物料平衡与热平衡计算
2019年物料平衡与热平衡计算.doc
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1.1.1铁水成分及温度表1-1-11.1.2原材料成分表1-1-2 原材料成分2表铁水成分与温度2-1-1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2-1-331.1.4平均比热表1-1-41.1.5冷却剂用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。
(见表1-1-3) 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。
铁冶金学18-物料平衡与热平衡
[Fe] =95.29% [C]=100―95.29―0.45―0.025―0.047―0.023=4.165 %
校核后生铁成分，%
Fe 95.29
Si 0.45
Mn 0.025
P 0.047
S 0.023
C 4.165
效验结果与预定生铁成分相符合，计算正确。若效验成分不符合时，可变更 C 量，或重新给定生铁成分，重新 计算。
以上碱度的计算需要考虑脱硫消耗的 CaO，即 脱硫所耗 CaO=3.218×56/32=5.63 kg， R= CaO/ SiO2=
114.57 5.63 1.207 90.23
校核生铁成分： [S]= 0.023%；LS= [Si]=0.45% [P]=1586×0.03%/1000=0.047% [Mn]=0.32×55/71×1/1000=0.025%
(4)直接还原消耗的 C 量 1)锰还原消耗的 C 量 GC 锰=1000×0.025×12/55=0.055 kg 2)磷还原消耗的 C 量 GC 磷=1000×0.047%×60/62=0.455 kg 3)铁还原消耗的 C 量 GC 铁=1000×95.29%×12/56×0.38=77.59 kg 4)硅还原消耗的 C 量 GC 硅=1000×0.45%×24/28=3.86 kg 故 GC 直=77.59＋0.455＋3.86＋0.055=81.96 kg (5)炉渣脱硫用 C 量 GCS=3.218×12/32=1.21 kg (6)计算鼓风量 V 风 风口前燃烧的 C 量为=425.82－41.65－4.684－81.96=296.32 kg 1)鼓风中氧的浓度=21%(1—1.493%)+0.5×1.493%=21.43% 2)GC 燃燃烧所需要氧的体积 VO2=296.32×22.4/24=276.57m³ 3)煤粉带入氧体积 VO2=180×(2.33%＋0.83%×16/18)×22.4/32=3.87 m³
炼钢物料平衡热平衡计算概述
炼钢物料平衡热平衡计算概述炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中非常重要的工作。
炼钢过程中涉及多种原料和产品，在确保炉况稳定和冶炼效果良好的前提下，需要对原料的投入和产物的产出进行平衡计算。
炼钢物料平衡计算的目的是确定钢铁冶炼过程中各种原料的投入量，确保原料的充分利用以及合理投放。
平衡计算的依据是材料的质量守恒定律，即进入的物料的质量必须等于产出物料的质量。
在炼钢过程中，主要的原料包括铁矿石、废钢、废铁等，而产出的物料则包括粗钢、渣钢、炉渣等。
通过对原料的投入量和产出物料的重量进行平衡计算，可以了解到炼钢过程中原料的利用率以及产物的产出量，从而对冶炼效果进行评估和优化。
热平衡计算是指对炼钢过程中的热量进行平衡计算。
炼钢过程中需要对炉内的温度进行控制，以确保冶炼反应能够正常进行。
在炼钢过程中，原料和加热介质（如燃料）的输入会带来热量的输入，而冶炼过程中的反应则会导致热量的输出，主要包括燃烧、还原和吸热反应等。
通过对输入和输出热量的平衡计算，可以确定炉内的热量分布和热量损失，进而对炉内温度进行控制和优化。
炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中冶炼稳定性和经济效益的重要保障。
通过这些计算，可以了解到原料的利用率和产物的产出量，从而提高冶炼效果和产品质量。
同时，通过热平衡计算可以实时监测炉内的温度变化，及时发现和解决温度异常问题，确保冶炼过程的可控性和稳定性。
