炼钢+精炼+连铸系统各种计算公式汇总

1、转炉装入量

2、氧气流量

3、供氧强度

注：氧气理论计算值仅为总耗氧量的75%～85%。

氧枪音速计算

α=(κgRT)1/2m/s

α—当地条件下的音速，m/s；

κ—气体的热容比，对于空气和氧气，κ=1.4；

g—重力加速度，9.81m/s2；

R—气体常数，26.49m/κ。

马赫数计算

M=ν/α

M—马赫数；

ν—气体流速，m/s；

α—音速，m/s。

冲击深度计算

h冲—冲击深度，m；

P0—氧气的滞止压力（绝对），㎏/㎝2；

d0—喷管出口直径，m；

H枪—枪位，m；

ρ金—金属的密度，㎏/m3；

dc—候口直径，m；

B—常数，对低粘度液体取作40；

K—考虑到转炉实际吹炼特点的系数，等于40。

在淹没吹炼的情况下，H=0，冲击深度达到最大值，即

有效冲击面积计算

ν出—氧射流在出口处的流速，m/s。

金属－氧接触面积计算

在淹没吹炼时，射流中的金属液滴重是氧气重量的3倍，吹入1m3氧气的液滴总表面积（金属-氧气的接触面积）：

G金—1标米3氧气中的金属液滴重量=3×1.43㎏；

r平均—液滴的平均半径，m；

ρ金—金属液的密度，7×103㎏/m3。

金属－熔渣接触面积计算

V渣—乳化渣的总体积，m3；

r渣—渣滴半径，m。

氧气高度计算

H=bPDe

H—氧枪喷头端面距熔池液面的高度，㎜；

b—系数，随喷孔数而变化，四孔喷头b=45～60；

P—供氧压力，MPa；

De—喷头出口直径，㎜。

4、石灰的加入量（㎏/t）

当铁水P＜0.30%时，

当铁水P＞0.30%时，

η-脱磷率，单渣法取90%，双渣法为90%～95%；

当生成3CaO·P2O5时，

当生成4CaO·P2O5时，

4CaO·P2O5和3CaO·P2O5在炼钢高温下都是稳定的化合物，生产时放出大量的热，3CaO·P2O5比4CaO·P2O5生成时放出的热量多。只有当渣中P2O5的质量分数ω（P2O5）＞3%时才有可能形成3CaO·P2O5。实际生产中P2O5的质量分数一般不会超过1%。

