加入废钢和脱氧后的物料平衡
加入废钢的物料平衡
（1）废钢中各元素被氧化量
（3）加入废钢后的物料平衡表
铁水加废钢之和换算成100kg为计算基础，即：m(废钢)=100/(100+8.21)×100=91.41kg，m(废钢)=100-91.41=8.59kg。支出项中，钢水、炉渣、炉气质
量均要增加，m(钢水)1=91.698+8.21-0.0542=99.854kg，m(炉渣)1=9.712+0.079=9.791kg，m(炉气)1=10.322+0.004+0.006=10.332kg。得重新整理加入废钢后的物料平衡：
（4）计算误差
（收入项-支出项）/收入项×100%=（114.095-113.997）/114.095×100%
=0.086%
脱氧后的物料平衡
（1）冶炼BD3钢种选用Si-Al-Ba作脱氧剂
成分Si Al Ba Fe
Si-Al-Ba 32% 23% 17% 28%
收得率取65%，Al丝中铝含量取99.5%，收得率50%。
（2）采用喂丝工艺脱氧时，其加入量根据终点碳含量
根据攀钢实际情况，每炉加入量为180~220kg，本设计取200kg，其中铁全部进入钢中。则Si-Al-Ba的加入量为：
200/(120×92.62%×10×100)=0.18kg/100kg
注：喂线后钢水的质量为：92.28+0.1338=92.4138kg 。 （3） 合金加入量 硅铁和锰铁的成分
Fe-Mn ：Mn 的收得率为75%，Si 的收得率为70%，C 的收得率为90%，其中10%的C 被氧化成CO 2。
Fe-Si ：Mn 的收得率为80%，Si 的收得率为75%。
两种脱氧剂中的P 、S 、Fe 均全部进入钢中，脱氧后的钢水见
成分 ω（C ） ω（Si ） ω（Mn ） ω（P ） ω（S ） %
0.19
（0.13+0.06） 0.21
（0.012+0.014+0.184） 0.50
（0.05+0.45） 0.015
（0.005+0.01） 0.021
锰铁加入量=（锰的规格中限-残余锰）/（合金含锰量×Mn 的收得率）×出
钢量
=
kg 74.0)134.028.92(%
75%75)%
05.050.0(=+??-
同理：硅铁加入量=
=++??-)5902.0134.028.92(%
75%70)%
012.021.0(0.351kg 锰铁各元素氧化量及其氧化产物
①元素进入钢中质量分数=元素进入钢中质量/(92.28+0.134+0.5902)
①元素进入钢中质量分数=元素进入钢中质量/(92.28+0.134+0.5902+0.2893)
计算误差：（115.11-115.36）/115.11=-0.217%
炼钢过程的物料平衡与热平衡计算 炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上。其主要目的是比较整个 冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。 本章主要结合实例阐述氧气顶吹转炉和电弧炉氧化法炼钢过程物料平衡和热平衡计算的基本步骤和方法，同时列出一些供计算用的原始参考数据。 1.1物料平衡计算 （1）计算所需原始数据。基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表1）；金属料一铁水和废钢的成分（表1）；终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其它工艺参数（表4）. 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值 表
②［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 表 原材料成分 表铁合金成分（分子）及其回收率（分母） ①与氧生产 2 表4其它工艺参数设定值
（2）物料平衡基本项目 收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、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。 （3）计算步骤。以100kg铁水为基础进行计算。 第一步：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、炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5、6和7 总渣量及其成分如表8所示。 第二步：计算氧气消耗量。 氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表9。 表5铁水中元素的氧化产物及其成渣量
湖南工业大学 本科毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 2011年12月19日
