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转炉炉型设计物料平衡热平衡计算
篇一:转炉烟气比热容
转炉物料平衡和热平衡计算
（一） 原始数据<给定>
一、 原材料成分 1.铁水成分和温度
表1 铁水和终点钢水成分(?%)
原料 铁水 终点钢水
C 3.95 0.12
Si 0.65 —
Mn 0.45 0.14
P 0.12 0.013
S 0.035 0.025
温度/℃ 1250（以1240为准） 实测
钢中[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%)。
2. 渣料和炉衬成分
表2 渣料和炉衬成分(?%)
种
CaO 类 石
90.5 灰 矿石 萤石 生白云石 炉衬
1.0
SiO2
MgO
Al2O3 1.4
S
P
CaF2 FeO
Fe2O
3
烧碱
H2O
C
2.0 2.0 0.10 3.50
4.61 0.44 1.10 0.07 29.4 61.5 0.40
6.0 0.47 1.75 0.09 0.44 89.0 2.00
44.0 2.0 34.0 3.0 4.0 4.0
43.5 2.5 1.0 1.0
3. 冶炼钢种和废钢成分
表3 目标冶炼钢种和废钢成分
% 废钢
C 0.15
Si
0.12~0.30
0.20
Mn 0.40~0.64
0.46
P ≤0.044 0．02
S ≤0.040 0.025
钢种Q-234 0.14~0.22
成品钢和废钢温度以室温24℃为准。
4. 各材料的比热容
表4各材料的比热容
项目 生铁 钢 炉渣 炉气 烟尘 矿石
固态平均比热/KJ〃kg-1
〃k-1
0.744 0.699 1.000 1.046
溶化潜/KJ〃kg-1 217.468 217.69 209.20
209.20 209.20
液（气）态平均比热容/
KJ〃kg-1〃k-1
0.8368 0.8368 1.247 1.136
5. 各反应热效应（认为25℃与炼铁温度下两者数值近似）
表5 反应热效应
元素 C C Si P Mn Fe Fe SiO2 P2O5
反应
反应热/KJ〃kg-1
10940 34420 28314 18923 7020 4020 6670 2070 4020
C?O2?CO ?C??O2?CO2 ?Si??O2?SiO2 2?P??O2?P2O5
?Mn??O2?MnO ?Fe??O2?FeO ?Fe??O2?Fe2O3
SiO2?2CaO?2CaO?SiO2 P2O5?4CaO?4CaO?P2O5
二、 假设条件
根据各类转炉生产实际工程假设： （1）炉渣中铁珠量为渣量的8%； （2）喷溅损失为铁水量的0.85%；
（3）熔池中碳的氧化生成90%CO，10%CO2；
（4）烟尘量为铁水量的1.6%，其中烟尘中?(FeO)?77%，?(Fe2O3)?20%； （5）炉衬侵蚀量为铁水量的0.4%；
（6）炉气温度取1440℃，炉气中自由氧含量为总炉气量的0.5%； （7）氧气成分：98.4%氧气，1.4%氮气。
(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6 铁水中各元素的氧化量%
原料 铁水 终点钢水 氧化量
C 3.95 0.12 3.83
Si 0.65 — 0.65
Mn 0.45 0.14 0.31
P 0.12 0.013 0.107
S 0.035 0.025 0.01
温度/℃ 1250（以1240为准） 实测 转入表7
说明：
[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；
[P]——单渣法去磷约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%；
[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7 铁水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化产物量数据
