每吨金属料的氧气耗量
每吨金属料的氧气耗量
吹炼1t金属料所需要的氧气量可以通过计算求出来。
其步骤是:首先计算出熔池各元素氧化所需氧气量和其他氧耗量,然后再减去铁矿石或氧化铁皮带给熔池的氧量,现举例说明。
已知:金属装入量中铁水占90%,废钢占10%;吹炼钢种是Q235B;渣量是金属装入量的8%;吹炼过程中,金属料中90%的碳氧化生成CO、10%的碳氧化生成CO2,渣中w(FeO)=9%;w(Fe2O3)=3%。计算100kg金属料元素氧化消耗的氧气量为多少?
100kg金属料中各元素氧化量见表3。
表3 100㎏金属料中各元素氧化量
项目 |
元素成分w/% |
||||||
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Fe |
||
铁水 |
4.30 |
0.50 |
0.30 |
0.080 |
0.030 |
|
|
废钢 |
0.10 |
0.25 |
0.40 |
0.020 |
0.020 |
|
|
平均 |
3.88 |
0.475 |
0.31 |
0.074 |
0.029 |
|
|
终点 |
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 |
铁水w[C]=4.3%;占装入量的90%;
废钢w[c]=0.1%;占装入量的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,见表4-3。
各元素氧化所需氧气量见表4。
表4 100kg金属料各元素氧化氧气耗量
元素 |
100㎏金属料中该元素的氧化量/㎏ |
元素氧化反应式及产物 |
氧气耗量/㎏ |
C |
3.78 |
C+(1/2)O2=CO C+O2=CO2 |
3.78×90%×(16/12)=4.536 3.78×10%×(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 |
P |
0.059 |
2P+(5/2)O2=P2O5 |
0.059×(80/62)=0.076 |
S |
0.009 |
|
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 |
|
共计 |
5.237 |
|
6.451 |
注:气化脱硫量占脱硫总量的1/4。
100kg金属料中元素氧化所需氧气量为6.451㎏,这是氧耗量的主要部分。另外还有一部分氧耗量是随生产条件的变化而有差异。例如炉气中部分CO燃烧生成C02所需要的氧气量,炉气中含有一部分自由氧,还有烟尘中的氧含量以及喷溅物中的氧含量等等。其数量随枪位、氧压、供氧强度、喷头结构、转炉炉容比、原材料条件等因素的变化而波动,波动范围较大。例如炉气中C02含量的波动范围是Φ{CO2}=5%~30%;自由氧含量Φ{O2}=0.1%~0.8%。这部分的氧耗量是无法精确计算的,因此用一个氧气的利用系数加以修正。根据生产经验认为氧气的利用系数一般在85%~95%。
每100kg金属氧耗量:6.451/(85%~95%)=7.589~6.791(kg)。
若采用铁矿石或氧化铁皮为冷却剂时,将带入熔池一部分氧,这部分氧量与铁矿石的成分和加入的数量有关。若铁矿石用量是金属料的0.418%,根据矿石成分计算,每100kg金属料由铁矿石带入熔池的氧量为0.096kg,若全部用来氧化杂质,则每100kg金属料的氧耗量是:
(7.589~6.791)-0.096=7.502~6.695(kg)
氧气纯度为99.6%,密度为1.429kg/m3,则每吨金属料的氧耗量(标态)是:
[(7.502-6.695)/(99.6%×1.429)]×(1000/100)=52.7-47.0(m3t)
平均每吨金属料的氧耗量为49.85(标态)(m3/t)
若吹损为8%,换算成吨钢水氧耗量(标态)为49.85/(1-8%)=54.18(m3/t)。
各厂每吨钢水实际氧耗量(标态)为52~58m3/t与计算的结果大致相当。