设计一座年产150万吨良坯氧气转炉炼钢车间毕业设计说明书.doc

华北理工大学轻工学院
Qing Gong College North China University of Science and Technology

毕业设计说明书

设计题目：设计一座年产150万吨良坯氧气转炉炼钢车间

学生姓名：
学 号：
专业班级：11冶金4班
学 部：材料化工部
指导教师：

2015年06月01日

摘 要
摘 要
本设计为设计一座年产150万吨的氧气转炉炼钢车间，主要产品是低碳钢和薄板坯。设计包括车间生产规模，各主要系统，方案的选择和确定。车间主要设备的计算与确定，以及先进技术的选择和利用等。
本设计的重点是车间的主要系统的方案确定。包括铁水供应系统，散装料供应系统，铁合金供应系统，铁水预处理系统，烟气净化系统，炉外精炼系统，浇注系统，炉渣处理系统等。
这些方案都是经过比较而确定的较合理的设计方案，并且采用了国内外的先进技术。本设计主要包括转炉炉型计算、氧枪计算、烟气净化系统计算及选择、炉外精炼的设备选择、车间设备的计算以及各跨间的布置，还包括连铸生产能力和车间各部分的尺寸。另外本设计还采用了许多新技术，如：溅渣护炉技术、铁水镁基预脱硫技术等，这些技术均已达到国际先进水平。

关键词: 60吨氧气顶吹转炉；车间设计；系统。

-65-

Abstract
Abstract
This design is a steel-making plant with two sets of oxygen converters of 200 tons, which can produce three point five million tons of casting blank per year. It consist of the plant scale choosing and ensuring main system, the calculation and ensuring of the main equipment, and also including some new technology.
The importance of the design is conforming the main system of the plant, including the system molten iron provided, the providing system of laxity, the providing system of ferroalloy, pretreatment of molten iron, the cleaning system ,the treatment system of slag and so on.
Compared with other schemes, these methods are quite adaptable to this design and they are advanced technologies in the world. The followings are mainly included in the design: the calculation of the converter, the calculation of oxygen-lance, the calculation and selection of flue-gas cleaning system, the calculation of the workshop equipment and the arrangement of each span. What’s more, the design has adopted a lot of new technologies such as:slag-splash to protect the stove, molten iron predesulphurizing based on magnesium and so on. These technologies are all reached the advanced level in the world.

Keywords: BOF of 60 tons, convert, the calculation of the plant design, system
目 录
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 钢铁工业在国民经济中的地位和作用 1
1.2 炼钢工艺的发展及现状 1
1.3.本章小结 2
第2章 产品方案及金属料平衡估算 3
2.1产品大纲 3
2.2 全厂金属料平衡估算 3
2.3 技术可行性 4
第3章 转炉车间生产工艺流程 5
3.1 设计原始条件 5
3.2 生产工艺流程图 5
3.3 本章小结 7
第4章 转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算 8
4.1物料平衡计算 8
4.2热平衡计算 15
4.3本章小结 20
第5章 原料供应及铁水预处理方案 21
5.1原料供应 21
5.2铁水预处理方案 24
5.3本章小结 25
第6章 转炉座数及其年产量核算 26
6.1转炉容量和座数的确定 26
6.2车间生产能力的确定 26
6.3确定转炉座数并核算年产量 27
第7章 转炉炉型选型设计及相关参数计算 29
7.1转炉炉型设计 29
7.2转炉炉衬设计 32
7.3转炉炉体金属构件设计 33
第8章 转炉氧枪设计及相关参数计算 35
8.1氧枪喷头尺寸计算 35
8.2 60T转炉氧枪枪身尺寸计算 38
第9章 炉外精炼设备选型 41
9.1炉外精炼的功能 41
9.2 LF精炼炉 41
9.3 RH精炼炉 42
第10章 连铸机设备选型及相关参数确定 43
10.1 连铸机机型选择 43
10.2 连铸机主要参数的确定 43
10.3 连铸机生产能力的计算 46
第11章 烟气净化系统的选型及相关计算 50
11.1 转炉烟气净化与回收的意义 50
11.2 转炉烟气净化及回收系统 50
11.3 回收系统主要设备的设计和选择 52
11.4 计算资料综合 53
第12章 车间工艺布置方案 54
12.1 车间工艺布置方案 54
12.2 转炉跨布置 54
12.3 连铸各跨布置 58
12.4 装料跨布置 61
结论 63
参考文献 64
谢 辞 66