顶底复吹技术，工艺成熟，脱磷效果好，在后续的生产中采用多种精炼方法，其中LF、RH 、CAS—OB、VOD、VAD的应用可以很好的控制钢水的成分和温度，生产纯净钢，不锈钢等，连铸工艺能够实现连续浇铸，提高产量，降低成本，同时随着连铸技术的发展，近终型连铸，高效连铸等多种连铸技术得到应用，大大的提高了铸钢的质量，一定范围内降低了企业的成本。经现代技术和工艺生产出来的如板材，管线钢，不锈钢等的质量得到了很大的保障，市场的信誉度高，市场需求量大。 故设计建造年产310万t合格铸坯炼钢厂是可行的，也是必要的。 2.2 主要研究内容 研究内容包括设计说明书和图纸两个部分。 2.2.1 设计说明书 （1）中英文摘要、关键词 （2）绪论 （3）厂址的选择 （4）产品方案设计 （5）工艺流程设计 （6）转炉容量和座数的确定 （7）氧气转炉物料平衡和热平衡计算 （8）转炉炼钢厂主体设备设计计算（包括转炉炉型、供气及氧枪设计、精炼方法及设备、连铸设备） （9）转炉炼钢厂辅助设备设计计算（包括铁水供应系统、废钢供应系统、出钢出渣设备、烟气净化回收系统） （10）生产规模的确定及转炉车间主厂房的工艺布置和尺寸选择（包括车间主厂房的加料跨、炉子跨、精炼跨、浇注跨的布置形式及主要尺寸的设计确定）（11）劳动定员和成本核算 （12）应用专题研究 （13）结论、参考文献 2.2.2 设计图纸 （1）转炉炉型图 （2）转炉炼钢厂平面布置图 （3）转炉车间主厂房纵向剖面图 2.3 研究思路及方案 （1）根据设计内容，书写中英文摘要、关键词。 （2）查阅专业文献，结合毕业实习，收集当前转炉炼钢工艺技术、车间设
1.转炉炼钢物料平衡计算 1.1计算原始数据 基本原始数据：冶炼钢种及其成分、铁水和废钢成分、终点钢水成分(表1)； 造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分(表2)；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率(表3)；其他工艺参数(表4)。 表1 钢水、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Q235设定值0.18 0.25 0.55 ≤0.045 ≤0.050 铁水设定值 4.10 0.90 0.55 0.300 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0.18 0.020 0.021 aa[C]和[Si]按实际产生情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在刚水中设定。 表2 原材料成分 成分/% 类别CaO SiO2MnO Al2O3Fe2O3CaF2P2O5S CO2H2O C 灰分 挥发 分 石灰87.00 2.80 2.70 1.80 0.60 0.10 0.06 4.84 0.10 萤石0.30 5.40 0.70 1.60 1.50 88.00 0.90 0.10 1.50 生白云石37.40 0.80 24.60 1.00 36.2 炉衬 1.20 3.00 78.80 1.40 1.60 14.0 焦炭0.58 81.5 12.4 5.52
表3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母） 成分含量/回收率/% 类别 C Si Mn Al P S Fe 硅铁—73.00/75 0.50/ 80 2.50/ 0.05/ 100 0.03/ 100 23.92/100 锰铁 6.60/ 900.50/ 75 67.8/ 80 —0.23/ 100 0.13/ 100 24.74/100 10%与氧生成CO2。 表4 其他工艺参数设定值 名称参数名称参数 终渣碱度 萤石加入量 生白云石加入量炉衬蚀损量 终渣∑ω(FeO)含量(按向钢中传氧量ω(Fe2O3) =1.35ω(FeO)折算) 烟尘量 喷吹铁损W(CaO)/W(SiO2)=3. 5 为铁水量得0.5% 为铁水量得2.5% 为铁水量得0.3% 15%,而W(Fe2O3)/ ∑w(FeO)=1/3，即 W(Fe2O3)=5% W(FeO)=8.25% 为铁水量得1.5%(其 中W(FeO)75%, W(Fe2O3)为20%) 为铁水量得1% 渣中铁损（铁珠） 氧气纯度 炉气中自由氧含量 气化去硫量 金属中[C]的氧化产 物 废钢量 为渣量的6% 99%,余者为N2 0.5%(体积比) 占总去硫量得1/3 90%C氧化成CO,10%C氧化成 CO2 由热平衡计算确定，本计算结果 为铁水量的13.64%，即废钢比为 12.00%
物料平衡计算公式 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
物料平衡计算公式： 每片主药含量 理论片重= 测得颗粒主药百分含量 1.原辅料粉碎、过筛的物料平衡 物料平衡范围: %～100 % 物料平衡= %100?+a c b a-粉筛前重量(kg) b-粉筛后重量(kg) c-不可利用物料量(kg) 2.制粒工序的物料平衡 物料平衡范围: %～ % 制粒工序的物料平衡= a d c b ++×100% 制粒工序的收率=a b ×100% a-制粒前所有原辅料总重(kg) b-干颗粒总重(kg) c-尾料总重(kg) d-取样量(kg) 3.压片工序的物料平衡范围: %～ % 压片工序的物料平衡=a d c b ++×100% 压片工序的收率=a b ×100%
a-接收颗粒重量(kg) b-片子重量(kg) c-取样重量(kg) d-尾料重量(kg) 4.包衣工序的物料平衡 包衣工序的物料平衡范围: %～ % 包衣工序的物料平衡 = b a e d c +++ 包衣工序的收率 = b a c + a-素片重量(kg) b-包衣剂重量(kg) c- 糖衣片重量(kg) d-尾料重量(kg) e-取样量(kg) 5.内包装工序物料平衡 内包装工序物料平衡范围: %～ % 包材物料平衡=%100?++++A a d c b B a- PTP 领用量(kg) b- PTP 剩余量(kg) A- PVC 领用量(kg) B- PVC 剩余量(kg) c-使用量(kg) d- 废料量(kg) 片剂物料平衡=%100?++a d c b a ：领用量(Kg) b ：产出量(Kg) c ：取样量(Kg) d ：废料量(Kg) 6.外包装工序的物料平衡
