煉鋼廠設(shè)計(jì)原理講稿[共184頁]

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1、1 鋼鐵廠設(shè)計(jì)概述 1.1 鋼鐵工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 材料技術(shù)、能源技術(shù)和信息技術(shù)是構(gòu)成人類現(xiàn)代文明的三大支柱。材料是人類社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。材料又分金屬材料、無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料，金屬材料是現(xiàn)代文明的重要支撐材料，沒有金屬材料便沒有人類的物質(zhì)文明。國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門都離不開金屬材料，目前，盡管陶瓷材料、高分子材料和復(fù)合材料發(fā)展很快，但是金屬材料在今后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍將占主導(dǎo)地位。金屬材料包括鋼鐵材料和有色金屬材料兩大類，是整個(gè)原材料工業(yè)體系中的重要組成部分，它與能源工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)一樣，是構(gòu)成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。由于鐵在地殼中占5％，分布比較集中，適合大量開采和大規(guī)模

2、冶煉加工，故在所有金屬材料中屬于成本低、儲(chǔ)量大、用途廣和可再生利用的材料。人類開采并利用鐵的歷史可以追溯到3000多年以前，以鐵為主要元素可以生產(chǎn)出各種用途和性能的鋼鐵產(chǎn)品，這些鋼鐵產(chǎn)品為人類生活提供了極大的物質(zhì)財(cái)富，鋼鐵產(chǎn)品作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原材料，是當(dāng)今世界各國(guó)追求工業(yè)文明和提高經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志之一。 鋼鐵是用途最廣泛的金屬材料，人類使用的金屬中，鋼鐵占90％以上。人們生活離不開鋼鐵，人們從事生產(chǎn)或其它活動(dòng)所用的工具和設(shè)施也都要使用鋼鐵。鋼鐵產(chǎn)量往往是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平和生產(chǎn)能力的重要標(biāo)志，鋼鐵的質(zhì)量和品種對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其他工業(yè)部門產(chǎn)品的質(zhì)量，都有著極大的影響。 現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)是

3、個(gè)龐大的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，主要生產(chǎn)部門包括采礦、選礦、燒結(jié)球團(tuán)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等；也包括大量的輔助生產(chǎn)部門，如焦化、耐火材料、石灰、鐵合金、機(jī)修、動(dòng)力、運(yùn)輸?shù)?，而且還包括專門以鋼鐵工業(yè)為工作和研究對(duì)象的大專院校、科學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)信息、營(yíng)銷機(jī)構(gòu)、地質(zhì)勘探、工程設(shè)計(jì)和建設(shè)施工等部門。 1.2 工程設(shè)計(jì)的意義 設(shè)計(jì)是一個(gè)古老的行業(yè)。自從人類最早制造工具、修建遮蔽風(fēng)雨的洞穴和泥土屋開始，就有了某種意義的設(shè)計(jì)。工程世界的發(fā)展，無非包括量變和質(zhì)變兩個(gè)方面，生產(chǎn)主要增加產(chǎn)品數(shù)量，而產(chǎn)品本身的更新?lián)Q代、研制新產(chǎn)品等質(zhì)變飛躍，則依靠工程設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。因此，從根本意義上說，設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性勞動(dòng)，它是設(shè)計(jì)師(工程師)

4、所從事的工作中最有新意、最能使人感到滿足的工作之一。當(dāng)一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)提出時(shí)設(shè)計(jì)是并不存在的，設(shè)計(jì)師從接受之時(shí)開始，就要根據(jù)設(shè)計(jì)要求構(gòu)思各種可能的方案，經(jīng)過反復(fù)推敲、比較，選擇其中最佳方案。 基本建設(shè)是發(fā)展生產(chǎn)力的重要手段，而設(shè)計(jì)工作又是基本建設(shè)的重要環(huán)節(jié)和先導(dǎo)，是整個(gè)工程建設(shè)的靈魂，是把科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶。沒有現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)，就沒有現(xiàn)代化的建設(shè)。在建設(shè)項(xiàng)目確定之前，它為項(xiàng)目決策提供科學(xué)依據(jù)；在建設(shè)項(xiàng)目確定之后，它又為工程建設(shè)提供設(shè)計(jì)文件。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)加快工程項(xiàng)目的建設(shè)速度，節(jié)約建設(shè)投資，保證項(xiàng)目投產(chǎn)取得好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益都起著決定性的作用。 將一種或多種冶金原料經(jīng)過

5、一個(gè)特定的過程得到另一種或多種冶金原料(或產(chǎn)品)，這個(gè)特定的過程稱為冶金工藝過程。冶金工藝過程中所包括的冶金物理化學(xué)反應(yīng)、反應(yīng)的空間(冶金爐、設(shè)備、管線)和反應(yīng)的控制等方面的技術(shù)稱為冶金工藝技術(shù)。鋼鐵廠設(shè)計(jì)，是將一個(gè)系統(tǒng)(如一個(gè)鋼鐵廠、一個(gè)生產(chǎn)車間或一套裝置等)按照其工藝技術(shù)要求，經(jīng)工程技術(shù)人員的創(chuàng)造，將其全部描繪成圖紙、表格及必要的文字說明的過程，也就是用文件化的語言(工程語言)將工藝技術(shù)轉(zhuǎn)化為圖紙的全過程。 1.3 基本建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)程序 1.3.1 基本建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)類型 建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)按照項(xiàng)目的性質(zhì)可分為新建、擴(kuò)建、改建、遷建和恢復(fù)建設(shè)項(xiàng)目5類： (1)新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)：指為經(jīng)濟(jì)、

6、科技和社會(huì)發(fā)展從無到有“平地起家”新開始建設(shè)的項(xiàng)目。有的建設(shè)項(xiàng)目原有的基礎(chǔ)很小，經(jīng)擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模后，其新增加的固定資產(chǎn)價(jià)值超過原有固定資產(chǎn)價(jià)值二倍以上的也算新建項(xiàng)目。這種類型的設(shè)計(jì)要求比較全面系統(tǒng)，要完成項(xiàng)目建議書、可行性研究、廠址選擇、初步設(shè)計(jì)直至施工圖設(shè)計(jì)一整套設(shè)計(jì)任務(wù)。 (2) 改建項(xiàng)目設(shè)計(jì)：指原有企業(yè)為了提高生產(chǎn)效益，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量或改變產(chǎn)品方向，對(duì)原有設(shè)備或工程進(jìn)行技術(shù)改造的項(xiàng)目。有的企業(yè)為了平衡生產(chǎn)能力，增建一些附屬、輔助車間或非生產(chǎn)性工程，也算改建項(xiàng)目。 (3)擴(kuò)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)：指原有企業(yè)為擴(kuò)大原產(chǎn)品生產(chǎn)能力(效益)或增加新的產(chǎn)品生產(chǎn)能力，而新增建主要車間，同時(shí)增建相應(yīng)設(shè)備(爐子座數(shù)