第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 钢铁工业在国民经济中的地位和作用
钢铁工业是国国民经济的支柱产业，是国民经济的中的主导产业。而钢铁材料是用途最广泛的金属材料，人类使用的金属中，钢铁占90%以上。人们生活离不开钢铁，人们从事生产或其他活动所用的工具和设施也都要使用钢铁材料。钢铁产量往往是衡量一个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁的质量和品种对国民经济的其他工业部门产品的质量，都有着极大的影响。
世界经济发展到今天，钢铁作为最重要的基础材料之一的地位依然未受到根本性影响，而且，在可预见的范围内，这个地位也不会因世界新技术和新材料的进步而削弱。纵观世界主要发达国家的经济发展史，不难看出钢铁材料工业的发展在美国、前苏联、日本、英国、德国、法国等国家的经济发展中都起到了决定性作用。这些国家和地区钢铁工业的迅速发展和壮大对于推动其汽车、造船、机械、电器等工业 的发展和经济的腾飞都发挥了至关重要的作用。美国钢铁工业曾在20世纪70—80年代遭到来自日本为主的国外进口材料的冲击而受到重创，钢铁产品生产能力急剧下降，但经过十几年的改造和重建，终于在20世纪90年代中期恢复到其原有的钢铁生产规模，为其维持世界强国地位继续发挥着重要作用。
由此可见钢铁工业在公民经济的重要作用，并且钢铁工业在整个国家的发展中都起着举足轻重的作用。
1.2 炼钢工艺的发展及现状
展望21世纪，转炉炼钢技术的发展将会出现以下发展趋势。
1.2.1 合理优化工艺流程，形成紧凑式连续化的专业生产线
发展目标：以产品为核心，将铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—高效连铸—热送和热扎有机的结合起来，形成紧凑式的专业生产线。从铁水到成品钢材的生产周期缩短到2.5～3h,全员劳动生产率（不包括炼铁）将超过3000t/(人.a)。
最近日本住友和歌山钢厂按上述原则建立起面向21世纪新型钢厂：实现了100%铁水“三脱”预处理；100%钢水真空精炼；100%连铸坯热送和冶炼周期20min 等先进工艺措施。
1.2.2 转炉高速吹连炼工艺
发展目标：建立一座转炉吹炼制，使一座转炉的产量达到传统两座转炉的生产能力。转炉冶炼周期缩短到20～25min,年产炉数≥15000炉，转炉炉龄≥15000炉。
1.2.3 节能和环境保护
发展目标：转炉炼钢工序实现“负能”炼钢，工序能耗达到-10kg（标准煤）/t（按输出煤气折算）。减少炼钢全过程的炉渣量50%～60%，全部烟尘回收利用。
现代转炉炼钢工艺的现状主要体现在：
（1）转炉炼钢大型化，是转炉从诞生到成熟的标志；
（2）转炉顶底复合吹炼工艺；
（3）转炉长寿技术，溅渣护炉和炉体冷却技术的成熟都将提高转炉的炉龄。研究开发长寿命水冷烟罩、烟道等附属设备，实现转炉整体设备长寿化；
（4）全自动转炉吹炼技术。
1.2.4 精炼和连铸方面主要体现
（1） 精炼技术的发展在很大程度上大大增加了转炉冶炼钢种的数量，现有技术主要有LF、RH、CAS—OB、VOD、AOD等精炼技术；
（2） 连续铸钢方面主要有高速连续浇注技术和漏钢预报装置，高拉速与连铸之间的矛盾是现在连铸工艺需要解决的方法。
1.3.本章小结
目前我国正处在发展中的关键阶段，国民经济实力需要大力提升，各个方面的硬件设施都需要大力完善，而钢铁行业在其中起着举足轻重的作用，例如在国民生产中就会大量的需要建筑材料，特种钢材等等。国民经济水平也需要钢铁行业来做有力的支撑。现在，我国的钢铁产量虽然居世界首位，但是我们还要每年从国外进口很多的钢材，这是由于我国的技术力量还达不到，生产不出某些高尖端的钢种，所以我们只能依靠到国外去进口，从这一角度来说我国虽然是一个钢铁大国，但是并不是一个钢铁强国，因此我们在修建钢铁厂的时候要注意加大高新技术的投入量，改进现有的设备和技术。做到科学合理布局，转炉炼钢，精练，连铸一体化，提高原材料使用率，降低能耗，减少污染，高效生产高质量钢材。