二、造渣剂成分及数量：（选自国内有关生产炉和取用生产最常用Fe铁矿石）；
1．矿石成分及重量的计算（1.0kg矿石/100kg铁水）
表8矿石各成分数据
矿石成分 Fe2O3 FeO SiO2 CaO 重量（kg） 1×29.4%=0.294 1×4.61%=0.0461 1×1%=0.01 1×1.10%=0.011
矿石成分 MgO S H2O 共计
重量(kg)
1×0.07%
=0.0007（取0.001） 1×0.4%=0.004
1.000 S*: 反应式为[S]+( CaO)= (CaS)+[O]
72
其中：(CaS)重为0.001〓=0.002[㎏]
[S]消耗（CaO) 重为0.001〓5632=0.002[㎏] [O]微量，可不计。
2．萤石成分及重量的计算（0.5㎏萤石／100㎏铁水）
表9 萤石各成分数据
萤石成分
CaF2 SiO2 Al2O3 MgO
重量（㎏）
0.5〓89.0%=0.445 0.5〓6%=0.030
0.5〓1.75%=0.00875 0.5〓0.47%=0.00235
萤石成分 P* S** H2O 共计
重量（㎏）
0.5〓0.44%=0.0022
0.5〓0.09%=0.0004 0.5〓2.00%=0.10
0.500
P*反应式为 2[P]+5/2O2=(P2O5)
其中：(P2O5)重为0.0022〓62=0.005[㎏] (P)消耗O重为0.0022〓62=0.003[㎏] [O]微量，可不计。
转炉设计参数选择
篇二:转炉烟气比热容
设计参数选择
1 氧气转炉物料平衡与热平衡计算
氧气 半钢、废钢 矿石或铁皮
（1）收入项 石灰
萤石、白云石 炉衬侵蚀
炉气 喷溅 炉渣 铁珠 钢水 其它
（2）支出项
1.1 计算原始条件假设：
（5）冷却剂
用废钢作冷却剂，其他成分与冶炼钢种成分的中限皆同。
（7）根据国内同类转炉的实验数据选取 ① 渣中铁珠量为渣量的8%；
② 金属中碳的氧化，其中90%的碳氧化成CO，10%碳氧化成CO2； ③ 喷溅铁损为铁水量的1%；
④ 炉气和烟尘量，取炉气平均温度1450℃。炉气中自由氧含量为0.5%。
烟尘量为铁水量的1.6%，其中?(FeO)?77%，?(Fe2O3)=20%；
⑤ 炉衬侵蚀量为铁水量的0.5%；
⑥ 氧气成分，?(O2)=99.5%、?(N2)=0.5%。
2 转炉炉型主要参数
参数确定方法有两种方法：① 直接推荐法；② 推荐经验公式。由北京钢铁设计研究总院推荐的一套经验公式。主要包括：
（1）炉容比（V/T）；（2）高宽比（H/D）；（3）熔池深度直径比（h/D）；（4）炉口直径比（d0/D）；（5）帽锥角（?）；（6）出钢口参数；（7）转炉的公称吨位。
3 炉型设计计算
新转炉的炉型和各部位尺寸可根据经验公式计算，结合现有转炉生产实际并通过模型试验来确定。炉型尺寸的选择依据：生产规模、原材料条件、工艺操作方法。转炉烟气比热容。
① 确定所设计炉子的公称容量 ② 选择炉型
③ 确定炉型主要设计参数 ④ 计算熔池尺寸 ⑤ 确定整个炉型尺寸
（1）原始条件
① 炉子平均出钢量为120t，钢水收得率为92.62%，则金属装入量为：
120G??129.562?130t
92.62%③ 氧枪喷嘴采用四孔拉瓦尔喷孔， （2）熔池尺寸的计算
1)熔池直径
② 原料：半钢，采用单渣不留渣操作。
D?K
G t
2）熔池深度（h）本文采用筒球形熔池深度计算公式 金属熔池的体积为：
V熔池?0.79hD2?0.046D3 因而
h?
V熔池?0.046D3
0.79D
2
（3）炉帽尺寸
1）炉口直径d
d?(0.43~0.53)D，本文d取2200mm。
2）炉帽倾角? 3）炉帽高度H帽
1
H帽?H斜?H直?D?d口）tan??(300~400）
2
炉帽容积：
?的取值范围在60°~68°。本文取63°。
V帽?V台?V直?
?
12
H台（D2?Dd?d2）?
?
4
d2H直
（4）炉身尺寸的计算
1）炉膛直径D膛：
对于炉衬无加厚段的转炉其炉膛直径与熔池直径相同，即
D膛?D。 2）炉身高度H身：
炉身体积 V身?
H身?
4V身
?