7、和連鑄機(jī)臺(tái)數(shù))而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 (4)遷建項(xiàng)目設(shè)計(jì)：指原有企業(yè)、事業(yè)單位．由于各種原因(如為改變生產(chǎn)力布局)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)搬到另一地方建設(shè)的項(xiàng)目。遷移另地建設(shè)項(xiàng)目，不論其規(guī)模是維持原狀還是擴(kuò)大規(guī)模，均算遷建項(xiàng)目，—般指的是全廠性遷建項(xiàng)目。 (5)恢復(fù)建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)：指原有企業(yè)遭受各種災(zāi)害，毀壞嚴(yán)重，使原有固定資產(chǎn)已全部或部分報(bào)廢，對(duì)全廠進(jìn)行重建的項(xiàng)目。不論是按原有規(guī)模重新恢復(fù)，還是在恢復(fù)的同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)建都屬于恢復(fù)建設(shè)項(xiàng)目。 廠址選擇 項(xiàng)目建議書 預(yù)可行性研究 接受任務(wù) 技術(shù)考察 可行性研究 環(huán)境影響評(píng)價(jià) 復(fù)查廠址 初步設(shè)計(jì) 提出初堪要求 設(shè)備采購(gòu) 施工圖設(shè)計(jì) 提出詳堪要求

8、 施工服務(wù) 竣工驗(yàn)收 圖1—1 設(shè)計(jì)工作程序框圖 設(shè)計(jì)工作程序框圖見圖1—1 鋼鐵廠的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，是由各個(gè)不同的專業(yè)組成的一個(gè)有機(jī)整體，設(shè)計(jì)涉及許多專門的學(xué)科，如煉鐵、煉鋼、軋鋼、冶金機(jī)械、自動(dòng)化控制、動(dòng)力工程、土木建筑、給排水、總圖運(yùn)輸、采暖通風(fēng)、環(huán)境保護(hù)、安全衛(wèi)生、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、工程經(jīng)濟(jì)等。設(shè)計(jì)單位根據(jù)工廠設(shè)計(jì)的需要將這些學(xué)科重新劃分，設(shè)立為各個(gè)不同的專業(yè)。雖然各專業(yè)的分工不同，但相互間都有非常密切的內(nèi)在聯(lián)系，而且這種聯(lián)系在設(shè)計(jì)過程中至關(guān)重要，各專業(yè)必須互相協(xié)調(diào)合作才能保證鋼鐵廠的設(shè)計(jì)整體往前推進(jìn)，才能保證工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。 鋼鐵廠建設(shè)項(xiàng)目的類型不同，設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求也不

9、盡相同。但是不論哪種類型的項(xiàng)目設(shè)計(jì)都是以鋼鐵冶煉工藝專業(yè)為主體，其它專業(yè)(設(shè)備、土建、動(dòng)力、自動(dòng)化和儀表、給排水及采暖通風(fēng)、機(jī)修、總圖運(yùn)輸，技術(shù)經(jīng)濟(jì)等)相輔助的整體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中要解決一系列未來建設(shè)和生產(chǎn)問題，其中包括生產(chǎn)工藝、廠房建筑、原材料、燃料、壓縮空氣、氧氣、水、電的供應(yīng)、廠址選擇確定與交通運(yùn)輸、設(shè)備制造、安裝和維修，環(huán)境保護(hù)等。 通常將工程設(shè)計(jì)工作劃分為三個(gè)階段或兩個(gè)階段，即初步?jīng)]計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)，或擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。建國(guó)初期，工廠設(shè)計(jì)是按照初步?jīng)]計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段進(jìn)行的，后來逐漸地積累了比較多的設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采取了二階段設(shè)計(jì)(即擴(kuò)大的初步設(shè)計(jì)和

10、施工圖設(shè)計(jì))。目前較多的是采用兩個(gè)階段設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)項(xiàng)目對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)有重大影響，或技術(shù)要求比較高以及缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，則仍采用三階段設(shè)計(jì)，對(duì)于規(guī)模小的簡(jiǎn)單的工廠(或車間)亦可以采用一階段設(shè)計(jì)。一階段設(shè)計(jì)也稱技術(shù)施工設(shè)計(jì)，即在施工設(shè)計(jì)之前，以工藝人員為主，根據(jù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各項(xiàng)方針政策，對(duì)生產(chǎn)流程，車間規(guī)模的大小、車間等級(jí)，協(xié)作產(chǎn)品及分期建設(shè)等原則問題提出初步意見，并做出車間平面布置圖，經(jīng)有關(guān)部門負(fù)責(zé)人審查同意后，即可開始施工設(shè)計(jì)。但是，為了確保擬建項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的可靠性，充分發(fā)揮項(xiàng)目建成后的作用，在設(shè)計(jì)開始前應(yīng)作可行性研究，也就是說，設(shè)計(jì)要在可行性研究報(bào)告完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行，實(shí)際上我國(guó)已把擬建項(xiàng)目的可行性

11、研究視作設(shè)計(jì)過程的最初階段。 1.3.2 項(xiàng)目建議書 項(xiàng)目建議書是法人單位根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃、地區(qū)規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策和建設(shè)任務(wù)，結(jié)合資源情況、建設(shè)布局等條件，經(jīng)過調(diào)查、預(yù)測(cè)、分析而提出的具體項(xiàng)目建設(shè)建議。項(xiàng)目建議書作為基本建設(shè)程序最初階段的工作，是對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的輪廓設(shè)想和立項(xiàng)的先導(dǎo)，是為建設(shè)項(xiàng)目取得建設(shè)資格而提出的建議，它用于上報(bào)政府部門，使之對(duì)工程項(xiàng)目做出初步?jīng)Q策。此建議一經(jīng)主管審批機(jī)關(guān)批準(zhǔn)后即宣告該項(xiàng)目立項(xiàng)，被納入前期工作計(jì)劃。并且作為開展可項(xiàng)目行性研究和編制設(shè)計(jì)任務(wù)書的依據(jù)。 1.3.5 初步設(shè)計(jì) （1）初步設(shè)計(jì)的目的 初步設(shè)計(jì)

