5 顶底复吹转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算
5.1 物料平衡计算
5.1.1 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。
表5-2 原材料成分
表5-4 其他工艺参数设定值
5.1.2物料平衡的基本项目
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。
5.1.3 计算步骤
以100㎏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，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5-5~表5-7。总渣量及成分如表5-8所示。
表5-5 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CaO量=0.009×56/32=0.016㎏。
表5-6 炉衬腐蚀的成渣量
①.石灰加入量：渣中已含CaO=-0.016+0.004+0.002+0.910=0.900㎏；渣中已含
SiO2=1.710+0.009+0.028
+0.020=1.767㎏；因设定终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：5.285/(88.0%-3.5×2.50%)=6.67㎏
②.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中S→CaS自耗的CaO量）
表5-8 总渣量及其成分
①.表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为6.779+1.934+1.052+0.137+0.452+0.440+0.422+0.031=
11.238㎏，而终渣Σω(FeO)=15%(表5-4)，故总渣量为11.238/86.75%=12.955㎏。
②.ω(FeO)=12.910×8.25%=1.069㎏ω(Fe2O3)=12.910×5%-0.033-0.005-0.008=0.602㎏
第二步：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5-9
表5-9 实际耗氧量
第三步：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 可由表7-5~表7-7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V Σ
V ∑=g V +0.5%V ∑+99
1 (%5.0324
.22+s G V ∑－x V ) =5
.9832
/4.22007.010.77.0998.79950.987.099?-?+?=-+Vx Gs Vg
=8.089 m 3
式中Vg ——CO 、CO2、SO2和H2O 各组分总体积，m 3。本计算中其值为：
18
4
.22015.0644.22010.0444.22659.2284.22278.8?+?+?+?=7.998m 3
Gs ——不计自由氧的氧气消耗量，㎏。本计算中其值为：
6.698+0.062+0.34=
7.10㎏（见表5-9）
Vx ——石灰中的S 和CaO 反应还原出的氧量（其质量为：0.002㎏，见表5-9），
m 3。0.5%——炉气中自由氧含量。
99——自由氧纯度为99%转换得来。
计算结果列于表5-10
表5-10 炉气量及其成分
①.炉气中O2的体积为8.089*0.5%=0.040m 3；质量为0.040×32/22.4=0.057㎏。 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0.051*28/22.4=0.064㎏
第四步：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 ＝100-6.596-[1.50×(75%×56/72+20%×112/160)+1+12.955×6%] ＝90.542㎏
由此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前的物料平衡表5-11
表5-11 未加废钢时的物料平衡表
注：计算误差为（117.39-117.55）/117.39×100%=-0.1%
第五步：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，利用表5-1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（表5-12），再将其与表5-11归类合并，逐得到加入废钢后的物料平衡表5-13和表5-14。
表5-12 废钢中元素的氧化产物及其成渣量
表5-13 加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水为基础）
注：计算误差为（130.61-130.77）/130.61×100%=-0.1%
表5-14 加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水+废钢为基础）
第六步：计算脱氧和合金化后的物料平衡。
现根据钢种成分设定值（表5-1）和铁合金成分及其回收率（表5-3）算出锰铁和硅铁的加入量，在计算其元素的烧损量。将所有的结果与表7-14合并，及得到炼一炉钢的总物料平衡表。
锰铁加入量WMn 为：
[][]钢水量回收率量锰铁含终点
钢种??-=
Mn Mn w Mn W Mn Mn w
㎏59.055.91%
80%80.67%
15.0%50.0=??-=
硅铁加入量WSi 为：
[][][]回收率
量锰铁含加锰铁后的钢水量终点钢种Si Si Si )Si w Si (W Fe Si ?-?-=
Mn
w w
kg 42.0%
75%00.73002
.0)51.055.91(%25.0 =?-+?=
铁合金中元素烧损量和产物量列于表5-15。 脱氧和合金化后的钢水成分如下：
%14.0%10039
.92035
.0%10.0)(w =?+
=C %25.0%10039
.92230
.0002.0)i (w =?+=S
%05.0%10039.92002
.0320.0%51.0)(w =?++=Mn
%021.0%10039.92001
.0%020.0)(w =?+
=P %022.0%10039
.92001
.0%021.0)(w =?+=S
为：
钢水量回收率
量焦炭含）
（??-=C C 14.018.0W 1
㎏）
（0.0692.3975%
81.50%14.018.0=??-=
表5-16 总物料平衡表
①.计算误差为(119.44-119.56)/119.44×100%=-0.1%