4
D2H身
?D
2
V身?V?V池-V帽
式中V—炉膛体积，由炉容比V/T和公称容量T确定，V?(V/T)T。 （5）出钢口尺寸
出钢口主要参数包括出钢口位置、出钢口角度及出钢口直径。 1）出钢口位置设在炉帽和炉身交界处。 2）出钢口角度?取12°。 3）出钢口直径
d出??1.75G
4 氧枪的主要参数
本文选择四孔喷头。
4.3 喷嘴参数的选择
（1）氧气流量计算
氧气流量?
每吨钢氧耗量?出钢量
吹氧时间
（2）理论氧压的的确定
（3）喷嘴出口马赫数 本文取Ma=2.0 （4）喷孔夹角取12°
（5）扩张角取10°（半锥角取5°）。
扩张段长度L可由经验公式求得：扩张段长度/出口直径=1.2~1.5。 （6）喷嘴后口的氧流量公式
W?
K?1
K2K?1A喉?P0
()? RK?10
体积流量Q为：
Q?
A?P03601.426A喉?P0
()??1.782喉m/min（标态）
1.43259.831.4?100
转炉炼钢名词解释
篇三:转炉烟气比热容
转炉炼钢名词解释
答1．同素异构转变
答案：固态金属在不同的温度和压力下具有不同的晶格的现象称为同素异构现象，具有同素异构现象的金属随温度的变化发生晶格形式的转变，称为同素异构转变。
2．韧性
答案：是材料塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力，是材料强度和塑性的综合表现，可以用材料在塑性变形和断裂全过程中吸收能量的多少表示韧性。
3．双相钢
答案：是指低碳钢和低碳低合金钢经临界区处理或控制轧制而得到的主要由铁素体
4．固溶强化
答案：采用添加溶质元素使固溶体强度升高的强化机制，是通过改变材料的化学成分来提高强度的方法，其强化的金属学基础是由于运动的位错与异质原子之间
的相互作用的结果。
5．塑性（重点）
答案：是指金属材料在静载荷的作用下产生永久变形而不破坏的能力。
6．什么叫钢的同素异构转变？
答案：钢是铁与碳的合金。铁在不同的温度范围内呈现不同的晶格形式，对碳有不同的溶解能力。因此，钢在固态随温度发生变化，其晶格形式发生转变，其物理性质也不同，称这种现象为钢的同素异构转变。
7．什么叫完全退火？什么叫再结晶退火？
答案：完全退火是将钢加热至Ac3以上20～30℃，经完全奥氏体化后进行缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
再结晶退火是把冷却变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺。
8．超声波探伤
答案：是利用超声波的物理性质检验低倍组织缺陷，用这种方法可直接检查钢材的内部缺陷，例如检验锅炉管，还可检查大锻件的内部质量。
9．塑性变形（重点）
答案：物体受外力作用而产生变形，当外力去除后，物体不能够恢复其原始形状和尺寸，遗留下了不可恢复的永久变形，这种变形称为塑性变形。
56．共析转变
10．韧性（重点）
答案：是材料塑性变形和断裂全过程中吸收能量的能力，它是强度和塑性的综合答案：一定成份的固溶体，在某一恒温下，同时析出两种固相的转变称为共析转转炉烟气比热容。
11．再结晶
答案：冷加工变形金属加热到一定温度(再结晶温度对纯金属而言一般认为T再≥0.4Tm)以后，在原来变形的金属中重新形成新的无畸变等轴晶，这一过程叫金属的再结晶。
12．变形抗力
答案：指在所设定的变形条件下，变形物体或其单元体能够实现塑性变形的应力强度。
13．同素异构转变
答案：金属在固态下，在一定温度由一种晶格转变为另一种晶格的过程。
14．固溶强化
答案：采用添加溶质元素使固溶体强度升高的强化机制，是通过改变材料的化学成分来提高强度的方法，其强化的金属学基础是由于运动的位错与异质原子之间的相互作用的结果。
15．枝晶偏析33．什么是过冷度？