12、的目的是對(duì)于在指定地點(diǎn)和規(guī)定期限內(nèi)計(jì)劃建設(shè)的工程，闡明其在技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性；保證正確的選擇建設(shè)場(chǎng)地及確定其主要原料、燃料、水、動(dòng)力供應(yīng)來源；并對(duì)所設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目做出基本技術(shù)決定，確定工程總造價(jià)和基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在兩階段設(shè)計(jì)時(shí)，初步設(shè)計(jì)及其總概算可作為工程撥款和監(jiān)督撥款使用的基本文件。 1.3.6 技術(shù)設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)是指對(duì)—些技術(shù)復(fù)雜或有特殊要求的建設(shè)項(xiàng)目，經(jīng)主管部門指定增加的設(shè)計(jì)階段。根據(jù)國(guó)家基本建設(shè)程序的有關(guān)規(guī)定，對(duì)于大、中型企業(yè)設(shè)計(jì)，一般采用兩個(gè)階段設(shè)計(jì)，即初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。對(duì)于特大規(guī)模的工程項(xiàng)目，原料性質(zhì)或冶煉工藝極為復(fù)雜的工程項(xiàng)目，采用新工藝、新設(shè)備而且有

13、待試驗(yàn)研究的新開發(fā)工程項(xiàng)目，某些援外的工程項(xiàng)目，以及極為特殊的工程項(xiàng)目，可以根據(jù)工程項(xiàng)目的具體條件，上級(jí)機(jī)關(guān)或主管部門要求，在初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)之間增加一段技術(shù)設(shè)計(jì)。一般情況下，為了縮短建設(shè)工期和設(shè)計(jì)周期，均將初步設(shè)計(jì)與技術(shù)設(shè)計(jì)合并為擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)階段或初步設(shè)計(jì)。 技術(shù)設(shè)計(jì)的目的在于，根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)中比較復(fù)雜的項(xiàng)目、遺留問題或特殊需要，通過更為詳細(xì)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，進(jìn)一步研究和闡明其可靠性和合理性，準(zhǔn)確地決定各項(xiàng)主要的技術(shù)問題。技術(shù)設(shè)計(jì)的范圍應(yīng)與初步設(shè)計(jì)中有關(guān)范圍的內(nèi)容基本一致，技術(shù)設(shè)計(jì)的深度原則上與對(duì)初步設(shè)計(jì)的要求沒有區(qū)別，只是在某些技術(shù)問題上的設(shè)計(jì)深度將超過初步設(shè)計(jì)，如在

14、設(shè)備表的基礎(chǔ)上提出設(shè)備訂貨表，在投資概算的基礎(chǔ)上編制投資預(yù)算等。 1.3.7 施工圖設(shè)計(jì) 施工圖設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的最后階段。施工圖設(shè)計(jì)是根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)(或技術(shù)設(shè)計(jì))文件編制，它把初步設(shè)計(jì)(或技術(shù)設(shè)計(jì))中確定的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案，根據(jù)建筑安裝工程或非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制作的需要．進(jìn)一步具體化、明確化、把工程和設(shè)備的各個(gè)組成部分、布置和主要施工方法，以圖樣及文字的形式加以確定，并編制設(shè)備、材料明細(xì)表和施工圖預(yù)算。 1.4 鋼鐵廠設(shè)計(jì)的基本原則 設(shè)計(jì)政策、方針、規(guī)定等是設(shè)計(jì)工作者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循的。根據(jù)我國(guó)鋼鐵企業(yè)設(shè)計(jì)工作的經(jīng)驗(yàn)和國(guó)家對(duì)工業(yè)基建設(shè)計(jì)的要求，鋼鐵企業(yè)設(shè)計(jì)

15、的基本原則歸納如下： 1) 貫徹執(zhí)行黨和國(guó)家工業(yè)建設(shè)的方針政策，符合國(guó)家的法律規(guī)定，廠址選擇必須符合國(guó)家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃要求，節(jié)約用地，盡可能不占或少占耕地、良田。我國(guó)可耕地少，而人口又多，設(shè)計(jì)時(shí)確應(yīng)嚴(yán)格遵循這一政策規(guī)定； 2) 要采用國(guó)內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)、新方法；設(shè)計(jì)方案應(yīng)反映出該領(lǐng)域內(nèi)最新的成就，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)選擇平均先進(jìn)指標(biāo)； 3） 設(shè)計(jì)中盡可能采用各種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，這樣可以減小設(shè)計(jì)工作量和縮短建設(shè)周期； 4） 設(shè)計(jì)中的技術(shù)決定必須緊密結(jié)合國(guó)情，保證技術(shù)先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)合理相結(jié)合，做到技術(shù)先進(jìn)．經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠；在多方案比較中，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的方案

16、，使得噸鋼產(chǎn)品的投資最低，經(jīng)濟(jì)效益最佳； 5） 設(shè)計(jì)所選用的指標(biāo)和技術(shù)方案應(yīng)以客觀的數(shù)據(jù)為依據(jù)，做出的方案經(jīng)得起全面的客觀的推敲，保證所采用的方案有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并能成功的付諸實(shí)施； 6） 合理利用資源，努力節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)資源的合理開發(fā)、綜合利用，我國(guó)礦產(chǎn)資源中共生礦居多，冶金設(shè)計(jì)工作尤其應(yīng)該注意貫徹這一政策； 7） 充分利用當(dāng)?shù)刈匀毁Y源和發(fā)揮現(xiàn)有工業(yè)基地的潛力，盡可能的就地就近選用原材料，以減少運(yùn)輸費(fèi)用，努力節(jié)約原材料、燃料，降低生產(chǎn)成本； 8） 設(shè)計(jì)過程中各部分的設(shè)計(jì)方案要互相聯(lián)系，局部方案應(yīng)與總體方案相一 9） 貫徹環(huán)境保護(hù)法規(guī)，執(zhí)行“建設(shè)項(xiàng)目的三同時(shí)制度和環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度”，使

17、生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，三廢治理符合國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)排放，貫徹節(jié)能綜合利用方針。煤氣致，各專業(yè)的設(shè)計(jì)應(yīng)以工藝設(shè)計(jì)部分為基礎(chǔ)；盡可能回收利用，污水經(jīng)處理后循環(huán)使用，爐渣資源化處理利用，降低噪聲污染，使人們?cè)趦?yōu)雅的環(huán)境中生產(chǎn)和生活； 10） 設(shè)計(jì)中體現(xiàn)社會(huì)主義制度對(duì)勞動(dòng)者安全健康的關(guān)懷。所有設(shè)備的設(shè)計(jì)都必須考慮應(yīng)有的安全措施，防止意外事故發(fā)生； 11）廠區(qū)和車間工作環(huán)境具有較好的布局和較好的勞動(dòng)條件，廠區(qū)應(yīng)具有排列美觀，色彩明快，安全宜人的環(huán)境，以減少疲勞和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 12）廠區(qū)布置、作業(yè)面積、車間高度、交通運(yùn)輸?shù)仍O(shè)計(jì)方案確定時(shí)都應(yīng)考慮未來發(fā)展的可能性，留有發(fā)展余地。

