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改好的物料平衡及热平衡计算第二篇物料平衡及热平衡计算一.物料平衡计算1.1原始条件⑵燃料成分，％种类 FCd AdVd Std H 2O 焦碳 85.85 12.76 1.39 0.69 4.12 煤粉 76.63 10.93 12.44 0.47 挥发分品种 CO 2 CO CH 4 H 2 N 2 O 2 V 焦 23.02 22.45 3.88 20.29 29.36V 煤43.1714.748.09⑶确定冶炼条件 Rd=0.45 风温：1100度炉尘 20kg/t铁水：1500度炉渣：1500度炉顶煤气温度：200度一配料计算1 矿石和溶剂的用量计算设矿石为X ，溶剂为Y由Fe 平衡：945.16+945.16×0.003/0.997+20×0.415=0.5897X+0.0138Y+320×0.1276×0.0425+160×0.1093×0.024由碱度R0.06030.52363200.12760.03541600.10930.04200.06091.14.80.061140.01863200.12760.51691600.10930.6023200.0643602.8X Y X Y ++??+??-?=++??+??-?-?由以上两式解，得 X=1617,Y=63.853 1.4.炉渣成分的计算⑴炉渣中CaO 的量: G CaO 渣=131.866kg/t ⑵炉渣中SiO 2的量:G SiO2=119.878kg/t ⑶炉渣中FeO 的量: G FeO 渣=945.16×0.00372* 3.66/0.99756kg t=⑷炉渣中MgO 的量:G MgO 渣=0.0235×1617+0.0086×63.853+320×0.1276×0.0157+160×0.10 93×0.0135-20×0.0421=38.584 kg/t ⑸炉渣中MnO 的量:G MnO 渣=0.0017×1617×71/55×50%=1.07kg/t式中: 50%—锰元素在炉渣中的分配率⑹炉渣中Al 2O 3的量:故G Al2O3渣=0.0154×1617+0.0087×563.853+320×0.1276×0.3773+160×0.1 093×0.3133-20×0.0019=45.714kg/t ⑺炉渣中S 的量: G S 渣原料﹑燃料带入的S 总量:S 1 =0.0033×1617+320×0.0069+160×0.0047=3.493 kg/t 进入生铁的S 量: S 2 =1000S%=1000×0.026%=0.26kg/t 进入煤气的S 量: S 3 = G S 5%=3.493×0.05=0.175kg/t 进入炉尘的S: S 4=20×0.0013=0.026kg/t进入炉渣的S:S= 3.493-0.175-0.26-0.026=3.032kg/t⑴生铁含磷[P]:[P]=(0.0056×1617-0.0013×20) ?1000100=0.088⑵生铁含锰[Mn]: 故[Mn]=1.07×7155×1000100=0.080⑶生铁含碳[C]:[C]= 100-94.516-0.48-0.08-0.026-0.088＝4.81 2..物料平衡计算 2.1.风量的计算 C 直=2824×4.8+5512×2.16+6260×0.88+5612×0.45×948.74=96.57kg3200.85851600.766396.580.7%3200.85851600.7663200.214 446.74245.94.C K g =?+?--?+?-?-=燃（）V O2=3245.94*22.4229.5424m=.2104.0015.05.0)015.01(21.02=?+-?=O2321071O V V mO ==风1386.75G V r K g=?=风风空气2.2炉顶煤气成分及数量的计算⑴甲烷的体积V CH4① 由燃料碳素生成的甲烷的量为：V CH4碳=2.78×322.4 5.1912m=② 焦炭挥发分中的甲烷的量为：V CH4焦=320×0.0139×0.0388×22.4/16=0.24 ③ 故V CH4=5.19+0.24=5.43m 3 ⑵氢的体积V H2① 风口燃烧生成：V H2=V 风×0.015=16.073m② 焦碳和煤粉中带入的：V H2=(320×0.0139×0.2029+160×0.1244×0.4317)×22.4/2=106.35 3m ③ 生成CH 4的H 2V H2=2.78×22.4/12×2=10.383m ④ 参加还原的H 2 V H2=(a+b)40%=48.973m 故V H2=①+②-③-④=63.073m⑶二氧化碳的体积V CO2 ①间接还原生成a:Fe 2O 3+CO →2FeO+CO 2V CO2 =（0.786×1617+0.0197×63.853-20×0.2144）=177.60m 3 ② FeO + H 2 → Fe + H 2O72 22.4γH ×945.16*725648.99 所以γH =0.1295V CO2=945.16×22.4/56×（1-0.45-γH 2）=158.98③石灰石分解产生的CO 2量为：V CO2分=G 熔CO 2%熔22.4/44=0.4208Y ×22.4/44=13.68 m 3④焦炭挥发分中CO 2的量为：V CO2挥= 380×0.0139×0.2302×22.4/44=0.62 m 3故V CO2=①+②+③+④=350.016 