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炼铁课程设计指导书 冶金工程专业 炼铁课程设计目的 炼铁课程设计属于钢铁冶金专业的实践性教学环节，以高炉炼铁工艺计算为主要内容。学生通过查阅相关资料，在指导教师的具体指导下，合理选择确定工艺参数，通过配料、物料平衡、热平衡、焦比等的工艺计算，可提高工程实践及独立分析解决问题的能力，培养创新意识，同时加深对炼铁原理、炼铁工艺等专业知识的理解，提高专业水平。 炼铁课程设计内容及要求 需完成六部分计算内容： 原料成分的整理计算；配料计算；物料平衡计算；热平衡计算（I）——全炉热平衡的计算；热平衡计算（Ⅱ）——高温区热平衡的计算；炼铁焦比的计算 炼铁工艺计算过程提要 （1）关于原料成分的整理计算 原料条件有两种：宝山地区原料条件和包头地区原料条件，包括矿石及熔剂成分表、焦炭成分表和煤粉成分表，原料条件及含铁原料（球团矿、烧结矿、生矿）配比由指导教师给定。 进行原料成分的补齐及平衡计算，首先要了解那树人教授编著的《炼铁工艺计算》第一章“原料成分的整理计算”的第一节、第二节内容。 首先要明确物料中各种元素的存在形态，比如S元素，在人造富矿（烧结矿和球团矿）中，以FeS形态存在，而在天然矿中多以FeS2存在；再如Mn元素，在人造富矿（烧结矿和球团矿）中，以MnO形态存在，而在天然矿中以MnO2形态存在；对于包头矿中的特殊元素F，以CaF2形式存在，应折算成CaF2，因化学分析时将CaF2中的Ca看作CaO中的Ca了，在这需将多算的那部分CaO扣除：CaO=CaO’-1.473F2（式中CaO’为化学分析出的CaO含量）。 进行原料成分的补齐计算，可参照《炼铁工艺计算》第4页“矿石成分的补齐计算”例题。补齐后的矿石成分之和往往不等于100%，如果用这样的成分作后面的工艺计算，会产生较大的误差，故需将其平衡成100%，将矿石成分进行平衡计算可参照第5页的“矿石各组分均衡扩大或缩小”法。 （2）关于配料计算 作配料计算，首先要了解《炼铁工艺计算》第二章“配料计算”的第一节、第二节、第三节内容。 作配料计算，就是要计算冶炼一吨生铁，所需要的矿石、熔剂和燃料用量。对于炼铁设计的工艺计算，燃料用量是预先确定的，配料计算的主要任务，就是求出在满足炉渣碱度要求的条件下冶炼规定成分的生铁所需要的矿石、熔剂数量。 炉渣碱度可根据所冶炼的生铁种类确定，一般冶炼制钢生铁，炉渣碱度可在1.0~1.05范围内选择；冶炼铸造生铁，炉渣碱度可在0.9~1.15范围内选择。 根据原料条件，所作配料计算属于使用熔剂时的配料计算，需认真阅读第19~24页内容。对于已知的一些参数，可在以下范围内选取。焦比：400~450kg/t生铁；煤比：120~140kg/t生铁；铁水中[S]：0.01~0.07；[Si]：0.3~1.0。 计算熔剂用量φ时，分两步进行。首先计算分子部分，若分子部分大于零，表明高炉冶炼需配加碱性熔剂石灰石，再把石灰石的成分代入分母部分，最后得到的φ值为石灰石用量；如果分子部分小于零，表明需配加酸性熔剂硅石，这时应把硅石成分代入分母部分，计算结果便是硅石的用量。 （3）关于物料平衡计算 作物料平衡计算，首先要了解《炼铁工艺计算》第四章“物料平衡计算”的第一节、第二节内容。 物料平衡计算是在配料计算的基础上进行的，所作内容为设计高炉的物料平衡计算，根据冶炼条件、矿石性能，按经验选取铁的直接还原度rd，rd选取的是否合适，对物料平衡计算以及后面的热平衡计算影响很大。计算内容包括鼓风量、煤气量及物料收支总量，最后列出物料平衡表，并计算物料平衡误差，一般要求相对误差控制在0.3%以内。 （4）关于热平衡计算（I）——全炉热平衡的计算 以整个高炉为对象，作热平衡计算，有两种计算方法，可参考《炼铁工艺计算》第五章的第一节和第二节内容，两种全炉热平衡计算方法，可任选其中一种。另外还参考第四节内容，进行有关热平衡指标的计算。 第一种热平衡计算是根据热化学的盖斯定律进行的，化学反应的热效应只考虑物质的始态与终态，不考虑实际的反应过程。第二种热平衡计算是在第一种热平衡计算基础上发展起来的，它是按高炉内实际的还原过程来计算热量的供给和消耗的，更能反映高炉冶炼在热量交换与热能利用方面的实质。 热平衡指标——高炉有效热量利用系数KT越大，表明高炉内热量利用越好，对于第一种热平衡计算，一般情况下，KT在75%~85%范围内，个别可达90%；对于第二种热平衡计算，一般KT应达到60%~75%。而高炉碳素热能利用系数KC无论对于第一种，还是第二种热平衡计算，一般均在48%~56%范围内，个别高炉可达到60%。 （5）关于热平衡计算（Ⅱ）——高温区热平衡计算 作热平衡计算（Ⅱ）——高温区热平衡计算，首先要了解《炼铁工艺计算》第六章“热平衡计算（Ⅱ）——高温区热平衡计算”的第一节、第二节、第三