第二章、转炉物料平衡和热平衡计算1、低磷生铁吹炼（单渣法）一、原始数据（一）铁水成分及温度（二）原材料成分（三）冶炼钢种及成分（四）平均比热(五)冷却剂用废钢做冷却剂，其成分与冶炼钢种中限相同。

（六）反应热效应反应热效应通常采用25℃为参考温度，比较常用的反应数据见表2-1-5（七）根据国内转炉实测数据选取1、渣中铁珠量为渣量的2.5%；2、金属中[C]假定85%氧化成CO，15%氧化成CO2；3、喷溅铁损为铁水量的0.3%；4、取炉气平均温度1450℃,自由氧含量0.5%，烟尘量为铁水量的1.8%，其中FeO=75%，Fe203=22%；5、炉衬侵蚀量为铁水量的0.15%；6、氧气成分为98.9% O2，1.5% N2。

根据铁水成分，渣料质量，采用单渣不留渣操作。

先以100公斤铁水为计算基础。

（一）炉渣及其成分的计算1、铁水中各元素氧化量表2-1-6成分，kgC Si Mn P S 合计项目铁水 4.36 0.57 0.62 0.07 0.05终点钢水0.13 痕迹0.13 0.008 0.019氧化量 4.23 0.57 0.49 0.062 0.031 5.308 [C]：取终点钢水含碳量0.15%；[Si]：在碱性氧气转炉炼钢中，铁水中的Si几乎全部被氧化；[Mn]：顶底复吹转炉残锰量取60%；[P]：采用低磷铁水吹炼，铁水中磷90%进入炉渣，10%留在钢中；[S]：氧气转炉去硫率不高，取40%。

2、各元素氧化量，耗氧量及其氧化产物量见表2-1-73、造渣剂成分及数量根据国内同类转炉有关数据选取1）矿石加入量及成分矿石加入量为1.00公斤/100公斤铁水，成分及重量见表2-1-82）萤石加入量及成分萤石加入量为0.30kg/kg铁水，其成分及重量见表2-1-93）炉衬侵蚀量为0.200公斤/100公斤铁水，其成分及重量见2-1-104）生白云石加入量及成分加入的白云石后，须保证渣中（MgO）含量在6—8%之间，经试算后取轻烧白云石加入量为1.2公斤/100公斤铁水。

其成分及重量见表2-1-11表2-1-8表2-1-9P以2[P]+5/2{O2}=(P2O5)的形式进行反应，其中生成(P2O5)的量为0.00165×142/62=0.004公斤，消耗氧量0.00165×80/62=0.002*被侵蚀的炉衬中C 的氧化，同金属中C 氧化成CO 、CO 2的比例相同，即：C----CO 0.022×88%×28/12=0.045 kg C----CO 2 0.022×12%×44/12=0.010 kg 消耗氧量为：0.145×16/28=0.026 kg 0.010×32/44=0.007 kg 共消耗氧气量为： 0.033 kg 表2-1-115） 炉渣碱度和石灰加入量 取终渣碱度2(%)3.5(%)CaO R SiO ==渣中已存在的∑（SiO 2）量=铁水中硅氧化生成的SiO 2量+炉衬带入的SiO 2量+矿石带入的SiO 2量+萤石带入的SiO 2量+白云石带入的SiO 2量=1.393+0.0052+0.056+0.018+0.0058=1.478kg 渣中已存在的∑（CaO ）量=白云石带入的CaO 量+炉衬带入的CaO 量+矿石带入的CaO 量 －铁水中S 消耗的CaO －矿石中S 成渣消耗的CaO=0.6365+0.003+0.010－0.0193－0.002=0.622 kg222()()()()(%)(%)()3.5 1.4780.6225.32891.08% 3.5 1.66%R SiO CaO R SiO CaO CaO CaO R SiO kg⨯-⨯-==-⨯⨯-==-⨯∑∑∑∑有效石灰石灰石灰加入量加入石灰成分及重量见表2-1-12S以[S]+（CaO）=（CaS）+[O]的形式反应，其中生成CaS量为：0.003×72/32=0.007,生成氧量为0.003×16/32=0.0016kg，消耗（CaO）量为0.003×56/32=0.0056kg6)终点氧化铁的确定根据生产实践数据，当终渣碱度为3.5，含碳量为0.15%时，终渣中（Fe2O3）=4%和（FeO）=8%。