1废钢比低的原因： 铁水的成分及温度 铁水温度低、硅含量低是导致废钢比低的主要原因。铁水的温度低:运输时间长、脱硫扒渣的比率大，使铁水温度降低。 炉型 炉型过于矮胖时，炉内喷溅物容易喷出炉外，热量和金属损失较大。因此，矮胖型的炉子比瘦高型的热损失大，影响废钢比。 留渣操作 留渣操作有利于热量的保存和化渣，减少炉渣成渣消耗的热量，有利于废钢的加入，提高废钢比。 2 采取措施（邯钢数据） 减少铁水带渣量 铁渣的碱度平均约为，远远低于钢渣的碱度，转炉炉渣的碱度大约在~之间。低碱度的铁渣进入转炉后，为了满足吹炼过程需要要增加白灰的用量，使渣量增加，这就会使吹炼时喷溅增加，喷溅时炉渣带走了一部分热量降低了转炉热效率，影响转炉脱S、P的操作。有关资料报道表明每降低1% 的高炉渣可以降低钢铁料消耗% ，减少白灰加入量10~15 kg/t 钢。 采用留渣操作 转炉终点倒炉时倒掉一部分炉渣，出完钢后通过加料溅渣调节炉渣的氧化性，溅完渣后直接加废钢、兑铁水。采用留渣操作一方面可以利用留渣的碱度使吹炼前期尽快形成具有一定碱度的炉渣，对前期去S、P 非常有利；另一方面由于初期渣中的MnO、MgO特别是FeO 的存在，使石灰的溶解速度加快还减少了白灰等造渣剂的用量，减少了化渣时需要的热量。另外，留渣带入了大量的物理热，使吹炼初期迅速升温，也有利于石灰的溶解促进成渣，提高了转炉的热效率，有利于废钢加入量从而提高废钢比。 实行少渣炼钢 实行精料方针，提高白灰的活性度，转炉采取少渣炼钢。采用活性白灰造渣，白灰的反应性好，CaO利用率高，终渣游离CaO可降到5%以下。每减少1 kg的白灰用量可熔化1. 5 kg的废钢，而使渣量减少3~ 4 kg。据计算，渣量每减少1% 可以使钢铁料消耗降低5 kg。减少渣量不但可以提高转炉废钢比，而且还可以直接降低吹损率。炉渣热焓与钢水热焓的比值为1. 56，即吨钢减少渣50 kg而节约的热量相当于多吃78 kg的废钢。 降低转炉出钢温度 降低转炉出钢温度有利于转炉操作，可以降低钢水的氧化性，降低吹损率提高金属收得率，同时有利于保护炉衬。降低出钢温度可以通过提高废钢比来消耗转炉内富余的温度，减少了热量支出。在转炉操作过程中由于降低了出钢温度使喷溅和返干现象减少，优化了操作。为了使钢水能够浇完保证生产的顺行必须采取钢水保温措施，减少钢水的热量损失。采取的措施主要有：在钢包中加保温剂、中间包加保温盖、减少钢水待浇时间、加强混铁炉保温、降低铁水预处理和钢水精炼时间、减少转炉空炉时间、完善钢包在线烘烤制度、加强生产组织和调度等。 提高煤气回收时间和使用效率 转炉煤气中含有较高的CO 气体，还有O2、CO2和N2，提高转炉煤气回收量，不仅能有效降低炼钢工序生产成本，为实现负能炼钢打下基础, 而且能极大降低钢厂污染物排放总量，实现清洁生产。所以在吹炼的同时要兼顾煤气的回收工作，当煤气中CO含量大于35%且O2 含量小于2% 时开始回收，要求每炉钢的回收时间要大于11 min，开新炉前5炉和补炉后第一炉可以不回收。转炉节能降耗的途径之一就是利用煤气的显热和潜热的回收和利
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 （二）原材料成分 （三）冶炼钢种及成分 （四）平均比热 (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。 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 C Si Mn P S 合计项目 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
高炉冶炼综合计算 1.1概述 组建炼铁车间（厂）或新建高炉，都必须依据产量以及原料和燃料条件作为高炉冶炼综合计算包括配料计算、物料平衡计算和热平衡计算。从计算中得到原料、燃料消耗量及鼓风消耗量等，得到冶炼主要产品（除生铁以外）煤气及炉渣产生量等基本参数。以这些参数为基础作炼铁车间（厂）或高炉设计。 计算之前，首先必须确定主要工艺技术参数。对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。高炉炼铁工艺已有200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺技术参数的确定，除特殊矿源应作冶炼基础研究外，一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。 计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须作工业全分析，而且将各种成分之总和换算成100％，元素含量和化合物含量要相吻合。 将依据确定的工艺技术参数、原燃料成分计算出单位产品的原料、燃料以及辅助材料的消耗量，以及主、副产品成分和产量等，供车间设计使用。配料计算也是物料平衡和热平衡计算的基础。 依据质量守恒定律，投入高炉物料的质量总和应等于高炉排出物料的质量总和。物料平衡计算可以验证配料计算是否准确无误，也是热平衡计算的基础。物料平衡计算结果的相对误差不应大于0.25％。 常用的热平衡计算方法有两种。第一种是根据热化学的盖斯定律，即按入炉物料的初态和出炉物料的终态计算，而不考虑炉内实际反应过程。此法又称总热平衡法。它的不足是没有反应出高炉冶炼过程中放热反应和吸热反应所发生的具体空间位置，这种方法比较简便，计算结果可以判断高炉冶炼热工效果，检查配料计算各工艺技术参数选取是否合理，它是经常采用的一种计算方法。 第二种是区域热平衡法。这种方法以高炉局部区域为研究对象，常将高炉下部直接还原区域进行热平衡计算，计算其中热量的产生和消耗项目，这比较准确地反应高炉下部实际情况，可判断炉内下部热量利用情况，以便采取相应的技术措施。该计算比较复杂。要从冶炼现场测取大量工艺数据方可进行。 1.2配料计算 一.设定原料条件 1、矿石成分： 表 1-1原料成分，%