②.可以近似的认为(0.133+0.032)的氧量系出钢水二次氧化带入。
5.2 热平衡计算
5.2.1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（表5-17）；物料平均热熔（表5-18）；反应热效应（表5-19）；融入铁水的元素对铁水熔点的影响（表5-20）。其他工艺参数参照物料平衡选取。
表5-20 融入铁水的元素对铁熔点的降低值
5.2.2 计算步骤
以100㎏铁水为基础
第一步：计算热收入Qs。
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
Q
W
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(见表5-17、表5-1和表5-20)计算铁水熔点T t，然后由铁水温度和生铁热容(见表5-17和表5-18)确定
Q。
W
T=1536－(4.0×100+0.8×8+0. 5×5+0.3×30+0.035×25)－6=1111 (℃)
t
Q=100 ×[0.745×(1111－25)+218+0.837×(1285－1111)]=117270.8(KJ) W
(2) 元素氧化热及成渣热
Q
y
由铁水中元素氧化量和反应热效应(见表5-19)可以算出，其结果列于表5-21。
Q
(3) 烟尘氧化热
C
由表5-4中给出的烟尘量参数和反应热效应计算可得。
Q＝1.5×(75％×56/72×4250+20%×112/160×6460)=5075.35kJ
C
(4) 炉衬中碳的氧化热
Q＝0.3×14％×90％×11639＋0.3×14％×10％×34834＝586.25kJ
1
故热收入总量为
S Q =W Q ＋y Q ＋C Q ＋1Q ＝117270.8+97327.48+5075.35+586.25=220259.88kJ 第二步：计算热支出Z Q 。
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Q g
先按求铁水熔点的方法确定钢水熔点T g ；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T Z ；最后由钢水热容算出物理热。
T g ＝1536－(0.10×65＋0.15×5＋0.020×30＋0.021×25)－6＝1522℃ 式中，0.10、0.15、0.020和0.021分别为终点钢水中C 、Mn 、P 、S 的含量。 T Z ＝1522＋50＋50＋70＝1692℃
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。
Q g ＝90.54×［0.699×(1522-25)＋272＋0.837×(1692-1522)］＝132251.14kJ (2) 炉渣物理热Q r
令终渣温度与钢水温度相同，则得：
Q r ＝12.955×［1.248×(1649-25)＋209］＝28964.17kJ
(3) 炉气、烟尘、铁珠和喷溅金属的物理热Q x 。根据其数量、相应的温度和热容确定。详见表5-22。
表5-22 某些物料的物理热
(4) 生白云石分解热Q b
根据其用量、成分和表5-19所示的热效应计算的。
Q b ＝2.5×(36.40％×1690＋25.60％×1045)＝2437.10kJ (5) 热损失Q q
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
Q q ＝220259.88×5％＝11012.99kJ
(6) 废钢吸热Q f
用于加热废钢的热量系剩余热量，即
Q f ＝Q S －Q g －Q r －Q x －Q b －Q q
=220259.88－132251.14－28964.17－22994－2437.10－11012.99 =22600.48 故废钢加入量f W 为：
f W ＝()()[]{}152********.0272251522699.0148.22600
-?++-??÷ ＝15.47kg 即废钢比为：
%4.13%10047
.1510047
.15=?+
热平衡计算结果列于表5-23。 热效率 ％热收入总量
热＋废钢吸热
钢水物理热＋炉渣物理100?=
η
=（132251.14+28964.17+11012.99）/220259.88=78.19% 若不计算炉渣带走的热量时： 热效率 04.65100％＝热收入总量
钢水物理热＋废钢吸热
?=
η%
表5-23 热平衡表
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。
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ω表示。 100%?= 湿物料的总质量 水分质量 ω (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χ表示。 100%?= 量 湿物料中绝干物料的质水分质量 χ (3)两种含水率的换算关系: χ χ ω+= 1 ω ω χ-= 1 2、湿物料的比热与焓 (1)湿物料的比热m C 湿物料的比热可用加与法写成如下形式: w s m C C C χ+= 式中:m C —湿物料的比热,()C kg J ?绝干物料/k ; s C —绝干物料的比热,()C kg J ?绝干物料/k ; w C —物料中所含水分的比热,取值4、186()C kg J ?水/k (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与物料中所含水分的焓。(都就是以0C 为基准)。 ()θθχθχθm s w s C C C C I =+=+='186.4 式中:θ为湿物料的温度,C 。
3、空气的焓I 空气中的焓值就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。它就是指1kg 干空气的焓与它相对应的水蒸汽的焓的总与。 空气的焓值计算公式为: ()χ1.88t 24901.01t I ++= 或()χχ2490t 1.881.01I ++= 式中;I —空气(含湿)的焓,绝干空气kg/kg ; χ—空气的干基含湿量,绝干空气kg/kg ; 1、01—干空气的平均定压比热,K ?kJ/kg ; 1、88—水蒸汽的定压比热,K ?kJ/kg ; 2490—0C 水的汽化潜热,kJ/kg 。 由上式可以瞧出,()t 1.881.01χ+就是随温度变化的热量即显热。而χ2490则就是0C 时kg χ水的汽化潜热。它就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: (1)水分蒸汽量W 按上述示意图作干燥过程中的0水量与物料平衡,假设干燥系统中无物料损失,则: 2211χχG LH G LH +=+ 水量平衡 G 1