因此，炼钢物料平衡和热平衡计算是炼钢过程中不可或缺的重要环节。
炼钢物料平衡和热平衡计算在炼钢过程中起着非常重要的作用。
通过这些计算，冶炼厂可以更好地了解和控制物料的投入和产物的产出，实现冶炼过程的稳定运行和优化效果。
首先，炼钢物料平衡计算能够确保原料的充分利用和合理投放。
在炼钢过程中，钢厂会使用不同的原料，如铁矿石、废钢、废铁等。
这些原料的投入量需要经过平衡计算来确定，以确保原料的利用率最大化。
通过平衡计算，可以了解到每种原料的投入量，避免过量或不足的情况发生。
改好的物料平衡及热平衡计算
改好的物料平衡及热平衡计算第二篇物料平衡及热平衡计算一.物料平衡计算1.1原始条件⑵燃料成分，％种类 FCd AdVd Std H 2O 焦碳 85.85 12.76 1.39 0.69 4.12 煤粉 76.63 10.93 12.44 0.47 挥发分品种 CO 2 CO CH 4 H 2 N 2 O 2 V 焦 23.02 22.45 3.88 20.29 29.36V 煤43.1714.748.09⑶确定冶炼条件 Rd=0.45 风温：1100度炉尘 20kg/t铁水：1500度炉渣：1500度炉顶煤气温度：200度一配料计算1 矿石和溶剂的用量计算设矿石为X ，溶剂为Y由Fe 平衡：945.16+945.16×0.003/0.997+20×0.415=0.5897X+0.0138Y+320×0.1276×0.0425+160×0.1093×0.024由碱度R0.06030.52363200.12760.03541600.10930.04200.06091.14.80.061140.01863200.12760.51691600.10930.6023200.0643602.8X Y X Y ++??+??-?=++??+??-?-?由以上两式解，得 X=1617,Y=63.853 1.4.炉渣成分的计算⑴炉渣中CaO 的量: G CaO 渣=131.866kg/t ⑵炉渣中SiO 2的量:G SiO2=119.878kg/t ⑶炉渣中FeO 的量: G FeO 渣=945.16×0.00372* 3.66/0.99756kg t=⑷炉渣中MgO 的量:G MgO 渣=0.0235×1617+0.0086×63.853+320×0.1276×0.0157+160×0.10 93×0.0135-20×0.0421=38.584 kg/t ⑸炉渣中MnO 的量:G MnO 渣=0.0017×1617×71/55×50%=1.07kg/t式中: 50%—锰元素在炉渣中的分配率⑹炉渣中Al 2O 3的量:故G Al2O3渣=0.0154×1617+0.0087×563.853+320×0.1276×0.3773+160×0.1 093×0.3133-20×0.0019=45.714kg/t ⑺炉渣中S 的量: G S 渣原料﹑燃料带入的S 总量:S 1 =0.0033×1617+320×0.0069+160×0.0047=3.493 kg/t 进入生铁的S 量: S 2 =1000S%=1000×0.026%=0.26kg/t 进入煤气的S 量: S 3 = G S 5%=3.493×0.05=0.175kg/t 进入炉尘的S: S 4=20×0.0013=0.026kg/t进入炉渣的S:S= 3.493-0.175-0.26-0.026=3.032kg/t⑴生铁含磷[P]:[P]=(0.0056×1617-0.0013×20) ?1000100=0.088⑵生铁含锰[Mn]: 故[Mn]=1.07×7155×1000100=0.080⑶生铁含碳[C]:[C]= 100-94.516-0.48-0.08-0.026-0.088＝4.81 2..物料平衡计算 2.1.风量的计算 C 直=2824×4.8+5512×2.16+6260×0.88+5612×0.45×948.74=96.57kg3200.85851600.766396.580.7%3200.85851600.7663200.214 446.74245.94.C K g =?+?--?+?-?-=燃（）V O2=3245.94*22.4229.5424m=.2104.0015.05.0)015.01(21.02=?+-?=O2321071O V V mO ==风1386.75G V r K g=?