1、 0 鋼鐵冶金專業設計（煉鐵、煉鋼） 本鋼工學院冶化教研室 二00三年八月 1 第一章 物料平衡與熱平衡計算 物料平衡和熱平衡計算是氧氣頂吹轉爐冶煉工藝設計的一項基本的計算，它是建立在物質和能量不滅定律的基礎上的。它以轉爐作為考察對象，根據裝入轉爐內或參與煉鋼過程的全部物料數據和煉鋼過程的全部產物數據，如圖1-1-1所示的收入項數據和支出項數據，來進行物料的重量和熱平衡計算。通過計算，可以定量地掌握冶煉工重要參數，做到“胸中有數”。對指導生產和分析研究改進冶煉工藝，設計轉爐煉鋼車間等均有其重要意義。由于轉爐煉鋼過程是一個十分復雜的物理化學過程，很顯然，要求進行精確的計算較為困難，特別是熱平衡，

2、只能是近似計算，但它仍然有十分重要的指導意義。 物料平衡和熱平衡計算，一般可分為兩面種方案。第一種方案是為了設計轉爐及其氧槍設備以及相應的轉爐煉鋼車間而進行的計算，通常側重于理論計算，特別是新設計轉爐而無實際爐型可以參考的情況下；另一種方案是為了校核和改善已投產的轉爐冶煉工藝參數及其設備參數或者采用新工藝新技術等，而由實測數據進行的計算，后者側重于實測。本計算是采用第一種方案。 目前，我國頂吹轉爐所采用的生鐵基本上為低磷的（0.100.40%）和中磷的（0.401.00%）兩種，對這兩種不同含磷量生鐵的冶煉工藝制度也不相同。因此，下面以50噸轉爐為例，分別就低磷生鐵和高磷生鐵兩種情況，進行物料

3、平衡和熱平衡計算。 1.1原始數據 1.1.1鐵水成分及溫度 表1-1-1 成分 C Si Mn P S 溫度 % 4.250 0.850 0.580 0.150 0.037 1250 1.1.2原材料成分 2 表1-1-2 原材料成分 % 3 H0.50 2.00 種類 CaO SiO2 MgO Al2O3 S P CaF2 FeO Fe2O石灰 91.38 1.26 1.54 1.42 0.06 礦石 1.10 5.11 0.52 1.16 0.07 28.8 61.8 螢石 6.00 0.58 1.78 0.09 0.55 89.00 輕燒 白云石 30.84 0.46 20.16 0.

4、74 0.04 0.11 鎂質爐54.51.05 39.41.00 OC燒合4.34100.00100.00100.0047.8100.005.0100.0 3 襯 0 5 0 表2-1-1成分 % C 4.300 Si 0.650 Mn 0.560 0.150 P 0.038 S 溫度 鐵水成分與溫度 成分（中限） C Si Mn P S % 0.160.24 0.160.28 0.350.65 0.045 0.045 1300 轉爐冶煉鋼種常為普通碳素鋼和低合金鋼，在此以要求冶煉BD3鋼考慮，其成分見表2-1-3 4 1.1.4平均比熱 表1-1-4 項 目 固態平均比熱 熔化潛熱 液態或

5、氣態平均比熱 千卡/公斤·度 千卡/公斤 千卡/公斤·度 生 鐵 鋼 爐 渣 0.178 0.167 52 65 50 0.20 0.20 0.298 煙 塵 0.238 50 礦 石 爐 氣 CO CO2 SO2 O2 N2 H2O 0.349 0.558 0.555 0.365 0.346 0.489 1.1.5冷卻劑 用廢鋼作冷卻劑，其成份與冶煉鋼種成份的中限相同。(見表1-1-3) 1.1.6反應熱效應 雖然爐內化學反應，實際上是在爐料溫度和爐內上部氣相溫度之間的任一溫度發生的，但反應熱效應通常仍采用25作為參考溫度，值得指出的是，反應熱還與組分在鐵水中存在形態有關

