270吨氧气顶吹转炉及炼钢车间设计毕业设计说明书.doc

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1、 目 录摘要IAbstractII1.1现代炼钢工艺的发展11.3 转炉节能环保和资源综合利用41.3.1 转炉的节能手段51.3.3煤气的回收71.4 转炉污水及污泥处理循环利用82.1 物料平衡计算92 . 2 热平衡计算182.2.1 计算所需原始数据182.2 计算步骤193.1 转炉炉型及各部分尺寸223.1.1 转炉炉型及其选择223.1.2转炉炉型各部分尺寸的确定223.2转炉炉衬243.2.1炉衬材质选择243.2.2转炉炉型各部分尺寸的确定243.3砖型选择253.4 转炉高宽比25第四章 氧气顶吹转炉氧枪设计264.1 氧枪喷头设计264.2 枪身尺寸确定274.3 氧枪长

2、度的确定28第五章 炼钢车间烟气净化系统及精炼设备的设计295.1 烟气与烟尘295.1.1烟气特征295.1.2氧气转炉炉烟气净化系统295.1.3烟气净化系统的主要设备315.2炉外精炼设备设计325.1选择炉外精炼技术的依据325.2.2炉外精炼设备的选择335.2.3 LF炉设备及其配置345.4 VOD设备组成345.5 LFV法精炼工艺355.6钢包精炼过程对温度的控制36第六章 连铸设备的选型及计算376.1钢包允许的最大浇注时间376.2铸坯断面376.3拉坯速度386.4连铸机流数的确定386.5 铸坯的液相深度和冶金长度396.5.1铸坯的液相深度396.5.2连铸机的冶金

3、长度406.6弧形半径的确定系数406.7连铸机生产能力的确定406.7.1连铸机与炼钢炉的合理匹配和台数的确定406.7.2连铸浇注周期计算416.7.3连铸机的作业率426.7.4连铸坯收得率436.7.5连铸机生产能力的计算43第七章 氧气顶吹转炉炼钢车间设计457.1转炉车间组成与生产能力计算457.1.1 转炉车间组成457.1.2 转炉容量和座数的确定457.1.3 转炉车间生产能力的确定457.2 转炉车间主厂房工艺布置467.3 主厂房主要尺寸的确定467.3.1 转炉跨主要尺寸的确定467.3.2 加料跨主要尺寸的确定517.3.3 浇铸跨主要尺寸的确定52参考文献57致谢5

4、8附录59摘要本文主要介绍了270吨氧气顶吹转炉及炼钢车间设计。简要介绍了我国炼钢技术的发展历程和节能环保问题。然后从物料平衡和热平衡方面进行计算，以100千克单位铁水量为基础进行计算确定了合理的原料成分及原料加入量，以确保物质和能量的守恒；再依给定的270吨氧气顶吹转炉设计出其炉型及相应的氧枪及水冷装置等。然后简单设计烟气净化系统及精炼设备，再对连铸的生产能力进行计算，采用一机二流的四台连铸机进行同时生产，使连铸生产能力达到且超过了预计的产量要求，最后确定炼钢厂的布置，最终完成设计。关键词：物料平衡和热平衡,氧气顶吹转炉，炼钢车间。AbstractThis design introduces

5、 270-ton BOF and steel-making plant design . The design briefly describes the history of steelmaking technology. And then from the material balance and heat balance calculation to 100 kg units of iron water, calculated on the basis to determine a reasonable raw material components and raw materials

6、by adding volume to ensure that materials and energy conservation; then follow the given 270 tons of BOF and the corresponding design of the furnace chamber and the water of oxygen devices. Then simply introduce flue gas purification system design and refining equipment.Then calculated the productio

7、n capacity of continuous casting, continuous casting furnace with second-rate one machine simultaneously casting machine production, the production capacity of continuous casting production reached and even over the expected requirements, determine the layout of steel mills, and finally complete the

