转炉车间炼钢物料平衡热平衡计算
转炉炼钢物料平衡和热平衡计算 模板-
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。
转炉车间炼钢物料平衡热平衡计算
表13，加入废钢的物料平衡表(以100kg铁水为基础) 收入 支出 质量 质量 项目 % 项目 91.63+16.816= 铁水 100.00 76.51 钢水 7.10+0.446= 废钢 17.13 13.11 炉渣 11.19+0.051= 石灰 2.07 1.58 炉气 石灰石 1.40 1.07 喷溅 轻烧白云石 2.00 1.53 烟尘 炉衬 0.20 0.15 渣中铁珠 7.720+0.18= 7.902 氧气 6.05 130.70 130.29 合计 100 合计 表14，加入废钢的物料平衡表(以100kg(铁水+废钢)为基础) 收入 支出 项目 质量 % 项目 质量 % 铁水 85.37 76.51 钢水 92.58 83.23 废钢 14.63 13.11 炉渣 6.44 5.79 石灰 1.76 1.58 炉气 9.59 8.62 硅锰加入量 WMn= 石灰石 1.20 1.07 喷溅 0.85 0.77 轻烧白云石 1.71 1.53 烟尘 1.28 1.15 硅铁加入量 Wsi= 炉衬 0.17 0.15 渣中铁珠 0.48 0.44 氧气 6.75 6.05 合计 111.58 100 合计 111.24 100 表15，铁合金中元素烧损量及产物量 烧损量 类别 元素 脱氧量 成渣量 炉气量 1.91x1.80%x10%= 0.003 C 0.009 0.013 1.91x68.00%x10%= 0.130 Mn 0.038 0.167 1.91x18.00%x25%= 0.086 Si 0.098 0.184 硅锰合金 P S Fe 0.219 合计 0.145 0.351 0.013 0.30x2.50%x100%= 0.007 Al 0.007 0.014 0.30x0.50%x20%= 0.0003 Mn 0.0001 0.0004 0.30x75.00%x25%= 0.0559 Si 0.064 0.120 硅铁 P S Fe 0.064 合计 0.071 0.134 总计 0.282 0.216 0.485 0.013 附表，脱氧合金化后的钢水成分 0.031 (0.10%+ x100%)= 0.133% 94.70 0.257+0.168 x100%= 0.449% 94.70 1.167+0.001 (0.140%+ x100%)= 1.373% 94.70 0.004 (0.025%+ x100%)= 0.030% 94.70 0.001 (0.025%+ x100%)= 0.026% 94.70 表16，总物料平衡表 收入 质量 % 项目
物料平衡与热平衡计算.
1.1原始数据
1.1.1铁水成分及温度
表1-1-1
成分
C
Si
[Si]：在碱性转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化，随同加入的其它材料带入的SiO2一起进入炉渣中，故终点钢水硅的含量为痕迹。
[Mn]：终点钢水残锰量，一般为铁水中锰含量的30%～40%，取30%。
[P]：采用低磷铁水操作，铁水中磷约85～95%进入炉渣，在此取铁水中
1.1.6反应热效应
虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25℃作为参考温度，值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。但是，比较常用的反应热数据见表1-1-5。
表1-1-5
反应
放出热（千卡）
Mn
P
S
温度℃
%
4.250
0.850
0.580
0.150
0.037
1250
1.1.2原材料成分
表1-1-2原材料成分
%
种类
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
S
P
CaF2
FeO
Fe2O3
H2O
C
烧碱
合计
石灰
91.38
1.26
1.54
1.42
0.06
4.34
100.00
矿石
1.10
物料平衡与热平衡计算
文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.钢铁冶金专业设计资料（炼铁、炼钢）本钢工学院冶化教研室二00三年八月第一章物料平衡与热平衡计算物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。
它以转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1-1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算。
通过计算，可以定量地掌握冶炼工重要参数，做到“胸中有数”。
对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义。
由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算，但它仍然有十分重要的指导意义。
物料平衡和热平衡计算，一般可分为两面种方案。
第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测。
本计算是采用第一种方案。
目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10〜0.40%）和中磷的（0.40〜1.00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。
因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算。
