炼钢过程物料平衡和热平衡计算

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（3）；其他数据（见表4）表1 冶炼钢种及其成分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2 物料平衡基本项目收入项有：废钢、生铁、碳粉、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、碳粉中挥发分。

3 计算步骤以100kg金属炉料（废钢+生铁）为基础，按工艺阶段分为熔化期和氧化期分别进行计算，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，不足碳量用碳粉来配。

其结果列于表5。

表5 炉料配入量*碳烧损率25%。

0.515/（0.75×0.8221）=0.8352)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4。

（2）确定氧气和空气消耗量：耗氧项包括炉料中元素的氧化，碳粉和电极中碳的氧化；而矿石则带来部分氧，石灰中CaO被自身S还原出部分氧。

详见表6。

*令铁烧损率为2%，其中80%生成Fe2O3挥发掉成为烟尘的一部分；20%成渣。

在这20%中，按3：1的比例分别生成（FeO）和（Fe2O3）。

如表4中所述，应由氧气供给的氧为50%，即3.085×50%=1.543,空气应供氧1.543-0.270=1.273kg，由此可求出氧气与空气的实际消耗量如表7上述1）+2）便是熔化期的物料收入量。

（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，碳粉和电极中的灰分，以及加入的各种熔剂。

结果见表8。

几点说明：①Fe的消耗量，按表6中注释97.759×2%×20%=0.391②石灰中氧化钙的计算,石灰中自身S还原消耗0.002kgCa③矿石中的Fe2O3假设全部还原，还原得到的铁为1.000×0.8977×112/160=0.628kg（4）确定金属量：金属量Q i=金属炉料重+矿石带入的铁量-炉料中C、Si、Mn、P和Fe的烧损量+碳粉配入的碳量=100+0.628-3.194+0.515=97.949kg。

转炉车间炼钢物料平衡热平衡计算转炉车间是炼钢过程中的重要环节，需要进行炼钢物料平衡和热平衡计算，以确保生产过程的稳定和高效。

本文将对转炉车间的炼钢物料平衡和热平衡计算进行详细介绍。

炼钢物料平衡是指通过对转炉车间中的原料投入和产出物料进行测量和计算，从而得到物料平衡的结果。

炼钢物料平衡的目的是确保转炉车间原料的投入和产出物料的稳定性，避免资源的浪费和环境的污染。

物料平衡的计算主要包括原料质量平衡和物料流量平衡两个方面。

原料质量平衡是指对转炉车间中原料的质量进行计算和比较。

首先，需要测量和记录转炉车间中原料的投入量和产出量，包括铁矿石、废钢、废铁、石灰石等原料。

然后，根据原料的化学成分和质量比例，计算不同原料的质量，并与实际投入和产出物料进行比较。

如果投入和产出物料的质量不平衡，就需要调整原料的配比和使用，以达到物料平衡的要求。

物料流量平衡是指对转炉车间中物料流动的计算和分析。

首先，需要测量和记录转炉车间中不同物料的流量和速度，包括氧气、燃烧剂、炉渣、煤粉等。

然后，根据物料流动的速度和体积，计算不同物料在转炉车间中的流量，并与实际测量结果进行比较。

如果物料的流量不平衡，就需要调整物料的供给和流动方式，以保持物料平衡的状态。

炼钢热平衡计算是指通过对转炉车间中的热能输入和输出进行测量和计算，从而得到热平衡的结果。

炼钢热平衡计算的目的是确保转炉车间热能的合理利用和能量的平衡。

热平衡的计算主要包括燃烧热平衡和传热平衡两个方面。

燃烧热平衡是指对转炉车间中燃料的燃烧过程进行计算和分析。

首先，需要测量和记录转炉车间中燃料的消耗量和燃烧产物的产生量，包括煤粉、燃气、燃油等。

然后，根据燃料的能量含量和燃烧反应的热效率，计算燃料的热值和燃烧产生的热能，并与实际产生的热能进行比较。

如果燃烧过程的热能不平衡，就需要调整燃料的供给和燃烧方式，以达到热平衡的要求。

传热平衡是指对转炉车间中传热过程的计算和分析。

首先，需要测量和记录转炉车间中不同部位的温度和热能输入输出，包括炉渣的温度、冷却水的流量和温度、炉气的温度等。

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，kgC 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2-1-73、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2-1-82）萤石加入量及成分萤石加入量为0.30kg/kg铁水，其成分及重量见表2-1-93）炉衬侵蚀量为0.200公斤/100公斤铁水，其成分及重量见2-1-104）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。