吨钢石灰的加入量（㎏）=

铁水带渣带入的SiO2应考虑铁水渣中CaO相当的SiO2量

则辅原料及铁水带渣所需石灰用量（㎏）=

5、渣量计算

渣量可以用元素平衡法计算。Mn和P两元素，从渣料和炉衬中的来源很少，其数量可以忽略不计。因而可以用Mn或P的平衡来计算渣量。

用Mn平衡计算渣量

设渣量为X，终渣中氧化锰的含量已知为A%；

锰来源量=铁水带锰量+废钢带锰量

=铁水装入量×铁水中锰含量%+废钢装入量×废钢中锰含量%

锰支出量=钢水带锰量+炉渣带锰量

=出钢钢水量×终点残锰量%+炉渣渣量×炉渣中锰含量%

根据质量守恒定律，锰来源量=锰支出量

铁水装入量×铁水中锰含量%+废钢装入量×废钢中锰含量%=出钢钢水量×终点残锰量%+炉渣渣量×炉渣中锰含量%

用P平衡计算渣量

设渣量为Y，终渣中氧化锰的含量已知为A%；

P来源量=铁水带P量+废钢带P量

=铁水装入量×铁水中P含量%+废钢装入量×废钢中P含量%

P支出量=钢水带P量+炉渣带P量

=出钢钢水量×终点钢水中P量%+炉渣渣量×炉渣中P含量%

根据质量守恒定律，P来源量=P支出量

铁水装入量×铁水中P含量%+废钢装入量×废钢中P含量%=出钢钢水量×终点钢水中P量%+炉渣渣量×炉渣中P含量%

6、白云石加入量计算

白云石加入量

石灰带入的MgO的量=石灰加入量×石灰中MgO含量%=A（㎏）

1t装入量炉衬熔损带出的MgO的量=1000×熔损的含量%×炉衬中MgO的含量%=B（㎏）

1t装入量终渣MgO的量=1000×渣量占金属装入量的量%×终渣成分中MgO含量%=C（㎏）

白云石的加入量=（终渣要求MgO的量C-石灰带入的MgO的量A-炉衬熔损带出的MgO的量B）/白云石中MgO的含量% =D（㎏）

白云石需补加石灰用量

白云石相当的石灰量

白云石相当的石灰量=

∴石灰的加入总量=石灰加入量-补加石灰量-白云石相当的石灰量=G（㎏）

炉钢渣量总量简单计算

炉渣总量/炉=石灰加入量+白云石×（1-白云石中烧碱含量%）+矿石加入量×（1-矿石中全铁含量%）+装入量×入炉金属料硅含量%×1000×60÷28

入炉金属料硅含量=装入量×铁水所占比例×铁水硅含量%+装入量×生铁块所占比例×生铁块硅含量%+装入量×废钢所占比例×废钢硅含量%

炼钢温度下分配系数常以渣中氧化物含量和元素的比值表示

渣中氧化物含量换算的系数

根据脱磷效果确定硅、渣量计算

转炉炼钢脱磷能力较强，去磷量可达90%以上，在FeO%=14%时，脱磷指数为Lp=（P）/[P]

炉渣碱度下脱磷指数Lp=（P）/[P]的最大值

实际脱磷指数只能达到最大值的50%～80%之间。

L实=0.436Lp+0.3717

以100㎏炉料为例，磷的平衡关系为：

炉料中磷量=钢中磷量+渣中磷量

100ω[P]%料=Q钢ω[P]%料+Q渣ω（P）%

∵ω（P）%=0.437ω（P2O5）%，ω（P2O5）%=Lpω[P]%

100ω[P]%料=Q钢ω[P]%料+0.437Q渣Lpω[P]%

ω[P]%= 100ω[P]%料/ (Q钢+0.437Q渣Lp)

ω[P]%料—炉料中磷的质量百分数；

Q钢—钢水重量，㎏；

Q渣—炉渣重量，㎏。

炼钢铁水的最佳硅质量分数

渣量既要保证脱磷效果，又要考虑成本。炼钢碱度一般取3.5，炉渣中CaO和SiO2占总渣量的50%～60%左右。假定CaO+ SiO2为渣量的55%，渣中CaO含量为B%，渣中SiO2含量为C%则

石灰的加入量（㎏/t）=渣量×渣中CaO含量%/石灰有效氧化钙

铁水硅含量计算

渣中SiO2的量（㎏/t）=渣量×渣中SiO2含量%=A×C%=D㎏

每吨铁水的Si含量ω(Si)=渣中SiO2的量/1000×28/60×100%=E%

∴铁水中的ω(Si)与ω(P) 的关系为：

Si%=(P%铁水-P%出钢)×1000×100%×渣中SiO2含量%×28×100%）/（L实×P%出钢×60×1000）

L实=0.436Lp+0.3717

还原性脱磷方案：

硅钙合金脱磷，要求用一定压力的氩气作为载流气体，将Ca—Si合金粉喷入钢液之中；电石脱磷，要求钢液温度为1575～1680℃、钢中碳的活度在0.02～0.30之间，脱磷率ηp可达50%以上；CaC2—CaF2合成渣脱磷，钢水温度在1575～1680℃，CaC2—CaF2渣系中CaF2的配比控制在10%～25%为好。

温度为1570～1680℃，ω（CaO）＞24%时脱磷计算

当硫在渣、钢间的分配系数Ls一定时，钢液硫含量取决于炉料硫含量和渣量的计算

Σω(S)%=ω[S]%+ω(S)%·Q

Ls=ω(S)%/ω[S]%

则ω[S]%=Σω(S)%/（1+Ls·Q）

Σω(S)%—炉料带入熔池的总硫量，%；

ω[S]%—钢液中硫的质量百分数；

ω(S)%—炉渣中硫的质量百分数；

Q—渣量，%。

7、转炉热效率计算

8、出钢温度的计算

出钢温度=凝固温度（T凝）+过热度（α）+出钢过程温降（Δt1）+出钢完毕至精炼开始之前的温降（Δt2）+钢水精炼过程的温降（Δt3）+钢水精炼完毕至开浇之前的温降（Δt4）+钢水从钢包至中间包的温降（Δt5）

常用的凝固温度计算公式

Tn=1536-(78ω[C]+7.6ω[Si]+4.9ω[Mn]+34ω[P]+30ω[S]+5.0ω[Cu]+3.1ω[Ni]+2.0ω[Mo]+2.0ω[V]+1.3ω[Cr]+18ω[Ti]+3.6ω[Al]+80ω[B]+ 80ω[O] +90ω[N] +1300ω[H]）

过热度-与钢种、坯型有关，方坯一般取20-30℃，板坯一般取15-25℃

9、冷却剂的冷却效应计算

Q冷=Q物+Q化

1㎏矿石的冷却效应

Q矿（kj/㎏）=1×（矿石热熔×（前期熔池温度-常温）+矿石熔化潜热+矿石中Fe2O3含量×112/160×还原铁吸收热量+矿石中FeO含量×56/72×还原铁吸收热量）