1.1原始数据表 1-1-1表1-1-2原材料成分表2-1-1铁水成分与温度转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-31-1-4用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。
（见表1-1-3）虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25 C作为参考温度,值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。
第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算
第2章炼钢过程的物料平衡和热平衡计算炼钢是通过将生铁加热到高温，然后进行氧化还原反应来去除杂质的过程。
在炼钢过程中，物料平衡和热平衡是非常重要的计算，以确保过程的稳定性和效率。
首先，让我们来看一下炼钢过程中的物料平衡计算。
物料平衡是指在炼钢过程中输入和输出物料的量之间的平衡。
在炼钢过程中，主要的输入物料是生铁、石灰石、废钢等，而主要的输出物料是炼钢渣、废气和钢水等。
物料平衡计算可以通过考虑每个输入和输出物料的质量来完成。
首先需要确定每个输入物料的质量，并计算出每个输入物料的总量。
然后需要确定每个输出物料的质量，并计算出每个输出物料的总量。
最后，通过比较输入和输出物料的总量，可以确定物料平衡是否达到。
在炼钢过程中，石灰石主要用于吸附硫化物和冶炼渣的形成，废钢用于加碳和提供合金元素。
当炼钢渣形成时，一些杂质也会被吸附在渣中，从而净化钢水。
因此，通过控制输入物料的质量，并进行物料平衡计算，可以确保炼钢过程中的物料平衡。
其次，让我们来看一下炼钢过程中的热平衡计算。
热平衡是指在炼钢过程中输入和输出热量之间的平衡。
在炼钢过程中，主要的输入热量是燃料的燃烧热量，而主要的输出热量是废气和钢水。
热平衡计算可以通过考虑每个输入和输出热量的量来完成。
首先需要确定每个输入热量的量，并计算出每个输入热量的总量。
然后需要确定每个输出热量的量，并计算出每个输出热量的总量。
最后，通过比较输入和输出热量的总量，可以确定热平衡是否达到。
在炼钢过程中，需要控制燃料的燃烧速率和炉内气体的流动速率，以确保输入和输出热量的平衡。
此外，还可以通过热回收和余热利用来提高热平衡效果。
例如，可以使用余热回收装置来回收废气中的热能，并将其用于加热其他冷却介质。
综上所述，物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中非常重要的计算。
通过控制输入物料的质量和量，并考虑输入和输出热量的平衡，可以确保炼钢过程的稳定性和效率。
此外，还可以使用其他技术和设备来提高物料平衡和热平衡效果，以进一步提高炼钢过程的效率。
转炉物料平衡与热平衡计算.
转炉物料平衡与热平衡计算简介转炉是冶金行业中常见的设备之一，主要用于高炉炼铁的后续工序。
转炉的工作原理是利用高温将铁水中的杂质进行氧化还原反应，从而得到高纯度的钢水。
为了确保炉内反应的正常进行，需进行物料平衡和热平衡的计算。
本文将介绍转炉物料平衡和热平衡的计算方法，并给出一个示例，以帮助读者更好地理解。
转炉物料平衡计算方法转炉物料平衡是指通过对转炉输入和输出物料的数量进行统计，计算转炉内的物料平衡情况。
物料平衡计算的基本原理是质量守恒定律，即输入物料的总质量必须等于输出物料的总质量。
物料平衡计算的步骤如下：1.确定转炉的输入物料，包括铁水、矿石、废钢等。
2.统计输入物料的质量。
3.确定转炉的输出物料，包括钢水、废气、炉渣等。
4.统计输出物料的质量。
5.比较输入物料的总质量和输出物料的总质量，若两者相等，则物料平衡成立；若不相等，则存在物料的损失或增加。
下面以一个具体的例子来说明转炉物料平衡的计算过程。
假设一个转炉的输入物料包括1000kg的铁水、200kg的矿石和100kg的废钢。
经过转炉反应后，得到800kg的钢水、400kg的废气和100kg的炉渣。
通过统计计算，我们可以得到输入物料的总质量为1000kg + 200kg + 100kg = 1300kg，输出物料的总质量为800kg + 400kg + 100kg = 1300kg。
两者相等，说明物料平衡成立。
转炉热平衡计算方法转炉热平衡是指通过对转炉内的能量输入和输出进行统计，计算转炉的热平衡情况。
热平衡计算的基本原理是能量守恒定律，即输入能量的总量必须等于输出能量的总量。
热平衡计算的步骤如下：1.确定转炉的输入能量，包括燃料的热值、还原剂的热值等。
2.统计输入能量的总量。
3.确定转炉的输出能量，包括钢水的热值、废气的热值等。
4.统计输出能量的总量。
5.比较输入能量的总量和输出能量的总量，若两者相等，则热平衡成立；若不相等，则存在能量的损失或增加。
炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算
炼钢过程的物料平衡与热平衡计算炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上.其主要目的是比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度,确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据.应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程,加上测试手段有限,目前尚难以做到精确取值和计算。
尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。
本章主要结合实例阐述氧气顶吹转炉和电弧炉氧化法炼钢过程物料平衡和热平衡计算的基本步骤和方法，同时列出一些供计算用的原始参考数据。
1.1 物料平衡计算（1）计算所需原始数据。