一、炼钢物料平衡与热平衡计算(一)物料平衡物料平衡是计算冶炼过程当中参与炼钢反应的全部物料如铁水、废钢、氧气、矿石、石灰、萤石、炉衬、钢液、炉渣、炉气、烟尘等之间的平衡关系。

热平衡则是计算炼钢过程当中的热量收益(铁水的物理热和化学热)与热量支出(钢、渣、气的物理热、冷却剂吸热及热量损失)之间的平衡关系。

物料平衡计算和热平衡计算有两种方案,一种是为了预设新转炉车间选用有关设备而举行的平衡计算;另一种则是为了改进已投产转炉工艺参数对实测数据举行平衡计算和分析,以指导生产。

基本思路:根据本地的资源环境(铁水成分和温度、石灰等材料的成分)确定计算的基本数据,结合已投产转炉的实际生产环境假定一些数据(喷溅损失、烟尘损失等),然后依据这些原始数据举行平衡计算.(二)热平衡计算为方便计算,以冷料的温度—25℃为基准(起点温度不影响热量收益和热量支出的平衡即相对关系)。

1)热量收益热量收益Q收:一般环境下,转炉炼钢的热收益为铁水的物理热和化学热即元素氧化放热。

(1)铁水的物理热:铁水的熔点t熔=1539-∑△t×X-7=1092 ℃Q铁=M[C固(t熔-25)+λ+C液(t铁-t熔)]=114469.7 kJ(2)铁中元素氧化放热和成渣热:Q放=∑qi×i的氧化量=94148.1 kJ(3)烟尘生成热Q烟尘:Q烟尘=1.6×(77%×56/72×5020+20%×112/160×6670)=6304.4 kJ(4)炉衬中碳氧化放热Q衬:Q衬=0.5×5%×(90%×10950+10%×34520)=332.7 kJ以是,Q收=114469.7+94148.1+6304.4+332.7=215254.9 kJ2)热量支出钢液物理热:(1)钢液的熔点t熔=1539-∑△t×X-7=1520℃Q铁=M[C固(t熔-25)+λ+C液(t终-t熔)]=130277.0 kJ2)熔渣物理热Q渣= M[ C液(t液-25)+λ]=31074.6kJ(炉渣温度比钢水低20℃)3)矿石分化吸热Q矿=1×(29.4%×56/72×5020+61.8%×112/160×6670+209.20)=4242.5kJ4)烟尘带走热Q尘=烟尘量1.6×[1.0(1450-25)+209.20]=2614.7 kJ5)炉气物理热Q气=10.71×1.136(1450-25)=17337.3 kJ6)渣中铁珠带走热量Q和=1.112[0.745(1520-25)+217.568+0.8368(1650-1520)=1601.4 kJ7)喷溅金属带走热量Q和=1.0[0.745(1520-25)+217.568+0.8368(1650-1520)=1440.1 kJ8)热损失吹炼过程当中的热量损失包括炉口和炉体的热辐射及冷却水带走的热量等,因炉容及炉口巨细、耐材厚度等不同而异,一般为热收益的3～8%,取5%。