18、 2 氧氣轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計(jì)算 一爐鋼冶煉過程的分析： 圖2－1 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐物料和熱平衡示意圖 收入項(xiàng)：開吹前首先要向爐內(nèi)加入鋼鐵料：鐵水和廢鋼，然后降槍吹氧，同時(shí)加入造渣料：石灰、螢石、白云石、鐵皮或礦石等，以及吹煉過程中爐襯要受到侵蝕而剝落下來進(jìn)入爐內(nèi)。 支出項(xiàng)：開吹后首先從爐口冒出爐氣，爐氣中夾帶著煙塵，吹煉過程中要產(chǎn)生一些噴濺，并且要產(chǎn)生爐渣，爐渣中夾帶著鐵珠，最后得到鋼水。還有其它一些支出物。 通過以上分析，可以給轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡下個(gè)定義：所謂物料平衡就是計(jì)算在煉鋼過程中加入爐內(nèi)并參與煉鋼過程的全部物料和煉鋼過程產(chǎn)生物之間的平衡關(guān)系。它是物質(zhì)不滅定

19、律在煉鋼過程中的具體應(yīng)用。 所謂熱平衡就是計(jì)算在煉鋼過程中熱量的收入與支出之間的平衡關(guān)系。它是能量守恒定律在煉鋼過程中的具體應(yīng)用。 進(jìn)行物料平衡與熱平衡計(jì)算有什么意義呢？在進(jìn)行煉鋼設(shè)計(jì)和組織煉鋼生產(chǎn)過程中，經(jīng)常向我們提出一些“量”的問題需要我們來回答： 例如：在設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)氧槍時(shí)需要知道單位時(shí)間內(nèi)向爐內(nèi)的供氧量是多少？設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)時(shí)需要知道單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的爐氣量是多少？設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐車間時(shí)需要知道一爐鋼產(chǎn)生的渣量是多少？ 在組織煉鋼生產(chǎn)時(shí)，為了制定合理的工藝制度和進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，首先要知道各種物料的加入量是多少和產(chǎn)生的產(chǎn)物量是多少？ 為了制定合理的熱工制度，確定合適的廢鋼加入

20、量，需要知道爐子有多少富余的熱量。（因?yàn)檗D(zhuǎn)爐的熱量除能滿足出鋼要求外還有富余，這部分富余熱量可以用來多吃廢鋼，以降低煉鋼成本） 總之，不論從設(shè)計(jì)方面講，還是從工藝方面講都需要知道一些定量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)從哪里來呢？都是通過轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算得來的。因此，做好物料平衡和熱平衡計(jì)算，對(duì)于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐煉鋼車間及其主要設(shè)備（轉(zhuǎn)爐，氧槍和除塵設(shè)備等），指導(dǎo)和組織煉鋼生產(chǎn)，分析、研究和改進(jìn)冶煉工藝，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制等都有著極其重要的意義。由于轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行著極其復(fù)雜而又激烈地物理化學(xué)反應(yīng)，不可能做到十分精確地計(jì)算，因此，要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行一些假設(shè)處理，做近似計(jì)算，然后在實(shí)際生產(chǎn)中加以修正。 下面以

21、120噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐為例進(jìn)行物料平衡和熱平衡計(jì)算。 2.1 原始數(shù)據(jù) （1）鐵水成分及溫度 表2－1 鐵水成分及溫度 成分 C Si Mn P S 溫度，℃ % 4.250 0.850 0.580 0.150 0.037 1250 （2）原材料成分 表2－2 原材料成分 種 類 成 分 ％ 石灰 礦石 螢石 白云石 爐襯 CaO 91.08 1.00 30.84 54.00 SiO2 1.66 5.61 6.00 0.46 2.05 MgO 1.54 0.52 0.58 20.16 37.75

22、 Al2O3 1.22 1.10 0.78 0.74 1.00 S 0.06 0.07 0.09 P 0.55 CaF2 90.00 FeO 29.40 Fe2O3 61.80 燒減 4.44 47.80 H2O 0.50 2.00 C 5.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 （3）冶煉鋼種及成分 表2－3 冶煉鋼種成分 成分 C Si Mn P S % ≤0.

23、17 ≤0.30 0.35～0.80 ≦0.035 ≦0.035 （4）平均比熱 表2－4 平均比熱 項(xiàng)目 固態(tài)平均比熱 KJ/kg?度 熔化潛熱 KJ/kg 液態(tài)或氣態(tài)平均比熱 KJ/kg?度 生鐵 0.745 218 0.837 鋼 0.699 272 0.837 爐渣 209 1.248 爐氣 1.137 煙塵 0.996 209 礦石 1.046 209 （5）冷卻劑 用廢鋼做冷卻劑，其它成分與冶煉鋼種成分的中限皆同。 （6）反應(yīng)熱效應(yīng)（25℃） 數(shù)據(jù)來源：氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼原理（美），密執(zhí)安大學(xué)

24、，冶金工業(yè)出版社，1974年，75頁。 （7）根據(jù)國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選?。? 表2－5 鐵水中元素氧化放熱 反應(yīng) 元素氧化放熱 KJ/Kmol KJ/kg元素 元素 C+O2=CO 131365.0 10949.1 C C+O2=CO2 414481.7 34521.0 C Si+O2＝SiO2 795023.6 28314.0 Si 2P+O2=P2O5 1172078.6 18922.6 P Mn+O2＝MnO 384959.0 7020.3 Mn Fe+O2＝FeO 266635.0 5021.2 Fe 2Fe+O2＝Fe

25、2O3 822156.0 7340.7 Fe 2CaO+SiO2=2CaO?SiO2 124600.4 2071.1 SiO2 4CaO+P2O5=4CaO?P2O5 690414.9 5020.8 P2O5 1)渣中鐵珠量為渣量的8％； 2)金屬中碳的氧化，其中90％的碳氧化成CO，10％的碳氧化成CO2； 3)噴濺鐵損為鐵水量的1％； 4)爐氣和煙塵量，取爐氣平均溫度1450℃。爐氣中自由氧含量為0.5％。煙塵量為鐵水量的1.6％，其中FeO=77%, Fe2O3=20%; 5)爐襯侵蝕量為鐵水量的0.5％； 6)氧氣成分，98.5％O2、1.5％N2。

26、 2.2 物料平衡計(jì)算 根據(jù)鐵水成分、原材料質(zhì)量以及冶煉鋼種，采用單渣不留渣操作。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，以100kg鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。 （1）爐渣量及成分計(jì)算 爐渣來自金屬中元素的氧化產(chǎn)物、造渣劑及爐襯侵蝕等。 1)鐵水中各元素氧化量 表2－6 鐵水中各元素氧化量 成 分 ％ 項(xiàng) 目 C Si Mn P S 鐵水 4.250 0.850 0.580 0.150 0.037 終點(diǎn)鋼水 0.150 痕跡 0.170 0.015 0.025 氧化量 4.100 0.850 0.410 0.135 0.012 *終點(diǎn)鋼水成分是根據(jù)國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)

