炼钢部分各种计算公式汇总1、转炉装入量装入量=钢坯(锭)单重×钢坯(锭)支数+浇注必要损失钢水收得率(%)-合金用量×合金收得率(%)2、氧气流量Q=V tQ-氧气流量(标态),m 3min 或 m 3hV-1炉钢的氧气耗量(标态),m 3;t-1炉钢吹炼时间,min 或h 3、供氧强度 I=Q TI-供氧强度(标态),m 3t ·min ;Q-氧气流量(标态),m 3min;T-出钢量,t注:氧气理论计算值仅为总耗氧量的75%~85%。
氧枪音速计算 α=(κgRT)1/2m/sα—当地条件下的音速,m/s ;κ—气体的热容比,对于空气和氧气,κ=1.4;g —重力加速度,9.81m/s 2;R —气体常数,26.49m/κ。
马赫数计算 M=ν/αM —马赫数;ν—气体流速,m/s ;α—音速,m/s 。
冲击深度计算h 冲=K P 00.5·d 00.6ρ金0.4(1+H 枪/d c ·B)h 冲—冲击深度,m ;P 0—氧气的滞止压力(绝对),㎏/㎝2;d 0—喷管出口直径,m ;H 枪—枪位,m ;ρ金—金属的密度,㎏/m 3;d c —候口直径,m ;B —常数,对低粘度液体取作40;K —考虑到转炉实际吹炼特点的系数,等于40。
在淹没吹炼的情况下,H=0,冲击深度达到最大值,即 h max =P 00.5·d 00.6ρ金0.4有效冲击面积计算 R=2.41×104(h νmax)2R —有效冲击半径,m ;νmax —液面氧射流中心流速,m/s ;νmax =ν出d 出H ·P 00.404ν出—氧射流在出口处的流速,m/s 。
金属-氧接触面积计算 在淹没吹炼时,射流中的金属液滴重是氧气重量的3倍,吹入1m3氧气的液滴总表面积(金属-氧气的接触面积): S Σ=3G 金r 平均·ρ金G 金—1标米3氧气中的金属液滴重量=3×1.43㎏;r 平均—液滴的平均半径,m ;ρ金—金属液的密度,7×103㎏/m 3。
金属-熔渣接触面积计算 S 渣=3V 渣r 渣V 渣—乳化渣的总体积,m 3;r 渣—渣滴半径,m 。
氧气高度计算 H=bPD eH —氧枪喷头端面距熔池液面的高度,㎜;b —系数,随喷孔数而变化,四孔喷头b=45~60;P —供氧压力,MPa ;D e —喷头出口直径,㎜。
4、石灰的加入量(㎏/t ) 当铁水P <0.30%时, 石灰加入量(㎏/t )=2.14[Si]×R ×1000ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)每千克矿石补加石灰量(㎏)= R ×ω(SiO2,矿)ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)当铁水P >0.30%时,石灰加入量(㎏)=(2.14[Si]+2.29[P])×R ×1000ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)石灰加入量(㎏/t )=(2.14[Si]+η×2.29[P])×R ×1000ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)η-脱磷率,单渣法取90%,双渣法为90%~95%; 石灰加入量(㎏/t )= 2.2([%Si]+[%P])ω(CaO,有效)-R ×ω(SiO2,石灰)×R ×1000当生成3CaO ·P 2O 5时,石灰加入量(㎏)= ωCaO -1.18 ω P2O5ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)当生成4CaO ·P 2O 5时,石灰加入量(㎏)=ωCaOωSiO +0.634ωP2O54CaO ·P 2O 5和3CaO ·P 2O 5在炼钢高温下都是稳定的化合物,生产时放出大量的热,3CaO ·P 2O 5比4CaO ·P 2O 5生成时放出的热量多。
只有当渣中P 2O 5的质量分数ω(P2O5)>3%时才有可能形成3CaO ·P 2O 5。
实际生产中P 2O 5的质量分数一般不会超过1%。
吨钢石灰的加入量(㎏)=2.14(ω[Si],铁水×铁水量+ ω[Si],废钢×废钢量+ ω[Si],生铁块×生铁块量)×R ×1000(ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)铁水带渣带入的SiO 2应考虑铁水渣中CaO 相当的SiO 2量ω(SiO2有效,铁水渣)= ω(SiO2,铁水渣)-ωCaOR则辅原料及铁水带渣所需石灰用量(㎏)=R ×(ωSiO2,矿×矿石量+ ωSiO2,萤石×萤石量+ ωSiO2有效,铁水渣×铁水带渣量)ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)5、渣量计算渣量可以用元素平衡法计算。
Mn 和P 两元素,从渣料和炉衬中的来源很少,其数量可以忽略不计。
因而可以用Mn 或P 的平衡来计算渣量。
