2}={CO} 4.10090%=3.690 3.690=4.920 3.690=8.610 C [C]+{O2}={CO2} 4.10010%=0.410 0.410=1.095 0.410=1.503 Si [Si]+{O2}=(SiO2) 0.850 0.850=0.971 0.850=1.821 Mn [Mn]+{O2}=(MnO) 0.410 0.410=0.119 0.410=0.529 P 2[P]+{O2}=(P2O5) 0.135 0.135=0.174 0.135=0.309 S [S]+{O2}={SO2} 0.012=0.004 0