安徽工业大学炼钢厂设计 指导教师：周俐 常立忠
消耗O2 ： 0.189×1628=0.108[㎏]
0.033×3244=0.024[㎏]
炉衬中C共消耗O2重 0.132[㎏]
2）轻烧白云石成分及重量的计算（3㎏轻烧白云石／100㎏铁水）
为了提高转炉炉衬寿命，在加入石灰造渣的同时，添加一部分白云石作造渣剂，其目的是提高炉渣中 MgO的含量。初期渣中（MgO）含量增高，使炉渣的熔点和粘度明显降低，减缓或阻碍石灰颗粒表面的硅 酸二钙层（2CaO·SiO2）的形成，从而加速石灰的熔解。同时，能减少初期渣中的（FeO）含量或者中和 一部分氧化铁，因此降低了炉渣的有效氧化能力。这样就使得焦油白云石炉衬中碳的氧化作用减慢，有利 于提高炉衬耐浸蚀能力。另外，提高炉渣中的（MgO）含量，降低了炉渣对炉衬的浸蚀能力，在吹炼后期 随着炉渣碱度的提高，其粘度相应提高，使得炉壁容易挂渣，从而保护避免受浸蚀，也有利于提高炉衬寿 命。生产实践表明，渣中（MgO）含量为 8～12%时，其效果较好。为此，必须保证渣中（MgO）含量在 8～12%之间来计算白云石加入量。经试算后取轻烧白云石加入量为0.5～3.0 / 100公斤铁水，本设计取3。
表1—11轻烧白云石成分及重量的计算
成分 CaO MgO Al2O3 SiO2
*加入轻烧白云石后经经炉渣成分计算，应满足MgO=8～12%范围（见表1—13），目的是可以提高炉衬抗熔渣的侵蚀能力，提高炉龄。
* *烧碱是指轻烧白云石或石灰中未分解的CO2及其重量。
3）矿石加入量及成分。矿石加入量为1.00kg/100kg铁水，其成分及质量见下表。 矿石加入量及其成分
重量（㎏） 3×45.5%=1.365 3×31.5%=0.945 3×2.74%=0.082 3×12.46%=0.374 成分 烧减** 共计 重量（㎏） 3×7.8%=0.234 3.000 成分 M（Fe2O3） M（FeO） M(SiO) M(Al2O3) M(CaO)
重量（㎏） 1.00×61.80%=0.618 1.00×29.40%=0.294 1.00×5.61%=0.056 1.00×1.1%=0.011 1.00×1.0%=0.010 成分 M(MgO) M(S1) M(H2O) 共计 重量（㎏） 1×0.5%=0.005 1×0.06%=0.001 1×0.5%=0.005 1.000 1、 S以[S]+[CaO]=[CaS]+[O]的形式反应，其中生成CaS量为0.001×72/32=0.002[㎏]
消耗CaO量为0.001x56/32=0.002(kg) 消耗微量氧，忽略之。
4）石灰成分及重量的计算（4.62㎏石灰/100㎏铁水）
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表1—12
石灰成分 CaO SiO2 MgO 共计
说明：石灰加入量计算如下：
取终渣碱度R=% CaO/%SiO2=3.5 (参炼钢原理P167图5—19)
SiO2）-S（CaO）RS（SiO2）-S（CaO） 则石灰加入量Q=RS（% CaO=）% CaO- R%SiO2石灰有效石灰重量（㎏） 4.62×92.15%=4.257 4.62×1.66%=0.077 4.62×1.54%=0.071 4.620 石灰成分 Al2O3 S* 烧减 重量（㎏） 4.62×1.83%=0.085 4.62×0.02%=0.001 4.62×2.8%=0.129 式中 Σ(SiO2) = (铁水+炉衬+轻烧白云石+矿石)中带入
=（1.179+0.01+0.374+0.056） =1.612[㎏]
参表：（1—7、1—8、1—9、1—10、1—11）
Σ(CaO ) = (轻烧白云石+炉衬+矿石—铁水[S]消耗—矿石中[S]成渣耗CaO
=（1.365+0.035+0.01—0.019-0.002） =1.389[㎏]
参表：（1—7、1—8、1—9、1—10、1—11） ∴
Q石灰=92.15%-3.5?1.66%=4.62[㎏]