答案：所谓过冷度就是加热至奥氏体区域的钢，在冷却过程中，由奥氏体转变为其它组织的实际温度与临界温度之差。
答案：在一个晶粒内成分不均匀的现象叫晶内偏析。因为这种偏析是呈树枝状分布的，故又叫枝晶偏析。
16．加工硬化
答案：是指金属随着冷塑性变形程度的增大，强度和硬度逐渐升高，塑性和韧性逐渐降低的现象。
17．返干
答案：是指已经熔化或部分熔化的炉渣出现变粘甚至结成大块的现象。
18．化学亲和力
答案：指元素于元素之间结合能力的强弱。
19．相
答案：就是我们研究的体系中具有相同物理性质并且均一的那一部分。
20．冲击面积
答案：氧气流股与平静金属液面接触时的面积。
21．炉容比
答案：转炉有效容积与公称容量的比值。
22．均衡炉衬
答案：根据炉衬各部位的损失机理及侵蚀情况，在不同部位使用不同材质的耐火
砖，砌筑不同厚度的炉衬。
23．喷孔夹角
答案：喷孔几何中心线与喷头轴线之间的夹角。
24．抗拉强度
答案：试样拉断过程中最大力所对应的应力。
25．石灰活性
答案：是指石灰与熔渣的反应能力，它是衡量石灰在渣中溶解速度的指标。
26．碳氧浓度积（重点）
答案：即在一定温度和压力下，钢液中碳与氧的质量百分浓度之积是一个常数，而与反应物和生成物的浓度无关。
27．比热容
答案：一定量物质升高1℃吸收的热量称热容。单位质量物质的热容称比热容。
28．固溶体
答案：一种或几种金属或非金属元素均匀地溶于另一中金属所形成的晶体相叫固溶体。
29．熔渣碱度（重点）
答案：炉渣中碱性氧化物浓度的总和与酸性氧化物浓度总和之比成为炉渣碱度。
30．静态模型
答案：就是根据物料平衡和热平衡计算，再参照经验数据统计分析得出的修正系数，确定吹炼加料量和氧气消耗量，预测终点钢水温度及成分目标。
31．转炉的热效率（重点）
答案：转炉炼钢的热效率是有效热占总热量的百分比，其中有效热指钢水物理热及矿石分解热。
32．留渣操作
答案：留渣操作就是将上炉终渣的一部分留给下炉使用。终点熔渣的碱度高，温度高，并且有一定(Tfe)含量，留到下一炉，有利于初期渣尽早形成，并且能够提高前期去除P、S的效率，有利于保护炉衬，节约石灰用量。
33．终点控制
答案：主要是指终点温度和成分的控制。对转炉终点控制不仅要保证重点碳、温度的精确命中，确保P、S成分达到出钢要求，而且要求控制尽可能低的钢水氧含量。
34．拉瓦尔型喷头
答案：拉瓦型喷头是收缩-扩张型喷孔，出口氧压于进口氧压之比小于0.528，形成超音速射流。气体在喉口处速度等于音速，在出口处达到超音速。
35．转炉的经济炉龄
答案：根据转炉炉龄与成本、钢产量之间的关系，其材料的综合消耗量最少，成本最低，产量最多，确保钢质量条件下所确定的最佳炉龄，就是经济炉龄。
36．钢水炉外精炼
答案：就是将炼钢炉中初炼的钢水移到钢包或其他专用容器中进行精炼，也称为二次精炼。
37．冷却效应，并写出冷却效应换算值（重点）
答案：在一定条件下，加入1kg冷却剂所消耗的热量就是该冷却剂的冷却效应；如是规定废钢的冷却效应值为1.0，其它冷却剂冷却效应与废钢冷却效应的比值为冷却效应换算值。
38．定量装入制度，有何特点
答案：定量装入是在整个炉役期间，每炉的装入量保持不变；这种装入制度的优点是：发挥了设备的最大潜力，生产组织、操作稳定，有利于实现过程自动控制。但炉投前期熔池深、后期熔池变浅，只适合大、中型转炉。国内外大型转炉已广泛采用定量装入制度。
39．溅渣护炉（重点）
答案：利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣，通过高压氮气的吹溅，使其在炉衬表面形成高熔点的熔渣层，并与炉衬很好的粘结附着，称为溅渣护炉。
40．复合吹炼强搅拌
答案：在顶、底复合吹氧工艺中，供气强度（标态）波动在0.20~2.0m3/（t.min）；底部供气组件通常使用套管式喷嘴，中心管供氧，环管供天然气、或液化石油气、或油做冷却剂，此工艺属于复合吹炼强搅拌。