8、 design requirements.Key words: material balance and heat balance, BOF， making workshop。第一章 绪论1.1现代炼钢工艺的发展 钢铁材料是人类最主要使用的结构材料，也是产量最大、应用最广泛的功能材料，咋经济发展中发挥着举足轻重的作用。尽管近年来钢铁面临着陶瓷材料、高分子材料、有色金属材料等的竞争，由于其在矿石储量、生产成本、回收再利用率、综合性能等方面所具有的明显优势，在可以预见的未来钢铁在各类材料中所占据的地位仍然不会改变。炼钢法包括以下主要过程：去除钢中的碳、磷、硫、氧、氢等杂质组分以及由废钢带入的混杂元

9、素铜、锡、铅、铋等；为了保证冶炼和浇注的进行，需将钢水加热至160017000C；普通碳素钢通常需含锰、硅、低合金钢和合金钢则需要含有铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌铝等，为此在炼钢过程中须向钢液配加有关合金使之合金化；去除钢液中内生和外来的各类非金属夹杂物；将合格钢水浇筑成方坯、小方坯、圆坯及板坯等；节能和减少排放，包括回收转炉炼钢煤气和炉渣排放以及炼钢烟尘污染、炉渣、耐火材料等返回再利用。 现代炼钢法最早起始于1865年英国人H.Bessemer发名的酸性底吹转炉炼钢发，该法首次解决了大规模生产液态钢问题，奠定了近代炼钢工艺发的基础。由于空气与铁水直接 作用，Bessemer炼钢法因而具有很快的

10、冶炼速度，成为当时的主要炼钢方法。但是，Bessemer工艺采用的是酸性炉衬，不能造碱性炉渣，因而不能进行脱磷和脱硫。1879年英国人S.G.Thmas发明了碱性空气底吹转炉炼钢法，成功的解决了冶炼高磷生铁的问题。几乎在Bessemer炼钢工艺开发成功的同时，1856年平卢炼钢法也被成功发明。最早的平炉仍为酸性炉衬，但随后碱性平卢炼钢法很快被开发成功。在当时，平路炼钢的操作和控制比空气转炉炼钢稳定，能适用于各种原料条件，铁水和废钢的比例可以在很宽的范围内变化。陈平炉炼钢工艺外，电弧炉炼钢方法在1899年也被成功开发。在20世纪50年代氧气顶吹转炉发明前，平炉是最主要的炼钢方法。 第二次世界大战

11、结束后的20世纪50年代，世界钢铁工业进入了快速发展时期，在这一时期开发成功的氧气顶吹转炉炼钢技术和钢水浇注开始推广采用的连铸工艺对随后的钢铁工业的发展起到了重要的推动作用。 1952年氧气顶吹转炉炼钢法在奥地利被发明成功，由于具有反应速率快、热效率高以及产出的钢制良好、品种多等优点，该方法迅速被日本和西欧采用。在20世纪70年代，氧气转炉炼钢法以取代了平炉法成为主要的炼钢方法。在氧气顶吹转炉迅速发展的同时，德、美、法等国发明成功了氧气底吹转炉炼钢法，该法通过喷吹甲烷、重油、柴油登对喷口进行冷却，是纯氧能从炉底吹入熔池而不至损坏炉底。 在20世纪80年代中后期，西欧、日、美等相继开发成功了顶底

12、复吹氧气转炉炼钢方法，在此法中，氧气有顶部氧枪供入，同时由炉底喷口喷入氩气、氮废钢用量多的长处，同时又兼备氧气低垂转炉炼钢熔池搅拌好、铁和锰氧化损失少、金属喷溅少等优点，因而目前世界上交大容量的转炉绝大多数都采用了顶底复吹转炉炼钢工艺。 液态金属连续浇注专利实在1886年已经问世，在1937年德国人S.Junghans发名成功振动式结晶器而大大减少了拉坯漏钢事故后，连铸开始在有色金属工业中被采用。1954年I.M.D.Halliday开发成功了连珠结晶器“负滑脱”技术，这使得拉漏率被进一步减少，连铸在钢水浇注中采用。与模铸相比，连铸在节约投资、节能及提高钢的收得率、产量和质量方面有着很明显的优