Q矿（kj/㎏=1×C矿×Δt+λ矿+1×(ω(e2O3)矿×112/160×6456+ω(FeO)矿×56/72×4247)

Q矿=1×（1.016×（1350-25）+209+矿石中Fe2O3含量×112/160×6459+矿石中FeO含量×112/160×4249）

1㎏废钢的冷却效应

Q废（kj/㎏）=1×（（废钢固态热熔×（废钢熔化温度-常温）+废钢熔化潜热+液态热熔×（出钢温度-废钢熔化温度））

Q废（kj/㎏）=1×[（C固×(t熔－25)）＋λ废＋C液(t出－t熔)]

Q废=1×（0.699×（1500-25）+272+0.837×（出钢温度-1500））

冷却剂用量确定

如果选择矿石为装入量的A%，则需要设废钢用量，设废钢用量χ㎏

Q余=A%(100+χ)×Q矿＋χ×Q废

温度降低计算

假定设定废钢的冷却效应为1，则常用冷却剂的冷却效应换算值换算

加入1%冷却剂时降温的经验数据

氧化1㎏元素的放热量及氧化1%元素使熔池升温度数

注：表中分母上的数据为氧化1㎏某元素的放热量（kJ），分子上的数据为氧化1%该元素使熔池升温的度数（℃）。

熔池升温度数计算

Q=Σ（m·c）·Δt

Δt= Q/Σ（m·c）

Δt—熔池升温度数，℃；

Q—1㎏元素氧化后放出的热量，kJ；

m—受热物体（金属、炉渣、炉衬）的量，㎏；

c—受热物体（金属、炉渣、炉衬）的比热容，kJ/（㎏·℃）

c金属=1.05 kJ/（㎏·℃）

c炉渣=1.235 kJ/（㎏·℃）

c炉衬=1.235 kJ/（㎏·℃）

10、合金元素吸收的计算

合金加入量计算

合金中元素增加量%=

合金元素吸收率核算公式η%

铁合金中的氢含量范围

铁合金中的氮含量范围

1600℃时锰、碳、硅、铝的脱氧能力

1600℃时钢中氧和铝的平衡含量

用热力学函数作为判断冶金反应方向及计算

ΔG=ΔGΘ+-19.149T·lgQ

ΔGΘ=-19.149T·lgK

ΔG—某一状态Q时的吉布斯自由能变化，J/mol；

ΔGΘ—由标准态到平衡状态时的吉布斯自由能变化J/mol；

Q—反应在非标准状态下活度的比值；

K—反应的平衡常数，用活度表示。

铝脱氧平衡关系

一般情况下，在1600℃时，当原始状态Q=1，则反应2[Al]+3[O]=Al2O3达到平衡时：

例如：一钢液ω[O]=0.02%，现向钢中加Al后，ω[Al]=0.08%。在1600℃反应达到平衡时，钢中的ω[O]平、 ω[Al]平各为多少，认为浓度很小时，可用浓度代替活度）？

∵反应生成Al2O3，其消耗的ω[O]%和 ω[Al]%的比值为：

∴ ω[Al]%=0.02222，α [Al]平=0.08-0.02222=0.05778, ω[Al] 平=0.05788%

ω[O]%=0.019754，α [O]平=0.02-0.019754=0.000246, ω[O] 平=0.000246%

钛脱氧平衡关系

转炉终点的氧含量计算

碱性电弧的氧含量计算

熔池铁液中氧的饱和含量关系

ω[O]=0.23αFeO

钢中氧化量计算：

αo=94.07+36.8862/[%C] ppm

100t转炉钢水含氧量计算

[O]=10.99/[%C]+1.63T(℃)-880[%Mn]-2236 ppm

150t转炉钢水含氧量计算

αo=36.63/[%C]+0.77T(℃)-1350.57[%Mn]-1387.78 ppm

钢中氧含量计算

（%O）=-0.154[%C]+0.006(ΣFeO)-0.018[%Mn]+12×10-7T(℃)+0.0392

氧的脱碳效率

0.933=22.4/（2×12）

氧化单位碳量所需的氧量将随 [%C]的不同而不同，大致如下

钢中碳的溶解

碳溶于铁液是吸热过程，随温度上升溶解度增加，吸收每克碳吸热1887J。

在炼钢的温度范围内，对于Fe—C二元系和Fe—C—Σ多元系，在不同温度下碳的饱和溶解度计算式：

Fe—C二元系 ：

ω[C]%饱=1.3+0.00257t

Fe—C—Σ多元系：

ω[C]%饱

=1.3+0.00257t+0.17ω[Ti]%+0.135ω[V]%+0.12ω[Nb]%+0.065ω[Cr]%+0.027ω[Mn]%+0.015ω[Mo]%-0.4ω[S]%-0.32ω[P]%-0.31ω[Si]%- 0.22ω[Al]%-0.074ω[Cu]%-0.053ω[Ni]%