6、，至今對參與化學反應有關的實際組成物還有不同的看法。但是，比較常用的反應熱數據見表1-1-5。 5 表1-1-5 反 應 每公斤放 出 熱（千卡） 每公斤元素或化合物 C (Fe3C)+ C (Fe3C)+OSi (Fe3Si)+O2P (Fe3P)+ Mn+21O0.95Fe+21Fe+1O分21O2=CO 2=CO2 2=SiO2 25O2=P2O5 2=MnO O2=Fe0.95O 2=FeO 31397.0 99063.5 190015.2 280133.5 92007.4 63727.3 64430.0 子 千2616.9 8250.7 6767.2 4522.6 1677.9 12

7、00.1 1150.5 卡 元素或化合物 C C Si P Mn Fe Fe 22Fe+23O2=Fe2O3 3Fe+2O2=Fe3O4 2CaO+SiO2=2CaO·SiO2 196910.0 267243.4 29780.2 1758.1 1594.6 495.0 Fe Fe SiO2 6 4CaO+P2O5=4CaO·P2O5 FeO+SiO 2=FeO·SiO2 MnO+SiO2=MnO·SiO2 165013.2 4500.4 5889.4 1162.1 80.6 107.2 P2O5 FeO MnO 通常近似認為是Fe+21O2=FeO 1.

8、1.7 其它數據的選取 （根據國內同類轉爐的實測數據選取） 1渣中鐵珠量為渣量的5%8%，本設計取8%。 2金屬中碳的氧化假定為：80%90%的碳氧化成CO，20%10%的碳氧化成CO2。 3噴濺鐵損為鐵水量的0.7%1.0%，本設計取1.0%。 4取爐氣平均溫度1450，爐氣中自由氧含量為0.5%，煙塵量鐵珠量的1.6%，其中FeO=77%，Fe2O3=20%。 5氧氣成分為98.5%O2，1.5%N2。 6爐襯侵蝕量為鐵水量的0.5%。 1.2物料平衡計算 根據鐵水成份，渣料質量以及冶煉鋼種，采用單渣不留渣操作，通常首先以100公斤鐵水為計算基礎，然后再折算成100公斤金屬料。 1.2.1

9、爐渣量及其成份的計算 爐渣來自金屬中元素的氧化產物，渣料以及爐襯侵蝕等。 1鐵水中各元素氧化量(見表2-2-1) 表1-2-1 7 成份重量 項 目 （公斤） C 鐵 水 終點鋼水 4.250 0.150 Si 0.850 痕跡 Mn P 0.580 0.174 0.150 0.015 S 0.037 0.022 氧 化 量 4.100 0.850 0.406 0.135 0.015 終點鋼水成份是根據同類轉爐冶煉鋼種的實際數據選取，其中： C：應根據冶煉鋼種含碳量的中限和預估計的脫氧劑的增碳量（0.20.3）之差來確定終點鋼水含碳量，取0.150%。 Si：在堿性轉爐煉鋼法中，鐵水中的硅幾乎

10、全部被氧化，隨同加入的其它材料帶入的SiO2一起進入爐渣中，故終點鋼水硅的含量為痕跡。 Mn：終點鋼水殘錳量，一般為鐵水中錳含量的30%40%，取30%。 P：采用低磷鐵水操作，鐵水中磷約8595%進入爐渣，在此取鐵水中 磷的90%進入爐渣，10%留在鋼中。同時要考慮鋼包中回磷的因素。 S：氧氣轉爐內去硫率不高，一般在3050%的范圍，取40%。 2各元素氧化量、耗氧量及其氧化產物量見表1-2-2。 8 表1-2-2 元 素 反應及其產物 元素氧化量（公斤） 耗氧量（公斤） 氧化產物量（公斤） 4.100×90%=33.690×1216=4.920 0.410×1

11、232=1.093 3.690×1228=8.610 9 C C Si Mn P S S Fe Fe C+ 21O2=CO C+O2=CO2 Si+O2=(SiO2) Mn+ 21O2=(MnO) 2P+ 25O2=(P2O5) S+O2=SO2 S+(CaO)=(CaS)+O Fe+O2=(FeO) 2Fe+O2=(Fe2O3) .690 4.100×10%=0.410 0.850 0.406 0.135 0.015×31= 0.005 0.015-0.005=0.01 1.0.850×2832=0.971 0.406×5516=0.118

12、0.135×6280=0.174 0.005×3232=0.005 0.010×(-3216)=-0.005 1.056×5616= 0.302 0.575×11248= 0.204 0.410×1244=1.503 0.850×2860= 1.821 0.406×5571= 0.524 0.135×62142= 0.309 0.005×3264= 0.010 0.010×3272= 0.023 1.358 假定氣化硫率占總去硫率的31。-0.005表示還原出的氧量，消耗CaO量為0.