m 3⑷一氧化碳的体积V CO① 分口前碳素燃烧生成的CO 量为：V CO 燃=G C 燃22.4/12=245.94×22.4/12=459.09m 3② 间接还原消耗的CO 量为：V=336.58m 3③ 焦炭挥发分中的CO 量为：V CO 挥=320×0.0139×0.2245×24/28=0.799m 3 ④ 直接还原生成CO 量为：V CO 间=96.57×22.4/12=180.26m 3 故V CO = ①+④+③-②=303.35m 3 ⑸氮气体积V N2①鼓风带入的N 2量为：V N2风=1071×(1-0.015)×79%=833.4 m 3②焦炭和煤粉带入的N 2量为：V N2焦+煤=（320×0.0139×0.2936+160×0.1244×0.1474）×22.4/28=3.39 m 3故V N2= V N2风+ V N2焦+煤=836.79m 330.2246440.1946280.5369280.040520.0035161.36/22.4kg mρ?+?+?+?+?==煤气 1.361558.6562119.77G kg=?=煤气二.热平衡计算1热量收入Q 收⑴碳素氧化放热Q C① 碳素氧化为放出的热量Q CO2+COQ CO2+CO =(303.35-0.799)×5241.72+（177.60+158.98）×17869.5=7601347.45kJ式中 17869.5—C 氧化CO 2为放热,kJ/m 3 式中 5241.72—C 氧化CO 为放热,kJ/ m 3 ⑵鼓风带入的热量Q 风Q=(1071×98%×98.5%×1.4233+1071×98%×1.5%×1.7393)×1100=1648727.32kJ式中Q 空气—在11000C 下空气的热容量，其值为1.4233kJ/(m 3×0C) Q 水汽—在11000C 下水汽的热容量，其值为1.7393kJ/(m 3×0C)⑶氢氧化放出热：Q H2=(48.97+2.78×22.4/12)×10788.58=640302.22 kJ式中10788.58氢氧化水为放热,kJ/ m 3 ⑷成渣热Q 渣：石灰石分解产生的CaO 和MgO 与SiO 2反应热。
第一部分转炉物料平衡和热平衡计算（一）原始数据（收集或给定）一、铁水成分和温度表1-1刚中[Ｐ、Ｓ]影响渣质,喷溅和炉容比,[Si]影响炼铁焦比和转炉废钢加入量(目前要求[Si]<0.80%)二、原材料成分（参[2] 、[4]、规程及[6]166）表1-2三、冶炼钢种和废钢成分表1-3四、平均比热表1-4五、反应热效率（认为25℃与炼铁温度下两者数值近似）表1-5*参氧气转换炉炼钢原理（美）,冶金工业出版社74年版75页六、有关参数的选用1、渣中铁珠占渣重的8%；2、金属中90%[C] →CO 10%[C]→CO2;3、喷溅铁损占铁水量的1%；4、炉气平均温度1450℃；含自愿氧0.5%；烟尘量占铁水量的1.6% 其中有77%FeO和20%Fe2O3;(作课程设计时刻改为；烟尘量占铁水量的1.16%。
参[4]31)5、炉衬侵蚀占铁水量的0.5%；6、氧气成分为98.5%O2和1.5%N；（作课程设计时可改为：99.5%O2和0.5%N2，参[4]31）。
（二）物料平衡计算由铁水成分冶炼钢种可选用单渣发不留渣的操作。
为简化计算，物料平衡以100kg铁水为计算基础。
一、炉渣量及炉渣成分的计算炉渣来自元素的氧化，造渣材料和炉衬侵蚀等。
1.铁水中各元素的氧化量%表1-6说明：[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；[P]——单渣发去磷约90%（±5%）；[Mn]——终点余锰量约30~40%，这里实测为30%；[S]——转炉去硫约30~50%，这里取40%；[C]——终点碳与钢种及磷量有关，要求出钢后加铁合金增碳的量能满足钢的规格中限，即：[C]终点=[C]中限—[C]增碳这里取[C]终=0.15%,可满足去磷保碳与增碳两个条件。
2、铁水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化产物量的计算。
表1-73.造渣剂成分及数量：（选自国内有关生产炉）1）矿石成分及重量的计算（1.0kg矿石/100kg铁水）表1-8S*:反应式为[S]+( CaO)= (CaS)+[O]其中：(CaS)重为0.001×7232=0.002[㎏][S]消耗（CaO) 重为0.001×5632=0.002[㎏][O]微量，可不计。
文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.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原始数据表 1-1-1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2-1-31-1-4用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。
（见表1-1-3）虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25 C作为参考温度,值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。
转炉物料平衡与热平衡计算简介转炉是冶金行业中常见的设备之一，主要用于高炉炼铁的后续工序。