上式中的标准含量以1%作单位。合适含量见下表，合适温度范围是1150～2000℃。

上式从各元素前的系数大小可看出变化程度，以此来估计多种元素的吸碳能力的大小。

碳氧浓度积

不同碳含量和温度时的m值

氧气转炉熔池中的实际氧含量ω[O]%实际高于在该情况下与碳平衡的氧含量ω[O]%平衡（m）值即：

ω[C]%·ω[O]%实际>ω[C]%·ω[O]%平衡（m）值

Δω[O]%= ω[O]%实际-ω[O]%平衡=ω[O]%实际-（m/ω[C]%）

11、出钢量计算

12、钢铁料计算

其中：生铁包括冷生铁、高炉铁水、还原铁；废钢铁包括各种废钢、废铁等；

a. 轻薄料废钢，包括锈蚀的薄钢板以及相当于锈蚀薄板的其他轻薄废钢，按实物量×60%计算，其加工压块按实物量×60%计算；

b. 渣钢是指从炉渣中回收的带渣子的钢，按实物×70% 计算；经过砸碎加工（基本上去掉杂质）的渣钢，按实物量×90%计算；

c. 优质钢丝（即过去所称“钢丝”）、钢丝绳、普通钢钢丝（即过去所称“铁丝”）、铁屑以及钢锭扒皮车屑和机械加工的废钢屑（加工压块在内），按实物量×60%计算；

d. 钢坯切头切尾、汤道、中注管钢、桶底钢、冻包钢、重废钢等均按实物计算；

简单算法

钢铁料消耗（kg/t钢）= 金属装入量（铁水+废钢+生铁块）×1000/合格钢坯

合格钢坯=[装入量×(1-吹损率)+合金加入量×合金回收率]×铸坯收得率

铸坯收得率应考虑钢包残钢量、连浇炉数、中包残钢量、铸坯定尺长度、铸坯割缝、头坯量和尾坯量、废品量（现场+退废）、切割时氧化损失、引流损失等影响。

钢铁料消耗（kg/t钢）=金属装入量（铁水+废钢+生铁块）×1000/（装入量-各种损失）

损失：化学损失、炉渣损失、烟尘损失、喷溅损失等

钢铁料消耗（kg/t钢）=金属装入量（铁水+废钢+生铁块）×1000/（装入量-各工序损失）

各工序损失：

原料工序损失：铁水带渣扣减量、铁水预处理的比例及其工序铁水损失、铁水翻罐和兑入时泼洒、废钢的折算；

炼钢工序损失：化学烧损、钢渣中金属损失、金属铁氧化、渣中钢珠损失、喷溅损失、烟尘金属料损失、回炉钢水及新循环废钢损失（回炉钢水+自循环废钢）×吹损率）、按钢种分类统计；

连铸工序损失：氧化铁皮损失、切缝损失、切头、切尾损失、连铸中间包余钢、工序钢包余钢、漏钢损失、连铸坯合格率、轧后退废。

13、炉渣氧化性的表示方法

全氧法

Σω（FeO）=ω(FeO）+1.35ω(Fe2O3）

全铁法（常用）

Σω（FeO）=ω(FeO）+0.9ω(Fe2O3）

当ω[C]>0.1%时，转炉吹炼末期的氧化铁总量计算式

Σω（FeO）%=4ω（CaO）%/ω（SiO2）%+0.3/ω[C]%+1×10-6t2+1.25

对于任何炉种的炉渣，特别是低碳钢（ω[C]≤0.05%）的钢液，氧化铁含量计算式

Σω（FeO）%=12+0.9/ω[C]%

在纯氧化铁渣下（α（FeO）=1），金属中的平衡含氧量即为饱和含氧量，因为氧在钢中的溶解度很低，可用ω[O]代替α[O]

