GCr9物料平衡计算

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1、一、物料平衡计算 11、计算所需原始数据 12、物料平衡基本项目 23、计算步骤 2二、热平衡计算 91、计算热收入 Q 92、计算热支出 Q 11三、电弧炉炉型及主要参数 12参考文献 15物料平衡计算1、计算所需原始数据基本原始数据：冶炼钢种及成分（见表 1）;原材料成分（见2）;炉料中元 素烧损率（见表3）;其他数据（见表4）表1冶炼钢种及其成分钢种成分（%）备注CSiMnPSCrFeGCr91.00 0.15 0.20 0.40 0.027O3P2O5CaS合计Si0.3300.7070.707炉 M0.3660.4720.472料 n0.0330.0760.076P0.3910.37

2、70.1400.517Fe炉顶0.0750.0010.004略0.0690.0010.075炉衬0.2000.0080.0070.1790.0020.0040.200焦炭0.9240.0050.0570.0010.0300.0210.114电极0.300略0.002略0.0010.003石灰2.0001.7580.0500.0520.0300.0100.0020.0021.904矿石1.0000.0130.0580.0030.015余量合计1.7850.8850.2350.1470.4720.3770.1760.0800.0044.161百分比42.9021.275.653.5311.349.

3、064.231.920.10100.00 Fe的消耗量，按表 6中注释97.759 X 25%X 20%=0.391 石灰中氧化钙的计算，石灰中自身S还原消耗0.002 kgCa 矿石中的FezOs假设全部还原，还原得到的铁为1.000 X 0.8977 X 112/160=0.628 kg(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+焦炭配入的碳量=100+0.628-3.210+0.565=97.983 kg o(5) 确定炉气量：炉气来源于炉料以及焦炭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

4、离02及其反应产物，石灰的烧 减(CO2)，焦炭的挥发分。计算结果列于表 9o表9炉气量计算项目气态产物(kg)COCO2N2H2OH2挥发物合计炉料中C的氧化0.8590.5791.438焦炭带入0.3080.2090.0050.0510.573电极带入0.4850.3260.811石灰带入0.0930.0020.095矿石带入0.0120.012氧气带入0.0180.018空气带入4.3560.058*4.414游离02参与反应CO+1/2 02=82-0.3010.4800.179H2O参与反应H2O+CO=H 2+CO2-0.1200.189-0.0770.0090合计1. 2311.

5、8764.37400.0090.0517.540质量分数/%16.3324.8858.0100.120.68100.00*计算条件：常温(2OC)、常压(0.1 MPa)下空气相对湿度为70% 20C的饱和蒸汽压为 0.0023 MPa。先求湿空气体积 4.396 X ( 273+20) /273 X 0.1/(0.1-0.0023)=4.829m3 再算空气含水量 4.725 X0.0119=0.058 kg(6) 确定铁的挥发量：有表6中设定，铁的挥发量为：97.949 X 2%X 80%=1.564g 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

6、物 料平衡表10。表10熔化期物料平衡表收入支岀项目质量(kg)%项目质量(kg)%废钢75.00067.01金属97.98388.08生铁25.00022.34炉渣4.1613.74焦炭0.9240.83炉气7.5406.78电极0.3000.27铁的挥发1.5641.41矿石1.0000.89石灰2.0001.79炉顶0.0750.07炉衬0.2000.18氧气1.7641.58空气5.6575.05合计111.920100.00合计111.248100.00注：计算误差=(111.920-111.248 ) /111.920 X 100%=0.60%引起氧化期物料波动的因素有：扒除熔化渣

7、，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11。2）金属中元素的氧化产物。根据表3给出的值可以计算产物量，详见表113）炉顶、炉衬的蚀损和电极的烧损量。根据表 4的假定进行计算，其结果一并列入表11。4）造新渣时加入石灰、矿石和火砖块带入的渣量。见表11表11氧化期渣量的确定名称消耗量/ kg成渣成分（kg）CaOSiO2MgOALQMnOFeOFezOsP2QCaS合计留渣30%1.2480.5350.2660.0710.0440.1420.113

8、0.0530.0240.0011.248金属中Si0.0580.1240.124元素氧Mn0.0390.0500.050化或烧P0.0250.0570.057损Fe0.2200.2350.0530.288S0.023-0.0400.0520.012炉顶蚀损量0.0530.0010.003略0.048略0.052炉衬蚀损量0.1500.0060.0050.1340.0010.0030.149电极烧损量0.100略0.001略略0.001石灰带入2.7072.379 0.0680.0700.0410.0140.0030.0042.579矿石1.0000.0130.0580.0030.015余量0.