炼钢物料平衡热平衡计算概述炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中非常重要的工作。

炼钢过程中涉及多种原料和产品，在确保炉况稳定和冶炼效果良好的前提下，需要对原料的投入和产物的产出进行平衡计算。

炼钢物料平衡计算的目的是确定钢铁冶炼过程中各种原料的投入量，确保原料的充分利用以及合理投放。

平衡计算的依据是材料的质量守恒定律，即进入的物料的质量必须等于产出物料的质量。

在炼钢过程中，主要的原料包括铁矿石、废钢、废铁等，而产出的物料则包括粗钢、渣钢、炉渣等。

通过对原料的投入量和产出物料的重量进行平衡计算，可以了解到炼钢过程中原料的利用率以及产物的产出量，从而对冶炼效果进行评估和优化。

热平衡计算是指对炼钢过程中的热量进行平衡计算。

炼钢过程中需要对炉内的温度进行控制，以确保冶炼反应能够正常进行。

在炼钢过程中，原料和加热介质（如燃料）的输入会带来热量的输入，而冶炼过程中的反应则会导致热量的输出，主要包括燃烧、还原和吸热反应等。

通过对输入和输出热量的平衡计算，可以确定炉内的热量分布和热量损失，进而对炉内温度进行控制和优化。

炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中冶炼稳定性和经济效益的重要保障。

通过这些计算，可以了解到原料的利用率和产物的产出量，从而提高冶炼效果和产品质量。

同时，通过热平衡计算可以实时监测炉内的温度变化，及时发现和解决温度异常问题，确保冶炼过程的可控性和稳定性。

因此，炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中不可或缺的重要环节。

炼钢物料平衡和热平衡计算在炼钢过程中起着非常重要的作用。

通过这些计算，冶炼厂可以更好地了解和控制物料的投入和产物的产出，实现冶炼过程的稳定运行和优化效果。

首先，炼钢物料平衡计算能够确保原料的充分利用和合理投放。

在炼钢过程中，钢厂会使用不同的原料，如铁矿石、废钢、废铁等。

这些原料的投入量需要经过平衡计算来确定，以确保原料的利用率最大化。

通过平衡计算，可以了解到每种原料的投入量，避免过量或不足的情况发生。

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。

炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质
生铁
锰铁硅铁
物料平衡计算前，必须确定冶炼设备和方法以及炉
现代电弧炉冶炼工艺与传统三段式有较大的变化
火砖块是浇铸系统的废弃品，它的
配碳比钢种规格中线高0.70%，焦炭的收得率按75%计（7-28）
熔化期脱碳量30%，
CO:CO2=7:3,下同
Fe含量见表7-29
余见注释
焦炭中C含量
烧损率为25%
石灰中的S含
量为0.06%
（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，以及加入的各种溶剂。

结果见表7-32.
（4）确定金属量：金属量Qi=金属炉料重+矿石带入的铁量-炉料中C、Si、Mn、P和Fe的烧损量+焦炭配入得碳量
炉顶、炉衬消耗
量见表7-28
烧损的Fe，其中20%进入渣中，其中75%为Fe2O3，25%为FeO
引起氧化期物料波动的因素有：扒除熔化渣，造新渣；金属中
还原期采用白渣操作，引起该期物料变化的因素有：。

第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算炼钢是通过将生铁加热到高温，然后进行氧化还原反应来去除杂质的过程。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡是非常重要的计算，以确保过程的稳定性和效率。