13、010×3256=0.018 見表2-2-8 見表2-2-8 10 指生成的CaS量 11 3造渣劑成分及數量 50噸氧氣轉爐加入造渣劑數量，是根據國內同類轉爐有關數據選?。?1)礦石加入量及成分 礦石加入量為1.00公斤100公斤鐵水，其成分及重量見表1-2-3 表1-2-3 成 分 重 量 (公斤) Fe2O3 FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO S H2O 1.00 × 61.80% 0.618 1.00 × 29.40% 0.294 1.00 × 5.61% 0.056 1.00 × 1.10% 0.011 1.00 

14、5; 1.00% 0.010 1.00 × 0.52% 0.005 1.00 × 0.07% 0.001 1.00 × 0.50% 0.005 共 計 1.00 S以S(CaO)(CaO)O的形式反應，其中生成CaS量為 0.001×32720.002公斤，消耗CaO成分 CaF2 SiO2 Al2O3 MgO P S H2O 共計 重量(公斤 0.50×89.00%0.50×6.00%0.50×1.78%0.50×0.58%0.50×0.55% 0.50×0.09%0.50×2.00

15、% 0.500 ) 0.445 0.030 0.009 0.003 0.003 0.0004 0.010 量為0.001×32560.002公斤，生成微量氧為0.001×32160.001公斤。 2)螢石加入量及成分 螢石加入量為0.50公斤100公斤鐵水，其成分及重量見表2-2-4 表1-2-4 12 P以2P+25O2=（P2O5）的形式進行反應，其中生成P2O5量為0.003×62142=0.007公斤，消耗氧量為0.003×6280=0.004公斤。 S微量，忽略之。 3）爐襯侵蝕量為0.50公斤/100公斤鐵水，其成分及重量見表1-2-5 表1

16、-2-5 成分 重量(公斤) CaO MgO SiO2 Al2O3 C 0.50×54.00%0.270 0.50×37.95%0.190 0.50×2.05%0.010 0.50×1.00%0.005 0.50×5.00%0.025 共計 0.500 被浸蝕的爐襯中碳的氧化，同金屬中碳的氧化成CO，CO2的比例相同，即： C CO 0.025×90%×1228= 0.053公斤 C CO2 0.025×10%×1244= 0.009公斤 其消耗氧氣量為：0.053×2816=0.030公斤 0

17、.009×4432=0.007公斤 共消耗氧氣量為 0.03+0.007=0.037公斤 4）生白云石加入量及成份 為了提高轉爐爐襯壽命，在加入石灰造渣的同時，添加一部分白云作造渣劑，其目的是提高爐渣中MgO的含量。初期渣中（MgO）含量增高，使爐渣的熔點和粘度明顯降低，減緩或阻礙石灰顆粒表面的硅酸二鈣層（2CaO·SiO2）的形成，從而加速石灰的熔解。同時，能減少初期渣中的（FeO）含量或者中和一部分氧化鐵，因此降低了爐渣的有效氧化能力。這樣就使得焦油白云石爐襯中碳的氧化作用減慢，有利于提高爐襯浸蝕能力。另外，提高爐渣中的（MgO）含量，降低了爐渣對爐襯的浸蝕能力，在吹煉

18、后期隨著爐渣堿度的提高，其粘度相應提高，使 13 得爐壁容易掛渣，從而保護避免受浸蝕，也有利于提高爐襯壽命。生產實踐表明，渣中（MgO）含量為68%時，其效果較好。為此，必須保證渣中（MgO）含量在68%之間來計算白云石加入量。經試算后取生白云石加入量為2.0 3.0 / 100公斤鐵水，本設計取3.0，其成份及重量見表1-2-6 表1-2-6 成分 重量(公斤) CaO MgO SiO2 Al2O3 燒堿 3.00×30.84%0.925 3.00×20.16%0.605 3.00×0.46%0.014 3.00×0.74%0.022 3.00