9、0020.0020.093火砖块带入0.5000.0030.3040.0030.1840.0060.500合计2.8970.8290.2810.3330.1920.3480.1290.0860.0595.154%56.2116.085.456.463.736.752.501.671.14100注：石灰中CaO被自身S还原，消耗0.003 kgCaO渣量计算的几点说明：关于石灰消耗量：由表11可知，除石灰带入的以外，渣中已含Si02=0.266+0.124+0.003+0.005+0.001+0.058+0.304=0.761 kg. CaO=0.535-0.040+0.001+0.006+0.

10、013+0.003=0.518 kg。取碱度 3.5，故石灰加入量为：R刀(SiO2)-刀(CaO)/% CaO 石灰-R%SiO2 石灰=(3.5 X 0.761-0.518 ) /(88.00%-3.5x 2.50%)=2.707 kg关于磷的氧化量：根据表 6,可近似求得（0.073-0.033）/97.983-0.015% X97.983=0.025 kg。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，渣中刀Fe约达7% 且其中75%为(FeO), 25%为(F&03)。因此，渣中含(FeO)为 7%x 75%X 72/56=6.75%,含(FqOs)为 7%X 2

11、5%X 160/112=2.50%，由 表 11 知，除 FeO和 FqOs 以外的渣量为 2.897+0.829+0.281+0.333+0.192+0.08 6+0.059=4.677 kg，故总渣量=4.677/ (100-6.75-2.50 ) %=5.15440t电弧炉。H/ D熔=0.400.44取 H1/ D 熔=0.42贝U H1=1856mm。(2) 熔化室上缘直径般将熔化室设计成上大下小，即D1D熔，倾角6 所以，D1= D熔+2H1tan 伊4810mm。4、炉门尺寸可按照经验值确定：炉门宽度：1= (0.20 0.30 ) D，可取 l=0.25D=1067mm炉门高度

12、：b= (0.75 0.85 )1,可取 b=0.80l=854mm5、炉衬及厚度炉壁底部厚度：可取S壁=500mm炉底厚度：S底=H=106mm拱顶高 h3： h3/ D1=0.11 0.13，取 h3=0.12 D1=577mm拱顶砖厚度S : 40t的电炉，S =350mm6、炉壳直径与炉壳厚度炉壳直径：D壳=D熔+2 S壁=5420m炉壳厚度：S z= D壳/200=27mm，取为25mm7、出钢口尺寸1)出钢口偏心距E的确定偏心距，即出钢口中心到炉体中心的距离，用E表示。n = E/ ( 12 Dk) n 为偏心率，本设计中 n 取 1.2，则 E=1.20 x( 1/2 X 542

13、0)= 3252mm(2) 出钢箱切角出钢箱切角，即出钢箱与炉体中心的夹角。出钢箱与炉体(壳)的连接要满足耐 火材料能平滑过渡，故要求相切，其切角随着炉壳直径的增大而减小，在90120直接。本设计中为 60t，则取105。(3) 出钢口水平面高度出钢口水平面的高度也就是出钢箱底部的位置，它的高低应能保证出完钢炉子摇 正后,炉中留下的炉渣(约95 %)与钢水(约1015 %)均不流出。在这种情况 下，出钢口水平面的高度应最小，以使出钢箱内钢水深度 h足够大，该设计中 h=0.5 m4) 出钢箱高度为防止超装、熔池氧化沸腾炉体后倾及出钢不顺炉体后倾时，钢水较长时间接触 水冷过桥与出钢箱水冷盖板而造成危险，希望出钢箱高度适当大些，但过高对 出钢口的填料与维护及炉体的偏重不利。则取 H3=1.5m5) 出钢口直径d2钢=0.04G/ ( t Vh) =0.04 x 60/ (135X“0.5 ) =160mmd出钢口直径，mG出钢量，tT 出钢时间，Sh出钢口上方钢水深度，m&电极极心圆直径：d 三极心=(0.25 0.30 ) D，取 d 三极心=0.25 x 4270=1067mm182009.铸造，1999,11.参考文献1 王令福炼钢设备及车间设计M.北京：冶金工业出版社,2 阎奎兴，阎立懿现代电弧炉炉型及其炉体结构设计J.19