冶炼计算基础公式

冶炼计算基础公式

一、定量调剂（据技术操作规程）

1 影响焦比百分量应按综合焦比计算

2 ±1m3/（min.m2）即每平方米炉缸面积,每分钟±1m3风量

例:矿石品位上升1%,现有综合焦比460 kg/t,计算矿石品位上升后综合焦比。按定量调剂含铁量上升1%综合焦比下降1.5%

460*(1-0.015)=453.1 (kg/t)

二、高炉容积计算

炉喉容积= 3.14*d12/4*h5=3.14*8.22/4*1.8=95 m33

炉身容积=3.14*( d12+ d1*D+D2)/12*h4

=3.14*( 8.22+ 8.2*13+132)/12*13.5

=1212 m3

炉腰容积= 3.14* D 2/4*h3=3.14*132/4*1.8=385 m3

炉腹容积=3.14*( d2+ d*D+D2)/12*h1

=3.14*( 11.562+ 11.56*13+132)/12*3.4

=403 m33

炉缸容积= 3.14* d 2/4*h1=3.14*11.562/4*4.2=441 m33

有效容积Vu=炉喉容积+炉身容积+炉腰容积+炉腹容积+炉缸容积 =95+1212+385+403+441=2536 m3

高炉的工作容积V工=部分炉喉容积+炉身容积+炉腰容积+炉腹容积 +部分炉缸容积

=95*(1.8-1.3)/1.8+1212+385+403+441

*(4.2-3.7)/4.2

=2079 m33

三、主要指标公式(据高炉生产知识问答)

1、有效容积利用系数ηu ：用高炉有效容积计算所得出的系数值称为高炉有效容积利用系数ηu ，我国是把铁口中心线到炉喉间的高炉容积称为高炉有效容积V u 。

u

u V pk =η t/（m 33.d ）

P 为高炉每昼夜生产某品种生铁的合格产量，t 。 k 为该品种生铁折合为炼钢生铁的折算系数。

例: 某高炉每昼夜生产炼钢生铁的合格产量6200 t,其有效容积2536 m 33,计算其有效容积利用系数ηu 。

ηu=6200/2536=2.44 t/（m 3.d ）

2、冶炼强度I ：焦炭冶炼强度指每昼夜，每立方米高炉容积消耗的焦炭量，即一昼夜装入高炉的干焦炭量（QK ），与容积（V ）的比值。

V

Q I k

=焦 t/（m 3.d ）

例: 某高炉每昼夜装入高炉的干焦炭量1980 t 其有效容积2536 m 3,计算其冶炼强度I 。

I=1980/2536=0.78 t/（m 3.d ）

3、焦比K ：冶炼1t 生铁所需要干焦炭量。

P

Q K k

= kg/t

例:某高炉当日装入高炉的干焦炭量1980 t, 当日生铁产量6200 t, 计算当日焦比。

K=1980*1000/6200=319.35 kg/t

计算焦比可用每批炉料焦炭干基除以批铁量来计算。

4、煤比Y: 冶炼1t 生铁所喷吹煤粉量。

P

Q Y y

=, kg/t

例:某高炉当日喷吹煤粉960 t, 当日生铁产量6200 t, 计算当日煤比。 Y=960*1000/6200=154.84 kg/t

5、焦块比K 块：冶炼1t 生铁所需要干焦块量。

P

Q K 块

块= kg/t

例:某高炉当日装入高炉的干焦块量168 t, 当日生铁产量6200 t, 计算当日焦块比。

K 块=168*1000/6200=27.1 kg/t

6、燃料比K 燃：冶炼1t 生铁所需要干焦炭量与干焦块、煤粉量之和。

P

Q Q Q K y k 块

燃++= kg/t

例:某高炉当日装入高炉的干焦炭量1980 t, 装入高炉的干焦块量168 t,喷吹煤粉960 t,当日生铁产量6200 t, 计算当日燃料比。 K 燃=(1980+168+960)*1000/6200=501.29 kg/t

K 燃= K+ K 块+ Y=319.35+27.1+154.84=501.29 kg/t

7、焦炭负荷：每批炉料中铁矿石总量与每批炉料中干焦炭量的比值，是用来估计燃料利用水平和用配料调节炉子热状态的参数。

焦

矿

Q Q P =

例:某高炉矿批60 t,焦批干基12 t,计算其焦炭负荷。 P=60/12=5

8、综合负荷: 每批炉料中铁矿石总量与每批炉料中干焦炭量干焦块量和每批炉料消耗煤粉量之和的比值。

块

煤焦矿

综合负荷Q Q Q Q ++=

例:某高炉矿批60 t,焦批干基12 t, 焦块干基1 t,小时料速7批,小时煤粉量40 t,计算其综合负荷。

综合负荷=60/(12+40/7+1)=3.21

9、综合焦比: 冶炼1t 生铁所需要综合干焦炭量

合格生铁产量

综合干焦耗用量

综合焦比=

kg/t

综合焦比是将冶炼1t 生铁所需煤粉或重油量乘上置换比折算成干焦炭量,再与冶炼1t 生铁所需要干焦炭量相加即为综合焦比。现在与国际上评价冶炼1t 生铁消耗的能量相接轨,已采用燃料比。