100T顶底复吹转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算 5.1 物料平衡计算 5.1.1 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。 表5-2 原材料成分 石灰中S自耗的CaO量 表5-3 矿石加入量及成分 矿石中S消耗CaO量=0.001*2/3*56/32=0.001kg
表5-4 其他工艺参数设定值 5.1.2物料平衡的基本项目 收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、矿石、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。 5.1.3 计算步骤 以100㎏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，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表5-5~表5-7。总渣量及成分如表5-8所示：
铁水中元素氧化量 ①由CaO还原出的氧量；计算出铁水中S消耗CaO量=0.009×56/32=0.016㎏。 表5-6 炉衬腐蚀的成渣量
①.石灰加入量：石灰加入量= ()()有效 CaO CaO R SiO %2 ∑∑-? =（1.171*3.2-0.657）/(88.0%-3.2×2.50%) =（3.747-0.657）/0.8 =3.09/0.8 =3.863kg ∑（SiO 2）=铁水[Si]生成（SiO 2）+炉衬、矿石、白云石带入（SiO 2）； =1.071+0.009+0.046+0.045=1.171㎏； ∑（CaO ）=白云石、矿石、炉衬带入（CaO ）-铁水、矿石中S 消耗CaO 量； =0.66+0.01+0.004-0.001-0.016=0.657㎏; 因设定终渣碱度R=3.2： %CaO 有效=石灰中（%CaO ）-碱度R ×石灰中（% SiO 2）=88.0%-3.2×2.50% ①.表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为4.073+1.268+0.835+0.098+0.45+0.645+0.031=7.4㎏，而终渣Σω(FeO)=15%(表5-4)， 故总渣量为7.4/86.75%=7.4/86.75%=8.53㎏。 ②.ω(FeO)=8.53×8.25%=0.704㎏ ω(Fe 2O 3)=8.53×5%=0.427㎏。 由于矿石和白云石 第二步：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5-9 第三步：计算炉气量及其成分。
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
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.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%
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）. 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
①10%C与氧生产CO2 表4 其它工艺参数设定值 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。 ①由CaO还原出的氧量，消耗的CaO量=0.013×56/32=0.023kg
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
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，%
烧结物料平衡计算 关键词：烧结物料平衡 1.1燃烧反应 烧结过程中进行着一系列复杂的物理化学变化，这些变化的依据是一定的温度和热量 需求条件，而创造这种条件的是混合料中碳的燃烧。混合料中的碳在温度达到700℃以上即 着火燃烧，发生以下凹种反应： C+O2＝C02△H＝-33500kj/mol△Go＝-395350-0．54T(1-1)2C+O2＝2CO△H＝-9800kg/mol△Go＝一228800-171.547T(1-2) 2CO+O2＝2CO2△H＝-23700kJ/mol△Go＝-561900十170.46T(1-3) CO2+C＝2CO△H＝13800N／k8△Go＝l66550-171.02T(1-4) 在烧结过程户，反应(2j1)易发生，在高温区有利于(2—2)和(2—4)进行，但由于燃烧层薄，废气经过预热层温度很快下降，所以它们受到限制，但是在混合料中燃料粒度过细，配碳过多而且偏析较大时，此类反应仍有一定程度的发展。反应(2—3)在烧结过程的低温区易于进行。总的来说，烧结废气个以CO：为主，有少量的CO，还有一些自出氧和氮。图1—1显示了烧结过程中废气成分变化 的一般规律。 图(1-1)
1.2分解反应 烧结过程中有三种分解反应发生：结晶水分解，碳酸盐分解，高价氧化物(Fe zo：，Mno2.Mn203)分解。 (1)结晶水分解。一般固溶体内的水容易在120一200℃就分解出来，以OH —根存在的针铁矿(Fe z03·H：O系y—FeO．OH)，针铁矿(Fe2O3·H2O系Y —FeO．OH)，水锰矿[MnO2·Mn(OH)2系MnO．OH]由于分解过程伴随有品格转变，其开始分解温度要高些约300℃左右。而脉石中的高岭土(A12O3·2SiO2·2H2O)，拜来石[(Fe·AL)2O2·3SiO2·3H2O]的早格中进入了OH-，它们均需到500℃才开始分解。分解反应为吸热反应，因而用褐铁矿或强磁选和浮选的褐铁矿精矿粉烧结时，需要更多的燃料，配量一股高达9％一11％。 (2)碳酸盐分解。如果混合料中有菱铁矿，在烧结过程中比较容易分解，在300一350℃就分解了。配入混合料的熔剂白云石和石灰石的分解与废气小的cO 2分压有关。根据烧结废气户CO2含量变化(图1-2)和总压88．3kPa(0．9趾)的条件，可以得出白云石和石灰石开始分解的温度相应为720℃和809℃。沸腾分解温度为910℃。溶剂的分解过程示与图（1-2）。
钢铁冶金专业设计资料 （炼铁、炼钢） 本钢工学院冶化教研室 二00三年八月