第2章 产品方案及金属料平衡估算
第2章 产品方案及金属料平衡估算
2.1产品大纲
本设计产品大纲的基本原则是：生产有竞争力的优势产品，坚决淘汰落后的产品。主要有碳素工具钢、碳素结构钢、轴承钢三大钢系。见表2-1。
表2-1 本设计钢厂生产钢种
钢 种
钢号
年产量/万t
断面形状
断面尺寸/mm×mm
比例/%
碳素工具钢
T10
10
矩形
400×400
16.7
T8Mn
10
矩形
400×400
碳素结构钢
Q235
40
矩形
400×400
50.0
Q275
20
方形
200×1500
轴承钢
GCr15
20
方形
200×1500
33.3
GCr18Mo
20
方形
200×1500

2.2 全厂金属料平衡估算
估算示意图：
高炉产量
混铁车铁水预处理(99%)
转炉3×60t(93%)
废钢铁
铁合金
炉外精炼(96.7%)
250×250、1800×200
弧形连铸机(95.0%)
热连轧机(92%)
大方坯(75)
小方坯(75)

158.5

21.6
1.2

177.6
167.3
156.8
164.4
150

图2-1 全厂金属平衡示意图(单位：万t)
该图为本设计年产钢150万t转炉炼钢厂的模型，由于在冶炼过程中的生产工艺的不同，在各生产阶段的金属收得率不相同，同时还有一定量的金属流失而不可回收。生产过程中作为直接回收炉料的那一部分返回废钢为全部炉料的6.0%,它与成品量之比达7.9% ,占钢水量的6.4%。所以，返回废钢的合理利用是钢厂配料的重要环节之一。总废钢比按钢水总量的18%计算为21.6万t。

2.3 技术可行性
本设计最终是为了生产高附加值的钢材，那么就要对工艺技术采取优化。为了更好地生产大纲中所例产品，本设计考虑采用优质铁水、铁水预处理、转炉少渣冶炼、挡渣出钢、钢水多功能炉外精炼及钢水全过程保护浇铸先进工艺。在原来的基础上使其更优化，设计出适合本设计要求的技术方案。