三、主要参数

1、吨铁耗风:冶炼1t 生铁消耗风量

阶段时间内总铁产量

阶段时间总耗风量

吨铁耗风=

m 3/t

例:某高炉当日平均风量5000 m 3/分钟, 当日生铁产量6200 t, 计算当日吨铁耗风。

吨铁耗风=5000*60*24/6200=1161 m 3/t

2、折算吨焦耗风: 折算燃烧1t 焦炭消耗风量

总干焦块量

总煤粉量阶段时间内总干焦炭量阶段时间总耗风量

折算吨焦耗风++=

8.0* m 3/t

例:某高炉当日平均风量5000 m 3/分钟, 当日装入高炉的干焦炭量1980 t, 装入高炉的干焦块量168 t,喷吹煤粉960 t, 计算当日折算吨焦耗风。

折算吨焦耗风=5000*60*24/(1980+960*0.8+168)=2469 m 3/t

3、吨燃耗风: 燃烧1t 燃料消耗风量

量

阶段时间内总燃料消耗阶段时间总耗风量

吨燃耗风=

m 3/t

例:某高炉当日平均风量5000 m 3/分钟, 当日装入高炉的干焦炭量1980 t, 装入高炉的干焦块量168 t,喷吹煤粉960 t, 计算当日吨燃耗风。

吨燃耗风=5000*60*24/(1980+960+168)=2317 m 3/t

4、透气性指数:反映煤气通过高炉料柱时阻力大小

P

Q

?=

压差风量透气性指数

5、高炉冶炼周期:冶炼过程中炉料在炉内停留的时间

按料批计算)1(/C V V N -=批工 按时间计算)

1(24C PV V t -=

料工

h

N 为炉料从入炉到风口水平的料批数

V 工为高炉的工作容积,料面到风口中心线之间的容积, m 3

V 批为每批料的体积m 3 C 为炉料在炉内的平均压缩率 V 料为炼1吨生铁所用炉料的体积m 33

P 为高炉日产量t

例:某高炉的工作容积2079 m 3,焦炭批重12t, 矿石批重60t(结矿42 t,氧球10 t, 生矿8 t),计算高炉冶炼周期。

焦炭堆密度按0.5t/m 3，烧结矿堆密度按1.8t/m 3，氧化球堆密度按2t/m 3

，生矿堆密度按1.8t/m 3，炉料在炉内的平均压缩率13%

按料批计算

V 批=12/0.5+42/1.8+10/2+8/1.8=56.77 m 3

)1(/C V V N -=批工=2079/{56.77*(1-0.13)}=42

四、渣铁

1、例:简单配料计算

配料计算必须首先明确各种相关炉料成分及重量构成

碱度校核

校核碱度=相关炉料进入炉渣总CaO量/相关炉料进入炉渣总SiO2量

焦炭煤粉灰份中CaO 及SiO

2

量计算

SiO

2(焦)=焦炭重量*灰份(12.3%)* 灰份中SiO

2

含量(45%)

CaO (焦)= 焦炭重量*灰份(12.3%)* 灰份中CaO含量(9%)

SiO

2

还原进入生铁量

SiO

2 (铁)= Fe (批)*[ Si] %*2.14 14

.2

28

60

2=

=

Si

SiO

校核碱度=(2375+6.912+16.71+8.76+77.49+5.535+32.37)

/(1218+216+150+36.5+387.4+27.67+161.8-233.1) =2523/(2197-233.1)

=1.284

2、炉渣碱度（二元）

R=CaO/SiO2

例:已知炉渣成分如上表,计算炉渣碱度（二元）

R=38.74/32.49=1.19

3、炉渣总碱度（三元）

R=（CaO+MgO）/SiO2

例:已知炉渣成分如上表,计算炉渣总碱度（三元）

R=(38.74+9.34)/32.49=1.48

4、炉渣全碱度（四元）

R=（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）

例:已知炉渣成分如上表,计算炉渣全碱度（四元）

R=(38.74+9.34)/(32.49+15.81)=1.0

5 、炉渣量(渣铁比): 炼一吨生铁产生炉渣量

实产生铁产量

炉渣总量

渣铁比=

一般按测定重量计算,不能按测定重量计算,可采用氧化钙平衡理论计算.