第一章物料平衡与热平衡计算 物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。它以转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1—1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算.通过计算,可以定量地掌握冶炼工重要参数,做到“胸中有数”.对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义.由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算,但它仍然有十分重要的指导意义。 物料平衡和热平衡计算,一般可分为两面种方案.第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测.本计算是采用第一种方案。 目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10～0。40％）和中磷的(0.40～1。00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算. 1.1原始数据
1。1.1铁水成分及温度 表1—1—1 1.1.2原材料成分
资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除 2 / 56 表1-1—2原材料成分
转炉炼钢课程设计 题目转炉物料平衡和热平衡计算及 转炉炉型设计计算 姓名何一依 学号 1076803438 班级 10冶金4班 指导教师王海鸥 学院国际学院
一、转炉物料平衡和热平衡计算 1. 物料平衡计算 1.1 计算原始数据 基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废钢的成分、终点钢水成分(表1-1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料成分（表1-2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率（表1-3）；其他工艺参数（表1-4）。 表1-2 原材料成分 表1-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）
表1-4 其他工艺参数设定值 1.2物料平衡的基本项目 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。 1.3 计算步骤 以100㎏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，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表1-5到表1-7。总渣量及成分如表1-8所示：
表1-5 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CaO量=0.009×56/32=0.016㎏。 表1-6 炉衬蚀损的成渣量 表1-7 加入溶剂的成渣量 (SiO2)=1.286+0.006+0.016+0.013=1.321㎏；因设定终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为： 3.299/(88.0%-3.5×2.50%)= 4.16㎏ ②.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中S→CaS自耗的CaO量）
表1-8 总渣量及其成分 第二步：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1-9 表1-9 实际耗氧量 第三步：计算炉气量及其成分。 炉气中含有CO 、CO 2、N 2、SO 2和H 2O.其中CO 、CO 2、SO 2和H 2O 可由表1-5~表1-7查得，O 2和N 2则由炉气总体积来确定。现计算如下： 炉气总体积V ∑ g s x 122.4 =+0.5%++0.5%-) 99.632V V V G V V ∑∑ ∑（ ①.表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为5.11+1.428+1.056+0.123+0.284+0.262+0.123+0.03= 8.416㎏，而终渣Σω(FeO)=15%(表1-4)，故总渣量为8.416/86.75%=9.701㎏。 ②.ω(FeO)=9.701×8.25%=0.8㎏ ω(Fe2O3)=9.701×5%-0.002=0.483㎏
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第一章物料平衡与热平衡计算 物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。它以转炉作为考察对象，根据装入转炉或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1-1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算。通过计算，可以定量地掌握冶炼工重要参数，做到“胸中有数”。对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义。由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算，但它仍然有十分重要的指导意义。 物料平衡和热平衡计算，一般可分为两面种方案。第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测。本计算是采用第一种方案。 目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10～0.40%）和中磷的（0.40～1.00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算。 1.1原始数据 1.1.1铁水成分及温度 表1-1-1 1.1.2原材料成分
表1-1-2 原材料成分 表2-1-1铁水成分与温度 转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-3
氧气转炉炼钢物料平衡计算与热平衡计算 1物料平衡计算 1.1计算原始数据 基本原始数据铁水和废钢成分、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） 表合金成分及其回收率 2
表 其他工艺参数设定值 1.2物料平衡基本项目： 收入项目：收入量=铁水+废钢+溶剂+氧气+炉衬蚀损+合金 支出项目：支出量=钢水+炉渣+烟尘+渣中铁珠+炉气+喷溅。 1.3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 表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。见表9.
