(2) 根据各元素的烧损量可以计算出熔池吸收热量(100 kg铁水时): 熔池所吸收的热量是78116 kJ,见表3-12。
除了考虑炉气、炉渣加热到1250℃所耗热量外,在吹炼过程中炉子也有一定的热损失,如炉子辐射和对流的热损失以及喷溅引起的热损失等。因此,真正吸收的热量比上面计算的要小。上述几项热损失一般占10 % 以上。则熔池所吸收的热量是:
78116 × 90 % = 70304 kJ
(3) 计算熔池从1250℃升温到1650℃所需之热量:
从1250℃到1650℃需要升温400℃,钢水和熔渣加热400℃以及把炉气加热到1450℃所需热量为:
400×0.837×90+400×1.247×15+200×1.13×10=39874 kJ 式中0.837、1.247、1.13分别为钢液、熔渣和炉气的比热 (kJ/kg·℃);90、15、10分别为钢液、
熔渣和炉气的重量 (kg);200为假定炉气的平均温度为1450℃,则温升为1450-1250=200℃。
(4) 计算富余热量。根据以上的计算应为:
70304 -39874 =30430 kJ
若以废钢为冷却剂,废钢的加入量为:
30430
=21.3kg
0.70 (1500-25)+272+0.837 (1650-1500)
式中 0.70、0.837 分别为固体废钢和钢液的比热 ((kJ/kg·℃);1500℃为钢的熔点 (℃);272为钢的熔化潜热。
如果装入30 t 铁水,则可加废钢6.39 t ,或者加3 t 废钢和1 t 多铁矿。
以上是简单的计算方法。其准确程度的关键是确定热损失的大小。 3.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应 3.5.3.1 冷却剂的种类及特点
常用的冷却剂有废钢、铁矿石、氧化铁皮等。这些冷却剂可以单独使用,也可以搭配使用。当然,加入的石灰、生白云石、菱镁矿等也能起到冷却剂的作用。
(1) 废钢。 废钢杂质少,用废钢做冷却剂,渣量少,喷溅小,冷却效应稳定,因而便于控制熔池温度,但加废钢必须用专门设备,占用装料时间,不便于过程温度的调整。用废钢做冷却剂,可以减少渣料消耗量、降低成本。
(2) 铁矿石。 与废钢相比,使用铁矿石做冷却剂不需要占用装料时间,能够增加渣中TFe,有利于化渣,同时还能降低氧气和钢铁料的消耗,吹炼过程调整方便,但是以铁矿石为冷却剂使渣量增大,操作不当时易喷溅,同时由于铁矿石的成分波动会引起冷却效应的波动。如果采用全矿石冷却时,加入时间不能过晚。
(3) 氧化铁皮。 与矿石相比,氧化铁皮成分稳定,杂质少,因而冷却效果也比较稳定。但氧化铁皮的密度小,在吹炼过程中容易被气流带走。
由此可见,要准确控制熔池温度,用废钢作为冷却剂效果最好,但为了促进化渣,提高脱磷效率,可以搭配一部分铁矿石或氧化铁皮。目前我国各厂采用定矿石调废钢或定废钢调矿石等两种冷却制度。
3.5.3.2 冷却剂的冷却效应
在一定条件下,加入lkg冷却剂所消耗的热量就是冷却剂的冷却效应。
冷却剂吸收的热量包括将冷却剂提高温度所消耗的物理热和冷却剂参加化学反应消耗的化学热两个部分。
Q冷=Q物+Q化 (3-11)
而Q物取决于冷却剂的性质以及熔池的温度:
Q物=c固·(t熔-t0)+λ熔+c液·(t出-t熔) (3-12)
式中 c固,c液——分别为冷却剂在固态和液态时的质量热容,kJ/(kg·℃)