27、爐冶煉Q235鋼種的實(shí)際數(shù)據(jù)選取，其中：[Si]：在堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法中，鐵水中的硅幾乎全部被氧化，隨同加入的其它材料而帶入的SiO2一起進(jìn)入爐渣中，所以終點(diǎn)鋼水硅的含量為痕跡。 188 表2－7 鐵水中各元素氧化產(chǎn)物量 元素 反應(yīng)極其產(chǎn)物 元素氧化量kg 耗氧量kg 氧化產(chǎn)物量kg 備注 C [C]+{O2}={CO} 4.10090%=3.690 3.690=4.920 3.690=8.610 C [C]+{O2}={CO2} 4.10010%=0.410 0.410=1.095 0.410=1.503 Si [Si]+{O2}=(S

28、iO2) 0.850 0.850=0.971 0.850=1.821 Mn [Mn]+{O2}=(MnO) 0.410 0.410=0.119 0.410=0.529 P 2[P]+{O2}=(P2O5) 0.135 0.135=0.174 0.135=0.309 S [S]+{O2}={SO2} 0.012=0.004 0.004=0.004 0.004=0.008 S [S]+(CaO)=(CaS)+[O] 0.012-0.004=0.008 0.008(-)=-0.004 0.008=0.018 -0.004表示還原出氧量消

29、耗CaO量0.008=0.014 Fe [Fe]+{O2} =(FeO) 1.055 1.055=0.307 1.356 見表8 Fe 2[Fe]+{O2}=(Fe2O3) 0.475 0.475=0.203 0.678 見表8 共計(jì) 7.037 7.787 [P]：采用低磷鐵水操作，爐料中磷約85～95%進(jìn)入爐渣，本計(jì)算采用低磷鐵水操作，取鐵水中磷的90%進(jìn)入爐渣，10%留在鋼中。 [Mn]：終點(diǎn)鋼水余錳含量，一般為鐵水中錳的含量30～40％，取30％。 [S]：去硫率，一般為30～50％的范圍，取40％。 [C]：終點(diǎn)鋼水含碳量，根據(jù)冶

30、煉鋼種的含碳量和預(yù)估計(jì)脫氧劑等增碳量之差，則為終點(diǎn)含碳量。本計(jì)算取0.15%。 (2)各元素氧化量、耗氧量及其氧化產(chǎn)物量，見表2－7。 (3)造渣劑成分及數(shù)量 120噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐加入造渣劑數(shù)量，是根據(jù)國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐有關(guān)數(shù)據(jù)選取： 1） 礦石加入量及成分 礦石加入量為1.00/100Kg鐵水，其成分及重量見表2－8。 表2－8 礦石加入量及其成分 成分 重量 kg Fe2O3 1.0061.80％＝0.618 FeO 1.0029.40％＝0.294 SiO2 1.005.61％＝0.056 Al2O3 1.001.10％＝0.011 CaO 1.001.

31、00％＝0.010 MgO 1.000.50％＝0.005 S* 1.000.07％＝0.0007 H2O 1.000.50％＝0.005 共 計(jì) 1.000 *S以[S]+[CaO]=[CaS]+[O]的形式反應(yīng),其中生成CaS量為0.001=0.002kg。 消耗CaO量為0.001＝0.002kg。 消耗微量氧，忽略之。 2）螢石加入量及成分 螢石加入量為0.5/100kg鐵水，其成分及重量 表2－9 螢石加入量及成分 成分 重量， kg 成分 重量， kg CaF2 0.5090.00％＝0.45 P* 0.500.55％＝0.00

32、28 SiO2 0.566.00％＝0.030 S** 0.500.09％＝0.0004 Al2O3 0.501.78％＝0.0089 H2O 0.502.00％＝0.010 MgO 0.500.58％＝0.0029 共計(jì) 0.500 *P以2[P]+{O2}=(P2O5)的形式進(jìn)行反應(yīng)，其中生成P2O5量為0.0028=0.007kg。 消耗氧氣量為0.0028＝0.004kg **S微量，忽略之。 3）爐襯被侵蝕重量及成分 爐襯被侵蝕量為0.50kg/100kg鐵水，其成分及重量 *被侵蝕的爐襯中碳的氧化，同金屬中碳氧化成CO、CO2的比例數(shù)相同，即：

33、 C→CO 0.02590%＝0.053kg 表2－10 爐襯被侵蝕重量及成分 成分 重量 kg 成分 重量kg CaO 0.5054.00％＝0.270 Al2O3 0.501.00％＝0.005 MgO 0.5037.95％＝0.190 C* 0.505.00％＝0.025 SiO2 0.50％＝0.010 共計(jì) 0.500 C→CO2 0.02510%＝0.009kg。 其氧氣消耗量：0.053＝0.030kg 0.009＝0.007kg 共消耗氧氣量為0.030+0.007＝0.037kg 4）生白云石加入

34、量及成分 為了提高轉(zhuǎn)爐爐襯壽命，采用白云石造渣劑，其主要目的是提高爐渣中的MgO含量，降低爐渣對(duì)爐襯的侵蝕能力。若使渣中MgO含量在6.00～8.00％的范圍之內(nèi)，其效果顯著。經(jīng)試算后取生白云石加入量為3.00Kg/100Kg鐵水，其成分及重量 表2－11 生白云石加入量及成分 成分 重量 kg 成分 重量kg CaO 3.0030.84％＝0.925 SiO2 3.000.46％＝0.014 MgO 3.0020.16％＝0.605 燒減* 3.0047.80％＝1.434 Al2O3 3.000.74％＝0.022 共計(jì) 3.000 *燒減是指生白

35、云石（MgCO3?CaCO3）分解后而產(chǎn)生的氣體。 5）爐渣堿度和石灰加入量 取終渣堿度R==3.5 首先計(jì)算由上述造渣劑以及元素氧化產(chǎn)物而進(jìn)入爐渣中的SiO2和CaO的重量。 渣中已存在的量＝鐵水中Si氧化成SiO2量+爐襯帶入的SiO2量+礦石帶入的SiO2量+螢石帶入的SiO2量+白云石帶入的SiO2量＝1.821+0.010+0.056+0.030+0.014＝1.931kg。 渣中已存在的量＝白云石帶入的CaO量+爐襯帶入的CaO量+礦石帶入的CaO量-鐵水中S成渣耗CaO量-礦石中S成渣耗CaO量＝0.925+0.270+0.010-0.014-0.002＝1.18