=风风空气2.2炉顶煤气成分及数量的计算⑴甲烷的体积V CH4① 由燃料碳素生成的甲烷的量为：V CH4碳=2.78×322.4 5.1912m=② 焦炭挥发分中的甲烷的量为：V CH4焦=320×0.0139×0.0388×22.4/16=0.24 ③ 故V CH4=5.19+0.24=5.43m 3 ⑵氢的体积V H2① 风口燃烧生成：V H2=V 风×0.015=16.073m② 焦碳和煤粉中带入的：V H2=(320×0.0139×0.2029+160×0.1244×0.4317)×22.4/2=106.35 3m ③ 生成CH 4的H 2V H2=2.78×22.4/12×2=10.383m ④ 参加还原的H 2 V H2=(a+b)40%=48.973m 故V H2=①+②-③-④=63.073m⑶二氧化碳的体积V CO2 ①间接还原生成a:Fe 2O 3+CO →2FeO+CO 2V CO2 =（0.786×1617+0.0197×63.853-20×0.2144）=177.60m 3 ② FeO + H 2 → Fe + H 2O72 22.4γH ×945.16*725648.99 所以γH =0.1295V CO2=945.16×22.4/56×（1-0.45-γH 2）=158.98③石灰石分解产生的CO 2量为：V CO2分=G 熔CO 2%熔22.4/44=0.4208Y ×22.4/44=13.68 m 3④焦炭挥发分中CO 2的量为：V CO2挥= 380×0.0139×0.2302×22.4/44=0.62 m 3故V CO2=①+②+③+④=350.016 m 3⑷一氧化碳的体积V CO① 分口前碳素燃烧生成的CO 量为：V CO 燃=G C 燃22.4/12=245.94×22.4/12=459.09m 3② 间接还原消耗的CO 量为：V=336.58m 3③ 焦炭挥发分中的CO 量为：V CO 挥=320×0.0139×0.2245×24/28=0.799m 3 ④ 直接还原生成CO 量为：V CO 间=96.57×22.4/12=180.26m 3 故V CO = ①+④+③-②=303.35m 3 ⑸氮气体积V N2①鼓风带入的N 2量为：V N2风=1071×(1-0.015)×79%=833.4 m 3②焦炭和煤粉带入的N 2量为：V N2焦+煤=（320×0.0139×0.2936+160×0.1244×0.1474）×22.4/28=3.39 m 3故V N2= V N2风+ V N2焦+煤=836.79m 330.2246440.1946280.5369280.040520.0035161.36/22.4kg mρ?+?+?+?+?==煤气 1.361558.6562119.77G kg=?=煤气二.热平衡计算1热量收入Q 收⑴碳素氧化放热Q C① 碳素氧化为放出的热量Q CO2+COQ CO2+CO =(303.35-0.799)×5241.72+（177.60+158.98）×17869.5=7601347.45kJ式中 17869.5—C 氧化CO 2为放热,kJ/m 3 式中 5241.72—C 氧化CO 为放热,kJ/ m 3 ⑵鼓风带入的热量Q 风Q=(1071×98%×98.5%×1.4233+1071×98%×1.5%×1.7393)×1100=1648727.32kJ式中Q 空气—在11000C 下空气的热容量，其值为1.4233kJ/(m 3×0C) Q 水汽—在11000C 下水汽的热容量，其值为1.7393kJ/(m 3×0C)⑶氢氧化放出热：Q H2=(48.97+2.78×22.4/12)×10788.58=640302.22 kJ式中10788.58氢氧化水为放热,kJ/ m 3 ⑷成渣热Q 渣：石灰石分解产生的CaO 和MgO 与SiO 2反应热。
转炉热平衡和物料平衡的计算
第一部分转炉物料平衡和热平衡计算（一）原始数据（收集或给定）一、铁水成分和温度表1-1刚中[Ｐ、Ｓ]影响渣质,喷溅和炉容比,[Si]影响炼铁焦比和转炉废钢加入量(目前要求[Si]<0.80%)二、原材料成分（参[2] 、[4]、规程及[6]166）表1-2三、冶炼钢种和废钢成分表1-3四、平均比热表1-4五、反应热效率（认为25℃与炼铁温度下两者数值近似）表1-5*参氧气转换炉炼钢原理（美）,冶金工业出版社74年版75页六、有关参数的选用1、渣中铁珠占渣重的8%；2、金属中90%[C] →CO 10%[C]→CO2;3、喷溅铁损占铁水量的1%；4、炉气平均温度1450℃；含自愿氧0.5%；烟尘量占铁水量的1.6% 其中有77%FeO和20%Fe2O3;(作课程设计时刻改为；烟尘量占铁水量的1.16%。