转炉的工作原理是利用高温将铁水中的杂质进行氧化还原反应，从而得到高纯度的钢水。
为了确保炉内反应的正常进行，需进行物料平衡和热平衡的计算。
本文将介绍转炉物料平衡和热平衡的计算方法，并给出一个示例，以帮助读者更好地理解。
转炉物料平衡计算方法转炉物料平衡是指通过对转炉输入和输出物料的数量进行统计，计算转炉内的物料平衡情况。
物料平衡计算的基本原理是质量守恒定律，即输入物料的总质量必须等于输出物料的总质量。
物料平衡计算的步骤如下：1.确定转炉的输入物料，包括铁水、矿石、废钢等。
2.统计输入物料的质量。
3.确定转炉的输出物料，包括钢水、废气、炉渣等。
4.统计输出物料的质量。
5.比较输入物料的总质量和输出物料的总质量，若两者相等，则物料平衡成立；若不相等，则存在物料的损失或增加。
下面以一个具体的例子来说明转炉物料平衡的计算过程。
假设一个转炉的输入物料包括1000kg的铁水、200kg的矿石和100kg的废钢。
经过转炉反应后，得到800kg的钢水、400kg的废气和100kg的炉渣。
通过统计计算，我们可以得到输入物料的总质量为1000kg + 200kg + 100kg = 1300kg，输出物料的总质量为800kg + 400kg + 100kg = 1300kg。
两者相等，说明物料平衡成立。
转炉热平衡计算方法转炉热平衡是指通过对转炉内的能量输入和输出进行统计，计算转炉的热平衡情况。
热平衡计算的基本原理是能量守恒定律，即输入能量的总量必须等于输出能量的总量。
热平衡计算的步骤如下：1.确定转炉的输入能量，包括燃料的热值、还原剂的热值等。
2.统计输入能量的总量。
3.确定转炉的输出能量，包括钢水的热值、废气的热值等。
4.统计输出能量的总量。
5.比较输入能量的总量和输出能量的总量，若两者相等，则热平衡成立；若不相等，则存在能量的损失或增加。
物料及热量平衡计算(一)、工艺条件及工艺要求1、铁水条件：化学成分：碳：4.5% 硅：0.5% 锰：0.20% 硫：0.045% 磷：0.110%，铁水温度：1350℃2、炉渣成分：碱度3.0，氧化镁10%，3、各辅料成分：石灰（CaO）85% ，二氧化硅1.50%；轻烧白云石：氧化镁28%，氧化钙48%；镁球：氧化镁：65%4、总装入量115吨5、出钢温度：1680℃（二）废钢比计算：1、设上述条件下：铁水x吨废钢y吨X+Y==115设冶炼钢种HRB335，成分：【C】0.21% [Si]0.35% [Mn]1.35% [S]0.030% [P]0.035%2、热收入2.1、铁水物理热：按常温下25℃计算铁的熔点Tf=1539-（100*4.5+8*0.5+5*0.2+30*0.15+25*0.045+7)=1080℃铁的物理热=X*1000[0.744*(1080-25)+217.486+0.8368*（1350-1080）]=1228342X Kj2.2、元素放热：钢水终点【C】0.1%，锰按氧化40%计算，碳氧化成90%CO,10%CO2计算C—CO（4.5-0.1）%*90%*10940*X*1000=433220X KjC—CO2（4.5-0.1）%*10%*34220*X*1000=150570X KjSi—SiO2 0.5%*28314*X*1000=141570*XMn—MnO (0.2-40%*0.2)%*7020*X*1000=8424X KjP—P2O5 0.11*75%*18923*X*1000=15610X Kj实际生产中【P】按氧化75%计算3、热支出3.1、钢熔点Tf=1539—(65*0.21+5*0.35+5*1.35+30*0.035+25*0.030+7)=1508℃装入量115T按实际出钢量108T计算3.2、钢水的物理热=108*1000【0.699*（1508-25）+271.96+0.8368（1680-1508）】=156870756 Kj3.3、钢渣的物理热=115*1000*11%【1.247（1680-25）+209.2】=28753260Kj (渣量按装入量的11%计算)3.4、炉气的的物理热：主要按炉气生成CO和CO2计算，炉气温度1450℃【C】+1/2O2=CO (4.5-0.1)%*90%*28/12=0.0924Kg【C】+1/2O2=CO2 (4.5-0.1)%*90%*44/12=0.0161Kg 则炉气物理热=（0.0924+0.0161）*1.136*（1450-25）*X*1000=175639.8X Kj4、热收入=热支出则得出1977736X=156870756+287532260.25+175639.8X解得铁水=103废钢y==12t(二) (1)铁水【Si】波动0.1%，调整废钢量【Si】波动0.1%则放热波动如下：103*1000*0.1%*28314=2916342K j 根据资料这部分热量的70%用于熔池有效升温每公斤废钢的冷却效应（按出钢温度1680℃，废钢熔点1500℃）Q 废=1*【0.699（1500-25）+271.96+0.8368（1680-1500）】=1453.609Kj/Kg 则得出铁水【Si】波动0.1%，调整废钢量为：2916342*70%/1453.609=1400Kg=1.4t(2) 每吨废钢的降温值（出钢量108t）1453.609*1000=108*1000*0.8368*△t △t=16.1℃.