电弧炉炼钢物料平衡和热平衡
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3电弧炉炼钢物料平衡和热平衡
3.1 物料平衡计算
3.1.1 计算所需原始数据
基本原始数据：冶炼钢种及成分（见表3-1）；原材料成分（见表3-2）；炉料中元素烧损率（见表3-3）；合金元素回收率（见表3-4）；其他数据（见表3-5）。
表3-1 冶炼钢种及其成分
钢种成分/% 备注
C Si Mn P S Fe
Q215 0.09～
0.15 0.03 0.25～
0.55
≤
0.04
5
≤
0.04
5
余
量
F·B·Z
注：分母系计算时的设定值，取其成分中限。
表3-2 原材料成分/%
名称 C Si Mn P S Cr Al Fe H
2
O 灰分挥发
分
碳素废钢0.18 0.25 0.55 0.03
0.03
余量
炼钢生铁4.20 0.80 0.60 0.20
0.03
5
余量
FeMn 6.60 0.50 67.8
0 0.23
0.13
24.7
4
FeSi 73.0
0 0.50 0.05
0.03
2.50 2
3.9
2
SiMn 1.65 20.5
0 63.2
0.06
5
0.04
5
14.5
4
FeCr 4.35 0.40 0.03
5 0.04
5
67.3
27.8
7
Al 98.5
1.50
焦炭81.5
0 0.58 12.4
5.52
电极99.0
1.00
名称CaO SiO
2MgO Al
2
O
3
CaF
2
Fe
2
O
3
CO
2
H
2
O P
2
O
5
S
石灰88.0
2.50 2.60 1.50 0.50 4.64 0.10 0.10 0.06
萤石0.30 5.50 0.60 1.60 88.0
1.50 1.50 0.90 0.10
铁矿石1.30 5.75 0.30 1.45 89.7
7
1.20 0.15 0.08
火砖块0.55 60.8
0.60 36.8
1.25
高铝砖1.25 6.40 0.12 91.3
5
0.88
镁砂 4.10 3.65 89.5
0.85 1.90
焦炭灰分4.40 49.7
0.95 26.2
5
18.5
5
0.15
电极灰分8.90 57.8
0.10 33.1
表3-3 炉料中元素烧损
成分 C Si Mn P S
烧损率/% 熔化期25~40,取
30 70~95，去
85
60~70，取
65
40~50，取
45
可以忽略
氧化期0.06①全部烧损20 0.015②25~30，取
27
①按末期含量比规格下限低0.03%~0.10%（取0.06%）确定（一般不低于0.03%
的脱碳量）；
②按末期含量的0.015%来确定。
表3-4 铁水、废钢成分设定值
类别
成分%
C Si Mn P S
废钢设定值0.18 0.25 0.55 0.030 0.030
表3-5 其他数据
名称参数
配碳量比钢种规格中限高0.48%，即达0.6%
熔化期脱碳量30%，即0.6%×30%＝0.18kg
电极消耗量4kg/t（金属料）：其中熔化期占75%；氧化期和还原期
各占25%
炉顶高铝砖消耗量 1.275kg/t（金属料）：其中熔化期占59%，氧化期占41%
炉衬镁砖消耗量 3.5kg/t（金属料）：其中熔化期占57%；氧化期和还原
期各占43%
100%来自于氧气
熔化期和氧化期所需要
氧量
氧气纯度和利用率99%，余者为N
，氧利用率90%
2
焦炭中碳的回收率75%（系指配料用焦炭）
碳氧化产物均按70%生成CO，30%生成CO
考虑
2
烟尘量按8.5kg/t（金属料）考虑
3.1.2 物料平衡基本项目
收入项有：废钢、生铁、焦炭、石灰、萤石、电极、炉衬镁砖、炉顶高铝砖、火砖块、铁合金、氧气和空气。
支出项有：钢水、炉渣、炉气、挥发的铁、焦炭中挥发分。
3.1.3 计算步骤
以100kg金属炉料（废钢+生铁）为基础，按工艺阶段——熔化期、氧化期
和还原期分别进行计算，然后汇总成物料平衡表。
第一步：熔化期计算。
（1）确定物料消耗量：
1）金属炉料配入量。废钢和生铁按75kg和25kg搭配，不足碳量用焦炭来配。其结果列于表3-6。计算用原始数据见表3-2和3-5。
表3-6 炉料配入量
名称用量/kg 配料成分/kg
C Si Mn P S Fe
废钢100.000 0.18 0.25 0.55 0.03 0.03 98.96
焦炭0.687 0.42①
合计100.687 0.6 0.25 0.55 0.03 0.03 98.96
①碳烧损率25%。
2)其他原材料消耗量。为了提前造渣脱磷，先加入一部分石灰（20kg/t（金
属料））和矿石（10kg/t（金属料））。炉顶、炉衬和电极消耗量见表3-5。
（2）确定氧气和空气消耗量：耗氧项包括炉料中元素的氧化，焦炭和电极
中碳的氧化；而矿石则带来部分氧，石灰中CaO被自身S还原出部分氧。前后
两者之差即为所需净氧量2.458kg。详见表3-7。
根据表3-5中的假设，应由氧气供给的氧气为100%，即2.239kg。由此可
求出氧气实际消耗量。详见表3-8。