7）终渣量及成分表2-1-13中不计（FeO）、(Fe2O3)在内的炉渣重量为（CaO +MgO+SiO2+P2O5 +MnO+ Al2O3+ CaS+ CaF2+ CaS）=5.497+0.678+1.566+0.169+0.284+0.090+0.267+0.033=8.584 kg已知渣中FeO量为12%，则渣中其它成分之和为88%，故炉渣总重量为8.584/88%=9.754kg 由此可知：(FeO)重量=9.754×8%=0.780kg 其中铁重 =0.780×56/72=0.607kg(Fe2O3）重量=9.754×4%=0.390kg 其中铁重=0.390×112/160=0.273kg将(FeO)和(Fe2O3）的值分别填入表2-1-7表2-1-13(二)矿石、烟尘中铁及氧量矿石带入的Fe量=1.00×(29.04%×56/72+61.80%×112/160)=0.661 kg烟尘带走的铁量=1.60×(77%×56/72+20%×48/160)=1.182 kg矿石带入的氧量=1.00×(29.04%×16/72+61.80%×48/160)=0.251kg烟尘消耗的氧量=1.60×(77%×16/72+20%×48/160)=0.370 kg（三）炉气成分及重量（见表2-1-14）表2-1-14表2-1-14中各项计算如下：CO重量= 8.932+0.045=8.977kgCO2重量=铁水中C被氧化成CO2的重量+炉衬中C被氧化成CO2的重量+白云石烧减的重量+石灰烧减的重量=2.290kgSO2重量=铁水中S气化而生成的氧化物重量=2.290kgH2O重量=矿石带入水分+萤石带入水分=0.005+0.006=0.011kg炉气中自由氧的体积=0.042m3炉气中自由氧的重量=0.042×32/22.4=0.061 kg炉气中N2的体积=0.084 m3炉气中N2的重量=0.084×28/22.4=0.105(四)氧气消耗量计算消耗和带入氧气的项目为：元素氧化耗氧重量 7.686 kg烟尘中铁氧化耗氧重量 0.370 kg炉衬中C氧化耗氧重量 0.033 kg萤石中磷氧化耗氧重量 0.002 kg炉气中自由氧含量 0.061 kg炉气中N2的重量 0.105 kg矿石分解带入及其中的硫把氧化钙还原出来的氧的重量：1.00×(61.8%×48/160+29.40%×16/72)+0.001=0.252 kg石灰中S把氧化钙还原出的氧重量0.002kg故氧气实际消耗量为:7.686+0.370+0.033+0.002+0.061+0.105-0.252-0.002=8.004kg换算成体积=8.004×22.4/32=5.603标m3 /kg铁水（五）钢水量的计算吹损包括下列组成项目：化学损失量 6.188kg烟尘中铁损 1.182kg渣中铁珠损失量 9.754×3%=0.293kg喷溅铁损失量 0.3kg矿石带入铁量 0.661kg故钢水重量为：100-(6.188+1.182+0.293+0.3)+0.661=92.995kg即钢水收得率为92.995%(六)物料平衡表以100公斤铁水为基础（见表2-1-15）表2-1-15计算误差=（收入项-支出项）/收入项×100%=（116.032-116.397）/116.032×100% =-0.145%三、热平衡计算为简化计算，取冷料入炉温度均为25℃（一）热收入相1、铁水物理热铁水熔点=1536－(4.5×100+0.65×8+0.55×5+0.08×30+0.04×25) －7=1067.65℃式中100、8、5、30、25分别是C、Si、Mn、P、S增加1%含量降低铁水的熔点值；7为O、H、N共降低铁水的熔点值；1563为纯铁熔点，取铁水温度为1350℃。

则：铁水物理热=100×{0.178×(1067.65－25)+52+0.2×(1350－1089)}=29406.17 kcal2、铁水中各元素氧化放热及成渣热C-----CO 3.828×2616.9=10017.5 kcalC-----CO20.522×8250.7=4306.9 kcalSi---SiO2 0.65×6767.2=4398.7 kcalMn---MnO 0.22×1677.9=369.1 kcalFe--- FeO 0.607×1150.5=698.4 kcalFe---- Fe2O3 0.273×1758.1=480.0 kcalP---- P2O5 0.072×4522.6=325.6 kcalP2O5----4 CaO. P2O5 0.165×1162.1=197.7 kcalSiO2---------2 CaO SiO2. 1.393×495.0=689.5 kcal共计 21483.4 kcal3、烟尘氧化放热1.6 ×(77%×56/72×1150.5+20%×112/160×1758.1)=1496.2 kcal则热收入总量：29406.2+21483.4+1496.2=52832.4kcal（二）热支出项1、钢水物理热钢水熔点=1536-(0.150×65+0.33×5+0.008×30+0.024×25)-7=1517℃式中65、5、30、25分别为钢中元素C、Mn、P、S增加1%时钢水熔点的降低值，℃。

确定出钢温度：（1）钢水过热度取20—30℃，取25℃；（2）△t1为出钢温度损失。

取出钢时间为5min，平均温降10℃/min，则出钢温降为50℃；（3）△t2为吹Ar搅拌温度损失，转炉吹Ar一般为3—5min，取4min，温降5℃/min，则吹温降为20℃；（4）△t3为钢水罐在停留时间内的温降，取12℃；（5）△t4为钢水罐在浇注时间内的钢水温度损失，取40℃.则出钢温度=1517+25+50+20+12+40=1664℃则钢水物理热=92.995×[0.167×(1517-25)+65+0.20×(1664-1517)]=31949.73kcal2、炉渣物理热取终点炉渣温度与钢水温度相同，即1664℃。