毕业设计(3)

表2-6 净耗氧量的计算

元素氧化量 项目 名称 元素 C 炉料中元素的氧化 Si Mn P Fe 反应产物 （kg） 〔C〕→{CO} 〔C〕→{CO2} [Si]→(SiO2） [Mn]→(MnO） [P]→(P2O5） [Fe]→(FeO）? [Fe]→（Fe2O3）? （C）→{CO} （C）→{CO2} （C）→{CO} （C）→{CO2} Fe2O3 S Fe2O3 =2Fe+3/2O2 CaO+S=CaS+O 1.700?30%?70%?0.357 1.700?30%?30%?0.153 0.395?85%?0.335 0.540?65%?0.351 0.075?45%?0.034 97.771?2%?15%?0.293 97.771?2%?85%?1.662 耗氧量供氧量（kg） （kg） 0.476 0.408 0.445 0.106 0.045 0.084 0.712 2.276 0.160 0.139 0.277 0.237 耗 氧 项 合计 碳粉中碳的氧化 电极中碳的氧化 合计 供 氧 项 矿石 石灰 合计 净耗氧量 3.185 0.835?82.21%?25%?70%?0.120C C 0.835?82.21%?25%?30%?0.0520.4?75%?99%?70%?0.2080.4?75%?99%?30%?0.089 3.087 0.269 0.0004 0.267 2.818 ?令铁烧损率为2%，其中80%生成Fe2O3挥发掉成为烟尘的一部分；20%成渣。在这20%中。按3：1的比例分别生成（FeO）和（Fe2O3）。

表2-7 氧气与空气实际消耗量

氧气（kg） 带入O2 1.544/90%?1.7151.715/99%?1%?0.017 1.277 空气（kg） 带入N2 带入O2 带入N2 1.277?(77/23)?4.265 ??1.715

?0.017?1.885 ?1.277?4.265?5.542 （3）确定炉渣量：炉渣源于炉料中Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物，炉

顶和炉衬的蚀损，碳粉和电极中的灰分，以及加入的各种熔剂。结果见表2-8

表2-8 熔化期炉渣量的确定

名称 炉料 Si Mn P Fe 炉顶 炉衬 碳粉 电极 石灰 矿石 合计 百分比 消耗量(kg) 0.335 0.351 0.034 0.391 0.075 0.200 0.835 0.300 2.000 1.000 0.001 0.008 0.004 略 1.758 0.013 1.784 43.11 0.004 0.007 0.045 0.002 0.050 0.058 0.873 21.10 略 0.179 0.001 略 0.052 0.003 0.235 5.68 0.069 0.002 0.024 0.001 0.030 0.015 0.141 3.41 0.453 11.41 0.377 9.11 CaO SiO2 0.717 MgO Al2O3 成渣组分(kg) MnO 0.453 FeO 0.377 Fe2O3 0.140 0.001 0.004 0.017 0.010 （0.898） 0.172 4.16 略 P2O5 0.078 CaS 合计 0.717 0.453 0.078 0.517 0.075 0.200 0.091 0.003 1.904 0.093 4.129 100.00 0.002 0.002 0.002 0.002 0.082 1.93 0.004 0.10 注：Fe的消耗量，按表6中注释97.771?2%?20%?0.391。

石灰中氧化钙的计算,石灰中自身S还原消耗0.002KgCaO。

矿石中的Fe2O3假设全部还原，还原得到的铁1.000?0.8977?112/160?0.628Kg。 （4）确定金属量：金属量Qi=金属炉料重+矿石带入的铁量-炉料中C、Si、Mn、P和Fe的烧损量+碳粉配入的碳量?100?0.628?3.194?0.515?97.949Kg。 （5）确定炉气量：炉气来源于炉料以及碳粉和电极中碳的氧化物CO和CO2，氧气带入的N2，物料中的H2O及其反应产物，游离O2及其反应产物，石灰的烧减（CO2），碳粉的挥发分。计算结果列于表2-9

表2-9 炉气量计算

项目 炉料中C的氧化 碳粉带入 电极带入 石灰带入 矿石带入 氧气带入 空气带入 游离O2参与反应 CO+1/2O2=CO2 H2O参与反应 H2O+CO=H2+CO2 合计 质量分数/% 气态产物(kg) CO 0.833 0.280 0.485 -0.300 -0.124 1.174 15.98 CO2 0.561 0.191 0.326 0.093 0.471 0.196 1.838 25.02 4.279 58.24 N2 0.017 4.262 H2O 0.010 0.002 0.012 0.056? -0.080 0 0 H2 0.009 0.009 0.12 0.047 0.64 挥发物 0.047 合计 1.394 0.528 0.811 0.095 0.012 0.017 4.318 0.171 0 7.347 100.00 ?计算条件：常温（20℃）、常压（0.1MPa）下空气相对湿度为70%，20℃的饱和蒸汽压为0.0023MPa

先求空气体积

1.277/32?22.4?4.265/28?22.4?4.550m3

3 再求湿空气体积 空气中水蒸气

4.550?(273?20)/273?0.1/(0.1?0.0023)?4.998m

3??m/V?M?P/RT?18?2.3?70%/(8.314?293)?0.0119Kg/m

空气含水量4998?0.0119?0.059Kg

（6）确定铁的挥发量：有表2-6中设定，铁的挥发量97.771?2%?80%?1.564Kg。上述（3）+（4）+（5）+（6）便是熔化期的物料支出量。由此可列出熔化期物料平衡表2-10。