41．复合脱氧，有何优点（重点）
答案：复合脱氧指向钢水中同时加入两种或两种以上的脱氧元素。其优点有：⑴可以提高脱氧元素的脱氧能力，因此复合脱氧比单一元素脱氧更彻底。⑵倘若脱氧元素的成分比例得当，有利于生成液态的脱氧产物，便于产物的分离与上浮，可降低钢中夹杂物含量，提高钢质量。⑶有利于提高易挥发元素在钢中的溶解度，减少元素的损失，提高脱氧元素的效率。
42．“后吹”，有何弊病（重点）
答案：一次拉碳未达到控制的目标值需要进行补吹，补吹也称为后吹。因此，后吹是对未命中目标进行处理的手段。后吹会给转炉冶炼造成如下严重危害。（1）钢水碳含量降低，钢中氧含量升高，从而钢中夹杂物增多，降低了钢水纯净度，影响钢的质量。（2）渣中TFe增高、降低炉衬寿命。（3）增加了金属铁的氧化，降低钢水收得率，使钢铁料消耗增加。（4）延长了吹炼时间，降低转炉生产率。
（5）增加了铁合金和增碳剂消耗量，氧气利用率降低，成本增加。
43．炉外精炼
答案：钢水炉外精炼就是将炼钢炉中初炼的钢水移到钢包或其它专用容器中进行精炼，也称为二次精炼。
44．转炉日历利用系数
答案：转炉在日历时间内每公称吨每日所生产的合格钢产量。
转炉日历利用系数（吨/公称吨·日）＝合格钢产量（吨）/（转炉公称吨×日历日数）
45．铁水预处理
答案：铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前，为脱硫或脱硅、脱磷而进行的处理过程。
46．熔渣碱度，如何表示（重点）
答案：炉渣中碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比称为炉渣碱度。通常用符号R表示。
47．什么叫不锈钢？（了解）
答案：不锈钢是在大气、水、酸、碱和盐溶液或其他腐蚀性介质中具有高度化学稳定性的合金钢的总称。
48．什么是全面质量管理？
答案：为了能够在最经济的水平上并考虑到充分满足顾客要求的条件下进行市场研究、设计、制造和售后服务，把企业内各部门的研制质量、维持质量和提高质量的活动构成为一体的一种有效的体系。
49．摩擦力
答案：摩擦力是变形金属在变形过程中与工具接触表面的金属质点有相对运动或有产生运动的趋势时，其接触表面上产生的外力。
50．热处理
答案：钢的热处理是将固态钢进行适当加热、保温和冷却，从而改变其组织、获得所需性能的一种工艺，根据加热温度和冷却方法的不同，可分为退火、正火、淬火、回火以及某些零部件的表面热处理等五大类。
51．热脆（重点）
答案：在固态下，硫在钢中的溶解度极小，以FeS的形态存在于钢种。FeS还与铁、FeO等生成低熔点的共晶体，在钢冷凝过程中沿晶界呈网状析出，其熔点远低于热轧或热锻时钢的加工温度。因此在热加工时沿晶界分布的Fe-FeS、FeS-FeO共晶体已熔化，破坏了各晶粒间的连接，导致钢的开裂。这种在热加工时发生晶界开裂的现象叫热脆。
52．化学平衡
60吨转炉设计
篇四:转炉烟气比热容
一 转炉计算
炉型设计
1. 原始条件
炉子平均出钢量为60吨，钢水收得率取90%，铁水比取90.5%，采用废钢矿石法冷却。铁水采用P08低磷生铁[w(si)≤0.85% w(p)≤0.2% w(s)≤0.05%]； 氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0Mpa
2. 炉型选择
根据原始条件采用锥球型作为本设计炉型。 3. 炉容比
取V/T=1m3/t(钢) 4. 熔池尺寸的计算
1) 熔池直径的计算公式 D?K
G t
(1) 确定初期金属装入量G：取B=15%则 G=
2T12?601
????62（t）
2?B?金2?18%0.90G?
62
?9.12（m3）