参[4]31)5、炉衬侵蚀占铁水量的0.5%；6、氧气成分为98.5%O2和1.5%N；（作课程设计时可改为：99.5%O2和0.5%N2，参[4]31）。
（二）物料平衡计算由铁水成分冶炼钢种可选用单渣发不留渣的操作。
为简化计算，物料平衡以100kg铁水为计算基础。
一、炉渣量及炉渣成分的计算炉渣来自元素的氧化，造渣材料和炉衬侵蚀等。
1.铁水中各元素的氧化量%表1-6说明：[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；[P]——单渣发去磷约90%（±5%）；[Mn]——终点余锰量约30~40%，这里实测为30%；[S]——转炉去硫约30~50%，这里取40%；[C]——终点碳与钢种及磷量有关，要求出钢后加铁合金增碳的量能满足钢的规格中限，即：[C]终点=[C]中限—[C]增碳这里取[C]终=0.15%,可满足去磷保碳与增碳两个条件。
2、铁水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化产物量的计算。
表1-73.造渣剂成分及数量：（选自国内有关生产炉）1）矿石成分及重量的计算（1.0kg矿石/100kg铁水）表1-8S*:反应式为[S]+( CaO)= (CaS)+[O]其中：(CaS)重为0.001×7232=0.002[㎏][S]消耗（CaO) 重为0.001×5632=0.002[㎏][O]微量，可不计。
物料平衡与热平衡计算
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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。
干燥过程的物料平衡与热平衡计算
干燥过程的物料与热平衡计算1、湿物料的含水率湿物料的含水率通常用两种方法表示。
(1)湿基含水率：水分质量占湿物料质量的百分数，用ω表示。
100%⨯=湿物料的总质量水分质量ω(2)干基含水率：由于干燥过程中，绝干物料的质量不变，故常取绝干物料为基准定义水分含量。
把水分质量与绝干物料的质量之比定义为干基含水率，用χ表示。
100%⨯=量湿物料中绝干物料的质水分质量χ(3)两种含水率的换算关系： χχω+=1 ωωχ-=1 2、湿物料的比热与焓(1)湿物料的比热m C湿物料的比热可用加和法写成如下形式：w s m C C C χ+=式中：m C —湿物料的比热，()C kg J ο⋅绝干物料/k ； s C —绝干物料的比热，()C kg J ο⋅绝干物料/k ； w C —物料中所含水分的比热，取值()C kg J ο⋅水/k (2)湿物料的焓I '湿物料的焓I '包括单位质量绝干物料的焓和物料中所含水分的焓。
(都是以0C ο为基准)。
()θθχθχθm s w s C C C C I =+=+='186.4式中：θ为湿物料的温度，C ο。
3、空气的焓I空气中的焓值是指空气中含有的总热量。
通常以干空气中的单位质量为基准称作比焓，工程中简称为焓。
它是指1kg 干空气的焓和它相对应的水蒸汽的焓的总和。
空气的焓值计算公式为： ()χ1.88t 24901.01t I ++= 或()χχ2490t 1.881.01I ++=式中；I —空气(含湿)的焓，绝干空气kg/kg ；χ—空气的干基含湿量，绝干空气kg/kg ；—干空气的平均定压比热，K ⋅kJ/kg ； —水蒸汽的定压比热，K ⋅kJ/kg ； 2490—0C ο水的汽化潜热，kJ/kg 。
由上式可以看出，()t 1.881.01χ+是随温度变化的热量即显热。
而χ2490则是0C ο时kg χ水的汽化潜热。
它是随含湿量而变化的，与温度无关，即“潜热”。
