吹煉1t金屬料所需要的氧氣量可以通過計算求出來。其步驟是:首先計算出熔池各元素氧化所需氧氣量和其他氧耗量,然后再減去鐵礦石或氧化鐵皮帶給熔池的氧量,現舉例說明。
已知:金屬裝入量中鐵水占90%,廢鋼占10%;吹煉鋼種是Q235B;渣量是金屬裝入量的8%;吹煉過程中,金屬料中90%的碳氧化生成CO、10%的碳氧化生成CO2,渣中w(FeO)=9%;w(Fe2O3)=3%。計算100kg金屬料元素氧化消耗的氧氣量為多少?
100kg金屬料中各元素氧化量見表3。
表3100㎏金屬料中各元素氧化量
| 項目 | 元素成分w/% | ||||||
| C | Si | Mn | - | - | Fe | ||
| 鐵水 | 4.30 | 0.50 | 0.30 | 0.080 | 0.030 | - | - |
| 廢鋼 | 0.10 | 0.25 | 0.40 | 0.020 | 0.020 | - | - |
| 平均 | 3.88 | 0.475 | 0.31 | 0.074 | 0.029 | - | - |
| 終點 | 0.10 | - | 0.124 | 0.015 | 0.020 | FeO | Fe2O3 |
| 氧化量/㎏ | 3.78 | 0.475 | 0.186 | 0.059 | 0.009 | 0.560 | 0.168 |
鐵水w[C]=4.3%;占裝入量的90%;
廢鋼w[c]=0.1%;占裝入量的10%:
平均碳含量4.3%×90%+0.1%×10%=3.88%
同理可以算出Si、Mn、P、S的平均成分,見表4-3。
各元素氧化所需氧氣量見表4。
表4100kg金屬料各元素氧化氧氣耗量
| 元素 | 100㎏金屬料中該元素的氧化量/㎏ | 元素氧化反應式及產物 | 氧氣耗量/㎏ |
| C | 3.78 | C+(1/2)O2=COC+O2=CO2 | 3.78×90%×(16/12)=4.5363.78×10%×(32/12)=1.008 |
| Si | 0.475 | Si+O2=SiO2 | 0.475×(32/28)=0.543 |
| Mn | 0.186 | Mn+(1/2)O2=MnO | 0.186×(16/55)=0.054 |
| - | 0.059 | 2P+(5/2)O2=P2O5 | 0.059×(80/62)=0.076 |
| - | 0.009 | S+O2=SO2 | 0.009×(1/4)×(32/32)=0.002 |
| Fe | 100×8%×9%×(56/72)=0.560 | Fe+(1/2)O2=FeO | 0.560×(16/56)=0.160 |
| 100×8%×3%×(112/160)=0.168 | 2Fe+(3/2)O2=Fe2O3 | 0.168×(48/112)=0.072 | |
| 共計 | 5.237 | - | 6.451 |
注:氣化脫硫量占脫硫總量的1/4。
100kg金屬料中元素氧化所需氧氣量為6.451㎏,這是氧耗量的主要部分。另外還有一部分氧耗量是隨生產條件的變化而有差異。例如爐氣中部分CO燃燒生成C02所需要的氧氣量,爐氣中含有一部分自由氧,還有煙塵中的氧含量以及噴濺物中的氧含量等等。其數量隨槍位、氧壓、供氧強度、噴頭結構、轉爐爐容比、原材料條件等因素的變化而波動,波動范圍較大。例如爐氣中C02含量的波動范圍是Φ{CO2}=5%~30%;自由氧含量Φ{O2}=0.1%~0.8%。這部分的氧耗量是無法精確計算的,因此用一個氧氣的利用系數加以修正。根據生產經驗認為氧氣的利用系數一般在85%~95%。
每100kg金屬氧耗量:6.451/(85%~95%)=7.589~6.791(kg)。
若采用鐵礦石或氧化鐵皮為冷卻劑時,將帶入熔池一部分氧,這部分氧量與鐵礦石的成分和加入的數量有關。若鐵礦石用量是金屬料的0.418%,根據礦石成分計算,每100kg金屬料由鐵礦石帶入熔池的氧量為0.096kg,若全部用來氧化雜質,則每100kg金屬料的氧耗量是:
(7.589~6.791)-0.096=7.502~6.695(kg)
氧氣純度為99.6%,密度為1.429kg/m3,則每噸金屬料的氧耗量(標態)是:
[(7.502-6.695)/(99.6%×1.429)]×(1000/100)=52.7-47.0(m3t)
平均每噸金屬料的氧耗量為49.85(標態)(m3/t)
若吹損為8%,換算成噸鋼水氧耗量(標態)為49.85/(1-8%)=54.18(m3/t)。
各廠每噸鋼水實際氧耗量(標態)為52~58m3/t與計算的結果大致相當。
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