年产500万吨良坯的转炉炼钢车间顶底复吹转炉氧枪设计
学校：东北大学
学院：材料与冶金学院
班级：冶金051班
姓名：***
学号：********
指导教师：***
1、物料平衡计算
1.1基本数据
（1）铁水和废钢的成分及温度。见表1-1。
表1-1 铁水和废钢的成分
元素 C Si Mn P S 温度
铁水/% 3.9 0.55 0.33 0.068 0.002 1350
废钢/% 0.18 0.25 0.55 0.030 0.030 25 （2）造渣剂及炉衬成分。见表1-2。
表1-2造渣剂及炉衬成分
成分/% CaO SiO2MgO Al2O3Fe2O3CaF2P2O5S CO2H2O 烧减石灰/% 91.0 1.50 1.60 1.50 0.50 0.10 0.06 3.64 0.10
矿石/% 1.0 5.61 0.52 1.10 61.80 FeO=29.40 0.07 0.50
铁矾土/% 7.20 28.60 2.01 48.99 11.39 0.06 0.06 TiO2=1.69
轻烧白云石/% 50.15 0.46 41.80 0.74 6.85 炉衬/% 1.0 0.92 79.80 0.28 1.60 C=16.4 （3）冶炼钢种及成分。见表1-3。
表1-3钢种成分
元素 C Si Mn P S
钢种Q235/% 0.14～0.22 0.12～0.30 0.30～0.70 ≤0.045 ≤0.045 （4）铁合金成分。见表1-4。
表1-4 铁合金成分
元素 C Si Mn P S Fe 硅铁/% —70 0.70 0.05 0.04 29.21 锰铁7.50 2.50 75 0.38 0.03 14.59 铁合金种的元素收得率：Mn的收得为80%，Si的收得率为75%，C的收得率为90%，
其中10%的C被氧化成CO2。P，S，Fe全部进入钢中。
（5）操作实测数据。见表1-5。
表1-5 实测数据
名称参数名称参数
终渣碱度R=%CaO/%SiO2=2.8 喷溅铁损为铁水量的（0.1～0.3）%，
取0.2%计算
铁矾土加入量为铁水量的0.5% 渣中铁损（铁珠）为渣量的（1～2.5）%,取2.5%
计算
矿石加入量为铁水量的1.0% 氧气纯度99.5%O2，0.5%N2
炉衬侵蚀量为铁水量的（0.1～0.3）%，
取0.1%计算炉气中自由氧含
量
为炉气体积的0.5%
终渣T.Fe含量取12%计算，其中炉渣中的
（%FeO）=1.35（%Fe2O3）金属中[C]的氧化80%～85%的C氧化成CO，取
80%计算，则20%的C氧化成
CO2
烟尘量为铁水量的（1.3～1.5）%，
取 1.5%计算（其中FeO为
75%，Fe2O3为20%）
1.2计算过程（以100kg铁水为基础）
（1）炉渣量及成分。炉渣来自金属料元素氧化和还原的产物，加入的造渣剂以及炉衬侵蚀等。
①铁水中各元素氧化量。终点钢水的成分是根据同类转炉冶炼Q235钢种的实际数
据选取。其中[C]：应根据冶炼钢种含碳量和预估计的脱氧剂的增碳量来确定终点
钢水含碳量，取0.10%；[Si]：在碱性氧气转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被
氧化进入炉渣；[Mn]：终点钢水残锰量，一般为铁水中含锰量的50%～60%，取
50%；[P]：采用低磷铁水操作，铁水中磷约85%～95%氧化进入炉渣，在此取脱
磷率为90%。
铁水中各元素氧化量见表1-6。
表1-6 100k g铁水各元素氧化量
元素 C Si Mn P S 合计铁水/kg 3.9 0.55 0.33 0.068 0.002
终点钢水/kg 0.1 痕迹0.165 0.0068 0.002
氧化量/kg 3.8 0.55 0.165 0.0512 0.002 4.5682 其中，氧化成CO的C质量为3.8×80%=3.04kg，氧化成CO2的C质量为3.8×
20%=0.76kg。
②铁水中各元素氧化耗氧量及氧化产物量。见表1-7。
表1-7 铁水中各元素氧化耗氧量及氧化产物量
元素反应产物耗氧量产物量备注
C [C]→[CO] 3.04×16/12=4.053 3.04×28/12=7.093 进入炉气
[C]→[CO2] 0.76×32/12=0.868 0.76×60/28=1.628 进入炉气Si [Si]→(SiO2) 0.55×32/28=0.628 0.55×60/28=1.178 进入炉渣Mn [Mn]→(MnO) 0.165×16/55=0.048 0.165×71/55=0.213 进入炉渣P [P]→(P2O5) 0.0512×80/62=0.066 0.0512×142/62=0.117 进入炉渣Fe [Fe]→(FeO) 0.593×16/72=0.132 0.763
[Fe]→(Fe2O3) 0.396×48/112=0.170 0.565
合计 5.663
③造渣剂加入量及其各组元质量
a.矿石、铁矾土、炉衬带入的各组元质量。由矿石、铁矾土加入量和炉衬侵蚀
量和其中各组元的成分可计算出各组元的质量，见表1-8和1-9。炉衬中C
的氧化耗氧量为0.1×16.4%×（16×80%/12+32×20%/12）=0.026kg。
b.轻烧白云石。为了提高转炉炉衬寿命，在加入石灰造渣的同时，添加轻烧白
云石造渣，其目的是提高炉渣中MgO的含量，有利于提高炉衬寿命。渣中
（MgO）含量在6%～10%效果较好。经试算后轻烧白云石加入量为
1.5kg/100kg铁水。其各组元质量见表1-8和表1-9.其中的烧减为
（MgCO3·CaCO3）分解产生的CO2质量。
c.炉渣碱度和石灰加入量。根据铁水的[P]、[S]含量，取终渣碱度R=2.8。未计
石灰带入的SiO2量时，渣中现有的SiO2量为（见表1-7和表1-8）：
∑(SiO2)=(SiO2)
铁水+(SiO2)
炉衬
+(SiO2)
矿石
+(SiO2)
铁矾土
+(SiO2)
轻白
=1.178+0.001+0.056+0.143+ 0.008=1.386kg 渣中现有的CaO量为：