第3 章 转炉车间生产工艺流程
第3章 转炉车间生产工艺流程
3.1 设计原始条件
表3-1 原始铁水成分
元素
C
Si
Mn
P
S
铁水成分/%
3.2～4.0
0.65～0.90
0.45～0.53
0.27～0.32
0.02～0.05
铁水温度：1285℃
3.2 生产工艺流程图
3.2.1 混铁车
高炉铁水直接热装入转炉时有混铁炉和混铁车两种方式。考虑到投资占地方面，本设计中采用混铁车。因为其受铁口有盖，在运输过程中热损失较小。
混铁车的结构如图，其形状可保证有较小的热损失。混铁车装有倾动机构，可使炉身转动向外倒铁，因此，不需建设专门的厂房，只需在主厂房内留出必要的倒铁水位置。其容量根据转炉容量而言，一般为转炉容量的整数倍，并与高炉出铁量相适应。
3.2.2 铁水预处理初脱Si、P、S
分析本设计中铁水成分发现，铁水成分中Si、P含量较高，S含量较低。
通常铁水中的硅含量为0.30%～0.60%，Si的氧势高于P的氧势，脱P前必须先脱Si。但铁水中的硅是炼钢中的一种很重要的热源，对增加废钢比很有利，充分利用其热能可以提高吨铁的钢产量。对硅含量要求不高的钢钟可以不考虑预处理脱硅，反之可以利用其有利优势增加废钢量。
铁水磷含量偏高，可以在混铁车内喷吹生石灰类熔剂，进行脱磷反应。脱磷还可以在转炉吹炼时进一步脱除，即在铁水预处理时只需向混铁车内喷吹一定量的生石灰熔剂即可。
本设计中铁水含S量在正常范围内，对于普通钢种对S要求不高可以免除铁水预处理脱S。对特殊钢而言则在预处理采用向混铁车内高速喷射CaO-Mg脱S粉剂，让其脱除，从而达到要求。
3.2.3 顶底复吹转炉
顶底复吹转炉有良好的冶金效果，碳氧反应接近平衡，冶炼低碳钢时避免了钢水的过氧化，有良好的脱磷、脱硫能力，提高了终点残锰量。石灰单耗低，渣量少，铁水收得率高，吹炼平稳，喷溅少。
为了大幅度提高转炉炉龄,采用复吹转炉溅渣护炉工艺技术：
(1) 采用高(FeO)炉渣溅渣工艺,注重对终渣(MgO)含量的调整；
(2) 前期用轻烧白云石造渣, 控制过程渣(MgO)在6%～8%范围内(质量分数)；
(3) 后期加入终渣改质剂采用高(MgO)炉渣操作工艺,炉渣改质后进行溅渣操作；
(4) 溅渣注重对炉形和炉底的控制,保持良好的炉膛内型形状。
(5) 控制好炉底,加强对炉底供气元件蘑菇头的维护和控制。
采用上述溅渣工艺技术后,不仅炉龄大幅度提高,而且底吹元件得到良好的维护。
3.2.4 炉外精炼
随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高，钢厂需要炉外精炼工艺，炉外精炼技术是一项提高产品质量，降低成本的先进技术，是现代化钢铁企业不可缺少的重要环节。它可以提高炼钢设备的生产能力，改善钢材质量，降低能耗，减少耐材、能源和铁合金消耗，从而提高企业的竞争力。
LF炉精炼工艺要求尽快形成泡沫渣，实现埋弧精炼。出钢过程加精炼渣渣洗有利于快速成渣，缩短LF精炼造渣时间。LF泡沫渣的形成需要气泡源,精炼渣中的Na2CO3 分解产生CO2，CO2气体弥散分布在渣中，同时，CO2气体与渣中的碳反应产生CO，使气体体积成倍增长。这样,泡沫渣的形成就有了充足的气泡源,有利于实行埋弧精炼，减少了电弧的裸露；有利于提高加热效率，缩短供电时间，节约能源，而且使精炼时间缩短，提高了劳动生产率，同时对延长炉盖和包衬的寿命具有重要意义。
钢水精炼是提高钢的质量、扩大钢的品种、优化炼钢工艺流程、提高生产效率的重要手段，是生产洁净钢不可缺少的关键工艺环节。
3.2.5 连铸连轧
连铸可以简化工序，缩短流程，提高金属收得率，降低能耗，生产过程采用机械化，自动化程度高，提高产量，扩大了品种。
3.3 本章小结
21世纪的钢铁工业在世界经济中仍占支柱地位，同时也将经历激烈的竞争。薄板坯连铸连轧技术已受到了世界各国的普遍重视，它的推广应用改变了钢铁工业的面貌，带来了巨大的经济效益和社会效益。虽然目前还存在着较多问题,但可以相信，在各国科研工作者的共同努力下，薄板坯连铸连轧技术及产品将会进一步发展。

第4 章 转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算
第4章 转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算
4.1物料平衡计算
4.1.1 计算原始数据
基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废铁的成分、终点钢水成分；造渣用溶剂及炉衬等原材料成分；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率；其他工艺参数。

表4-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
成分含量/%
类别
C
Si
Mn
P
S
钢种Q235设定值
0.18
0.25.
0.55
≤0.045
≤0.050
铁水设定值
4.00
0.80
0.50
0.30
0.035
废钢设定值
0.18
0.25
0.55
0.030
0.030
终点钢水设定值
0.10
痕迹
0.15
0.020
0.021

成分含量/%
类别
Ca
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
CaF2
P2O5
S
CO2
H2O
C
灰分
挥发分
石灰
88.00
2.50.
2.60
1.50
0.50

0.10
0.06

0.10

萤石
0.30
5.50
0.60
1.60
1.50
88.00
0.90
0.10

1.50

生白云石
36.40
0.80
25.60
1.00

36.20

炉衬
1.20
3.00
78.80
1.40
1.60

14.0

焦炭

0.58
81.5
12.4
5.52
表4-2 原材料成分

成分回收率/%
类别
C
Si
Mn
Al
P
S
Fe
硅铁
——
73.00/75
0.50/80
2.50/0
0.03/100
0.05/100
23.92/100
锰铁
6.60/90
0.50/75
67.8/80
——
0.13/100
0.23/100
24.74/100
表4-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）