19、5;47.80%1.434 共計 3.000 燒減是指生白云石（MgCO3·CaCO3）分解后而生產的CO2氣體。 5）爐渣堿度和石灰加入量 取終渣堿度 R=)(%)(%2SiOCaO=2.84.0 取3.5 首先計算由上述造渣劑以及鐵水中各元素氧化產物而進入爐渣中的SiO2和CaO 的重量，然后再計算石灰加入量。 渣中已存在的(SiO2)量=鐵水中 Si氧化生成的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=1.931公斤。 渣中已存在的(CaO)量=白云石帶入的Ca

20、O量+爐襯帶入的CaO量+礦石帶入的CaO量-鐵水中S成渣消耗的CaO量-礦石中S成渣消耗的CaO量=0.925+0.27+0.010-0.018-0.002=1.185公斤。 石灰加入量=有效)(%)()(2CaOCaOSiORX? = 石灰石灰22%)()(SiORXCaOCaOSiORX? =%66.15.3%08.91185.1931.15.3XX? = 6.537公斤 加入石灰所代入的各成份及重量見表1-2-7。 14 表1-2-7 成分 重量(公斤) CaO MgO SiO2 Al2O3 S 燒堿 6.537×91.08%5.954 6.537×1.54%0.1

21、01 6.537×1.66%0.108 6.537×1.22%0.080 6.537×0.06%0.004 6.537×4.44%0.290 共計 6.537 S以S+（CaO）=（CaS）+O的形式反應，其中生成（CaS）量為0.004×3272=0.009，生成氧量為0.004×3216=0.002公斤；消耗（CaO）量為0.004×3256=0.007公斤。 燒減是指未燒透的CaCO3經受熱分解所產生的CO2氣體量。 6）終點氧化鐵的確定 終渣中氧化鐵的含量與鋼水的終點含碳量和終渣的堿度有關，根據生產實踐數據，終點鋼水

22、含碳量為0.15%和終渣堿度為3.5時，終渣中（Fe2O 3）= 5% 和（FeO）= 10%。 7）終渣量及其成份 表1-2-8中不計（FeO）和（Fe2O3）在內的爐渣重量為：(CaO+MgO+SiO2+P2O5+MnO+Al2O3+CaF2+CaS) = 7.152+0.904+2.039+0.316+0.524+0.127+0.445+0.034 =11.541公斤 已知渣中氧化鐵量為15%，則渣中其它成份之和為100%15%=85% 故爐渣總重量為%85541.11=13.578公斤 由此可知： （FeO）的重量=13.578×10%=1.358公斤，其中鐵重=1.358&

23、#215;7256=1.056公斤（Fe2O3）的重量=13.578×5%=0.679公斤，其中鐵重量=0.679×160112=0.474公斤 將（FeO）和（Fe2O3）的值分別填入表2-3-2中。終渣量及其成份見表1-2-8。 15 表1-2-8 成份 氧化產物量石灰 礦石 輕燒白云石爐襯 ) (公斤CaO MgO SiO21.821 0.309 (公斤) (公斤) (公斤) ( 5.947 0.101 0.108 0.010 0.005 0.056 0.925 0.605 0.014 0.270 0.190 0.010 25 MnO 0.524 Al2O3 CaF2

24、 CaS FeO Fe0.023 1.358 0.0.080.00 0.011 0.002 0.022 0.005 總計 4.714 6.245 0.084 1.566 0.475 螢公)合公)%0.0030.0300.0070.0090.4457.1520.9042.0390.3160.5240.1270.4450.0341.3580.67952.676.6615.022.333.860.933.280.2510.005.000.49413.578100.00 5.947=石灰中CaO含量石灰中S自耗CaO重量=5.9540.007=5.947 和是元素鐵被氧化成氧化亞鐵和三氧化二鐵的重量。

25、 16 1.2.2礦石、煙塵中的鐵及重量 假定礦石中（FeO）全部被還原成鐵，則： 礦石帶入鐵量=1.00× (29.40%×7256 + 61.80% ×160112)=0.661公斤 煙塵帶走鐵量=1.60× (77%×7256+ 20%×160112)=1.182公斤 礦石代入的氧量= 1.00× (29.40% ×7216 + 61.8%×16048)=0.251公斤 煙塵消耗氧量=1.60× (77%×7216+20%×16048)=0.370公斤 1.2.3爐氣成