36、9kg。 再計(jì)算石灰加入量： 石灰加入量＝ ＝ ＝=6.52kg。 表2－12 石灰成分及重量 成分 重量 kg 成分 重量kg CaO 6.5291.08％＝5.940 S* 6.520.06％＝0.004 SiO2 6.521.66％＝0.108 燒減** 6.524.44％＝0.289 MgO 6.521.54％＝0.100 共計(jì) 6.520 Al2O3 6.521.22％＝0.0795 *S以[S]+(CaO)=(CaS)+[O]的形式反應(yīng)，其中 生成

37、（CaS）量為0.004＝0.009kg 生成氧量為0.004＝0.002kg 消耗（CaO）量為0.004＝0.007kg **燒減指未燒透的CaCO3經(jīng)受熱分解后產(chǎn)生的CO2氣體重量。 6） 終點(diǎn)氧化鐵的確定 對(duì)于低磷鐵水，參照國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐有關(guān)數(shù)據(jù)，取冶煉BD3鋼的終渣=15%其中： （Fe2O3）/=1/3,故（Fe2O3）=5%, (FeO)=10% 7） 終渣量及成分 表2－13中不計(jì)（Fe2O3）、（FeO）在內(nèi)的爐渣重量為（CaO+ MgO+ SiO2+ P2O5+ MnO+ Al2O3+ CaF2+ CaS）＝7.136+0.903+2.038+0.316+

38、0.529+0.125+0.445+0.031＝11.523kg。 又知=15%,則渣中其它成分之和為100％-15％=85％,故爐渣重量為kg。 由此可知： (FeO)的重量=13.55710%=1.356kg。 其中鐵重量=1.356。 (Fe2O3)的重量=13.5575%=0.678kg。 其中鐵重量=0.678 =0.475Kg。 表2－13 爐渣終渣量及成分 成分 氧化產(chǎn) 物量Kg 石灰 Kg 礦石 Kg 生白云 石Kg 爐襯Kg 螢石Kg 共計(jì)Kg ％ CaO 5.931* 0.010 0.925 0.270 7.13

39、6 52.65 MgO 0.100 0.005 0.605 0.190 0.003 0.903 6.65 SiO2 1.821 0.108 0.056 0.014 0.010 0.030 2.038 15.03 P2O5 0.309 0.007 0.316 2.33 MnO 0.529 0.529 3.92 Al2O3 0.078 0.011 0.022 0.005 0.009 0.125 0.92 CaF2 0.445 0.445 3.28 CaS

40、 0.018 0.009 0.002 0.031 0.22 FeO 1.356 1.356** 10.00 Fe2O3 0.678 0.678*** 5.00 共計(jì) 4.711 6.226 0.084 1.566 0.475 0.494 13.557 100.00 *5.931=石灰中CaO含量－石灰中S自耗CaO重量=5.940－0.009=5.931Kg ** ***是元素被氧化成氧化鐵的重量，其重量是這樣計(jì)算出來的。 將其值分別代入表2－7、2－13內(nèi)。 （2）礦石、煙塵中鐵及氧量

41、。 假定礦石中∑（FeO)全部被還原成鐵，則 礦石帶入鐵量=1.00（29.40％＋61.80％）=0.661Kg。 礦石帶入氧量=1.00（29.40％ ＋61.80％ ）=0.251Kg。 煙塵帶走鐵量=1.60（77％＋20％ ）=1.182Kg。 煙塵消耗氧量=1.60（77％ ＋20％）＝0.370Kg。 （3）爐氣成分及重量 表中各項(xiàng)的計(jì)算 CO的重量=鐵水中的C被氧化成CO的重量＋爐襯中的C被氧化成CO的重量=8.610＋0.053=8.663Kg CO2重量=鐵水中的C被氧化成CO2的重量＋爐襯中的C被氧化成CO2的重量＋白云石燒堿的重量＋石灰燒堿的重量

42、=1.503＋0.009＋1.434＋0.289＝3.235Kg。 表2－14 爐氣成分及重量 成分 重量， kg 體積，m3 ％ CO 8.663 8.663=6.925 79.40 CO2 3.235 3.235=1.647 18.89 SO2 0.008 0.008 0.03 O2 0.063 0.044* 0.50 N2 0.106 0.0847** 0.96 H2O 0.015 0.015 0.22 共計(jì) 12.09 8.723 100.00 SO2的重量＝鐵水中的S的氣化氧化物重量＝0.008kg H2

43、O汽的重量＝礦石帶入的重量+螢石帶入的重量＝0.005+0.010＝0.015kg。 *、**是自由氧和氮?dú)獾闹亓?。它是由?－14中爐氣的其它成分反復(fù)計(jì)算出來，即已知氧氣成分為98.50％O2、1.50％N2和爐氣中自由氧體積比為0.50％，求自由氧和氮?dú)獾捏w積及重量。 解：設(shè)爐氣的總體積為X，則 X＝元素燃燒生成的氣體體積和水蒸氣的體積+自由氧體積+氮?dú)怏w積。 即 X＝（6.925+1.647+0.003+0.019）+0.50％?X ＝8.594+0.50％?X+（5.56+0.50％?X） ＝8.594+0.50％?X+（0.085+0.00

44、8％?X） 整理 X＝ ， 故 爐氣中自由氧體積＝8.7230.50％＝0.044 爐氣中自由氧重量＝0.044 爐氣中氮?dú)怏w積＝0.008％8.723+0.084＝0.0847 m3 爐氣中氮?dú)庵亓浚?.0847 *爐氣的總體積公式中分子括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)參考下面氧氣消耗項(xiàng)目。 （4）氧氣消耗計(jì)算 消耗和帶入氧氣的項(xiàng)目： 元素氧化耗氧重量 7.787kg 煙塵中鐵氧化耗氧重量 0.370kg 爐襯中碳氧化耗氧重量 0.037kg

45、 螢石中磷氧化耗氧重量 0.004kg 自由氧重量 0.063kg 爐氣中氮?dú)庵亓? 0.105kg 礦石分解帶入氧的重量 0.251kg 石灰中硫把氧化鈣還原出的氧重量為 0.002kg 故，氧氣實(shí)際消耗重量為 7.787+0.370+0.037+0.004+0.063+0.105-0.251-0.002＝8.113kg 換算成體積量＝8.11

46、3＝5.68Nm3/100kg鐵水或56.8Nm3/t鐵水。 （5）鋼水量計(jì)算 吹損組成項(xiàng)目： 化學(xué)損失（元素氧化）量 7.037kg 煙塵中鐵損失量 1.182kg 渣中鐵珠損失量 13.5578％＝1.080kg 噴濺鐵損失量 1.000kg 礦石帶入鐵量 0.661kg 故，鋼水重量（收得率）為 100-（7.037+1.182+1.080+1.000）+0.6