表4-4 其他工艺参数设定值
名称
参数
名称
参数
终渣碱度
w(CaO)/w(SiO)=3.5
渣中铁损(铁珠)
为渣量的6﹪
萤石加入量
为铁水量的0.5﹪
氧气纯度
99﹪，余者为N2
生白云石加入量
为铁水量的2.5﹪
炉气中自由氧含量
0.5﹪(体积比)
炉衬蚀损量
为铁水量的0.3﹪
气化去硫量

占总去硫量的1/3
终渣∑w(FeO)含量
(按向钢中传氧量w(Fe2O3)＝1.35w(FeO)折算)
15﹪而ω(Fe2O3)/ ∑ω(FeO)=1/3,即金属中[C]的氧化产物w(Fe2O3)＝5﹪，w(FeO)=8.25﹪

金属中[C]的氧化物
90﹪C氧化成CO，
10﹪C氧化成CO2

烟尘量

为铁量的1.5﹪(其中w(FeO)为75﹪w(Fe2O3)的20﹪)

废钢量
由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的13.35﹪，即废钢比为11.78﹪
喷溅铁损
为铁水量的1﹪

4.1.2物料平衡的基本项目
收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。
支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。
4.1.3 计算步骤
以100㎏铁水为基础进行计算。
第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。
总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表4-5~表4-7。总渣量及成分如表4-8所示。

表4-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量
元素
反应产物
元素氧化量/㎏
耗氧量/㎏
产物量/㎏
备注
C
[C]→{CO}
3.90×90%=3.51
4.011
8.190

[C]→{CO2}
3.90×10%=0.39
0.891
1.430

Si
[Si]→(SiO2)
0.80
0.914
1.714
入渣
Mn
[Mn]→(MnO)
0.35
0.102
0.452
入渣
P
[P]→(P2O5)
0.28
0.361
0.641
入渣
S

[S]→{SO2}
0.014×1/3=0.005
0.005
0.010

[S]+[CaO]→(CaS)+(O)
0.014×2/3=0.009
-0.005
0.021
入渣
Fe
[Fe]→(FeO)
1.065×56/72=0.831
0.238
1.069
入渣（表5-8）

[Fe]→(Fe2O3)
0.600×112/160=0.421
0.181
0.602
入渣（表5-8）
合计
6.596
6.698

成渣量

4.499
入渣组分之和
①由CaO还原出的氧量；消耗CaO量=0.009×56/32=0.016㎏。

表4-6 炉衬腐蚀的成渣量
炉衬蚀损渣量/㎏
成渣组分/㎏
气态氧化物/㎏
耗氧量/㎏
 CaO
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
C→CO
C→CO2
C→CO，CO2
0.3(表5-4)
0.004
0.009
0.236
0.004
0.005
0.088
0.015
0.062
合计
0.258
0.104
0.062

表4-7 加入溶剂的成渣量
类别
加入
量㎏
成渣组分/㎏
气态氧化物
 CaO
MgO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
P2O5
CaS
CaF2
H2O
CO2
O2
萤石
0.5
0.002
0.003
0.028
0.008
0.008
0.005
0.001
0.44
0.008

白云石
2.5
0.91
0.64
0.02
0.025

0.905

石灰
6.67
5.854
0.173
0.167
0.1
0.033
0.007
0.009

0.007
0.309
0.002
合计
6.765
0.816
0.215
0.133
0.041
0.012
0.01
0.44
0.015
1.214
0.002
成渣量
8.4321
1.2305
①.石灰加入量：渣中已含CaO=-0.016+0.004+0.002+0.910=0.900㎏；渣中已含SiO2=1.710+0.009+0.028
+0.020=1.767㎏；因设定终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：5.285/(88.0%-3.5×2.50%)=6.67㎏
②.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中S→CaS自耗的CaO量）

