化工原理课程设计说明书_t氧气顶吹转炉物料平衡与热平衡计算

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1、河北联合大学课程设计说明书1.120t氧气顶吹转炉物料平衡与热平衡计算1.1原始数据1）铁水成分及温度表1－1铁水成分及温度成分W(C)W(Si)W(Mn)W(P)W(S)温度℃含量%4.2500.8500.5800.1500.03712502）原材料成分表1－2原材料成分成分％种类石灰矿石萤石白云石炉衬W(CaO)／％91.081.0030.8454.00w(SiO2)／％1.665.616.000.462.05w(MgO)／％1.540.520.5820.1637.75w(Al2O3)／％1.221.100.780.74

2、1.00w(S)／％0.060.070.09w(P)／％0.55w(CaF2)／％90.00w(FeO)／％29.40w(Fe2O3)／％61.80烧减／％4.4447.8047河北联合大学课程设计说明书w(H2O)／％0.502.00w(C)／％5.00100.00100.00100.00100.00100.003）冶炼钢种及成分表1－3冶炼钢种（Q235）成分成分W(C)W(Si)W(Mn)W(P)W(S)含量／%≤0.17≤0.300.35～0.80≦0.035≦0.0354）平均比热容表1－4原料平均比热容项目固态平

3、均比热KJ/（kg•℃）熔化潜热KJ/kg液态或气态平均比热容KJ/（kg•℃）生铁0.7452180.837钢0.6992720.837炉渣2091.248炉气1.137烟尘0.996209矿石1.0462095）冷却剂用废钢做冷却剂，其它成分与冶炼钢种成分的中限皆同。6）反应热效应（25℃）47河北联合大学课程设计说明书表1－5铁水中元素氧化放热反应元素氧化放热KJ/KmolKJ/kg元素元素C+O2=CO131365.010949.1CC+O2=CO2414481.734521.0CSi+O2＝SiO2795023.6

4、28314.0Si2P+O2=P2O51172078.618922.6PMn+O2＝MnO384959.07020.3MnFe+O2＝FeO266635.05021.2Fe2Fe+O2＝Fe2O3822156.07340.7Fe2CaO+SiO2=2CaO•SiO2124600.42071.1SiO24CaO+P2O5=4CaO•P2O5690414.95020.8P2O5注：数据来源：《氧气转炉炼钢原理》（美），密执安大学，冶金工业出版社，1974年，75页。7）根据国内同类转炉的实测数据选取(1)渣中铁珠量为渣量的8％；

5、(2)金属中碳的氧化，其中90％的碳氧化成CO，10％的碳氧化成CO2；47河北联合大学课程设计说明书(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，98.5％O2、1.5％N2。1.2物料平衡计算根据铁水成分、原材料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作。为了简化计算，以100kg钢铁料为基础进行计算，取废钢比9.45%。1）炉渣量及成分计算炉渣来自金属

6、中元素的氧化产物、造渣剂及炉衬侵蚀等。(1)铁水中各元素氧化量表1－6铁水中各元素氧化量成分项目M(C)M(Si)M(Mn)M(P)M(S)铁水4.2500.8500.5800.1500.037废钢0.1800.200.5200.0220.025终点钢水0.150痕迹0.1700.0150.025氧化量3.7150.7890.4040.1230.011注：终点钢水据国内同类转炉冶炼Q235钢种的实际数据选取，其中：[Si]：在碱性氧气转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化，随同加入的其它材料而带入的SiO247河北联合大学课

7、程设计说明书起进入炉渣中，所以终点钢水硅的含量为痕迹。[P]：采用低磷铁水操作，炉料中磷约85～95%进入炉渣，本计算采用低磷铁水操作，取铁水中磷的90%进入炉渣，10%留在钢中，则终点钢水含P质量为0.150×10%=0.015kg。[Mn]：终点钢水余锰含量，一般为铁水中锰的含量30～40％，取30％,则终点钢水含Mn质量为0.580×30%=0.170kg。[S]：去硫率，一般为30～50％的范围，取40％，则终点钢水含S质量为0.037×60%=0.25kg。[C]：终点钢水含碳量，根据冶炼钢种的含碳量和预估计脱氧剂

8、等增碳量之差，则为终点含碳量。本计算取0.15%。铁水中各元素氧化量计算过程如下：(a):成分％C铁水4.25×90.55％＝3.848废钢0.180×9.45％＝0.017终点钢水0.150氧化量3.848＋0.017－0.150=3.715(b):成分％Si铁水0.850×90.55％