47、61＝90.36kg （6）物料平衡表 表2－15 物料平衡表 收入 支出 項(xiàng)目 重量 kg ％ 項(xiàng)目 重量 kg ％ 鐵水 100.00 83.78 鋼水 90.36 75.48 石灰 6.52 5.24 爐渣 13.56 11.33 礦石 1.00 0.84 爐氣 12.09 10.10 螢石 0.50 0.42 煙塵 1.60 1.34 白云石 3.00 0.42 鐵珠 1.08 0.91 爐襯 0.50 2.51 噴濺 1.00 0.84 氧氣 8.11 6.79

48、 總計(jì) 119.63 100.00 總計(jì) 119.69 100.00 計(jì)算誤差＝ ＝ ＝－0.05％ 2.3 熱平衡計(jì)算 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取冷料入爐溫度均為25℃。 （1）熱收入項(xiàng) 1)鐵水物理熱 鐵水熔點(diǎn)＝1536－（4.25100+0.858+0.585+0.1530+0.03725）－7 ＝1089℃ 式中100、8、5、30、25分別為C、Si、Mn、P、S元素增加1％含量降低鐵水熔點(diǎn)值℃；7為氣體O、H、N共降低鐵水熔點(diǎn)值℃；1536℃為純鐵熔點(diǎn)。 鐵水物理熱＝100[0.745(1089－25)+21

49、8+0.837（1250－1089）] ＝114544KJ 2）鐵水中各元素氧化放熱及成渣熱 C→CO 3.6910949.1=40402KJ C→CO2 0.41034521=14154KJ Si→SiO2 0.85028314=24067KJ Mn→MnO 0.4107020.3=2878KJ Fe→FeO 1.0555021.2=5297KJ Fe→Fe2O3 0.4757340.7=3486.8KJ P→P2O5 0.13518922.6=2554.6KJ P2O5→4CaO? P2O5 0.316

50、5020.8=1586.6K SiO2→2CaO? SiO2 2.0332071.1=4220.9KJ 共計(jì) 98646.9KJ 3）煙塵氧化放熱 =1.6（77％5021.2+20％7340.7） ＝6455.7KJ 則，熱收入總量為 =114544+98646.9+6455.7＝219646.6KJ [注]：對(duì)于爐襯中的C和螢石中的P，其氧化放熱微量，故忽略之。 （2）熱支出項(xiàng) 1）鋼水物理熱 鋼水熔點(diǎn)＝1536－（0.1565+0.175+0.01530+0.02525）－7＝1517℃ 式中65、5、30、25分別為鋼中元素C、Mn、P、S

51、增加1％時(shí)，鋼水熔點(diǎn)降低值℃。 確定出鋼溫度 1） 過熱度，連續(xù)普碳鋼一般在20～40℃，取30℃。 2） 吹氬后到中間包開澆5分鐘期間的鋼液溫降，取50℃。 3） 吹氬調(diào)溫過程溫降，取10℃。 4） 出鋼后到攪拌前的溫降，取11℃。 5） 出鋼過程溫降，一般在40～50℃，取40℃。 故，出鋼溫度＝鋼水熔點(diǎn)+過熱度+出鋼溫度降＋出鋼攪拌前溫降＋吹氬調(diào)溫過程溫降 ＝1517+30+40+11+50 ＝1658℃。 那么，鋼水物理熱＝90.36[0.699（1517－25）+272+0.837（1658－1517）]

52、 ＝129479.1KJ 2） 爐渣物理熱 取終點(diǎn)爐渣溫度與鋼水溫度相同，即1658℃。 故，爐渣物理熱＝13.56[1.248（1658-25）+209] ＝30469.1KJ 3） 礦石分解吸熱 1（29.40％+61.80％） ＝4323.8KJ 4） 煙塵物理熱 1.6[0.996(1450－25)+209] =2605.3KJ 5） 爐氣物理熱 12.09[1.137(1450－25)] =19588.5KJ 6）渣中鐵珠物理熱 1.

53、08[0.699(1517－25)+272+0.837](1658－1517) =1547.6KJ 7）噴濺金屬物理熱 1[0.699(1517－25)+272+0.837(1658－1517)] =1432.9KJ 8）白云石分解吸熱 取生白云石中的CaCO3在1183K分解，MgCO3在750K分解。經(jīng)過計(jì)算，生白云石的分解熱效應(yīng)為1422.6KJ/kg生白云石，故3kg生白云石分解吸熱為 31422.6＝4267.8KJ 上述各項(xiàng)熱支出量為 129497.1+30469.1+4323.8+2605.3+195

54、88.5 +1547.6+1432.9+4267.8＝1937321KJ 9）剩余熱量 吹煉過程爐子熱輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)傳熱、冷卻水等帶走的熱量與爐子大小等因素有關(guān)。一般為總收入熱量的3～8％，本計(jì)算取5％。故熱損失為 219646.65％＝10982.3KJ 則，剩余熱量為 219646.6－193732.1－10982.3＝14932.2KJ 表2－16 熱平衡表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 熱量 KJ ％ 項(xiàng)目 熱量 KJ ％ 鐵水物理熱 114544 52.15 鋼水物理熱 129479

55、.1 59.00 元素氧化放熱和成渣熱 98646.9 44.91 爐渣物理熱 30469.1 13.90 其中 C 54556 24.84 礦石分解熱 4323.8 1.84 Si 24067 10.96 煙塵物理熱 2605.3 1.19 Mn 2878 1.31 爐氣物理熱 19588.5 8.92 P 2554.6 1.16 鐵珠物理熱 1547.6 0.70 Fe 8783.8 4.00 噴濺金屬物理熱 1432.9 0.65 P2O5 1586.6 0.72 白云石分解熱 4267.8 1.95

56、 SiO2 4220.9 1.92 其它熱損失 10982.3 5.00 煙塵氧化熱 6455.7 2.94 廢鋼物理熱 14932.2 6.81 共計(jì) 219646.6 100.00 共計(jì) 219646.6 100.00 10）廢鋼加入量 一kg廢鋼吸收熱量 =1[0.699（1517－25）+272+0.837（1658-1517）] =1432.9KJ 那么，用剩余熱量可加熱廢鋼量應(yīng)為 = 其廢鋼比為 11）熱平衡表 熱效率＝ ＝ ＝79.72％ 2.4 加入廢鋼和脫氧后的物料平衡 2.4.1 加入廢鋼的物料平衡 （1