表2-10 熔化期物料平衡表

收入 项目 废钢 生铁 碳粉 电极 矿石 石灰 炉顶 质量(kg) 75.000 25.000 0.835 0.300 1.000 2.000 0.075 % 67.16 22.39 0.75 0.27 0.90 1.79 0.06 项目 金属 炉渣 炉气 铁的挥发 其余烟尘 支出 质量(kg) 97.949 4.129 7.347 1.564 取0.300 % 88.01 3.72 6.60 1.41 0.27 炉衬 氧气 空气 合计 0.200 1.885 5.542 111.676 0.18 1.55 4.96 100.00 合计 [7]

111.298 100.00 注：计算误差?(111.676?111.298)/111.676?100%?0.34%。

第二步：氧化期计算。

引起氧化期物料波动的因素有：扒除熔化渣，造新渣；金属中元素的进一步氧化炉顶、炉衬的蚀损和电极的烧损。 （1）确定渣量：

1）留渣量。为了有利去磷，要进行换渣，即通常除去70%左右熔化渣，而进入氧化期只留下30%的渣。其组成见表2-11。

2）金属中元素的氧化产物。根据表2.-3给出的值可以计算产物量，详见表2-11。 3）炉顶、炉衬的蚀损和电极的烧损量。根据表2-4的假定进行计算，其结果一并列入表2-11。

4）造新渣时加入石灰、矿石和火砖块带入的渣量。见表2-11。

表2-11 氧化期渣量的确定

消耗名称 量/kg 留渣量1.239 金属中元素氧化或烧损 Si Mn P Fe S 0.058 0.113 0.026 0.224 0.009 0.053 0.150 0.100 CaO 0.533 -0.016 0.001 0.006 略 SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO 0.121 0.238 Fe2O3 0.056 0.056 P2O5 CaS 合计 1.253 0.124 0.146 0.057 0.294 0.004 0.052 0.149 0.001 2.535 0.093 0.500 成渣成分(kg) 0.263 0.070 0.042 0.145 0.124 0.003 略 0.048 0.146 0.022 0.001 0.057 0.020 炉顶蚀损量 炉衬蚀损量 电极烧损量 石灰带入 矿石 火砖块带入 略 0.003 0.013 0.005 0.134 0.001 0.001 略 略 2.660 2.338? 1.000 0.500 0.013 0.003 0.067 0.070 0.040 0.058 0.003 0.015 0.304 0.003 0.184 0.003 0.004 （0.898） 0.002 0.002 0.006 合计 % 2.888 55.42 0.824 0.280 0.331 0.291 15.86 5.41 6.35 5.54 0.359 6.75 0.134 2.50 0.084 0.027 1.65 0.52 5.326 100.00 ?石灰中CaO被自身S还原，消耗0.003kgCaO。

渣量计算的几点说明：

关于石灰消耗量：由表2-11可知，除石灰带入的以外，渣中已含

SiO2=0.263+0.124+0.003+0.005+0.001+0.058+0.304=0.755kg CaO=0.532-0.04+0.001+0.006+0.013+0.003+0.013=0.516kg。

取碱度3.5，故石灰加入量为：

[R∑(SiO2)-∑(CaO)]/[êO

石灰

-R%SiO2

石灰

]=2.108/(88.00%-3.5×

2.50%)=2.700kg

关于磷的氧化量：根据表6，可近似求得

[(0.075-0.034)/97.949-0.015%]×97.949=0.026kg。

关于铁的烧损量：一般可以设定，当氧化末期金属中含C约0.90%时，渣中

∑Fe约达7%；且其中75%为（FeO），25%为（Fe2O3）。因此，渣中含（FeO）为 7%×75%×72/56=6.75%,含（Fe2O3）为7%×25%×160/112=2.50%，由表2-11知，除FeO和Fe2O3以外的渣量为

2.880+0.824+0.281+0.331+0.288+0.086+0.027=4.833kg，

故总渣量=4.833/（100-6.75-2.50）%=5.326kg。于是可得（FeO）=0.351kg，（Fe2O3）=0.130kg。其中，有Fe氧化生成的（FeO）和（Fe2O3）分别为0.238kg和0.056kg。

（2）确定金属量：根据熔化期的金属量以及表2-11中元素烧损量和矿石还原出来的铁量，即可得氧化末期的金属量为

97.949-（0.058+0.113+0.026+0.22+0.023+0.318*）+0.628=97.895kg （*为碳的烧损量近似值，即1.70（1-30%）-0.89%×97.949=0.318kg） （3）确定炉气量：计算方法如同熔化期。先求净耗氧量（见表2-12），再确定氧气消耗量（见表2-13），最后将各种物料或化学反应带入的气态产物归类，从而得其结果（见表2-14）。

表2-12 净耗氧量的计算

名称 金属中元素的氧化 元素 C 烧损量/kg 反应产物 0.318 [C]→{CO} [C]→{CO2} 耗氧量 0.297 0.254 供氧量(kg) 备注 70%[C]生成CO 30%[C]生成CO2

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