13、势。20世纪70年代后，西欧多国和日本的钢铁工业开始大规模采用连铸，至20世纪80年代， 世界连铸比率超过模铸，日、德、法、意、韩等钢铁发达国家连铸技术迅速发展，连铸在产量、质量、节能、降耗等方面具有明显的优势，至20世纪80年代末，连铸在日、欧、韩等钢铁发达国家连铸比均超过了90%。目前，我国钢铁工业的连铸比也超过了94%。连续铸钢技术的采用不仅完全改变了旧的铸钢工序，还带动了整个钢铁厂的优化，因此被许多的冶金学家称之为钢铁工业的一次“技术革命。由于连铸生产节奏快、为了适应连铸，必须缩短炼钢冶炼时间。因此必须优化炼钢工序。 现代炼钢科学进展还表现在冶金知识与材料、计算机、电磁、环境等科学交叉

14、、融合和应用上。如在氧气喷头和喷粉冶金中应用空气动力学中可压缩气体和气象输送等知识，在炼钢过程中广泛采用了声学、图像识别、专家系统、神经元网络等方面知识，在连铸过程中采用电磁、金属压力加工等知识。预计在今后一段时间里，炼钢科技会进一步提升和发展。而炼钢科学最重要的发展将会在液态钢的凝固加工、减少排放、排放物和废气物的再回收利用以及与信息、材料、环境等科学交叉、融合和应用方面。 历经150多年的发展历程，钢铁工业应经成为高度成熟的产业。但是，钢铁工业在科技进步方面仍然面临者很大的压力，这主要表现在： 要求有更高的生产效率。钢铁冶金生产过程大量消耗原材料和能源，从生态环境和可持续发展放面考虑，必须

15、对现有生产流程进行改进以提高效率和降低能耗。 要求产品具有高性能。钢铁材料目前面临其他材料的激烈的竞争，以汽车为例，目前已先后制造“全铝”汽车和“全塑”汽车。进一步提高钢铁性能的重点是要提高刚才的强韧性以及提高疲劳破坏和抗腐蚀性能。 要求对环境更加友好。这就要求尽量减少废弃炉渣、烟尘、NOx， SOX，CO2 的排放，并利用冶金工业过程处理废弃钢铁、塑料、城市垃圾等。钢铁工业面临的科技进步压力是钢铁科学继续向前发展的前提和动力，而钢铁冶金科学的发展反过来又会促进钢铁冶金技术的进步。近20年来，中国钢铁工业取得了令人瞩目的发展，1996年中国钢铁产量超过了1亿吨，成为世界第一的产钢国，2004年

16、钢铁产量达到2.72亿吨，产量超过居世界第二和第三的日本和美国钢产量的总和。除钢产量外，中国钢铁工业在装备、工艺技术水平和钢材质量方面也取得了显著的进步，已达到或接近国际先进水平。中国钢铁工业对国民经济的快速发展起到了重要的支持作用，但目前在整体生产效率、能耗、高级产品性能、环境保护、重要技术研发能力等方面与发达国家相比还存在差距。今后，中国钢铁工业还会有更大的发展，而随着钢铁工业的不断发展，中国也将会成成为世界钢铁研究的中心。1.2 氧气顶吹转炉炼钢的冶金特征 转炉炼钢是以铁水作为主要原料，氧气作为氧化剂，依靠铁水中元素的氧化热提高钢水的温度，在30min左右完成一个冶炼周期的快速炼钢方法。

17、氧气顶吹转炉在国外一般被称为LD转炉（Linz-Donawit工厂的缩写)，或称为BOF转炉（Basic Oxygen Furnace的缩写）。次炼钢方法继承了过去的空气吹炼转炉的优点，有客服了其缺点。与电炉炼钢相比，刚方法具有以下优点： 生产率高； 对铁水成分的适应性强； 废钢的使用量高； 可生产低磷、低硫、低氮及低杂质钢等； 可生产几乎所有的主要钢品种。正因为有这些长处，氧气顶吹转炉炼钢法在1950以后迅速的发展成为世界上的主要炼钢方法。由于所使用的铁水成分和所炼钢中的不同，吹炼工艺也有所区别。在未采用溅渣护炉工艺时，一炉钢在吹炼过程中金属成分、熔渣成分及熔池温度的变化情况如下： 吹炼初期