1钢的含碳量小于2.11% 2钢中含有的六大元素Fe , C , Si , Mn , P , S . 3炼钢的主要任务是脱碳升温。 4梁纲的基本任务是四脱，二去，二调。四脱包括脱碳、氧、磷、硫。二去是去气体去夹杂。二调是调整成分呵温度。 5转炉炼钢脱磷的热力学条件是：三高一低高碱度高渣量高氧势低温度。 6转炉炼钢脱硫的热力学条件：三高一低高碱度高渣量高温度势。 7非金属夹杂物的来源：外来夹杂，内生夹杂。 8铁水预处理的三脱是指：脱磷、硅、硫。 9铁水预脱硅的意义：为脱磷做准备，防止侵蚀炉衬，增大渣量减少喷溅。 10铁水脱硅的两类氧化剂：固体氧化剂（氧化铁皮、轧钢皮、铁矿石）气体氧化剂（氧气） 11两段式脱硅是指：铁石沟中脱，铁水罐中也脱。 12脱硅时渣起泡的原因：是因为Fe与C反应生成了CO气体13铁水预脱硫剂：石灰镁电石(CaC2) 14铁水预脱硫效果最好的是：镁。 15铁水预脱硫使用最普遍的方法：KR法机械搅拌法。 16入炉铁水最低温度为：1250 17贴水中发热量最高的元素是：Si
18转炉炼钢对废钢的要求：①废钢表面清洁少锈②废钢中不得混有有色金属③废钢中混有爆炸物易燃物密封容器和毒品等 ④废钢要有明确的化学成分⑤废钢要有合适的块度和外形尺 寸 19废钢的作用：冷却剂（因为冶炼过程温度升高的过快） 20废钢比：10%~30% 21什么是海绵铁：不生成铁水也没有熔渣仅把氧化铁中的氧脱掉，形成的多孔性的金属铁。 23铁合金的作用：脱氧、合金化。先脱氧后合金化 24石灰的作用：主要的造渣材料，具有有较强的脱硫脱磷能力。25对石灰质量的要求：有效CaO含量高，要求硫含量低二氧化硅含量低。残余CO2少，石灰活度高，块度适中，生过烧率低。 26盐酸滴定法是测定石灰的：活性度。 27萤石的作用：助溶作用，（加速石灰的溶解迅速改善炉渣流动性，其助溶特点是作用快时间短，但大量的使用会增加喷溅加剧炉衬的侵蚀污染环境） 28轻烧白云石的成分是：CaO`MgO .白云石的主要成分是CaCO3`MgCO3 29合成造渣剂的特点是：熔点低、碱度高、成分均匀、粒度小、高温下易破碎、成渣速度快。 30公称容量：
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 烧合计成分% CaO SiO MgO AlO S P CaF FeO FeO HO C 2232232减 % 种类100 91(08 1(66 1(54 1(22 0(06 4(44 石灰 100 1(00 5(61 0(52 1(10 0(07 29(4 61(8 0(50 矿石 100 6(00 0(58 1(78 0(09 0(55 89(00 2(00 萤石 10 8 53(04 0(48 34(94 0(74 白云石 100 1(40 2(60 85(00 11(00 炉衬 (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 CO 0.558 2 SO 0.555 2 O 0.356 2 N 0.346 2 HO 0.439 2 (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 1 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CO; 2 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%， Fe0=22%; 23 5、炉衬侵蚀量为铁水量的0.15%; 6、氧气成分为98.9% O，1.5% N。 22 表2-1-5 反应放出热 kcal/kg C(FeC)+1/2O=CO 2616.9 32 C(FeC)+1/2O=CO 8250.7 322 Si(FeSi)+O=SiO 6767.2 322
第一章 第一部分单项选择题 1-1-1 1.可以增加废钢比的情况是( )。 A．铁水温度低 B．铁水硅含量高 C.采三孔直筒型氧枪喷头 D.铁水锰含量高 答案：B 1-1-1 2.为利于转炉的热行，成渣迅速，减少喷溅，我国规定入炉铁水温度应大于( )。 A．1120℃ B．1240℃ C．1539℃ D.1640℃ 答案：B 1-1-1 3. 磷是强发热元素，磷会使钢产生的现象是( )。 A．冷脆 B．热脆 C．断裂 D．弯曲 答案：A 1-1-1 4.炼钢用铁水硅含量高，热来源增多，能够 ( )。 A.提高废钢比 B.降低废钢比 C.减少渣量消耗 D.减少炉衬冲蚀 答案：A 1-1-1 5.吹炼低磷铁水，转炉可采用( )。 A．单渣法操作 B．双渣法操作 C．留渣法操作 D．无渣法操作 答案：A 1-1-1 6.铁水温度是铁水带入转炉物理热多少的标志，铁水物理热约占转炉热量总收入的( )。 A．42% B．