表 铁水中元素的氧化产物及其成渣量 表炉衬蚀损的成渣量 石灰加入量计算如下：由表7-5—表7-7可知，渣中已含（CaO） =-0.014+0.004+0.002+0.910=0.902kg ;渣中已含（SiO2） =1.50+0.009+0.028+0.020=1.557kg。因设定的终渣碱度 R=3.5 ,故石灰加入量为：［R E Q（SiO2）- E Q（CaO）］/［3 （CaO 石灰）-R ）］=（3.5X 1.557-0.902）/ （88%-3.5 X 2.5%）=5.73kg。 X3 （SiO 2石灰 由CaO还原岀来的氧量，计算方法同表 5的注
表 总渣量及成分 ① 由表 1-8 知，除 FeO 和 Fe 2O 3 外的渣量 6.799+1.724+1.052+0.137+0.63+0.44+0.63+0.028=11.56kg 而终渣刀 w (FeO) =15% (表 1-4),故渣的总量 11.56-86.75%=13.326kg 。 ② 所以，w (FeO) =13.326 X 8.25%=1.099kg ③ w(Fe 2O 3)= 13.066 X 5%-0.033-0.005-0.008=0.620kg 表9实际耗氧量 2
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）
水泥工业窑热能平衡4.1.6.1 水泥工业窑热能平衡的基本概念 熟料烧成综合能耗 comprehensive energy consumption of clinker burning 熟料烧成综合能耗指烧成系统在标定期间内，实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和，单位为千克（kg）。 熟料烧成热耗 heat consumption of clinker burning 熟料烧成热耗指单位熟料产量下消耗的燃料燃烧热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。 回转窑系统热效率 heat efficiency of rotary kiln system 回转窑系统热效率指单位质量熟料的形成热与燃料（包括生料中可燃物质）燃烧放出热量的比值，以百分数表示（%）。 根据热平衡参数测定结果计算，热平衡参数的测定按JC/T733规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A。 熟料形成热的理论计算方法参见附录B 4.1.6.2 水泥回转窑物料平衡 物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废弃出口（即包括冷却机、回转窑、分解炉和预热器系统）并考虑了窑灰回窑操作的情况。 物料基础：1kg熟料 1.收入部分 （1）燃料消耗量 1）固体或液体燃料消耗量
+= yr Fr r sh M M m M …………………………（4-1） 式中： m r ——每千克熟料燃料消耗量，单位为kg/kg ； M yr ——每小时如窑燃料量，单位为kg/h ； M Fr ——每小时入分解炉燃料量，单位为kg/h ； M sh ——每小时熟料产量，单位为kg/h 。 2） 气体燃料消耗量 ρ= ?r r r sh V m M …………………………………（4-2） 式中： V y ——每小时气体燃料消耗体积，单位为Nm 3/h ； ρr ——气体燃料的标况密度，单位为kg/Nm 3。 ρρρρρρρρ?+?+?+?+?+?+?= 2 2 2 2 2 22O 222O C 100 m m CO CO m m C H H N H O r CO CO H H N H O ………………………………………………………………………………………………… (4-3) 式中： CO 2、CO 、O 2、C m H m 、H 2、N 2、H 2O ——气体燃料中各成分的体积分数，以百分数表示（%）； ρ2 CO 、ρCO 、ρ2 O 、ρm m C H 、ρ2H 、ρ2N 、ρ2 H O ——各成分的标况密度，单位为 kg/m 3N,参见附录C 。
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
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