3.5?1.612-1.389S*:反应式为[S]+( CaO)= (CaS)+[O]
72 其中：生成(CaS)重:0.001×32=0.002[㎏]
还原[O]: 0.001×1632=0.0005[㎏] 消耗（CaO）量：0.001×5632=0.002[㎏] 4）.终渣Σ(FeO)的确定
取R=3.5及Σ(FeO)=15%时可满足终点钢水中[P]=0.014%的要求(参表1—6及炼钢原理P167图5—19) 这里取Σ(FeO)= (tO) +0.9（tO) =15% 取（Fe2O3）/Σ(FeO)=
13 。故（Fe2O3）=5%，(FeO) ≈10%
5）．终渣成分及重量的计算
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表1－13
终渣成分 CaO MgO SiO2 P2O5 MnO Al2O3 CaS FeO Fe2O3 共计 说明
1．总渣量的计算如下：
表中CaO+MgO +SiO2+ P2O5 +MnO+ Al2O3 +CaO =5.67+1.381+1.696+0.289+0.478+0.183+0.029 =9.816[㎏]
总渣量 —Σ(FeO)=100%—15%=85% 因此总渣量=
9.81685%氧化产物/㎏ 1.179 0.289 0.478 0.025 1.155 0.577 3.703 石灰/㎏ 4.260 0.071 0.077 0.085 0.002 4.495 轻烧白云石/㎏ 1.365 0.945 0.374 0.082 2.766 炉衬/㎏ 0.035 0.360 0.010 0.005 0.410 矿石 0.010 0.005 0.056 0.011 0.002 0.084 总重/㎏ 5.670 1.381 1.696 0.289 0.478 0.183 0.029 1.155 0.577 11.548 % 49.88 11.96 14.69 2.5 4.14 1.58 0.25 10.00 5.00 100 =11.548[㎏]
2．(FeO)重＝11.548×10%=1.155[㎏]，其中Fe氧化量
11.548×5672=0.898[㎏](转入表1—7) （Fe2O3）重＝11.548×5%=0.577[㎏] 其中Fe氧化量
0.577×112160=0.404[㎏](转入表1—7)
*1.934= CaO石灰中— CaOS消耗 =4.257-0.002
=4.26[㎏](表1—12及附注)
二、矿石及烟尘中的铁量和氧量的计算
1、1.16[㎏烟尘/100㎏铁水]带入的铁量和氧量为：
112Fe（烟尘中）=11.6×(77%×5672＋20%×160)
=0.857[㎏]
烟尘中：FeO=77%； Fe2O3=20%
48O2（烟尘中）=1.16×(77%×5672＋20%×160)
=0.268[㎏]
112矿石中带入的铁量m（Fe）=1.00×(29.40%×5672＋61.80%×160)=（0.661）kg 48矿石中带入的氧量m（O2）=1.00×(29.40%×1672＋61.80%×160)=(0.251)kg
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三、炉气成分及重量的计算
表1－14
炉气成分 CO CO2 SO2 O2 N2 H2O 共计 说明：
CO重=（铁水+炉衬）中C氧化生成=9.03（表1—7）+0.189（表1—10）=9.219[kg]
CO2重=（铁水+炉衬）中C氧化生成+（轻烧白云石+石灰）的烧碱=1.577（表1—7）+0.033（表1—10）
+0.234(表1-11)+0.129（表1-12）=1.973[kg]
SO2重=铁水中气化去硫重=0.01[kg]（表1—7） M(H2O)=矿石带入的水质量=0.005kg
*与* *：为炉气中O2 与N2重，可由炉气总体积V(Nm3),反算求出。其中已知氧气纯度为99.5%O2，0.5%的N2