52% C．62% D．32% 答案：A 1-1-3 7.废钢是氧气转炉炼钢的金属料之一，冷却效应比较稳定，一般占装入量的( )。 %以下 %以下 %～40% D．40%以上 答案：B 1-1-3 8. 炼钢炉料还要求少锈蚀。锈的化学成分是Fe(OH)2或Fe2O3·H2O，在高温下会分解出一种使钢中产生白点，降低钢的机械性能(特别是塑性严重恶化)的物质，它是( )。 A.[O] B.[C] C.[N] D. [H] 答案：D 1-1-3 9.入炉废钢的块度要适宜。对转炉来讲，一般要小于炉口直径的（）。 2 4 C.1/6 8 答案：A 1-1-3 10.转炉用废钢严禁混入密封容器，因为它容易造成（）。 A.渣量增大 B.钢水流动性差 C.碱度升高 D.爆炸 答案：D 1-2-1 11.萤石的主要成分是( )。 B. CaF2 C. CaCO3
物料平衡计算书年产8万吨醋酸乙烯项目 设计团队：ET-5队 小组成员：张钊田燕苟晓桃卢锁霞李雪梅 设计单位：西北师范大学 设计时间：2019年7月
目录 第1章总论 (1) 第2章物料衡算的意义 (2) 第3章物料衡算遵循的原则 (3) 第4章物料衡算 (4) 4.1 物料衡算任务 (4) 4.1.1 醋酸乙烯合成工段物料衡算 (4) 4.1.2 醋酸乙烯粗分工段物料衡算 (1) 4.1.3 二氧化碳气体吸收工段物料衡算 (1) 4.1.4 醋酸乙烯精制工段物料衡算 (12) 4.1.5 全流程衡算 (1)
第1章总论 本项目利用总厂乙烯和醋酸及空气置换的氧气使用经典的USI方法生产工业级的醋酸乙烯产品，每年生产量为 8 万吨。 在已确定化学生产工艺和流程后，由定性阶段转向定量阶段，通过对整个生产系统、生产车间，以及部分重要的生产单元进行物料衡算计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额、“三废”排放量及组成，以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理。
第2章物料衡算的意义 在化学工程中，设计或改造工艺流程和设备，了解和控制生产操作过程，核算生产过程的经济效益，确定原材料消耗定额，确定生产过程的损耗量，对现有的工艺过程进行分析，选择最有效的工艺路线，对设备进行最佳设计以及确定最佳操作条件等都要进行物料衡算。而且，化学工程的开发与放大都以物料衡算为基础的。物料衡算是质量守恒定律的一种表现形式。凡引入某一设备的物料成分、质量或体积比等于操作后所得产物的成分、质量或体积加上物料损失。
干燥过程的物料与热平衡计算 1、湿物料的含水率 湿物料的含水率通常用两种方法表示。 (1) 湿基含水率：水分质量占湿物料质量的百分数，用表示。 水分质量 100% 湿物料的总质量 (2) 干基含水率：由于干燥过程中，绝干物料的质量不变，故常取绝干物料 为基准定义水分含量。把水分质量与绝干物料的质量之比定义为干基含水率，用表示。 水分质量 1 0 0 % 湿物料中绝干物料的量质 (3) 两种含水率的换算关系： 1 1 2、湿物料的比热与焓 (1) 湿物料的比热C m 湿物料的比热可用加和法写成如下形式： C m C s C w 式中：C m —湿物料的比热，k J / kg绝干物料 C ； C s —绝干物料的比热，k J / kg绝干物料 C ； C w —物料中所含水分的比热，取值 4.186 k J / kg水 C (2) 湿物料的焓I 湿物料的焓I 包括单位质量绝干物料的焓和物料中所含水分的焓。(都是以
0 C 为基准)。
I C s C w C s 4.186 C m 式中：为湿物料的温度， C 。 3、空气的焓I 空气中的焓值是指空气中含有的总热量。通常以干空气中的单位质量为基准称作比焓，工程中简称为焓。它是指 1 kg 干空气的焓和它相对应的水蒸汽的焓的总和。 空气的焓值计算公式为： I 1. 0 1 t 2 4 9 0 1. 8 8 t 或I 1.01 1.88 t 2490 式中；I —空气(含湿)的焓，kg/kg 绝干空气； —空气的干基含湿量，kg/kg 绝干空气； 1.01 —干空气的平均定压比热，kJ/kg K ； 1.88 —水蒸汽的定压比热，kJ/kg K ； 2490 —0 C 水的汽化潜热，kJ/kg 。 由上式可以看出， 1.01 1.88 t 是随温度变化的热量即显热。而2490 则是0 C 时kg 水的汽化潜热。它是随含湿量而变化的，与温度无关，即“潜热”。 4、干燥系统的物料衡算 干燥系统的示意图如下： 湿空气（入） L，H 1干燥产品 干燥过程 （逆流换热） 湿空气（出） L，H 2 湿物料 G，2或G 2， 2 G，1或G1，1
片剂物料平衡的计算 （1）整粒终混平衡的计算 A=总投料量（kg） B=合格颗粒量（kg） C=不合格颗粒量（kg） D=取样量（kg） B + C + D 平衡＝ --------------------×100% 应为95％～102% A （2）整粒终混得率的计算 得率＝B/A×100% （3）压片平衡的计算 A=合格颗粒重量（kg） B=不合格品重量（kg） C=合格片重量（kg） D=取样量（kg） B + C + D 平衡＝------------------×100% 应为95％～100% A （4）压片得率的计算 得率＝C/A×100% （5）包装平衡的计算 A：领取素片重量（kg） B：包装数量（片） C：平均片重（kg） D：内包装不合格品量（kg） E：外包装不合格品量（kg）