量

高炉炉渣平均含氧化钙入炉氧化钙总量

炉渣量=

Kg

因化验炉渣成分偏差较大,可用炼一吨生铁消耗炉料中所含CaO 、SiO2、MgO 、Al2O3之和计算炉渣量.

炉渣量= [∑A i *(CaO+MgO+ SiO 2+Al2O 3)i -D*( CaO+MgO+ SiO 2+Al 2O 3)d -( SiO 2)r ]/ (CaO+MgO+ SiO 2+Al2O 3)u

A i 炼1吨生铁的矿石,熔剂,焦炭,煤粉等物料(干料)数量Kg (CaO+MgO+ SiO 2+Al 2O 3)i 各种物料中四种成渣物质含量之和

D 1吨生铁的炉尘量Kg

( CaO+MgO+ SiO 2+Al 2O 3)d 炉尘中四种成渣物质含量之和 (CaO+MgO+ SiO 2+Al 2O 3)u 炉渣四种成渣物质含量之和 ( SiO 2)r 炼一吨生铁因Si 还原消耗的SiO 2量Kg

6、硫负荷: 每炼一吨生铁所需要的炉料中总含硫量

总产量

炉料中总硫含量

硫负荷=

7、钛负荷: 每炼一吨生铁所需要的炉料中总含钛量

总产量

炉料中总二氧化钛含量

钛负荷=

8、铁水含硅标准偏差:

()

1

][][1

2

--=

∑=n Si i Si a n

i

n 总炉次

[Si]i 某炉次铁水含硅量

][Si 平均含硅量

∑

=n

i 1

每炉次([Si]i-][Si )2之和

9、批铁量:每批料能炼出生铁量(参照技术规程)

Fe(批)=K* Fe(矿)*0.995/[Fe] t/批

K 批料矿石量 Fe(矿) 矿石含铁量%

0.995进入生铁的铁量,其中0.005进入炉渣

[Fe] 生铁中含铁量,一般94-95%,铸造铁用低值炼钢铁用高值.

10、洗炉锰矿配加量计算: 洗炉时铸造铁改炼钢铁, 生铁[Mn]按1-1.5%控制, 生铁[Si]按0.5-0.8%控制.(参照技术规程)

一般Mn 回收率炼钢铁按50%铸造铁按60%计算(参照那树人炼铁计算)

高锰炼钢铁洗炉[Mn]=批料总含Mn 量*50%/批铁量

五、送风

1、风速及鼓风动能(那树人计算方法)：

风速是高炉炼铁中鼓风通过风口时所达到的速度，用单位时间内通过一个风口的风量Q （m 3/s ）除以风口截面积（m 2）求得。用标准状态下的风量Q 0算得的风速称为标准风速v 0。用冶炼实际风温（t 风）和热风压力p 条件下计算得的为实际风速v 。

F

n Q v ??=600

p

T T

p v v ???

=000 F 单个风口面积 n 总风口数

p 0 T 0分别为标准状态下大气压力,温度 p T 分别为工作状态下热风压力,温度 T 0=273K,T=273+t,t 为热风温度(℃) p 0=1大气压= 1.033kg(f)/ c m 2=0.1013Mpa

p= p 0+p 表,p 表为压力仪表显示值

P

T

F n Q P T F n Q p T T p v v ????=????=???

=-05000010306.6273033.160 (m/s)

鼓风质量计算

g

r

n Q m 0060??=

g 重力加速度9.81m/s 2

r 0 标准状态下鼓风重度(忽略湿分) 1.293kg(f)/ m 3

n 风口个数 Q 0 鼓风量m 3/s

m=2.197?310-? Q 0/n

鼓风动能是单位时间内每个风口鼓入高炉内鼓风所具有的机械能。 鼓风动能按下式计算

221mv E ==4.368222

33120

10p

T F n Q ????- kg(f). m /s

例:某高炉当日平均风量5000 m 3/分钟,风温1200℃, 单个风口面积0.013m 2,共30个风口, 热风压力3.4 kg/ cm 2,计算当日风速及鼓风动能。 T=1200+273=1473 P=3.4+1.033=4.433

F

n Q v ??=600

0=5000/(60*30*0.013)=214 m /s

p

T T

p v v ???