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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1.1.1铁水成分及温度表1-1-11.1.2原材料成分表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平均比热表1-1-41.1.5冷却剂用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。
(见表1-1-3)1.1.6反应热效应虽然炉化学反应，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﹡ 通常近似认为是Fe+21O 2=FeO1.1.7 其它数据的选取 （根据国同类转炉的实测数据选取） 1．渣中铁珠量为渣量的5%～8%，本设计取8%。
2．金属中碳的氧化假定为：80%～90%的碳氧化成CO ，20%～10%的碳氧化成CO 2。
3．喷溅铁损为铁水量的0.7%～1.0%，本设计取1.0%。
4．取炉气平均温度1450℃，炉气中自由氧含量为0.5%，烟尘量铁珠量的1.6%，其中FeO =77%，Fe 2O 3=20%。
5．氧气成分为98.5%O 2，1.5%N 2。
6．炉衬侵蚀量为铁水量的0.5%。
1.2物料平衡计算根据铁水成份，渣料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作，通常首先以100公斤铁水为计算基础，然后再折算成100公斤金属料。
1.2.1炉渣量及其成份的计算炉渣来自金属中元素的氧化产物，渣料以及炉衬侵蚀等。
1．铁水中各元素氧化量(见表2-2-1)表1-2-1终点钢水成份是根据同类转炉冶炼钢种的实际数据选取，其中：[C]：应根据冶炼钢种含碳量的中限和预估计的脱氧剂的增碳量（0.2~0.3）之差来确定终点钢水含碳量，取0.150%。
[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，在此取铁水中磷的90%进入炉渣，10%留在钢中。
同时要考虑钢包中回磷的因素。
[S]：氧气转炉去硫率不高，一般在30～50%的围，取40%。
2．各元素氧化量、耗氧量及其氧化产物量见表1-2-2。
表1-2-2﹡指生成的CaS量3．造渣剂成分及数量50吨氧气转炉加入造渣剂数量，是根据国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，其成分及重量见表1-2-3表1-2-3﹡S 以［S ］＋(CaO)＝(CaO)＋[O]的形式反应，其中生成CaS 量为0.001×3272＝0.002公斤，消耗CaO 量为0.001×3256＝0.002公斤，生成微量氧为0.001×3216＝0.001公斤。
2)萤石加入量及成分萤石加入量为0.50公斤／100公斤铁水，其成分及重量见表2-2-4表1-2-4﹡P 以2[P]+25{O 2}=（P 2O 5）的形式进行反应，其中生成P 2O 5量为0.003×62142=0.007公斤，消耗氧量为0.003×6280=0.004公斤。
﹡﹡S 微量，忽略之。
3）炉衬侵蚀量为0.50公斤/100公斤铁水，其成分及重量见表1-2-5表1-2-5被浸蚀的炉衬中碳的氧化，同金属中碳的氧化成CO ，CO 2的比例相同，即：C CO 0.025×90%×1228= 0.053公斤C CO 2 0.025×10%×1244= 0.009公斤 其消耗氧气量为：0.053×2816=0.030公斤 0.009×4432=0.007公斤共消耗氧气量为 0.03+0.007=0.037公斤 4）生白云石加入量及成份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 ·SiO 2）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6～8%时，其效果较好。
为此，必须保证渣中（MgO ）含量在6～8%之间来计算白云石加入量。
经试算后取生白云石加入量为2.0 ～3.0 / 100公斤铁水，本设计取3.0，其成份及重量见表1-2-6表1-2-6烧减是指生白云石（MgCO 3·CaCO 3）分解后而生产的CO 2气体。
5）炉渣碱度和石灰加入量取终渣碱度 R=)(%)(%2SiO CaO =2.8～4.0 取3.5首先计算由上述造渣剂以及铁水中各元素氧化产物而进入炉渣中的SiO 2和CaO 的重量，然后再计算石灰加入量。