L0=α（FeO）/α[O]=1/ω[O]饱和； lgL0=lg(1/ω[O]饱和)=6320/T-2.734，按此式计算可得不同温度时纯铁渣下饱和含氧量

金属中氧含量除与温度有关外，还与炉渣的成分有关。因此，α（FeO）等于金属液中与渣平衡时的氧含量和纯氧化铁渣下饱和含氧量ω[O]饱和之比。

α（FeO）=ω[O]/ω[O]饱和

研究证明，当∑(FeO)一定，碱度为2左右时炉渣的氧化能力最强。

14、钢的密度

钢液密度随温度变化计算

ρ=8523-0.8358（t+273）；t的单位为℃。

成分对钢液密度影响的经验计算公式

ρ=ρ01600℃-210ω[C]- 210ω[C]- 60ω[Si] -7.5ω[Mn]-6ω[Ni] -550ω[Cr]-43ω[W]- 164ω[Al]

ρ01600℃—铁碳熔体在1600℃的密度，㎏/m3；

元素含量适用范围：ω[C]<1.7%，其余元素的质量百分数均在18%以下。

炉渣密度随温度变化计算

ρ0渣—炉渣1400℃时的密度，kg/m3；

ρ渣—炉渣高于1400℃时的密度，kg/m3

1400℃时，炉渣的密度与组成的关系

一般液态碱性渣的密度为3000㎏/m3，固态碱性渣的密度为3500㎏/m3，ω（FeO）>40%的高氧化性渣的密度为4000㎏/m3，酸性渣的密度一般为3000㎏/m3。

15、每吨钢液中元素氧化物的数量、耗氧量、放热量和钢液的升温关系式：

M渣=（2.14Δω[Si]+ 1.29Δω[Mn]+ 1.48Δω[Cr]+ 1.28Δω[Fe]+ 2.29Δω[p]+ 1.47Δω[V]+ 1.67Δω[Ti]+ 1.88Δω[Al]）×1000

M渣为1t钢液中元素氧化生产氧化物的数量，㎏；Δω[M]为钢液中元素质量分数的变化值，如为1%则代入0.01。

MO2=（ 1.5295Δω[C]+1.143Δω[Si]+ 0.29Δω[Mn]+ 0.461Δω[Cr]+ 0.286Δω[Fe]+ 1.29Δω[p]+ 0.471Δω[V]+ 0.888Δω[Al]）×1000

MO2为1t钢液的耗O2量，㎏；如果单纯生成CO2则用2.66Δω[C]，若生成CO时，则为1.33Δω[C]；若脱氧产物为15% CO2、85% CO，则为1.5295ω[C]。

Q热=（12.225Δω[C]+27.813Δω[Si]+ 6.908Δω[Mn]+ 4.27Δω[Cr]+ 4.103Δω[Fe]+ 20.515Δω[p]+ 11.388Δω[V]+ 28.30Δω[Al]）×1000

Q热为1t钢液的放热量，kj；其中12.225Δω[C]适用于生成CO的情况。

ΔT O2=（14.6Δω[C]+33.21Δω[Si]+ 8.25Δω[Mn]+ 5.1Δω[Cr]+ 4.9Δω[Fe]+ 24.5Δω[p]+ 13.6Δω[V]+ 33.8Δω[Al]）×1000(不计热损失)

ΔT O21t钢液的升温值，℃。钢液热容为837.36kj/(t·℃)。

16、钢中杂质的含量和渣量的计算

ω[M]—100㎏钢液中残存的元素含量，㎏；

Σω[M]—原始状态下，100㎏钢、渣中元素M的含量，㎏；

M渣—100㎏钢液的炉渣重量，㎏；

LM—渣钢间元素的分配系数，

它和渣成分有关。

QAr—氩气流量，m3/min；Q—钢液重量，t；T1—钢液的温度，K；Tg—气体的温度，K；P0—钢液面处气体的压力，Pa；h0—气体喷吹深度，m；η—贡献系数。

元素的溶解对纯铁熔点的计算

ΔT=1021/MB{[ωA液]- [ωA固]}

溅渣护炉

T=0.7498ω(MgO)%＋4.5017(ω(CaO)%/ω(SiO2)%)-10.5335ω(TFe)%＋1582（℃）

调渣剂中MgO含量计算

ω(MgO)相对=ω(MgO)/(1－ω(CaO)＋R·ω(SiO2))