（做课程设计时可改为：99.5%%O2和0.5%N2）和炉气中含自由氧的体积为0.5%，因此 炉气总体积V=(H2O +CO +CO2 +SO2)体积（表1-14）+自由氧的体积+ N2体积
=0.006+7.375+1.004+0.004+0.5% V+ N2
其中：
N2=
22.4??7.64?0.268?0.131-0.251?0.0005??0.5%V3299.5%重量，㎏ 9.219 1.973 0.010 0.060 0.034 0.005 11.310 体 积 （Nm3） 9.219×22.428=7.375 1.973×22.444=1.004 0.01×22.464=0.004 0.042 0.027 0.005×22.4/18=0.006 % 87.19 11.87 0.05 0.50 0.32 0.07 100.00 ?（1-99.5%）
* * * ：括号内的参数为“氧气的消耗和带入项目” （见表1-15）分式部分为氧气纯度99.5%时氧的体积。×（1-99.5%）。表示换算成N2体积。
因此可得V=8.389+0.5% ?V+（0.027+0.003%?V） 整理后 V=8.459[Nm3]
炉气中自由氧体积=8.459×0.5%=0.042m3 炉气中自由氧重=0.042×32=0.06[㎏]
22.4炉气中氮体积=0.027+0.003%×8.459=0.027[Nm3] 炉气中氮重=0.027×28=0.034[㎏]
22.4四、未加废钢时氧气的消耗量的计算
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表1—15氧气的消耗和带入项目
元素氧化耗氧量 烟尘中铁氧化耗氧量 炉衬中铁氧化耗氧量 矿石分解带入氧的质量/kg 7.640 0.268 0.132 0.251 （表1—7） （见二） （见表1—7） 自由氧重 炉气中氮重 石灰中S反应 带入氧重 0.060 0.034 0.0005 表1—14 表1—14 表1—12说明 由此可得实耗氧量=7.64+0.268+0.132+0.06+0.034-0.0005-0.251=7.882[kg] 或实耗氧体积=7.882×22.4=5.52[Nm3／100㎏铁水]
32
=55.2[Nm3／T铁水]
五、钢水量计算
吹喷项目：
元素氧化量：6.664kg表1－7 烟尘中铁损量：0.857kg 渣中铁珠重：0.924kg 喷溅铁损量:1.000kg 矿石带入的铁量:0.661kg
因此100kg铁水可得钢水收得率为：
100-（5.292+0.857+0.408+1.000）+0.661=91.216kg
六、未加废钢时的物料平衡表
表1－16 未加废钢时的物料平衡表
收入项 铁水 石灰 轻烧白云石 炉衬 氧气 矿石 共计
00-117.16计算误差=117.?100%?-0.13% 117.00质量/kg 100.00 4.62 3.00 0.50 7.88 1.00 117.00 含量/% 85.47 3.95 2.56 0.43 6.74 0.85 100.00 支出项 钢水 炉渣 炉气 烟尘 铁珠 喷溅 共计 质量/kg 91.22 11.55 11.31 1.16 0.92 1.00 117.16 含量/% 77.86 9.86 9.65 0.99 0.79 0.85 100.00 （误差大时应检查原因或重算）
（三）热平衡计算（取冷料为25℃）
一、热收入项
1、铁水物理热
铁水熔点=1536-（4.45×100+0.55×8+0.53×5+0.14×30+0.041×25）-7
=1072 ℃
式中：1536为纯铁熔点℃,100、8、5、30、25分别为C、Si、Mn、P、S元素增加1%含量时铁水熔点降低。7为气体[O、N、H]对熔点总的影响。
铁水物理热=100×[0.745×(1072-25)+218+0.837×(1312-1072)]=119889.5 kJ 2、铁水中各元素氧化热与成渣热
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