18、，Fe、Si、Mn的含量下降到很低，几乎为痕迹量。继续锤炼，它们不再被氧化。锤炼近终点时，Mn的含量出现回升。 Si、Mn被氧化的同时，C也被少量氧化。当Si、Mn的氧化基本结束后，炉温达到14500C以上，C的氧化速率又有所降低。 吹炼刚开始，由于Si的迅速氧化使渣中SiO2,含量高达20%，又因为石灰的逐渐溶解，渣中CaO的含量也在不断的提高。当Si的氧化基本结束后，渣中SiO2的含量又有所下降。炉渣的碱度则随石灰的溶解而迅速的提高。 渣中的FeO含量在开吹后不久就可以达到20%30%。醉着脱碳速率的提高，渣中FeO的含量会逐渐降低，但在锤炼后期又会有所升高。 由于碱性氧化性炉渣的迅速形成

19、，大约在吹炼的前一半时间内，含磷量以降低到0.02%，脱磷反应为放热反应。在冶炼的中后期若温度过高或炉渣中FeO含量降低，又会发生回磷现象。 渣中MgO含量的变化与是否采用白云石或磷镁矿造渣工艺有关，另外还受到加入量的影响。一般情况下，采用白云石或磷镁矿造渣，渣中MgO含量增加，有利于减轻熔渣对炉衬的侵蚀。 吹炼初期，随着钢液中含硅量的降低，含氧量升高。吹炼中期脱碳反应剧烈，钢液中含氧量降低。吹炼末期，由于钢中含碳量降低，钢种含氧量显著增加。一般根据终点含碳量的不同，含氧量在（4001000）10-6，的范围内变化。 吹炼过程中金属熔池含碳量的变化规律与脱碳反应有密切的关系。脱碳速率越快，终点

20、含氮量越低。一般转炉终点含氮量可达到2010-6.以下。转炉冶炼一炉钢的操作过程，由装料、吹炼、测温、取样、出钢、除渣构成。吹来年时间与炉容量没有直接关系，氧枪的吹炼时间通常为1120分钟，冶炼周期为2540分钟。装料时，把炉体向前方倾斜，先装入废钢，接着装入铁水，然后是炉体直立。吹炼开始后，一遍吹氧一边投入氧化铁皮、矿石、石灰等辅助材料。当氧气喷枪降至设定位置时开始喷吹氧气。吹炼时高亮度的浓烟火焰从炉口排除，吹炼中期脱碳反应最强烈的时期，氧的脱碳效率接近100%。采用富枪动态控制的场合，在排气量逐渐减少、到达预定吹炼终点的前几分钟之前，降下副枪，测定熔池中的含碳量和温度，预测达到目标含量和目

21、标温度的时间，然后吹炼到终点出钢。当采用人工经验判断出钢终点时，把炉体倾向炉料侧，从炉口进行测温和进行取样，并确认含碳量和温度是否合适，再将炉体倒向出钢才出钢。出钢时向炉内及钢水包中添加脱氧剂，出钢后再把炉体倒向装料侧排渣，一炉钢的冶炼才结束。1.3 转炉节能环保和资源综合利用 作为重工业之首等钢铁工业在生产过程中会消耗掉大量的资源，并且会给环境带来严重的污染。为了保护地球的生态平衡，需要减少炼钢过程对资源的消耗，改善炼钢的生产环境，同时还要对转炉生产过程的新资源和能源进行有效利用，实现钢铁生产材料的再循环使用。1.3.1 转炉的节能手段 在我国，每生产一吨钢需要2030T原材料，同时还要消耗

22、大量的能源。我国钢铁工业的能耗站全国能耗的90%左右，比发达国家高处20%30%以上。由于我国钢铁企业的发展水平不一样，七其节能手段也不一样。下面介绍几个能耗指标： 工序能耗 指工序中生产1T合格产品所直接消耗的能源量，它是衡量工序能耗水平的指标，即工序能耗= 吨钢综合能耗它可以有以下计算式得出： 由于各企业的生产结构不同，该指标有较大的差异和波动，因此它不能被作为企业间能好比较的考核指标。对于一个企业，只有在近几年内产品构成无显著变化时，才能进行相互比较。 吨钢可比能耗为了是能耗不受企业结构和变化的影响，以使其在企业间和国际上有可比性，在规定了必须的工作范围后，人们制订了吨钢可比能耗指标，它