57、）廢鋼中各元素應(yīng)被氧化量 表2－17 廢鋼中各元素被氧化量 C Si Mn P S 廢鋼成分取冶煉鋼種中限 0.18 0.20 0.52 0.022 0.025 終點(diǎn)鋼水 0.15 痕跡 0.17 0.015 0.025 廢鋼中各元素應(yīng)被氧化量 0.03 0.20 0.35 0.007 － （2）10.44kg廢鋼中各元素氧化量、進(jìn)入鋼中的量、耗氧量及氧化產(chǎn)物量 表2－18廢鋼中各元素氧化量、耗氧量及氧化產(chǎn)物量 廢鋼中各元素氧化重量 kg 廢鋼進(jìn)入鋼中量kg 耗氧量 kg 氧化產(chǎn)物量 kg 備注 C→CO 10.44

58、0.03％90％*＝0.003 0.003＝0.004 0.003 生成物CO和CO2均進(jìn)入爐氣中，其和為0.007+0.001＝0.008 C→CO2 10.440.03％10％**＝0.0003 0.0003＝0.0008 0.0003 Si→SiO2 10.440.20％＝0.021 0.021=0.024 0.021 生成物SiO2,MnO,P2O5均進(jìn)入爐渣中，其和為0.045+0.048+0.002＝0.095 Mn→MnO 10.440.35％＝0.037 0.037=0.011 0.037 P→P 2O5 10.440.007

59、％＝0.001 0.001 0.001 共計(jì) 0.062 10.44-0.062＝10.378 0.041 * * *C同鐵水中C氧化成CO、CO2的比例相同。 把表2－15和表2－18有關(guān)項(xiàng)目合并整理為表2－19。 表2－19 加入廢鋼后的物料平衡 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 重量 kg 項(xiàng)目 重量 kg 鐵水 100.00 鋼水 90.36+0.378 廢鋼 10.44 爐渣 13.56+0.0095 石灰 6.52 爐氣 12.09+0.008 礦石 1.00 煙塵 1.60 螢石 0.50 鐵珠 1.0

60、8 白云石 3.00 噴濺 1.00 爐襯 0.50 氧氣 8.01+0.041 （3）加入廢鋼的物料平衡 把表2－19內(nèi)的鐵水+廢鋼之和換算成以100kg為計(jì)算基礎(chǔ)，得重新整理加入廢鋼后的物料平衡。 表2－20 加入廢鋼的物料平衡表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 重量，kg ％ 項(xiàng)目 重量，kg ％ 鐵水 90.55 76.93 鋼水 91.23 77.40 廢鋼 9.45 8.02 爐渣 12.36 10.48 石灰 5.91 5.02 爐氣 10.95 9.2 礦石 0.91 0

61、.77 煙塵 1.45 1.23 螢石 0.45 0.38 鐵珠 0.98 0.83 白云石 2.72 2.31 噴濺 0.91 0.77 爐襯 0.45 0.38 氧氣 7.29 6.19 總計(jì) 117.73 100.00 總計(jì) 117.88 100.00 計(jì)算誤差＝ ＝ ＝－0.13％ 2.4.2 脫氧后的物料平衡 （1）冶煉Q235鋼選用錳鐵和硅鐵脫氧。 表2－21為錳鐵和硅鐵的成分 成 分 ％ 項(xiàng) 目 C Si Mn P S Fe 錳鐵

62、 7.5 2.5 75.0 0.38 0.030 14.59 硅鐵 － 70.0 0.7 0.05 0.04 29.21 （2）計(jì)算錳鐵、硅鐵加入量 根據(jù)國(guó)內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐冶煉Q235鋼種的有關(guān)數(shù)據(jù)選?。? Fe－Mn：Mn的收得率為75% Si的收得率為70％ C的收得率為90％。10％的C被氧化成CO2 Fe－Si：Mn的收得率為80% Si的收得率為75％。 兩種脫氧劑含有的P、S、Fe均全部進(jìn)入鋼中。 故，F(xiàn)e－Mn加入量＝kg Fe－Si加入量＝kg *是錳鐵中硅進(jìn)入鋼中所占的重量百分?jǐn)?shù)。 **是錳鐵中各元素進(jìn)入鋼中的總重量。二者均見表2－23

63、。 （3）脫氧劑中各元素的計(jì)算 *、**的數(shù)據(jù)見表2－24。 ***0.112kg為脫氧劑總氧量。終點(diǎn)鋼水含氧量，是根據(jù)終點(diǎn)鋼水含[C]＝15％。查C－O平衡曲線。得終點(diǎn)鋼水含[O]＝0.027％。其重量為0.027％91.23＝0.025kg。此含量遠(yuǎn)不能滿足脫氧劑的耗氧量，其差值是由于出鋼時(shí)，鋼水二次氧化所獲得氧。 （4）脫氧后的鋼水成分 把表2－6和表2－23中有關(guān)元素進(jìn)入鋼中項(xiàng)合并起來，故得脫氧后的鋼水成分。 表2－22 脫氧后的鋼水成分 成分 C Si Mn P S % 0.19 (0.15+0.04) 0.20 (0.01+0.19) 0.52（

64、0.17+0.35） 0.017 (0.015+0.002) 0.025 （5）脫氧后的物料平衡 表2－23 錳鐵和硅鐵各元素氧化量及其氧化產(chǎn)物 合金 成分 元素?zé)龘p量，kg 耗氧量，kg 產(chǎn)物 元素進(jìn)入鋼中 渣量，kg 爐氣量，kg 重量，kg 重量百分?jǐn)?shù)，％ 錳鐵 C→CO2 Si→ SiO2 Mn→MnO P S Fe 0.5687.5％（1-90％）＝0.004 0.5682.5％（1-70％）＝0.004 0.56875％（1-75％）＝0.107 0.004＝0.010 0.004＝0.005 0.107＝0.03

65、1 0.004＝0.008 0.004＝0.008 0.004＝0.015 0.5687.5％90％＝0.039 0.5682.5％70％＝0.010 0.56875％75％＝0.319 0.5680.38％＝0.002 0.5680.03％＝0.00017 0.56814.59％＝0.083 100％＝0.04％ 100％＝0.01％100％＝0.35％100％＝0.002％ 微量不計(jì) 合計(jì) 0.115 0.046 0.145 0.015 0.453 硅鐵 Si→ SiO2 Mn→MnO P S Fe 0.33270％（1-75％

66、）＝0.058 0.3320.7％（1-80％）＝0.0004 0.058＝0.066 0.0004＝0.0001 0.058＝0.066 0.0004＝0.0001 0.33270％75％＝0.174 0.3320.7％80％＝0.002 0.3320.05％＝0.0001 0.3320.04％＝0.0001 0.33229.21％＝0.097 100％＝0.19％ 100％＝0.002％ 合計(jì) 0.058 0.066 0.124 0.274 總計(jì) 0.173 0.112*** 0.269 0.015 0.727 表2－24 脫氧后的物料平衡表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 重量，kg ％ 項(xiàng)目 重量，kg ％ 鐵水 90.55 76.25