平衡＝（B×C÷1000+D+E）/A×100% 应为95％～102％（6）包装得率的计算 得率＝（B×C÷1000）/A×100% （7）批平衡的计算 A：总投料量（kg） B：包装数量（片） C：制粒不合格品量（kg） D：制粒取样量（kg） E：压片不合格品量（kg） F：压片取样量（kg） G：内包装不合格品量（kg） H：外包装不合格品量（kg） B×平均片重÷1000＋C+D＋E＋F+G+H 平衡＝-------------------------------- ×100% （应为95％～102%） A （8）批得率的计算 得率＝B×平均片重÷1000/A×100% （9）内包材平衡的计算 A：使用量（kg） B：合格药板数量（板） C：不合格药板数量（板） D：未冲裁报废铝箔（米） E：铝塑板的宽（米）
物料平衡计算公式： 每片主药含量 理论片重= 测得颗粒主药百分含量 1.原辅料粉碎、过筛的物料平衡 物料平衡范围:97.0 %～100 % 物料平衡= %100?+a c b a-粉筛前重量(kg) b-粉筛后重量(kg) c-不可利用物料量(kg) 2.制粒工序的物料平衡 物料平衡范围:98.0 %～104.0 % 制粒工序的物料平衡= a d c b ++×100% 制粒工序的收率=a b ×100% a-制粒前所有原辅料总重(kg) b-干颗粒总重(kg) c-尾料总重(kg) d-取样量(kg) 3.压片工序的物料平衡范围:97.0 %～100.0 % 压片工序的物料平衡= a d c b ++×100% 压片工序的收率=a b ×100% a-接收颗粒重量(kg) b-片子重量(kg) c-取样重量(kg) d-尾料重量(kg) 4.包衣工序的物料平衡 包衣工序的物料平衡范围:98.0 %～100.0 % 包衣工序的物料平衡 = b a e d c +++ 包衣工序的收率 = b a c +
a-素片重量(kg) b-包衣剂重量(kg) c-糖衣片重量(kg) d-尾料重量(kg) e-取样量(kg) 5.内包装工序物料平衡 内包装工序物料平衡范围:99.5 %～100.0 % 包材物料平衡=%100?++++A a d c b B a- PTP 领用量(kg) b- PTP 剩余量(kg) A- PVC 领用量(kg) B- PVC 剩余量(kg) c-使用量(kg) d-废料量(kg) 片剂物料平衡=%100?++a d c b a ：领用量(Kg) b ：产出量(Kg) c ：取样量(Kg) d ：废料量(Kg) 6.外包装工序的物料平衡 包装材料的物料平衡范围：100% 包装材料物料平衡=%100?+++e a d c b e-上批结存 a-领用量 b-使用量 c-剩余量 d-残损量 7.生产成品率 成品率范围：90%～102% 片剂收率= %100?++a d c b a-计划产量 b-入库量 c-留样量 d-取样量
津西万通GYYPC 转炉炼钢工（中级工） 1、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 普通碳素结构钢中，碳含量高的钢熔点比碳含量低的钢熔点要高。( ) 答案: × 2、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 目前国内外提倡短流程炼钢，其工艺是废钢→大功率电炉→连铸。( ) 答案: √ 3、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 硫是钢中偏析度最小的元素，因而影响了钢材的实用性能。( ) 答案: × 4、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 硅能使钢的延伸率、断面收缩率降低，但使钢的冲击韧性提高。( ) 答案: × 5、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 夹杂物对钢性能只有危害。( ) 答案: × 6、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 平炉钢与氧气转炉钢相比较，终点钢水有害气体含量少。( ) 答案: × 7、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 沸腾钢的偏析与沸腾时间长短有关，沸腾时间越长偏析越严重。( ) 答案: √ 8、(中级工,判断题,较难,基础知识,核心要素) 试题: 钢中磷可以提高钢的耐腐蚀性能及建筑钢的强度。( ) 答案: √ 9、(中级工,判断题,较易,基础知识,核心要素) 试题: 转炉炼钢的主要金属材料是指铁水、氧化铁皮和矿石。( ) 答案: × 10、(中级工,判断题,较易,基础知识,核心要素) 试题: 对铁合金的要求是其块度和化学成份。( ) 答案: × 11、(中级工,判断题,较易,基础知识,核心要素) 试题: 萤石的主要成份是CaF2，它的作用是能降低炉渣的熔点，但不影响炉渣的碱度。( ) 答案: √ 12、(中级工,判断题,较易,基础知识,核心要素) 试题: 夹杂物按来源可以分为内生夹杂和外来夹杂两种。( ) 答案: √ 13、(中级工,判断题,较易,基础知识,核心要素) 试题: 对于装入转炉的废钢，其块度不宜过大或过小，一般应小于炉口直径的二分之一。( ) 答案: √
加入废钢和脱氧后的物料平衡 加入废钢的物料平衡 （1）废钢中各元素被氧化量 （3）加入废钢后的物料平衡表 铁水加废钢之和换算成100kg为计算基础，即：m(废钢)=100/(100+8.21)×100=91.41kg，m(废钢)=100-91.41=8.59kg。支出项中，钢水、炉渣、炉气质