23、是指每生产1吨所必备生产工序能耗之和，成为吨刚的可比能耗。按照规定，计算时只考虑焦化、烧结、炼铁、炼钢、开坯、轧材等配套生产所必需的能耗，还有内部运输和煤气、燃料油等加工输送的能耗及分摊的企业能源污染，其他如耐火材料、铁合金、石灰等生产工序不考虑在内。在实际生产过程中计算时使用“标准煤”作为能耗指标的单位，每一千克标准煤的发热量为29.31MJ。从大的方面考虑，节能可以从下面3个方面入手： （1）降低原材料和动力的单耗和载能量这是节能的前提，具体的方法有：降低供电消耗，保证铁水条件和减少铁水损失，提高转炉废钢比，提高连铸比，提高连轧的收得率，引入新设备和节能型设备，辅助设备应该注意节电，合理化

24、工艺操作和流程，注意延长转炉寿命，降低耐火材料及部件的消耗等。 （2）降低燃料单耗及载能量 这是节能的重要方向，主要是指节约由于布局不合理或者热效率低所带来的浪费。具体方法有：解决铁、钢、材不配套的问题，合理布局，降低运输燃耗，提高原燃料的质量，提高转炉钢和连铸钢比例，合理检修，提高作业率，提高成品率、合格率、收得率，均衡各种产品比率等。 （3）回收生产过程中散失的载体和各种能量这是节能不可或缺的部分。回收这部分能量不仅能节能，而且还起到了保护环境的作用。具体的方法有：回收转炉煤气及蒸汽，回收废弃品并加以综合利用，减少气、水、油等得跑、冒、滴、漏现象的发生等。有人总结，对包括连铸或铸锭在内的转

25、炉系统来讲，主要的节能技术应包括以下内容：提高转炉的材料和质量；提高转炉的废钢比；提高转炉的钢水连铸比；采用转炉全工序负能炼钢技术：转炉炼钢是一个能量有富余的炼钢方法，衡量转炉炼钢的重要指标是转炉工序能耗和炼钢厂能耗，当炉气回收的总能量转炉生产消耗的能量时，就实现了转炉工序的“负能炼钢”，当炉气回收的总热量炼钢厂生产小号的总热量时，就实现了钢厂的“负能炼钢”；采用转炉煤气的高效率回收技术；提高主坯的一火成材率，提高连铸坯的热送温度；采用炼钢系统损失热量和物质的回收利用技术；开发炼钢系统的新型节能技术；采用转炉的废渣的回收和综合利用技术等。 1.3.2 转炉的煤气回收循环利用转炉在吹炼过程中，会

26、从炉口排除大量总红色的浓烟，这就是烟。烟气的温度很高，含有大量CO、少量CO2，及微量的其他气体成分，另外还 夹杂着大量氧化铁，金属铁粒和其他细小颗粒的尘埃。转炉烟气的特点是温度高、气量多、含尘量大，气体具有毒性和爆炸性，直接排放会有很大的危害性，必须净化后回收。转炉煤气正是烟气中的气体成分，因此要回收煤气，必须首先对烟气进行净化除尘。 1 烟气的收集很冷却延期的收集是由烟罩来完成的。然烧法通常用固定烟罩，而未燃法使用的是活动烟罩，由于烟气温度很高，收集完后要进行冷却处理。为了回收煤气，利用余热，可采用汽化冷却器来冷却烟气。 2 烟气的净化 烟气净化系统主要有三种：采用未然法回收煤气的文氏管法