根据经验与资料取△t=14.5℃（3）铁水温度波动10℃调整废钢量，铁水温度波动10℃，则带入的物理热波动为103*1000*0.8367*10=861801Kj 70%用于有效升温则调整废钢量为861801*70%/1453.609=415Kg(4)增加1t铁水，则带入的物理热为1000*【0.744（1080-25）+217.486+0.8368（1350-1080）】=1228342(Kj)元素放热增加如下：C—CO 433220Kj C—CO2 150570Kj Si—SiO2 141570Kj Mn—MnO 8424Kj P—P2O5 15610Kj 总计 621974Kj增加1t铁水总计增加的热量1228342+621974Kj=1850316Kj 70%用于有效升温，则能使钢水升温△t℃则得出：1228342*70%+621947*70=108*1000*0.8368*△t △t=20℃(三)(1)如果每炉烧结矿定为3吨，则需减废钢Xt,增加铁水y吨（103+y）+(12-x)=115,14.5x+20y=3*43 得出x=y=3.74吨即铁水调整为103+3.74=106.74t 废钢调整为12—3.74=8.26t(2)如果烧结矿定位4t 需减废钢Xt增加铁水y吨（103+ y）+(12-X)=115 ,14.5x+20y=4*43 得出x=4.98≈5t,y=4.98≈5t 即铁水调整为103+5=108t 废钢调整为12-5=7t.附表：各冷却剂降温值。
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 原材料成分表3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）10%与氧生成CO2。
表4 其他工艺参数设定值1.2物料平衡基本项目收入项有：铁水、废钢、溶剂、氧气、炉衬损失、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100kg铁水为基础进行计算。
1.3.1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。
表5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量=0.01×56/32=0.018kg。
表6 炉衬蚀损的成渣量表7 加入溶剂的成渣量石灰加入量计算如下：由表5—表7可知，渣中已含(CaO)=–0.018+0.004+0.002+0.935=0.923kg；渣中已含(SiO2)=1.860+0.009+0.027+0.020=1.916kg。
因设定的终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：[R∑ω(SiO2)-∑ω(CaO)]/[ω(CaO石灰)-R×ω(SiO2石灰)]=5.783/(87.0%-3.5×2.8%)=7.49kg。
（石灰中CaO含量）—（石灰中S—CaS自耗的CaO量）由CaO还原出来的氧量，计算方法同表5的注。
表8 总渣量及其成分总渣量计算如下：表8中除(FeO)和(Fe2O3)以外的渣量为：7.439+2.216+1.057+0.172+0.553+0.44+0.376+0.032=12.194kg,而终渣∑ω(FeO)=15%(表4)，故总量为：12.194÷86.75%=14.056kg。
资料来源：热动09-2班作业联盟转炉炼钢物料平衡与热平衡1.物料平衡：加入转炉的生铁成分含量:（选取100kg生铁）C:4.00% Si:1.30% Mn:1.00% P:0.06% S:0.05% 加入转炉铁水的温度1270°C，转炉炼钢必须练成含0.10%C的钢温度为1625°C。
（1）加入物料的损失计算：由转炉中金属含炭量与炉渣中FeO含量的关系曲线可知当金属中含0.10%C时炉渣中FeO含量为18.5%有炉渣中FeO与Mn总计50%，所以的含量为：50%-18.5%=31.5% 在金属池中温度为1625°C进行吹炼Si和Mn参加氧化还原反应。
Mn+FeO= MnO+Fe 反应的平衡常数K s Mn=[Mn][FeO]/[MnO] t=1625°C。
查表得K s Mn=0.097∴[ Mn]= [ MnO] K s Mn/[ FeO]=0.097*31.5/18.5=0.165%Si+2FeO=SiO2+2Fe 反应的平衡常数K s Si= [Si][FeO]2t=1625°C。
查表得K s Si=11.5∴[Si] =K s Si/[FeO]2=11.5/18.52=0.034%吹炼结果所得金属中下列成分含量：C:0.10% Mn:0.165% Si:0.034%由于炼钢液体钢的收得率为93%，（浸出物收得率E(%) ＝浸出物(kg)/ 投料总量（kg）×100%）各成分的损失：C：4.00-0.93×0.1=3.97kgMn：1.00-0.93×0.165=0.85kgSi：1.3-0.93×0.034=1.27kg由锰与氧化铁的还原反应铁的损失：Fe：Mn损×[ FeO]/[ MnO]=0.85×18.5/31.5=0.5 kg∴总的损失量为：M损=3.97+0.85+1.27+0.5=6.59（2）氧化还原反应消耗氧气量和产物的量：在不加入废钢和矿石时，约有1/9的C燃烧生成CO2氧的利用率为99%。
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1-1-11.1.2原材料成分. . ...v .. ..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BD 3钢考虑，其成分见表2-1-31.1.4平均比热表1-1-41.1.5冷却剂用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。