式中ω(MgO)、ω(CaO)、 ω(SiO2)为调渣剂中含量。

调渣剂与废钢的热当量置换比计算

调渣剂与废钢的热当量置换比=

ΔHi、ΔHs分别为i种调渣剂和废钢的焓，MJ/kg；ω(MgO)i为i种调渣剂中MgO的质量分数，%。

不同调渣剂的热焓(H1773k-HΘ298k)及其对炼钢热平衡的影响

合适的留渣量计算

公称吨位200t以上的大型转炉，溅渣层厚度取25～30mm；公称吨位100t以下的小型转炉，溅渣层厚度取15～20mm。

Qs=KABC

Qs—留渣量，t；K—渣层厚度，m；A—炉衬内衬表面积，m2；B—炉渣密度，t/m3；C—系数，一般取1.1～1.3。

精 炼

LF炉用变压器功率计算

钢包炉的变压器功率取决于加热速度、能量转换率、钢水重量

W—钢水重量，㎏；C—钢水比热容，kcal/(㎏·℃)；ω—渣的重量，㎏；c—渣的比热容，kcal/(㎏·℃)；K1—功率因数；K2—电效率；K3—电弧热效率；K4—负荷率；θ—加热速度，℃/min；Δθ—散热速度，℃/min；860—能量转化系数，kcal/kW。

电极极心圆侵蚀指数计算

REP—耐材实效侵蚀指数；I—电弧电压；VP—弧柱电压；α—削尖了的电极侧面到炉壁的间距。α=0.7L；L—炉壁与电极侧面之间距。

RH年处理能力计算公式

P—年处理能力，Mt/年；

H—平均出钢量，t/炉；

T—RH炉钢水平均处理周期，min；

η1—转炉、精炼（LF）、RH、连铸配合率，%；

η2—RH处理钢水合格率，%；

η3—RH作业率，%.

RH钢水循环率计算

U=3.8×10-3×D0.3u×D1.1d×G0.31×H0.5

U—钢水循环率，t/min；Du—插入管上升管直径，cm；Dd—插入管下降管直径，cm；G—提升气体流速，L/min；H—提升气体在上升管内的通入的高度，cm。

真空下吹氩应满足的条件：

PAr＞Pg＋ρ·H＋2σ/r

PAr—氩气泡的压力；Pg—真空度；ρ—钢液密度；H—气泡距钢液面的高度；σ—钢液的界面张力；r—生成Ar气泡的半径。

二次氧化时钢液进氧量与进氮量的计算

Δ[O]=(rMeO2·A·t)/Q×100%ppm

Δ[N]=(rMeN2·A·t)/Q×100%ppm

rMeO2，rMeN2—二次氧化时的吸氧、吸氮的传质通量，kg/m2·s；A—浇注时气液平均接触面积，m2；t—浇注时气液的接触时间，s；Q—浇注钢液重量，kg。

碳钢吸氧速度关系式

rMeO2=（3.1-1.08αc）×10-3kg·O2/m2·s

αc—1600℃下计算的碳的活度值。

高合金钢、高硅钢吸氧速度关系式

rMeO2=（3.3-4.8）×10-3kg·O2/m2·s

发热剂的加入量

C钢ΔTW钢=Q发W发η

W发/W钢=C钢ΔT/(Q发η)

W发—发热剂的加入量，kg；C钢—钢水比热容，kJ/(t·℃)；Q发—发热剂的发热值，kJ/kg；ΔT—升温幅度，℃；η—发热效率。

发热剂的过剩指数

I=发热剂实际加入量/预定升温理论计算量（即按化学计算反应的量）

过剩指数变化范围为1.0～1.4

喂线深度

H=Aδ(1-δ/D)V

H—包芯线喂入钢水深度，mm；A—与铁皮材质和钢水温度有关的参数；δ—铁皮的厚度，mm；D—包芯线的直径，mm；V—包芯线的喂线速度，m/s 。

喂线速度

V=0.12×（W0.344/（δ(1-δ/D)×10-3

W—钢液重量，t；其它参数与喂线深度一样。

合金用量计算

Pi=G(ai-bi)/(fici)+Mipi′

Pi—合金用量，kg；G—钢液重量，kg；ai—合金元素的目标含量，%；bi—合金元素在钢液中的含量，%；ci—元素在钢液中的含量，%；fi—元素的收得率，%；Mi—合金的补加系数；pi′—各种合金的初步总用量，kg；Mipi′—合金的补加量。