27、净化系统、采用燃烧法的文氏管湿法净化系统以及采用静电除尘的干式净化系统。除尘的方法分为湿式和干式两种：在湿法除尘中，主要用到的设备是文氏洗涤器。当调整好喷水量和喷水压力后，文氏管的压力损失吼口气流有关，即除尘效率只与喉速有关。为了维持较固定的候速，可采用二文喉速调整机构，使两个喉口随转炉炉气量的变大而开大，随炉气量的变小而关小。二文喉口调节机构包括一级文氏管和二级文氏管。一级文氏管的作用是降温和粗除尘以及灭火泄压防爆和补偿系统的热膨胀。设计二级文氏管的目的是把气体中的细尘除掉已达到排放的标准，按结构可分为翼板式调径文氏管、米粒型阀板调径文氏管和锥形重铊调径文氏管。干式除尘一般采用干式静电除尘器

28、，它用未然法来处理转炉烟气，也被称为LT法。LT法收集到的粉尘分为粗粒尘和细尘两种，粗粒尘在蒸发冷却塔中被吸收，细尘则由除尘其回收。在该法中由于不产生湿的粉尘，因此免去了湿法处理系统中的废水处理、污水沉淀和污泥处理过程。目前这种方法因其具有节能节水的优点而被认为会逐步取代湿法出尘。1.3.3煤气的回收煤气的回收量通常在70100M3/T钢。转炉煤气燃烧后会产生大量的CO2,它属于无污染的燃料，这有利于环保。目前转炉烟气干法除尘技术在国际上已被公认为今后的发展方向，它可以部分或全部补偿转炉炼钢过程中的能耗，有望实现转炉低能炼钢和负能炼钢的目标。与湿法除尘系统相比，干式除尘系统具有以下优点：含尘量

29、低；风机寿命长；节电；节水；煤气回收量大；粉尘利用率高；占地少的优点。转炉煤气可作为燃料和化工原料。转炉煤气的含氢量少，燃烧时不产生水汽，而且煤气中不含硫，它可用于加热混铁炉、烘烤钢包及铁合金以及用作均匀炉的燃料等，同时也可将其送入厂区的煤气管作为生活煤气使用。转炉煤气还可以用来合成化工原料。1）制甲酸辣。甲酸辣是染料工业中生产保险粉的一种原料，用它可以代替锌粉，节约金属。合成甲酸钠时，要求煤气中的CO含量至少要达到60%，含氮量小于20%。用甲酸钠又可以进一步合成草酸钠，其化学反应式： CO + Na = HCOONa 2 HCOONa = COONa - COONa +H22） 制合成氮。

30、合成氮是我国农业生产中普遍需要的一种化肥料。转炉煤气中CO含量较高，所含P,S等杂质量少，有利于合成氮的生产。生产合成氮时要求煤气渣中的（CO+H2)/N2应大于3.2，CO含量要大于60%，氧气含量小于0.8%，煤气含量小于10mg/m3。煤气中的CO在触媒的作用下会使蒸汽转换成氢气氢气由于煤气中德氮在高压下合称为氨，其化学反应式： CO + H2O = H2 + CO2 N2 + 3H2 = 2NH31.4 转炉污水及污泥处理循环利用在烟气净化过程中，如果使用了湿法净化，会形成大量污水、污泥。污泥的成分主要是氧化铁、氧化钙、二氧化硅和氧化镁等，它是转炉造渣的原料，经造球后可返回使用。在全进

31、化系统中形成大量的污水、污水中的悬浮物经分级处、浓缩沉淀、脱水和干燥后可将烟尘回收利用。去污处理后的水还会有细小的悬浮物，需经澄清后再循环使用。污水经过明槽后首先进入预沉池或水力旋流器，污水中粒径大于60m的粗颗粒尘将被分离出来，这些粗尘占整个污水中的尘量的15%。粗尘含水量30%，可将其撞车运走，剩余的含细尘进入浓缩池。上清水后，含尘量应小于150mg/L，接着回二文泵站，再送入二文喷水除尘。池底的泥浆含水70%，用泥浆泵将其打入脱水设备进行脱水，脱水后污泥含水30%，可被装车运走继续进行处理。池底也可建你泥浆管道直接送至系统，通过增压泵将泥浆送至烧结厂直接利用。含水30%的污泥经晾干、破碎