首先，让我们来看一下炼钢过程中的物料平衡计算。

物料平衡是指在炼钢过程中输入和输出物料的量之间的平衡。

在炼钢过程中，主要的输入物料是生铁、石灰石、废钢等，而主要的输出物料是炼钢渣、废气和钢水等。

物料平衡计算可以通过考虑每个输入和输出物料的质量来完成。

首先需要确定每个输入物料的质量，并计算出每个输入物料的总量。

然后需要确定每个输出物料的质量，并计算出每个输出物料的总量。

最后，通过比较输入和输出物料的总量，可以确定物料平衡是否达到。

在炼钢过程中，石灰石主要用于吸附硫化物和冶炼渣的形成，废钢用于加碳和提供合金元素。

当炼钢渣形成时，一些杂质也会被吸附在渣中，从而净化钢水。

因此，通过控制输入物料的质量，并进行物料平衡计算，可以确保炼钢过程中的物料平衡。

其次，让我们来看一下炼钢过程中的热平衡计算。

热平衡是指在炼钢过程中输入和输出热量之间的平衡。

在炼钢过程中，主要的输入热量是燃料的燃烧热量，而主要的输出热量是废气和钢水。

热平衡计算可以通过考虑每个输入和输出热量的量来完成。

首先需要确定每个输入热量的量，并计算出每个输入热量的总量。

然后需要确定每个输出热量的量，并计算出每个输出热量的总量。

最后，通过比较输入和输出热量的总量，可以确定热平衡是否达到。

在炼钢过程中，需要控制燃料的燃烧速率和炉内气体的流动速率，以确保输入和输出热量的平衡。

此外，还可以通过热回收和余热利用来提高热平衡效果。

例如，可以使用余热回收装置来回收废气中的热能，并将其用于加热其他冷却介质。

综上所述，物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中非常重要的计算。

通过控制输入物料的质量和量，并考虑输入和输出热量的平衡，可以确保炼钢过程的稳定性和效率。

此外，还可以使用其他技术和设备来提高物料平衡和热平衡效果，以进一步提高炼钢过程的效率。

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。

炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算炼钢是一种重要的冶金工艺，通过加热和处理铁矿石和其他原料，从而将其转化为钢铁。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡的计算是保证炼钢过程顺利进行的关键。

1.物料平衡计算物料平衡计算是指在炼钢过程中，对原料和产物之间的质量变化进行控制和监测。

物料平衡计算的基本原理是质量守恒定律，即物质在任何化学反应和过程中，质量不能被创造或破坏。

在炼钢过程中，主要的原料包括铁矿石、废钢和其他合金。

物料平衡计算的目的是确定原料和产物之间的质量变化以及原料的流量。

以基本的炼钢炉为例，物料平衡计算可以分为三个主要步骤：1)原料质量和流量测量：测量并记录原料的质量和流量，包括铁矿石、废钢和其他合金的输入。

2)化学反应和质量变化计算：根据炼钢过程中的化学反应，计算原料和产物之间的质量变化。

这包括原料的表面吸附、化学反应和挥发物的产生。

3)产物质量和流量测量：测量并记录产物的质量和流量，包括钢铁和炉渣的输出。

通过这些步骤，可以得到原料和产物之间的质量平衡关系。

通过不断调整原料的输入和产物的输出，可以确保炼钢过程中的物料平衡。

热平衡计算是指在炼钢过程中，通过计算热量的吸收和释放，以确保炉内的温度可以达到所需的炼钢温度。

在炼钢过程中，有几种主要的热量转移方式，包括辐射、传导、对流和蒸发。

热平衡计算的基本原理是能量守恒定律，即能量不能被创造或破坏。

热平衡计算可以分为以下几个步骤：1)炉内温度测量：通过在炉内安装温度传感器，可以测量和记录炉内的温度分布。

2)热量输入和输出计算：通过测量原料的热量输入和产物的热量输出，可以计算总的热量平衡。

热量输入包括燃料燃烧生成的热量和化学反应产生的热量。

热量输出包括炉渣的热量、废气的热量以及钢铁的热量。

3)热量转移计算：通过计算炉内热量的传导、辐射、对流和蒸发，可以确定炉内的热量分布。

这可以通过数学模型和计算方法进行计算。

通过热平衡计算，可以确定炉内的温度分布，并根据需要进行调整。

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。

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① 由还原出的氧量，消耗的量表6炉衬蚀损的成渣量表加入溶剂的成渣量①石灰加入量计算如下：由表可知，渣中已含渣中已含（Si02）=0.857+0.009+0.028+0.022=0.914kg.因设定的终渣碱度 R=3.5 ;故石灰加入量为[R D w （SiO 2）— B w （CaO ）]/[w （CaO 石灰）一R X w （SiO 2 石灰）]=2.738/ （88.00% — 3.5 X2.50% ） =3.45kg ②为（石灰中CaO 含量）一（石灰中 S T CaS 自耗的CaO 量）。