Mi—(ai/（fici）/1-Σai/（fici）

ai/（fici）—合金在钢液中所占的比分，%；1-Σ[ai/（fici）]—不含合金的纯钢液所占的比分，%。

pi′=ΣPi（ai-bi)/（fici）

合金加入量

合金加入量（kg）=（控制成分%-分析成分%）×钢水量（kg）/（回收率%×铁合金中元素含量%）

在精炼炉内脱氧好，FeO＜0.5%的条件下元素回收率：

100%回收率的元素有：Ni、Mo、Mn、Cr、Si、C、V、Nb；

S、Al、Ti直接加包中回收率：30%～50%；

喂线法加入的回收率：S、Al、Ti为70%～80%，B为40%～50% 。

LF成分控制精度

吹氩搅拌时，钢水温降ΔT与处理时间ζ关系

镇静钢ΔT=0.87ζ+0.14ζ2-0.0083ζ3

低合金钢ΔT=0.49ζ+0.558ζ2-0.0479ζ3

半镇静钢和沸腾钢=ΔT=0.66ζ+0.373ζ2-0.0289ζ3

钢与渣之间的平衡关系可以用氧的分配系数L0表示

根据氧在钢液与炉渣间的质量平衡关系，即钢液中排出的氧量等于进入炉渣的氧量

分配系数与炉渣碱度和温度的关系

ω[O]初- ω[O]平=[ ω(FeO)初- ω(FeO)平）]×16/72×m

ω[O]初， ω[O]平—钢中平衡和初始氧含量，%；

ω(FeO)初， ω(FeO)平—渣中平衡和初始氧含量，%；

m—渣量所占钢水量的质量分数，%。

喂线长度

适合喂丝的合金元素

包芯线喂线速度一般比为铝线慢些，喂线速度一般取1.5～3.5m/s。

不同钢包的最大喂入深度

不同包芯线的相对吸热能力

在1600℃的温度条件下，当元素在钢中的含量为0.1%时，一些常见元素的脱氧能力由强到弱的排列顺序：

Re→Zr→Ca→Al→Ti→B→Si→C→P→Nb→V→Mn→Cr→W，Fe，Mo→Ni→Cu

铝线最佳喂速确定

最佳喂入深度是在距包底上方100～200mm处，铝线在此熔化和反应。最佳喂速确定：

ν=(H-0.15)/ζt

ν—最佳喂速，m/s；H—熔池深度，m；根据钢液量及钢包尺寸计算；ζt—铝线熔化时间，s。

铝收得率计算

在渣流动性良好的情况下，铝收得率主要与钢液中溶解氧化量和钢液温度有关，取计算式：

η=253.2993+0.342[O]2-0.00002884T2-0.008667[O]T

钢液喂铝量计算

L—喂入钢液中的铝线长度，m；Alaim—控制的目标残铝量，%；Alas—分析的钢中残铝量，%；κ—冶炼过程中铝的损失量，kg；η—铝的收得率，%；Ｗ—铝线的每米重量，kg/m；G—钢液重量，t。

钢液的脱碳、脱氢与脱氮速度关系计算

ν[H]=15470·[%H]2·ν[C]%/min；ν[N]=1446·[%N]2·ν[C]%/min。

1个大气压下，1.013×105Pa，脱碳、脱氢、脱氮的关系式

[%C]2-[%C]1=-Δ[%C]=6K2H·{1/[%H]2-1/[%H]1}＋6{[%H]2-[%H]1}

[%C]2-[%C]1=-Δ[%C]=0.43K2N·{1/[%N]2-1/[%N]1}＋0.43{[%N]2-[%N]1}

[%C]1—原始 [%C]，%；[%C]2—降低后的[%C]，%；[%H]1，[%N]1—原始 [%C]，%；[%H]2，[%N]2—降低后的[%C]，%；K2H，K2N—原始 [%H]、 [%H]的值。

钢液吹氩与气体含量变化关系式

VAr=112·Q钢·{PAr·K2H·(1/[%H]2-1/[%H]1)＋([%H]2-[%H]1)}Nm3Ar

VAr=8·Q钢·{PAr·K2N·(1/[%N]2-1/[%N]1)＋([%N]2-[%N]1)}Nm3Ar

Q钢—钢水的重量，t；PAr—吹入氩气时，Ar在钢水中的平均压力，大气压（1.013×105Pa为1单位）

二次氧化钢液的进氧量与进氮量关系式

Δ[O]=(rMeO2·A·t)/Q×100% PPm

Δ[N]=(rMeN2·A·t)/Q×100% PPm

rMeO2，rMeN2—二次氧化时吸氧、吸氮的传质通量，kg/m2·s；A—浇注时气液平均接触面积，m2；t—浇注时气液接触的时间，s；Q—浇注钢液重量，kg。

碳钢吸氧速度关系式

rMeO2=（3.1－1.08αc）×10-3 kg·O2/m2·s

αc—1600℃下计算的碳的活度值。

高合金、高硅钢种吸氧量在（3.3～4.8）×10-4 kg·O2/m2·s

钢液吸气面积关系式

A=1.2345d·(H1＋H0)＋0.848d·((ω20＋ω1ω0＋ω21)/g) m2

d—铸口直径，m；H1、H0—浇注前后由铸口到中铸管的距离，m；ω1、ω0—浇注一盘前后铸口处钢液的速度，m/s；g —重力加速度，9.81m/s2；z1、z0—开浇和浇完一盘时钢水在盛钢桶中的高度，m；C0—铸口的阻力系数，一般为0.96。