用Mn 平衡计算渣量 设渣量为X,终渣中氧化锰的含量已知为A%;,则渣中锰含量= A%×5555+16=B%;锰来源量=铁水带锰量+废钢带锰量=铁水装入量×铁水中锰含量%+废钢装入量×废钢中锰含量% 锰支出量=钢水带锰量+炉渣带锰量=出钢钢水量×终点残锰量%+炉渣渣量×炉渣中锰含量% 根据质量守恒定律,锰来源量=锰支出量铁水装入量×铁水中锰含量%+废钢装入量×废钢中锰含量%=出钢钢水量×终点残锰量%+炉渣渣量×炉渣中锰含量% 用P 平衡计算渣量 设渣量为Y终渣中氧化锰的含量已知为A%;,则渣中锰含量= A%×6262+80=B%;P 来源量=铁水带P 量+废钢带P 量=铁水装入量×铁水中P 含量%+废钢装入量×废钢中P 含量% P 支出量=钢水带P 量+炉渣带P 量=出钢钢水量×终点钢水中P 量%+炉渣渣量×炉渣中P 含量% 根据质量守恒定律,P 来源量=P 支出量铁水装入量×铁水中P 含量%+废钢装入量×废钢中P 含量%=出钢钢水量×终点钢水中P 量%+炉渣渣量×炉渣中P 含量% 6、白云石加入量计算 白云石加入量石灰带入的MgO 的量=石灰加入量×石灰中MgO 含量%=A (㎏)1t 装入量炉衬熔损带出的MgO 的量=1000×熔损的含量%×炉衬中MgO 的含量%=B (㎏) 1t 装入量终渣MgO 的量=1000×渣量占金属装入量的量%×终渣成分中MgO 含量%=C (㎏) 白云石的加入量=(终渣要求MgO 的量C-石灰带入的MgO 的量A-炉衬熔损带出的MgO 的量B )/白云石中MgO 的含量% =D (㎏) 白云石需补加石灰用量补加石灰量=R ×ωSiO2×白云石加入量Dω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)= F (㎏)白云石相当的石灰量白云石相当的石灰量=白云石的加入量D ×白云石中MgO 的含量%ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)=E (㎏)∴石灰的加入总量=石灰加入量-补加石灰量-白云石相当的石灰量=G (㎏) 1炉钢渣量总量简单计算炉渣总量/炉=石灰加入量+白云石×(1-白云石中烧碱含量%)+矿石加入量×(1-矿石中全铁含量%)+装入量×入炉金属料硅含量%×1000×60÷28入炉金属料硅含量=装入量×铁水所占比例×铁水硅含量%+装入量×生铁块所占比例×生铁块硅含量%+装入量×废钢所占比例×废钢硅含量%炼钢温度下分配系数常以渣中氧化物含量和元素的比值表示 L M =ω(M)ω[M] =αω(M x O y )ω[M]根据脱磷效果确定硅、渣量计算转炉炼钢脱磷能力较强,去磷量可达90%以上,在FeO%=14%时,脱磷指数为L p =(P)[P]炉渣碱度下脱磷指数L p =(P)[P] 的最大值实际脱磷指数只能达到最大值的50%~80%之间。
ω渣=([P]铁水-[P]钢水)×1000/[P]钢水L 实 ω渣= ([P]铁水-[P]钢水)×1000[P]钢水L 实=AL 实=0.436L p +0.3717以100㎏炉料为例,磷的平衡关系为: 炉料中磷量=钢中磷量+渣中磷量 100ω[P]%料=Q 钢ω[P]%料+Q 渣ω(P )%∵ω(P )%=0.437ω(P 2O 5)%,ω(P 2O 5)%=L p ω[P]% 100ω[P]%料=Q 钢ω[P]%料+0.437Q 渣L p ω[P]% ω[P]%= 100ω[P]%料/ (Q 钢+0.437Q 渣L p ) ω[P]%料—炉料中磷的质量百分数; Q 钢—钢水重量,㎏; Q 渣—炉渣重量,㎏。
炼钢铁水的最佳硅质量分数渣量既要保证脱磷效果,又要考虑成本。
炼钢碱度一般取3.5,炉渣中CaO 和SiO 2占总渣量的50%~60%左右。
假定CaO+ SiO 2为渣量的55%,渣中CaO 含量为B%,渣中SiO 2含量为C%则石灰的加入量(㎏/t )=渣量×渣中CaO 含量%/石灰有效氧化钙 =A ×B%ω(CaO,石灰)-R ×ω(SiO2,石灰)铁水硅含量计算渣中SiO 2的量(㎏/t )=渣量×渣中SiO 2含量%=A ×C%=D ㎏每吨铁水的Si 含量 ω(Si)=渣中SiO 2的量/1000×28/60×100%=E% =渣中SiO 2的量×28×100%60×1000=D ×28×100%1000×60∴铁水中的ω(Si)与ω(P) 的关系为:Si%=(P%铁水-P%出钢)×1000×100%×渣中SiO 2含量%×28×100%)/(L 实×P%出钢×60×1000)Si%=(P%铁水-P%出钢)×1000×100%×渣中SiO 2含量%×28×100%L 实×P%出钢×60×1000L 实=0.436L p +0.3717 还原性脱磷方案:硅钙合金脱磷,要求用一定压力的氩气作为载流气体,将Ca —Si 合金粉喷入钢液之中;电石脱磷,要求钢液温度为1575~1680℃、钢中碳的活度在0.02~0.30之间,脱磷率ηp 可达50%以上;CaC 2—CaF 2合成渣脱磷,钢水温度在1575~1680℃,CaC 2—CaF 2渣系中CaF 2的配比控制在10%~25%为好。