表4-8 总渣量及其成分
炉渣成分/㎏
 CaO
SiO2
MgO
Al2O3
MnO
FeO
Fe2O3
CaF2
P2O5
 CaS
合计
元素氧化成渣

1.71

0.452
1.065
0.6

0.41
0.021
4.264
石灰石成渣量
5.854
0.167
0.173
0.1

0.033

0.007
0.009
6.343
炉衬蚀损成渣
0.004
0.009
0.236
0.004

0.005

0.258
生白云石成渣
0.91
0.02
0.64
0.025

1.595
萤石成渣量
0.002
0.028
0.003
0.008

0.008
0.44
0.005
0.001
0.495
总成渣量
6.77
1.934
1.052
0.137
0.452
1.065
0.646
0.44
0.422
0.031
12.955
质量分数/%
52.26
14.93
8.12
1.06
3.49
8.25
5.00
3.40
3.26
0.24
100
①.表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的总渣量为6.779+1.934+1.052+0.137+0.452+0.440+0.422+0.031=
11.238㎏，而终渣Σω(FeO)=15%(表5-4)，故总渣量为11.238/86.75%=12.955㎏。
②.ω(FeO)=12.910×8.25%=1.069㎏ ω(Fe2O3)=12.910×5%-0.033-0.005-0.008=0.602㎏
第二步：计算氧气消耗量。
氧气的实际消耗量系消耗项目与供入项目之差。见表4-9
表4-9 实际耗氧量
耗氧项/㎏
供氧项/㎏
实际耗氧量/㎏
铁水中元素氧化耗氧量（表4-5） 6.698

炉衬中碳氧化消耗氧量（表4-6） 0.062
石灰中S与CaO反应还原出的氧化量（表5-7）0.002
烟尘中铁氧化消耗氧量（表4-4） 0.340

7.157-0.002+0.064=7.219
炉气自由氧含量（表-10） 0.057

合计 7.157
合计 0.002

第三步：计算炉气量及其成分。
炉气中含有CO、CO2、N2、SO2和H2O.其中CO、CO2、SO2和H2O可由表4-5~表4-7查得，O2和N2则由炉气总体积来确定。现计算如下：

炉气总体积VΣ
V∑=+0.5%V∑+ (V∑－)
=
=8.089 m³
式中Vg——CO、CO2、SO2和H2O各组分总体积，m³。本计算中其值为：
=7.998m³
Gs——不计自由氧的氧气消耗量，㎏。本计算中其值为：6.698+0.062+0.34=7.10㎏（见表5-9）
Vx——石灰中的S和CaO反应还原出的氧量（其质量为：0.002㎏，见表4-9），
m³。0.5%——炉气中自由氧含量。
99——自由氧纯度为99%转换得来。计算结果列于表4-10
表4-10 炉气量及其成分
炉气成分
炉气量/㎏
炉气体积/ m³
体积分数/%
CO
8.278
8.278×22.4/28=6.622
81.87
CO2
2.659
2.659×22.4/44=1.353
16.73
SO2
0.010
0.010×22.4/64=0.004
0.04
H2O
0.015
0.015×22.4/18=0.019
0.23
O2
0.057
0.04
0.50
N2
0.064
0.051
0.63
合计
11.083
8.089
100.00
①.炉气中O2的体积为8.089*0.5%=0.040m³；质量为0.040×32/22.4=0.057㎏。
②.炉气中N2的体积系炉气总体积与其他成分体积之差；质量为0.051*28/22.4=0.064㎏

第四步：计算脱氧和合金化前的钢水量。
钢水量Qg＝铁水量-铁水中元素的氧化量-烟尘、喷溅和渣中的铁损
＝100-6.596-[1.50×(75%×56/72+20%×112/160)+1+12.955×6%]
＝90.542㎏
由此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前的物料平衡表4-11

表4-11 未加废钢时的物料平衡表
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
100
85.33
钢水
90.54
76.82
石灰
6.67
5.69
炉渣
12.96
10.00
萤石
0.50
0.43
炉气
11.08
9.40
生白云石
2.50
2.13
喷溅
1.00
0.85
炉衬
0.30
0.26
烟尘
1.50
1.27
氧气
7.21
6.16
渣中铁珠
0.77
0.66
合计
117.39
100.00
合计
117.55
100
注：计算误差为（117.39-117.55）/117.39×100%=-0.1%

第五步：计算加入废钢的物料平衡。
如同第一步计算铁水中元素氧化量一样，利用表4-1中的数据先确定废钢种元素的氧化量及其消耗量和成渣量（表4-12），再将其与表4-11归类合并，逐得到加入废钢后的物料平衡表4-13和表4-14。