26、份及重量 表1-2-9 成份 CO CO2 SO2 O2 重量(公斤) 體積，米3 %（體積）8.663 3.236 0.010 0.063 8.663×284.22=6.930 3.236×444.22=1.647 0.010×644.22=0.004 79.38 18.87 0.04 0.50 N2 0.108 0.044 0.99 H2O 0.015 0.086 0.015×184.22=0.019 0.22 12.095 8.730 100.00 共計 表1-2-9中各項的計算如下； 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C

27、O的重量 =8.610+0.053=8.663公斤 CO2的重量=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+白云石燒減的重量+石灰燒減的 =1.503+0.009+1.434+0.290=3.236公斤 SO2的重量 = 鐵水中的S氣化而產生的氧化物重量=0.010公斤 H2O汽的重量=礦石代入的水分全部汽化的重量+螢石代入的水分全部汽化的重量=0.005+0.010=0.015公斤 和分別是自由氧和氮氣的重量和體積，它是由表1-2-9中爐氣的其它成份反算出來的，即已知氧氣成份為98.5%O2，1.5%N2和爐氣中自由氧體積比為 17 0.50%，求自由氧和氮氣的體積和重

28、量，其求法如下： 設爐氣總體積為X米3，則 X=元素氧化生成的氣體體積和水蒸汽的體積+自由氧體積+氮氣體積，即： X=6.930+1.647+0.004+0.019+0.50%X+%5.98%50.0)002.0252.0004.0037.0370.0781.7(32/4.22X?×(1-98.5%) =8.600+0.50%X+(0.085+0.008%X) 整理得： X=%008.0%50.01085.0600.8?=8.730米3 故爐氣中自由氧體積=8.730×0.50%=0.044米3 自由氧重量=0.044×4.2232=0.063公斤 爐氣中氮氣體積

29、=0.085+0.008% ×8.730=0.086米3 爐氣中氮氣重量=0.086×4.2228=0.108公斤 括號內的數據參看下面氧氣消耗項目。 1.2.4氧氣消耗量計算 消耗和代入氧氣的項目為： 為元素氧化耗氧重量 7.782公斤 煙塵中鐵氧化耗氧重量 0.370公斤 爐襯中碳氧化耗氧重量 0.037公斤 螢石中磷氧化耗氧重量 0.004公斤 爐氣中自由氧重量 0.063公斤 爐氣中氮氣重量 0.108公斤 礦石分解代入及其中硫把氧化鈣還原出的氧的重量為： 1.0×(61.80%×16048×+2.04%×7216)+0.00

30、1=0.252公斤 石灰中硫把氧化鈣還原出的氧重量0.002公斤 故氧氣實際消耗重量為： 7.782+0.370+0.037+0.004+0.063+0.108-0.252-0.002 = 8.110公斤 換算成體積=8.110×324.22=5.68標米3/100公斤鐵水 或56.8標米3/噸鐵水. 噸鋼耗氧量，即供氧強度在55-65m3/t則計算合理。 18 1.2.5鋼水量計算 吹損包括下列組成項目： 化學損失（元素氧化）量 7.037公斤 煙塵中鐵損失量 1.182公斤 渣中鐵珠損失量 13.578×8%=1.086公斤 噴濺鐵損失量 1.000公斤 但是，礦石 代

31、入鐵量 0.661公斤 故鋼水重量為 100-(7.037+1.182+1.086+1.000)+0.661= 90.356公斤 即鋼水收得率為 90.36% 1.2.6物料平衡表（以100公斤鐵水為基礎） 表1-2-10 收 入 項 支 出 項 熱 量 % 熱 量 % P2O5 367.2 0.70 白云石分解熱 1020 1.95 SiO2 1009.3 1.93 其它熱損失 2618.8 5.00 煙塵氧化熱 1496.2 2.86 廢鋼物理熱 3224.8 6.16 共計 52365.8 100.00 共計 52365.8 100.00 項 目 重量（公斤）項 目 % （千卡） 項 目

32、 重量（公斤）項 目 （千卡） % 鐵 水 石 灰 礦 石 螢 石 白云石 爐 襯 氧 氣 100.000 6.537 1.000 0.500 3.000 0.500 8.110 總 計 119.647 鐵水物理熱 元素氧化放熱和成渣熱 其中C Si Mn P Fe 83.58 5.46 0.34 0.42 2.51 0.42 6.77 100.00 27360.0 52.25 23509.6 44.89 13039.2 24.90 5752.1 10.90 681.2 1.30 610.6 1.17 2050.2 3.91 鋼 水 爐 渣 爐 氣 煙 塵 鐵 珠 噴 濺 90.356 13.