32、后回烧结，或加入粘结剂成球团经烘干后回转炉。 第二章 炼钢过程中物料平衡和热平衡计算 炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量的基础上的。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，目前还难做到精确取值计算。尽管如此，它对炼钢生产和设计仍有重要的意义。 转炉炼钢过程是一个很复杂的物理化学变化过程，对其做完全的定量分析是不可能的，但是一些基本的规律和原理在该过程中仍然适用。例如转炉炼钢过程中遵循物质不灭何能量守恒定率，在这个基础上可建立转炉炼

33、钢过程中的物料平衡和热平衡计算，以此来研究转炉收入、支出的物质和能量在数量上的平衡关系，并可用平衡方程式、平衡表或者物流及热流图将其表示出来。通过对物料平衡和热平衡的计算可以全面的掌握转炉炼钢的能量和物料利用情况，了解转炉的工作能力和热效率，从而为改进工艺和实现转炉最佳操作探索途径，并为降低原材料的消耗、合理利用能源和节能指明反方向。总的来说，对物料平衡和热平衡的计算一方面可以指导对车间的设计，另一方面也可以改进和校核已投产转炉的冶炼工艺参数以及设备适应性能，例如可以确定加入能却剂的量和时间，或者采用新技术等根据实测数据来进行计算，例如设计一些自动控制模型时的计算。2.1 物料平衡计算2.1.

34、1计算原始数据 本节主要根据生产实践和收集国内外相关数据进行分析计算得出了可靠的计算方法。结合实例阐述了氧气顶吹转炉氧化法炼钢过程的物料平衡的基本计算步骤和方法，同时列出了一些计算用的原始数据。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；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率；其他工艺参数。（1）铁水成分及温度 铁水成分及温度见表2-1 表2.1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值成分含量(kg)CSiMnPSCrNi钢种1Cr18Ni9钢设定值0.121.02.000.0340.03017 188 10铁水设定值4.150.650.55

35、0.210.035废钢设定值0.680.2500.550.0300.030终点钢水设定值0.05痕迹0.1650.0210.0211710注： 本计算设定的钢种为1Cr18Ni9钢。贵重金属的烧损不计。 C和Si按实际生产情况选取；Mn、P、S分别按铁水中相应成分含量的30%、10%、60%留在钢水中设定。( 2） 原材料成分见表2-2.成分（kg）CaOSi2OMgOAl2O3CaF2P2OS COH2OCFe2O3灰分挥发分石灰88.002.502.601.500.100.064.600.100.50萤石0.305.500.601.6088.000.900.101.501.50生白云石36

36、.400.8025.601.0036.20炉衬1.203.0078.801.4014.00焦炭0.5881.500.5812.40 5.52表2-2 原材料成分（单位：kg） （3）铁合金成分及其回收率见表2-3。 表2-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）成分（kg）CSiMnAlPSFe硅铁73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100锰铁6.60/900.50/7567.8/800.23/1000.13/10024.74/100 注：上表中的C中10%于氧生成CO2。（4） 其它参数设定值见2-4。 表2-4列出了转炉炼钢过程中其它参数，

37、有助于在设计过程中进行选择和参考以达到快速准确的计算和设计目的。 表2-4其它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(FeO)含量(按向钢中传氧量(Fe2O3）=1.35(FeO)折算)烟尘量喷溅铁损(CaO) (SiO2)=3.5为铁水量的0.5%为铁水量的2.5%为铁水量的0.3%15%，而(Fe2O3）/(FeO)=1/3,即(Fe2O3）=5%，(FeO)=8.25% 为铁水量的1.5%（其中(FeO)为75%，(Fe2O3）为20%)为铁水量的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

38、0.5%（体积比）占总去硫量的1/390%的C氧化成CO，10%的C氧化成CO2由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的14.14%，即废钢比为12.39% 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 计算步骤表2.5 铁水中元素的氧化产物及其渣量元素反应产物元素氧化量()耗氧量()产物量()备注CCCO4.190%=3.6904.8208.610CCO24.110%=0.4101.0941.403SiSi(SiO2)0.6500.7431.390入渣MnMnMnO0.3850.1400.621入渣PPP2O50.1890.2440.433入渣SSSO20.0050.0050.010S+(CaO)(CaS)+(O) 0.009 -0.0045 0.020 入渣FeFeFeO 0.847