表4-12 废钢中元素的氧化产物及其成渣量
元素
反应产物
元素氧化量/㎏
耗氧量㎏
产物量㎏
进入钢中的量/㎏
C
[C]→{CO}
13.35×0.08%×90%=0.010
0.013
0.023

[C]→{CO2}
13.35×0.08%×90%=0.001
0.003
0.004

Si
[Si]→(SiO2)
13.35×0.25%=0.33
0.038
0.071

Mn
[Mn]→(MnO)
13.35×0.37%=0.049
0.015
0.065

P
[P]→(P2O5)
13.35×0.01%=0.001
0.001
0.002

S

[S]→{SO2}
13.35×0.009%×1/3=0.0004
0.0004
0.0008

[S]+[CaO]→
(CaS)+(O)
13.35×0.009%×2/3=0.0008
-0.0004
0.002

合计
0.095
0.07

13.35-0.095=13.255
成渣量/㎏

0.14

表4-13 加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水为基础）
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
100
76.56
钢水
90.54+13.25=103.79
79.06
废钢
13.35
10.22
炉渣
12.96+0.14=13.10
9.98
石灰
6.67
5.107
炉气
11.08+0.028=11.10
8.46
萤石
0.5
0.383
喷溅
1.00
0.76
轻烧白云石
2.5
1.914
烟尘
1.50
1.14
炉衬
0.3
0.230
渣中铁珠
0.78
0.59
氧气
7.29
5.582

0
合计
130.61
100.00
合计
130.77
100.00
注：计算误差为（130.61-130.77）/130.61×100%=-0.1%

表4-14 加入废钢的物料平衡表（以100㎏铁水+废钢为基础）
收入
支出
项目
质量/㎏
%
项目
质量/㎏
%
铁水
88.20
76.56
钢水
91.55
79.06
废钢
11.77
10.22
炉渣
11.56
9.98
石灰
5.89
5.11
炉气
9.80
8.46
萤石
0.44
0.38
喷溅
0.88
0.76
轻烧白云石
2.21
1.92
烟尘
1.32
1.14
炉衬
0.26
0.23
渣中铁珠
0.69
0.6
氧气
6.43
5.58

合计
115.40
100
合计
115.60
100

第六步：计算脱氧和合金化后的物料平衡。
现根据钢种成分设定值（表4-1）和铁合金成分及其回收率（表4-3）算出锰铁和硅铁的加入量，在计算其元素的烧损量。将所有的结果与表4-14合并，及得到炼一炉钢的总物料平衡表。
锰铁加入量WMn为：

硅铁加入量WSi为：

铁合金中元素烧损量和产物量列于表4-15。
脱氧和合金化后的钢水成分如下：

表4-15 铁合金中元素烧损量和产物量
类别
元
素
烧损量㎏
脱氧量
/㎏
成渣量
/㎏
炉气量
/㎏
入钢量㎏
锰铁
C
0.59×6.60%×10%=0.004
0.011

0.015
0.59×6.60%×90%=0.035
Mn
0.59×67.80%×20%=0.080
0.023
0.103

0.59×67.80%×80%=0.320
Si
0.59×0.50%×25%=0.001
0.001
0.002

0.59×0.50%×75%=0.002
P

0.59×0.23%=0.001
S

0.59×0.13%=0.001
Fe

0.59×24.74%=0.146
合计
0.085
0.035
0.105
0.015
0.505
硅铁
Al
0.42×2.50%×100%=0.011
0.010
0.021

Mn
0.42×0.50%×20%=0.0004
0.0001
0.001

0.42×0.50%×80%=0.002
Si
0.42×73.00%×25%=0.077
0.088
0.165

0.42×73.00%×75%=0.230
P

0.42×0.05%=0.0002
S

0.42×0.03%=0.0001
Fe

0.42×23.92%=0.100
合计
0.088
0.098
0.187

0.332
总计
0.173
0.133
0.292
0.015
0.837
可见，含碳量尚未达到设定值。为此需在钢包内加焦炭增碳。其加入量W1为：

焦粉生成的产物如下：
碳烧损量/㎏
耗氧量/㎏
气体量/㎏
成渣量/㎏
碳入钢量/㎏
0.06×81.50%×25%=0.012
0.032
0.044+0.06×（0.58+5.52）%
=0.047
0.06×12.40%
=0.007
0.