量均要增加，m(钢水)1=91.698+8.21-0.0542=99.854kg，m(炉渣)1=9.712+0.079=9.791kg，m(炉气)1=10.322+0.004+0.006=10.332kg。得重新整理加入废钢后的物料平衡： （4）计算误差 （收入项-支出项）/收入项×100%=（114.095-113.997）/114.095×100% =0.086% 脱氧后的物料平衡 （1）冶炼BD3钢种选用Si-Al-Ba作脱氧剂 成分Si Al Ba Fe Si-Al-Ba 32% 23% 17% 28% 收得率取65%，Al丝中铝含量取99.5%，收得率50%。 （2）采用喂丝工艺脱氧时，其加入量根据终点碳含量 根据攀钢实际情况，每炉加入量为180~220kg，本设计取200kg，其中铁全部进入钢中。则Si-Al-Ba的加入量为： 200/(120×92.62%×10×100)=0.18kg/100kg
注：喂线后钢水的质量为：92.28+0.1338=92.4138kg 。 （3） 合金加入量 硅铁和锰铁的成分 Fe-Mn ：Mn 的收得率为75%，Si 的收得率为70%，C 的收得率为90%，其中10%的C 被氧化成CO 2。 Fe-Si ：Mn 的收得率为80%，Si 的收得率为75%。 两种脱氧剂中的P 、S 、Fe 均全部进入钢中，脱氧后的钢水见 成分 ω（C ） ω（Si ） ω（Mn ） ω（P ） ω（S ） % 0.19 （0.13+0.06） 0.21 （0.012+0.014+0.184） 0.50 （0.05+0.45） 0.015 （0.005+0.01） 0.021 锰铁加入量=（锰的规格中限-残余锰）/（合金含锰量×Mn 的收得率）×出 钢量 = kg 74.0)134.028.92(% 75%75)% 05.050.0(=+??- 同理：硅铁加入量= =++??-)5902.0134.028.92(% 75%70)% 012.021.0(0.351kg 锰铁各元素氧化量及其氧化产物
炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算
炼钢过程的物料平衡与热平衡计算 炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上。其主要目的是比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。 本章主要结合实例阐述氧气顶吹转炉和电弧炉氧化法炼钢过程物料平衡和热平衡计算的基本步骤和方法，同时列出一些供计算用的原始参考数据。 1.1 物料平衡计算 （1）计算所需原始数据。基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表1）；金属料—铁水和废钢的成分（表1）；终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其它工艺参数（表4）. 表1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值 ①本计算设定的冶炼钢种为H15Mn。 ②[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 原材料成分 表3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母） ①10%C与氧生产CO2 表4 其它工艺参数设定值 （2）物料平衡基本项目。 收入项有：铁水、废钢、溶剂(石灰、萤石、轻烧白云石)、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。
（3）计算步骤。以100kg铁水为基础进行计算。 第一步：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、炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5、6和7。总渣量及其成分如表8所示。 第二步：计算氧气消耗量。 氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表9。 表5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量 ①由CaO还原出的氧量，消耗的CaO量=0.013×56/32=0.023kg 表6 炉衬蚀损的成渣量 表7 加入溶剂的成渣量
一、物料平衡计算 (1) 1、计算所需原始数据 (1) 2、物料平衡基本项目 (2) 3、计算步骤 (2) 二、热平衡计算 (9) 1、计算热收入Q s (9) 2、计算热支出Q z (11) 三、电弧炉炉型及主要参数 (12) 参考文献 (15)