(见表1-1-3)1.1.6反应热效应虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25℃作为参考温度，值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。
摘要现代炼钢工艺较为普遍的流程有两种，长流程即以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企业生产流程和以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程的短流程。
本设计为具有代表性的转炉炼钢工艺，预计年生产能力为420万吨。
本设计以转炉物料平衡和热平衡计算为基础，综合考虑成本最低化，对炼钢车间主要设备的参数进行了设计、选型，完成了主体设备选择、炼钢生产工艺设计、主厂房工艺布置和设备布置。
根据国内外转炉炼钢技术的发展趋势，结合设计任务书的需要，选择了LF 炉外精炼设备，进行全连铸生产。
最终确定如下的的工艺流程：铁水预处理→转炉炼钢→LF精炼→连铸。
关键词：转炉；炼钢；成本最低化；生产工艺；工艺流程ABSTRACTThere are two main steel-making processes in Modern steelmaking process.long process that is short of oxygen steelmaking processes to process-centric production of iron and steel enterprises in electric steelmaking processes and technology-centric small steel production process. This design is representative of the steelmaking process, the estimated annual production capacity of 4.2 million tons. The design of the converter material balance and heat balance calculations, based on a comprehensive consideration of the lowest cost, the main parameters of the steelmaking plant equipment has been designed, the selection, the completion of the main equipment selection, steel production process design, process layout and main plant equipment layout.Depending on the development trend of steel-making process .LF refining is selected to fulfill continuous casting. Finally,the following process flow is choosed: Pretreatment→Converter→LF→CCKeywords:converter；steel making；the lowest cost；production；process第1章文献综述1.1 我国钢铁工业现状及发展钢铁工业是国民经济的重要支柱性产业，它是一个国家的重工业基础，也是国民经济生产中重要组成部分。
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 2SO 0.555 2O 0.356 2N 0.346 2HO 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; 23、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%; 235、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 32C(FeC)+1/2O=CO 8250.7 322Si(FeSi)+O=SiO 6767.2 3222P(FeP)+5/2O=PO 4522.6 3225Mn+1/2 O=MnO 1677.9 2,0.95Fe+1/2 O =FeO 1200.1 20.95Fe+1/2 O =FeO 1150.5 22Fe+3/2 O=FeO 1758.1 2233Fe+2 O=FeO 1594.6 2342CaO+SiO=2CaO. SiO 495.0 224 CaO+ PO=4 CaO. PO 9162.1 2525FeO+ SiO= FeO. SiO 80.6 22MnO+ SiO= MnO. SiO 107.2 22二、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 C Si Mn P S 合计项目铁水 4.36 0.57 0.62 0.07 