33、578 12.095 1.600 1.086 1.000 總 計 119.715 鋼水物理熱 30934.6 爐渣物理熱 7286.4 礦石分解熱 1023.6 煙塵物理熱 622.6 爐氣物理熱 4921.8 鐵珠物理熱 371.8 噴濺物理熱 3424 75.48 11.34 10.10 1.34 0.91 0.88 100.00 59.08 13.91 1.96 1.19 9.4 0.71 0.65 計算誤差=收入項支出項收入項?×100% =647.119715.119647.119?×100% =-0.06% ±0.5% 則合格 19 1.3 熱平衡計算

34、 1.3.1熱收入項 1鐵水物理熱 (為了簡化計算，取冷料入爐溫度均為25.) 鐵水熔點:=1536-(4.25×100+0.86×8+0.58×5+0.18×30+0.037×25)-7 =1089 式中100、8、5、30、25分別為C、Si、Mn、P、S元素增加1%含量降低鐵水熔點值；7為氣體O2、H2、N共降低鐵水熔點值；1536為純鐵熔點，取鐵水溫度為1250，則： 鐵水物理熱=100×0.178×(1089-25)+52+0.20×1250-1089 =27360千卡 2鐵水中各元素氧化放熱及成渣熱 C

35、 CO 3.690×2616.9 = 9656.4千卡 C CO2 0.410×8250.7 = 3882.8千卡 Si SiO2 0.850×6767.2 = 5752.1千卡 Mn MnO 0.406×1677.9 = 681.2千卡 Fe FeO 1.056×1150.5 = 1214.9千卡 Fe Fe2O3 0.475×1758.1 = 885.1千卡 P P2O5 0.135×4522.6 = 610.6千卡 P2O5 4CaO·P2O5 0.316×1162.1 = 367.2千卡 SiO2

36、 2CaO·SiO2 2.039×495.0 = 1009.3千卡 共 計 23509.6千卡 3.煙塵氧化放熱 1.6×(77%×7256×1150.5+20%×160112×1758.1) = 1496.2千卡 則熱收入總量為：27360+26509.6+1496.2 = 52365.8千卡 注：對于爐襯中的C和螢石中的P，其氧化放熱甚少，故忽略之。 1.3.2熱支出項 1鋼水物理熱 鋼水熔點: =1536-(0.150×65+0.174×5+0.015×30+0.022×25)-

37、7=1517 20 式中65、5、30、25分別為鋼中元素C、Mn、P、S增加1% 時鋼水熔點的降低值。 確定出鋼溫度： （1）鋼水過熱度，鎮靜鋼一般在7090，取70 （2）鎮靜溫度降，按13/分鐘計，鎮靜時間為79分，故其溫度降為21 （3）出鋼溫度降，一般在4050, 取50. 故出鋼溫度=鋼水熔點+過熱度+鎮靜溫度降+出鋼溫度降 =1517+70+21+50=1658 則鋼水物理熱=90.356×0.107×(1517-25)+65+0.20×(1658-1517) =30934.6千卡 2爐渣物理熱 取終點爐渣溫度與鋼水溫度相同，即1658 故爐渣物理熱

38、=13.578×0.298×(1658-25)+50=7286.4千卡 3礦石分解吸熱: 1×(29.40% ×7256×1150.5+61.8%×160112×758.1) =1023.6千卡 4煙塵物理熱: 1.6×0.233×(1450-25)+50 = 622.6千卡 5爐氣物理熱: (6.930×0.349+1.647) ×1450 = 4921.3 6渣中鐵珠物理熱: 1.086×0.167×(1517-25)+65+0.20×(1658-15