一、物料平衡计算 1、计算所需原始数据 基本原始数据：冶炼钢种及成分（见表1）；原材料成分（见2）；炉料中元素烧损率（见表3）；其他数据（见表4） 表1 冶炼钢种及其成分 钢种 成分（%） 备注C Si Mn P S Cr Fe GCr9 1.00～ 1.10/1.05 0.15～ 0.35/0.25 0.20～0.40 ≤0.027 ≤0.020 0.90～ 1.20 余量氧化法 注：分母系计算时的设定值，取其成分中限。 表2 原材料成分（%） 名称C Si Mn P S Cr Al Fe H2O灰分挥发分碳素废钢0.18 0.25 0.55 0.030 0.030 余量 炼钢生铁 4.20 0.80 0.60 0.200 0.035 余量 焦炭81.50 0.58 12.40 5.52 电极99.00 1.00 名称CaO SiO2MgO Al2O3CaF2Fe2O3CO2H2O P2O5S 石灰88.00 2.50 2.60 1.50 0.50 4.64 0.10 0.10 0.06 铁矿石 1.30 5.75 0.30 1.45 89.77 1.20 0.15 0.08 火砖块0.55 60.80 0.60 36.80 1.25 高铝砖 1.25 6.40 0.12 91.35 0.88 镁砂 4.10 3.65 89.50 0.85 1.90 焦炭灰分 4.40 49.70 0.95 26.25 18.55 0.15 电极灰分8.90 57.80 0.10 33.10 表3 炉料中元素烧损率 成分C Si Mn P S 烧损率（%）熔化期25～40,取30 70～95，取 85 60～70，取 65 40～50，取 45 可以忽略 氧化期0.06①全部烧损20 0.015②25～30，取27 ①按末期含量比规格下限低0.03%～0.10%（取0.06%）确定（一般不低于0.03%的脱碳量）； ②按末期含量0.015%来确定
废钢比计算 氧化1Kg元素熔池吸收的热量（KJ） 入炉铁水温度按1300℃考虑，现场铁水成份及所炼钢种成份如下表 1. 先算出在1300℃个元素氧化反应的发热量 碳氧化生成CO2，从表中可看出，1200℃碳氧化1Kg时熔池吸热量为33022KJ，1400℃时为32480KJ。1300℃与1200℃之热差x可由下式求出： （1400-1200）：（33022-32480）=（1300-1200）：x X=（100×542）÷200＝271KJ 所以1300℃碳氧化生成CO2D 发热量为32751KJ/Kg 同样方法可计算出其他元素在1300℃，每氧化1Kg熔池吸收的热量。 C → CO 32751KJ C → CO2 11231KJ Fe → FeO 4040KJ Mn → MnO 6327KJ Si → SiO2 19937KJ P → P2O5 25101KJ 74353×90%=66918KJ 3. 熔池从1300℃升温到1640℃所需热量为： （1640-1300）×0.837×90+（1640-1300）×1.247×15+150×1.13×10=33667KJ 0.837、1.247、1.13分别为钢液、熔渣和炉气的比热；90、15、10分别为钢液、熔渣
和炉气的重量（Kg）；150为假定炉气的平均温度为1450℃，则升温为1450-1300=150℃ 4.富余热量为 66918-33667=33251KJ 废钢的加入量为 33251 ＝23.4Kg 0.7×（1500-25）+272+0.837×（1640-1500） 0.7、0.837为固体废钢和钢液的比热；1500为钢的熔点；272为钢的潜热。 按现场装入50t铁水，则废钢的装入量为11.7t。 5.由于生铁块和废钢冷却效应不同，根据各冷却对应值可进行搭配加入 废钢5t 生铁块 9.6t 废钢6t 生铁块 8t 若按纯生铁块装入则为16.7t
转炉炼钢工定级试题 一、是非题 1、炼钢主要金属原料是指铁水、废钢、石灰 @@× 2、入炉铁皮除成分和粒度要求外，应干燥、清洁、无油污 @@ 3、冶金石灰的主要化学成分是碳酸钙（CaCO3）。 @@× 4、萤石化渣作用快，且不降低炉渣碱度，不影响炉龄。 @@× 5、生白云石的主要化学成分是碳酸钙（CaCO3）和碳酸镁（MgCO3）@@ 6、铁和钢都是铁碳合金，一般称碳含量大于2.00%叫铁，碳含量小于或等于2.00%的叫钢。 @@ 7、转炉炼钢主要是氧化反应。 @@ 8、转炉前期氧化主要是硅、锰、碳的氧化。 @@× 9、吹炼过程枪位控制的基本原则是化好渣、快脱碳，与炉温状况无关。 @@×
10、装入量过大会造成喷溅增加、化渣困难、炉帽寿命缩短。 @@ 11、氧气流股喷出氧枪喷头后，压力吁愈来愈小，气流速度也愈来愈小。 @@ 12、磷的氧化反应是放热反应，低温有利于磷的氧化。 @@ 13、单渣法是开吹时一次将造渣剂加入炉内的方法。 @@× 14、出钢合金化中锰的回收率大于硅的回收率。 @@× 15、转炉炼钢脱碳反应的重要意义仅在于把铁水碳降到所炼钢种的要求范围。 @@ × 16、钢水温度过高，气体在钢中的溶解度就过大，对钢的质量影响也很大。 @@ 17、炉渣的化学性质是指炉渣碱度 @@× 18、硫在钢中是一种有害元素，硫使钢在热加工时产生热脆，降低钢的机械性能、焊接性能，还破坏钢的切削性能。 @@×
19、转炉吹炼过程就是氧枪吹入的氧气直接与金属液中碳、硅、锰和磷等化学元素发生氧化反应的过程。 @@× 20、向钢水中加入合金后，钢水的凝固点就升高；加入的合金愈多，凝固点就愈高。 @@× 21、终点前降枪操作的目的主要是提温。 @@× 22、在碱性氧气转炉冶炼过程中，铁水中硅的氧化产物二氧化硅（SiO2）在渣中的稳定性比锰的氧化产物氧化锰（MnO）差。 @@ 23、氧枪喷头氧气出口的马赫数是指氧气出口速度与音速之比。 @@ 24、转炉补炉料配加沥青的作用是，沥青经烧结可形成碳素骨架，有利于炉料和炉衬粘结。 @@ 25、转炉炉壳通常是用普通钢板焊接成的。 @@ × 26、炉内残存有高氧化亚铁（FeO）液态渣时，进行兑铁会产生喷溅事故。 @@ 27、活性石灰特点是氧化钙（CaO）含量高、气孔率高、活性度小于