基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表1)；金属料—铁水和废钢的成分（表1）；终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分(表2)；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其它工艺参数（表4）.①本计算设定的冶炼钢种为H15Mn。
②［C]和[Si］按实际生产情况选取；[Mn]、[P］和［S]分别按铁水中相应成分含量的30％、10％和60%留在钢水中设定。
表2 原材料成分①10%C与氧生产CO2收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石)、氧气、炉衬蚀损、铁合金。
支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。
(3）计算步骤。
以100kg铁水为基础进行计算.第一步:计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分.总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量.其各项成渣量分别列于表5、6和7。
总渣量及其成分如表8所示.第二步：计算氧气消耗量。
氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表9。
表7 加入溶剂的成渣量（SiO2）=0。
857+0.009+0.028+0.022=0。
914kg。
因设定的终渣碱度R=3.5；故石灰加入量为:［R∑w（SiO2)－∑w(CaO)]/[w（CaO石灰)－R×w（SiO2石灰）］= 2。
738/(88。
00%－3.5×2.50％)=3。
转炉物料平衡与热平衡计算
虽然炉化学反应，实际上是在炉料温度和炉上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25℃作为参考温度，值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法。但是，比较常用的反应热数据见表1-1-5。
表1-1-5
反应
放出热（千卡）
2CaO+SiO2=2CaO·SiO2
4CaO+P2O5=4CaO·P2O5
FeO+SiO2=FeO·SiO2
MnO+SiO2=MnO·SiO2
31397.0
99063.5
190015.2
280133.5
92007.4
63727.3
64430.0
196910.0
267243.4
29780.2
165013.2
物料平衡和热平衡计算，一般可分为两面种方案。第一种方案是为了设计转炉与其氧枪设备以与相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数与其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测。本计算是采用第一种方案。
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成渣消耗的CaO量-矿石中S成渣消耗的CaO量=0.925+0.27+0.010-0.018-0.002=1.185公斤。
CCO 0.025×90%× =0.053公斤
CCO20.025×10%× =0.009公斤
其消耗氧气量为：0.053× =0.030公斤0.009× =0.007公斤
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转炉车间炼钢物料平衡热平衡计算
转炉车间是炼钢过程中的重要环节，需要进行炼钢物料平衡和热平衡
计算，以确保生产过程的稳定和高效。
本文将对转炉车间的炼钢物料平衡
和热平衡计算进行详细介绍。
炼钢物料平衡是指通过对转炉车间中的原料投入和产出物料进行测量
和计算，从而得到物料平衡的结果。
炼钢物料平衡的目的是确保转炉车间
原料的投入和产出物料的稳定性，避免资源的浪费和环境的污染。
物料平
衡的计算主要包括原料质量平衡和物料流量平衡两个方面。
原料质量平衡是指对转炉车间中原料的质量进行计算和比较。
首先，
需要测量和记录转炉车间中原料的投入量和产出量，包括铁矿石、废钢、
废铁、石灰石等原料。
然后，根据原料的化学成分和质量比例，计算不同
原料的质量，并与实际投入和产出物料进行比较。
如果投入和产出物料的
质量不平衡，就需要调整原料的配比和使用，以达到物料平衡的要求。
物料流量平衡是指对转炉车间中物料流动的计算和分析。
首先，需要
测量和记录转炉车间中不同物料的流量和速度，包括氧气、燃烧剂、炉渣、煤粉等。
然后，根据物料流动的速度和体积，计算不同物料在转炉车间中
的流量，并与实际测量结果进行比较。
如果物料的流量不平衡，就需要调
整物料的供给和流动方式，以保持物料平衡的状态。
炼钢热平衡计算是指通过对转炉车间中的热能输入和输出进行测量和
计算，从而得到热平衡的结果。
炼钢热平衡计算的目的是确保转炉车间热
能的合理利用和能量的平衡。
热平衡的计算主要包括燃烧热平衡和传热平
衡两个方面。
燃烧热平衡是指对转炉车间中燃料的燃烧过程进行计算和分析。
首先，需要测量和记录转炉车间中燃料的消耗量和燃烧产物的产生量，包括煤粉、燃气、燃油等。
然后，根据燃料的能量含量和燃烧反应的热效率，计算燃
料的热值和燃烧产生的热能，并与实际产生的热能进行比较。
如果燃烧过
程的热能不平衡，就需要调整燃料的供给和燃烧方式，以达到热平衡的要求。
传热平衡是指对转炉车间中传热过程的计算和分析。
首先，需要测量
和记录转炉车间中不同部位的温度和热能输入输出，包括炉渣的温度、冷
却水的流量和温度、炉气的温度等。
然后，根据传热的原理和热量转移的
公式，计算不同部位的热能输入和输出，并与实际测量结果进行比较。
如
果传热过程的热能不平衡，就需要调整传热介质的供给和流动方式，以保
持热平衡的状态。
总之，转炉车间的炼钢物料平衡和热平衡计算是确保炼钢过程稳定和
高效的重要手段。
通过对原料质量和物料流量的计算和调整，以及对燃烧
热平衡和传热平衡的分析和调整，可以实现物料和能量的平衡，提高转炉
车间的生产能力和质量。