第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算炼钢过程的物料平衡和热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上的。其主要目的是比较整个过程中物料、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定量依据。由于炼钢是一个复杂的高温物理化学变化过程，加上测试手段有限，目前还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。 2.1物料平衡计算 2.1.1 计算原始数据 基本原始数据有：冶炼钢种及其成分，铁水和废钢的成分，终点钢水成分（见表2.1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（见表2.2）：脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表2.3）；其他工艺参数（表2.4）。 表2-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
表2-2 原材料成分 表2.3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）
2 表2.4 其他工艺参数设定值 2.1.2 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。 2.1.3 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、炉衬蚀损和计入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表2.5、2.6和2.7。总渣量及其成分列于表2.8中。 第二步:计算氧气消耗量。 氧气实际耗量系消耗项目与供入项目之差。见表2.9。
表2.5 铁水中元素的氧化产物及其渣量 表2.6 炉衬蚀损的成渣量
表2.7 加入溶剂的成渣量 ①石灰加入量计算如下：由表4.6～4.8可知，渣中已含=-0.026+0.004+0.002+0.910=0.890㎏；渣中已含(SiO2)=1.071+0.009+0.028+0.020=1.128㎏。因设定的终渣碱度R=3.5；故石灰的加入量为： [RΣω(SiO2)- Σω(CaO)]/ [ω(CaO石灰)-R×ω(SiO2石灰)]=3.95/(88.66%-3.5×2.70%)=4.99kg ②(石灰中CaO含量)-(石灰中S→CaS消耗的CaO量)。 ③由CaO还原出来的氧量，计算方法同表2-6的注。
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
3电弧炉炼钢物料平衡和热平衡 3.1 物料平衡计算 3.1.1 计算所需原始数据 基本原始数据：冶炼钢种及成分（见表3-1）；原材料成分（见表3-2）；炉料中元素烧损率（见表3-3）；合金元素回收率（见表3-4）；其他数据（见表3-5）。
确定（一般不低于0.03%的脱碳量）； 错误!未找到引用源。按末期含量的0.015%来确定。
3.1.2 物料平衡基本项目 收入项有：废钢、生铁、焦炭、石灰、萤石、电极、炉衬镁砖、炉顶高铝砖、火砖块、铁合金、氧气和空气。 支出项有：钢水、炉渣、炉气、挥发的铁、焦炭中挥发分。 3.1.3 计算步骤 以100kg金属炉料（废钢+生铁）为基础，按工艺阶段——熔化期、氧化期和还原期分别进行计算，然后汇总成物料平衡表。 第一步：熔化期计算。 （1）确定物料消耗量： 1）金属炉料配入量。废钢和生铁按75kg和25kg搭配，不足碳量用焦炭来配。其结果列于表3-6。计算用原始数据见表3-2和3-5。 错误!未找到引用源。碳烧损率25%。 2)其他原材料消耗量。为了提前造渣脱磷，先加入一部分石灰（20kg/t（金属料））和矿石（10kg/t（金属料））。炉顶、炉衬和电极消耗量见表3-5。 （2）确定氧气和空气消耗量：耗氧项包括炉料中元素的氧化，焦炭和电极中碳的氧化；而矿石则带来部分氧，石灰中CaO被自身S还原出部分氧。前后两者之差即为所需净氧量2.458kg。详见表3-7。 根据表3-5中的假设，应由氧气供给的氧气为100%，即2.239kg。由此可求出氧气实际消耗量。详见表3-8。
上述1）+2）便是熔化期的物料收入量。 23尘的一部分；20%成渣。在这20%中，按3：1的比例分别生成（FeO ）和（Fe 2O 3）。 （3）确定炉渣量：炉渣源于炉料中Si 、Mn 、P 、Fe 等元素的氧化产物，炉顶和炉衬的蚀损，焦炭和电极中的灰分，以及加入的各种熔剂。结果见表3-9。