0.050.13 0.13 0.008 0.019 终点钢水痕迹氧化量 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2-1-73、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2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{O}={CO} (4.36-0.13)×85%=3.596 3.596×16/12=4.7953.596×28/12=8.391 2C [C]+{O}={CO} (4.36-0.13)×15%=0.635 0.635×32/12=1.6930.635×44/12=2.328 22Si [Si]+O2 =(SiO} 0.57 0.57×32/28=0.651 0.57×60/28=1.221 2Mn [Mn]+1/2{O}=(MnO) 0.62×40%=0.248 0.248×16/55=0.0720.248×71/55=0.320 2P 2[P]+5/2{O}=(PO) 0.070×90%=0.063 0.063×80/62=0.08130.063×142/62=0.144 225S [S]+{O}={SO} 0.05×40%×1/3=0.007 0.007×32/32=0.0070.007×64/32=0.014 22S [S]+(CaO)=(CaS)+[O] 0.031,0.007=0.024 0.024×(-16/32)=-0.0120.024×72/32=0.054Fe [Fe]+1/2{O}=(FeO) 0.607 0.067×16/56=0.173 0.780 2Fe 2[Fe]+3/2{O}=(FeO) 0.273 0.273×48/112=0.117 0.390 223总计 6(188表2-1-8成分重量，公斤备注FeO 1.00×61.80%=0.618 生成CaS0.002公斤，消耗23CaO量0.002公斤，生成0.001(FeO 1.00×29.40%=0.294公斤氧。
SiO 1.00×5.61%=0.0561 2AlO 1.00×1.10%=0.011 23CaO 1.00×1.00%=0.010MgO 1.00×0.52%=0.0052S 1.00×0.007%=0.001HO 1.00×0.50%=0.005 2共计 1.000表2-1-9成分重量，公斤CaF 0.30×89.00%=0.267 2SiO 0.30×6.00%=0.018 2AlO 0.30×1.78%=0.005 23MgO 0.30×0.58%=0.002P 0.30×0.55%=0.002S 0.30×0.09%=0.0003HO 0.30×2.00%=0.006 2共计 0.300P以2[P]+5/2{O}=(PO)的形式进行反应，其中生成(PO)的量为0.00165×142/62=0.004225253公斤，消耗氧量0.00165×80/62=0.002表2-1-10成分重量，公斤成分重量，公斤CaO 0.20×1.40%=0.0028 AlO 23MgO 0.20×85.0%=0.170 C* 0.20×11.0%=0.022 SiO 0.20×2.60%=0.0052 2共计 0.020*被侵蚀的炉衬中C的氧化，同金属中C氧化成CO、CO的比例相同，即: 2 C----CO 0.022×88%×28/12=0.045 kgC----CO 0.022×12%×44/12=0.010 kg 2消耗氧量为:0.145×16/28=0.026 kg0.010×32/44=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SiO CaO 1.20×53.04%=0.6365 1.20×0.46%=0.0058 2MgO 1.20×20.16%=0.4193 烧减 1.20×10.8%=0.1296 AlO1.20×0.74%=0.0089 23共计 1.205) 炉渣碱度和石灰加入量(%)CaO取终渣碱度 R,,3.5(%)SiO2渣中已存在的?(SiO)量=铁水中硅氧化生成的SiO量+炉衬带入的SiO量+矿石带入的SiO2222量+萤石带入的SiO量+白云石带入的SiO量=1.393+0.0052+0.056+0.018+0.0058=1.478kg 22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 kgRSiOCaORSiOCaO，,，,()()()(),,,,22石灰加入量,,(%)(%)()CaOCaORSiO,，2有效石灰石灰3.51.4780.622，,,,5.328kg91.08%3.51.66%,，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%=4.853SiO 5.328×1.66%=0.088 2MgO 5.328×1.54%=0.082A lO 5.328×1.22%=0.065 23S 5.328×0.06%=0.003烧减5.328×4.44%=0.2374共计 5.328CaO)=(CaS)+[O]的形式反应，其中生成CaS量为:0.003×72/32=0.007, S以[S]+(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(FeO)=4%和(FeO)23=8%。