39、17) = 371.8 7噴濺金屬物理熱: 1×0.167×(1517-25)+65+0.20×(1658-1517) = 342.4千卡 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，經過計算，生白云石的分解熱效應為生340千卡/公斤生白云石，故3公斤生白云石分解吸熱為3×340=1020千卡 上述各項熱支出量為: 30934.6+7286.4+1023.6+622.6+4921.3+371.8+342.4+1020 =46522.7千卡 21 9剩余熱量: 吹煉過程轉爐熱輻射、對流、傳導、傳熱以及冷卻等帶走的

40、熱量，與爐容量小，操作等因素有關，一般為總收入熱量的38%，本計算取5%，故熱損失為52365.8×5%=2618.3千卡 則剩余熱量為52365.8-46522.7-2618.3=3224.8千卡 10廢鋼加入量: 1公斤廢鋼吸收熱量為: 1×0.167×(1517-25)+65+0.2×1658-1517 = 342.4千卡 則可加入的廢鋼量為：4.3428.3224=9.42公斤 即廢鋼比為 : 42.910042.9?×100% = 8.61% 11.熱平衡表 表1-3-1 收 入 項 支 出 項 熱效率=總熱收入量爐渣物理熱廢鋼物理熱

41、鋼水物理熱?×100% =5236587286432248309346?×100% =0.043<0.50% 則合格。 22 1.4 加入廢鋼和脫氧劑后的物料平衡 1.4.1 加入廢鋼后的物料平衡 1廢鋼中各元素應被氧化量，見表2-4-1。 表1-4-1 成 份 % 數 值 C Si Mn P S 廢鋼成份取同一冶煉 鋼種中限 終點鋼水 廢鋼中各元素應被氧化量 0.18 0.15 0.003 0.20 痕跡 0.20 0.520 0.174 0.346 0.022 0.015 0.007 0.025 0.022 0.005 29.42公斤廢鋼各元素氧化量，進入鋼中的量

42、，耗氧量及氧化產物量見表1-4-2。 把表1-4-3內的金屬料（鐵水+廢鋼）換算以100公斤金屬料為基礎，得到重新整理加入廢鋼后的物料平衡。 3加入廢鋼后物料平衡，見表1-4-4。 計算誤差=991.117053.118991.117?×100% = -0.05% 23 表1-4-2 項目 廢鋼中各元素 廢鋼進入鋼耗氧量 氧化產物量0.0030.00080.0190.0330.0010.0001=0.0002 0.0002=0.0005 氧化量（公斤） 中量（公斤） （公斤） C CO 9.42C CO2 9.42×0.03%×0.03%×90%=0.0

43、03 ×10%=0.0003 0.003×1216=0.004 0.0003×32=0.001 1232Si SiO2 9.42Mn MnO 9.42×0.20%=0.019 ×0.346%=0.033 0.019×28=0.022 0.033×5516=0.010 P P2O5 9.42×0.007%=0.001 0.001×80=0.001 16232S SO2 9.42×0.003%×3=0.0001 0.0001×32=0.0001 S CaS 9.42×0

44、.003%×32=0.0002 0.0002×-3216 =-0.0001 共計 0.057 9.42-0.057 0.038 =9.363 （公斤備12=0.007生成CO,C均進入爐中，其和0.007+0.001=0.008生成SiMnCa均進入爐渣中，其和0.041+0.043+0.002+0.005=0.087S量極微，忽略14=0.00126=0.04157=0.043614=0.0023637 廢鋼中C同鐵水中C氧化成CO、CO2的比例相同 24 把表1-2-10和表1-4-2有關項目合并整理為表1-4-3 表1-4-3 收 入 項 項 目 重量（公斤） 項 目

45、 支 出重量（公斤） 項 鐵 水 廢 鋼 石 灰 100.000 9.420 6.537 鋼 水 爐 渣 爐 氣 90.356+9.363=99.719 13.578+0.087=13.665 12.095+0.008=12.103 1.600 1.086 1.000 礦 石 螢 石 白云石 爐 襯 氧 氣 1.000 0.500 3.000 0.500 8.110+0.038=8.148 煙 塵 鐵 珠 噴 濺 總 計 129.105 總 計 129.173 表1-4-4 收 入 項 支 出 項 項 目 重量（公斤） % 項 目 重量（公斤） % 鐵 水 廢 鋼 石 灰 礦 石 螢 石 白云