渣中已存在的∑(SiO 2)量=铁水中Si 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=1.821+0.010+0.056+0.030+0.014=1.931公斤。
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。
石灰加入量=有效)(%)()(2CaO CaO SiO RX ∑∑- =石灰石灰22%%)()(SiO RX CaO CaO SiO RX --∑∑=%66.15.3%08.91185.1931.15.3X X -- = 6.537公斤加入石灰所代入的各成份及重量见表1-2-7。
表1-2-7﹡S 以[S]+（CaO ）=（CaS ）+[O]的形式反应，其中生成（CaS ）量为0.004×3272=0.009，生成氧量为0.004×3216=0.002公斤；消耗（CaO ）量为0.004×3256=0.007公斤。
烧减是指未烧透的CaCO 3经受热分解所产生的CO 2气体量。
6）终点氧化铁的确定终渣中氧化铁的含量与钢水的终点含碳量和终渣的碱度有关，根据生产实践数据，终点钢水含碳量为0.15%和终渣碱度为3.5时，终渣中（Fe 2O 3）= 5% 和（FeO ）= 10%。
7）终渣量及其成份表1-2-8中不计（FeO ）和（Fe 2O 3）在的炉渣重量为：(CaO+MgO+SiO 2+P 2O 5+MnO+Al 2O 3+CaF 2+CaS) = 7.152+0.904+2.039+0.316+0.524+0.127+0.445+0.034 =11.541公斤已知渣中氧化铁量为15%，则渣中其它成份之和为100%－15%=85% 故炉渣总重量为%85541.11=13.578公斤 由此可知： （FeO ）的重量=13.578×10%=1.358公斤，其中铁重=1.358×7256=1.056公斤（Fe 2O 3）的重量=13.578×5%=0.679公斤，其中铁重量=0.679×160112=0.474公斤将（FeO ）和（Fe 2O 3）的值分别填入表2-3-2中。
终渣量及其成份见表1-2-8。
表1-2-8﹡5.947=石灰中CaO含量—石灰中S自耗CaO重量=5.954－0.007=5.947﹡和﹡﹡是元素铁被氧化成氧化亚铁和三氧化二铁的重量。
1.2.2矿石、烟尘中的铁及重量假定矿石中∑（FeO ）全部被还原成铁，则：矿石带入铁量=1.00× (29.40%×7256+ 61.80% ×160112)=0.661公斤 烟尘带走铁量=1.60× (77%×7256+ 20%×160112)=1.182公斤矿石代入的氧量=1.00× (29.40% ×7216+ 61.8%×16048)=0.251公斤烟尘消耗氧量=1.60× (77%×7216+20%×16048)=0.370公斤1.2.3炉气成份及重量表1-2-9表1-2-9中各项的计算如下；CO 的重量=铁水中的C 被氧化成CO 的重量+炉衬中的C 被氧化成CO 的重量=8.610+0.053=8.663公斤CO 2的重量=铁水中的C 被氧化成CO 2的重量+炉衬中的C 被氧化成CO 2的重量+白云石烧减的重量+石灰烧减的 =1.503+0.009+1.434+0.290=3.236公斤SO 2的重量 = 铁水中的S 气化而产生的氧化物重量=0.010公斤H 2O 汽的重量=矿石代入的水分全部汽化的重量+萤石代入的水分全部汽化的重量=0.005+0.010=0.015公斤﹡和﹡﹡分别是自由氧和氮气的重量和体积，它是由表1-2-9中炉气的其它成份反算出来的，即已知氧气成份为98.5%O 2，1.5%N 2和炉气中自由氧体积比为0.50%，求自由氧和氮气的体积和重量，其求法如下：设炉气总体积为X 米3，则X=元素氧化生成的气体体积和水蒸汽的体积+自由氧体积+氮气体积，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故炉气中自由氧体积=8.730×0.50%=0.044米3自由氧重量=0.044×4.2232=0.063公斤 炉气中氮气体积=0.085+0.008% ×8.730=0.086米3炉气中氮气重量=0.086×4.2228=0.108公斤 ﹡﹡﹡括号的数据参看下面氧气消耗项目。