炼钢物料平衡热平衡计算概述炼钢是一项涉及到复杂物料流动和能量转化的工艺过程。

热平衡计算是炼钢过程中的重要一环，它可用于评估和优化炼钢装置的热能利用效率。

炼钢物料平衡热平衡计算主要包括两个方面：物料平衡计算和热平衡计算。

物料平衡计算是指通过对炼钢装置中各个系统和设备中原料、中间产品和产出物料的流量进行测量和计算，以确定物料流动的平衡状况。

这一步骤通常包括测量和计算进料的质量和流量、测量和计算产出物料的质量和流量以及收集和记录其他与物料平衡相关的数据。

物料平衡计算可帮助工程师了解炼钢过程中原料的利用率和产出物料的损耗情况，从而评估和改进炼钢装置的运行效果。

热平衡计算是指通过对炼钢装置中的热流量进行测量和计算，以确定能量的平衡状况。

在炼钢过程中，燃料燃烧产生的热能被用于加热冷却液、回收热能或用于其他工艺用途。

热平衡计算可以帮助工程师了解炼钢装置中热能的利用率和能量总和的平衡状况，从而优化能源利用，降低能源消耗。

物料平衡和热平衡的计算是相互关联的，彼此影响。

在炼钢过程中，物料的流动和能量的转化是紧密联系的。

例如，在高炉冶炼过程中，铁矿石和焦炭作为原料进入高炉，燃烧产生的热能用于冶炼和预热原料。

热平衡计算可以帮助确定燃烧的热能是否能满足冶炼的要求，物料平衡计算可以帮助确定原料的利用率和产出物料的质量。

总之，炼钢物料平衡热平衡计算是炼钢过程中的关键一环，它可用于评估和优化炼钢装置的热能利用效率。

通过物料平衡计算可以了解原料的利用率和产出物料的损耗情况，通过热平衡计算可以了解炼钢装置中热能的利用率和能量平衡情况。

这两个计算相互关联，彼此影响，共同为炼钢过程的优化提供依据。

炼钢物料平衡热平衡计算是炼钢过程中的重要环节，其目的是评估和优化炼钢装置的热能利用效率。

通过进行物料平衡计算和热平衡计算，可以对炼钢过程中的物料流动和能量转化进行有效控制和管理，从而提高生产效率和降低能耗。

物料平衡计算是通过对炼钢装置中的原料、中间产品和产出物料的流量进行测量和计算，以确定物料流动的平衡状况。

炼钢过程物料平衡和热平衡计算炼钢过程是将生铁或者其他铁合金通过熔炼等一系列工艺操作得到所需成分和性能的钢的过程。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡计算是非常重要的。

物料平衡计算是炼钢过程中的一项重要工作，其目的是通过计算物料的进出量，确定每个工序中原料和产物的平衡情况，以便控制和优化炼钢过程。

炼钢过程中常用的物料平衡计算方法有材料平衡和元素平衡两种。

材料平衡计算主要是根据原料的进出量和成分，以及每个工序中材料的变化情况，来计算各种物料的平衡情况。

以炼钢高炉为例，其主要原料是铁矿石、焦炭和空气，通过冶金反应得到生铁和炉渣。

在材料平衡计算中，需要考虑到进料的质量和数量，以及冶金反应中矿石的还原程度、焦炭的燃烧程度等因素。

通过对每个工序中原料和产物的物料平衡计算，可以确定炉内各种物料的流动情况和变化规律，以便优化炼钢过程，提高钢的质量和产量。

元素平衡计算是针对炼钢过程中的元素进行的平衡计算。

炼钢过程中，除了铁、碳、硅、锰等主要元素外，还有许多杂质元素，如磷、硫、氧等。

元素平衡计算需要考虑每个工序中元素的进出量，以及元素在冶金反应中的分配情况。

通过元素平衡计算，可以确定炼钢过程中每个工序的杂质元素的分布情况，以便进行相应的处理和控制，保证钢的质量符合要求。

热平衡计算是炼钢过程中的另一个重要工作，其目的是通过计算炼钢过程中的热量进出量，了解各个工序的热平衡情况，以便合理利用热能，优化炼钢过程。

炼钢过程中产生的热量主要有焦炭燃烧产生的热量、冶金反应放热产生的热量、热风和燃料的预热热量等。

热平衡计算中需要考虑的因素有炉内热量的进出量、热量的耗散和损失等。

通过热平衡计算，可以确定每个工序中热量的平衡情况，以便根据热量的分布和变化，进行相应的热能利用优化。

在炼钢过程中进行物料平衡和热平衡计算，可以帮助把握炼钢过程中材料和热量的变化规律，从而更好地控制和优化整个过程。

这对于提高炼钢质量、降低成本具有重要意义。

同时，物料平衡和热平衡计算也为炼钢过程的模拟和仿真提供了基础数据，为炼钢工艺的改进和创新提供了理论依据。