46、石 爐 襯 氧 氣 91.391 8.609 5.974 0.914 0.457 2.742 0.457 7.447 77.46 7.30 5.06 0.77 0.39 2.32 0.39 6.31 鋼 水 爐 渣 爐 氣 煙 塵 鐵 珠 噴 濺 91.134 12.489 11.061 1.462 0.993 0.914 77.20 10.53 9.37 1.24 0.84 0.77 總 計 117.991 100.00 總 計 118.053 100.00 25 1.4.2脫氧后的物料平衡 1冶煉BD3鋼選用錳鐵和硅鐵脫氧，其成份如表4-2-5 表1-4-5 成份% 合金 C Si Mn

47、P S 錳鐵 7.5 2.5 75.0 0.38 0.03 14.59 硅鐵 / 70.0 0.7 0.05 0.04 29.21 Fe備牌S175 2.計算錳鐵、硅鐵加入量 根據國內同類轉爐冶煉BD3鋼種的有關數據選取： 錳鐵：Mn的收得率為75%，Si的收得率為70%,C的收得率為90%，其中10%的C被氧化成CO2. 硅鐵：Mn的收得率為80%，Si收得率為75%. 兩種脫氧劑含有的P、S、Fe均全部進入鋼中。 故錳鐵加入量=%75X%75)%174.0520.0(?×91.134=0.561公斤 硅鐵加入量=%75X%70)%01.020.0(?×(91.134+0

48、.448)公斤= 0.331公斤 0.01是錳鐵中硅進入鋼中所占的重量百分數。 0.448是錳鐵中各元素進入鋼中的總重量。以上兩者均見表4-2-6。 3脫氧劑中各元素的計算 和的數據見表4-2-8。 0.113公斤為脫氧劑總脫氧量。終點鋼水含氧量，是根據終點鋼水含C=0.15%，查C-O平衡曲線，得終點鋼水含O=0.017%，其重量為0.017%×91.134 = 0.015公斤 。此含氧量遠不能滿足脫氧劑的耗氧量，其差值是由于出鋼時鋼水二次氧化所獲得的氧。 4脫氧后的鋼水成份 把表1-2-1和表1-4-6中有關元素進入鋼中的項目合并起來，故得脫氧后的鋼水成份（見表1-4-7） 26

49、 1-4-6 合 成 份 元素燒損量 耗氧量 產 物 成渣量 成爐氣量金 （公斤） （公斤） ×2860 ×5571 硅 鐵 Si SiO2 0.331×(1-75%)=0.058 MnMnO 0.331×(1-80%)=0.0005 P S 0.058×2832 =0.066 0.058=0.124 0.005×5516 =0.0001 0.0005=0.0006 Fe 總計 合計 0.0585 0.0661 0.1246 0.172 0.113 0.270 0.015 元素進入鋼重量（公斤重量百分%0.337075%=0.1748

50、917100%=0.19%0.330.780%=0.0028900100%=0.002%0.330.05%=0.0002微量不0.330.04%=0.0001微量不0.339.21%=0.0970.27330.721 27 產 物 ×合 金 成 份 元（公斤） 耗氧量（公斤） 成渣量 成爐氣量C CO2 0.561×7.5%×0.004×1232 0.004 (1-90%)=0.004 =0.011 1244=0.015 錳 鐵 Si SiO2 0.561×2.5(1-70%)=0.004 0.004×2832 =0.005 0.00

51、4×2860 =0.009 Mn MnO 0.561×75(1-75%)=0.105 0.105×5516 =0.031 0.105×5571 =0.136 P S Fe 合計 0.113 0.047 0.145 0.015 元素進入鋼重量（公斤重量百分%0.567.590%=0.0385903100%=0.040%0.562.570%=0.010590100%=0.01%0.567575%=0.3165931100%=0.35%0.560.38%=0.0025900100%=0.002%0.560.03%=0.0微量不0.5614.59=0.0820.448 28 表1-4-7 成份 C 0.19 Si Mn 0.20 0.53 0.017 P S 0.022 % 0.15+0.04 0.01+0.19 0.174+0.35 +0.002 0.015+0.002 5脫氧后的物料平衡見下表 表1-4-8 項 目 鐵 水 廢 鋼 石 灰 收 入 項 重量（公斤） % 項 目 支 出 項重量（公斤） % 91.391 76.88 鋼 水 91.855 91.134+0.448 77.