=000=209*1.033*1473/(273*4.433)=269 m /s g

r

n Q m 0060??==2.197?310-? Q0/n=2.197?310-?5000/30=0.366 kg(f)/s 2

2

1mv E =

=0.5*0.366*2692=13242 kg(f). m /s

鼓风动能(为采用规范计量单位应推行) 鼓风质量计算

00

60p n

Q m ??=

P 0标准状态下鼓风密度1.293kg/ m 3

m=2.155?210-? Q 0/n kg/s

鼓风动能计算

221mv E ==4.121222

33

130

10p

T F n Q ????- J/s P=0.1013+p 表(MPa)

此计算结果的单位是J/s(W)或再转化为(KW)

2、煤气一氧化碳利用率: 一氧化碳利用率是衡量高炉炼铁中气固相还原反应中

CO 转化为CO 2程度的指标。也是评价高炉间接还原发展程度的指标, 一氧化碳利用率用ηCO 表示。

含量总和

和炉顶煤气中含量

炉顶煤气中22CO CO CO CO =

η %

3、富氧率:指富氧后鼓风中氧气含量增加的百分数. 富氧率(那树人计算方法)

W a f *)21.0(0-=

F0 富氧率 a 富氧气体纯度 W 1m 3鼓风里兑入富氧气体量

例:某高炉当日平均风量5000 m3/分钟,富氧量6000 m3/小时, 富氧气体纯度99.5%,计算富氧率(那树人计算方法)

W a f *)21.0(0-==(0.995-0.21)*100/(5000+100)*100%=1.54%

4、风口前理论燃烧温度(据高炉生产知识问答):

风口前碳素燃烧所能达到的最高温度,即假定风口前碳素燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度叫做风口前理论燃烧温度,也叫高炉火焰温度或绝热火焰温度.

2

222)(,H H N CO N CO V c V V c Q Q Q Q Q t ++--++=

噴

水燃风碳理

t 理 风口前理论燃烧温度℃

Q 碳 吨铁风口前碳燃烧成CO 所放出的热量KJ/t

Q 风 吨铁鼓风带入的物理热KJ/t Q 燃 吨铁燃料带入的物理热KJ/t

Q 水 吨铁鼓风和喷吹物中的水分分解热KJ/t

Q 喷 吨铁喷吹物分解热KJ/t c CO ,N 2 CO 和N2的热容KJ/(m 3.℃)

c H2 H2的热容KJ/(m 3.℃)

V CO ,V N2,V N2 吨铁炉缸煤气中CO,H2,N2的量m 3/t

按风口前燃烧1Kg 碳素计算t 理

{})

()258018.4(234018.4,

g pg m

b m b pb b K b K V C C q t C V C q t ?÷?-??-??+?+?=?理

q K 1Kg 碳素进入风口区带入的物理热,通常按焦炭在1500℃

时的比焓考虑,大约q K =4.18*(540~550)KJ/Kg

,m

q 1Kg 碳素之煤粉的分解耗热, 通常取,

m q =4.18*300KJ/Kg

(这里按无烟煤,含碳80%考虑)

V b 1Kg 碳素在风口区燃烧所须风量,Vb=0.933/O2b m 3

O 2b =0.21+0.29*φ+(a-0.21)*W V g 1Kg 碳素在风口区燃烧所生成的炉缸煤气量m 3

pb C 热风温度时鼓风平均热容KJ/(m 3.℃)

pg C t 理时炉缸煤气平均热容KJ/(m 3

.℃) t b 热风温度℃ φ鼓风湿度%

k b C 风口前燃烧碳素中焦炭碳素所占比例 m b C 风口前燃烧碳素中煤粉碳素所占比例

按1 m 3鼓风计算t 理

{}

{[]}2.11933.0)1(933.0258018.4933.0933.0234018.4,

222,

222M

m

m b b b pg m

m b b b pb k K b b b C H C O O C q C O t C q C O O t ???++?÷??-??-?+??+?

?=?理b O 2 1 m 3鼓风中所含氧量m 3

1 m 3鼓风中所含氧量可以燃烧碳量O 2b /0.933 Kg

其中煤粉部分碳量933.0/2b m

b O C ?

按1 t 生铁计算t 理

{{]}

2.11)1()(93

3.0})258018.4()(933

.0)(234018.4,

222,2M b M k b

pg m M K k b pb M k b

M K H M O C M C K K O C q C M q C K K t C C M C K K O C M C K K t ??+???+??+????÷??-???+??-???+???+

?+????=?????理

六、冷却

热流强度公式:

S

M t K q 1000

????=

q 热流强度,kcal/m 2.h

M 冷却水量m 3/h ?t 冷却进出水温差℃

S 冷却面积m 2

K 水的比热kcal/kg. ℃

例:某高炉二段水箱冷却水量14.4m 3/h, 冷却进出水温差0.7℃, 水箱冷却面积0.7996 m 2,水的比热1kcal/kg. ℃, 计算热流强度.

S

M t K q 1000????==1*0.7*14.4*1000/0.7996=12606 kcal/m 2.h