浇注一盘钢需要时间的关系式

A0—铸口的断面积，m2；D—盛钢桶的平均内径，m；CD—铸口的阻力系数，一般为0.96。

连 铸

坯壳厚度计算

t—凝固时间，min；

l—结晶器有效长度，㎜（结晶器液面至结晶器下口的距离，约为结晶器实长减80～100㎜），V—拉坯速度，㎜/min。

渣膜厚度计算

e—渣膜厚度，mm；η—渣黏度，Pa·s；V—拉速，m/min；g—重力加速度，cm/s2；ρm，ρs—钢和渣的密度，g/cm3。黏度在1300℃时小于0.14Pa·s，在1250～1400℃时在0.1～1.0 Pa·s的范围。

铸坯线收缩量计算

Δl=βΔT

ΔT—弯月面到结晶器出口处坯壳的温度变化；

β—坯壳收缩系数，铁素体为16.5×10-6/℃；奥氏体为22.0×10-6/℃。

铸坯液相穴深度计算

L液—铸坯的液相穴深度，m；

D—铸坯厚度，mm；

V—拉坯速度，m/min；

t—铸坯完全凝固所需要的时间，min；

K综合—综合凝固系数，㎜/min1/2。

结晶器倒锥度计算

ε1—结晶器每米长度的倒锥度，%/m；

S上—结晶器上口断面积，mm2；

S下—结晶器下口断面积，mm2；

L—结晶器的长度，m。

矩形坯或板坯倒锥度计算

S上—结晶器上口宽边或窄边长度，mm；

S下—结晶器下口宽边或窄边长度，mm。

结晶器长度计算

结晶器的长度应保证铸坯出结晶器下口的坯壳厚度大于或等于10～25mm，通常，生产小断面铸坯时取下限，而生产大断面时，应取上限。

V—拉坯速度，mm/min。

考虑到钢液面到结晶器上口应有80～120mm的高度，故结晶器的实际长度应为：L= Lm+（80+120）mm

结晶器水缝面积计算

A—结晶器的水缝总面积，m2；Q—结晶器每米周边长耗水量，m3/（h·m）；L—结晶器周边长度，m；V—冷却水流速，m/s。

浇注温度计算

T浇注=TL+ΔT

T浇注—合适浇注温度，℃；TL—液相线温度，℃；ΔT—钢液的过热度，℃。

TL=1536-(78ω[C]+7.6ω[Si]+4.9ω[Mn]+34ω[P]+30ω[S]+5.0ω[Cu]+3.1ω[Ni]+2.0ω[Mo]+2.0ω[V]+1.3ω[Cr]+18ω[Ti]+3.6ω[Al]+ 80ω[B]+7）

中间包钢水过热度选取值

拉速计算

Lm—结晶器的有效强度，mm。

一般情况下小方坯的坯壳厚度必须大于8～12mm，板坯的坯壳厚度必须大于12～15mm。

铸机最大拉速计算

当出结晶器下口的坯壳为最小厚度时，称安全厚度（δmin），此时对应的拉速为最大拉速

当完全凝固正好选在矫直点上，此时的液相穴深度为铸机的冶金长度，对应的拉速为最大拉速

L冶—铸机冶金长度，m；

K综合—综合凝固系数，㎜/min1/2；

D—铸坯厚度，㎜；

Vmax—拉坯速度，m/min

当钢中硫含量ω（S）>0.025%或ω（S）+ω（P）>0.045%时，拉速按低限控制；目标温度一般规定在液相线之上15～25℃范围内，当钢液温度超过目标温度时，应采取以下措施；

a.当中间包温度低于下限温度时，要提高拉速0.1～0.2m/min；

b. 当中间包温度高于上限温度5℃之内时，降低拉速0.1m/min；

c. 当中间包温度高于上限温度6～10℃之内时，降低拉速0.2m/min；

d. 当中间包温度高于上限温度11～15℃之内时，降低拉速0.3m/min。

对于更高温度的钢液，中间包应作停浇处理。

钢液流动性差，水口发生黏堵，钢流无法开大，拉速下降到规定下限以下0.2～0.3m/min时，中包水口必须清洗；钢液含氧量过高或由其他原因造成水口无法控制，拉速高于规定上限0.3m/min以上时，中包水口要做失控处理。

结晶器冷却水量计算

水质要求：固体含量不大于10mg/L；总悬浮物含量不大于400 mg/L；硫酸盐含量不大于150 mg/L；氯化物含量不大于100 mg/L；总硬度（以CaCO3计）不大于10 mg/L；PH值为7.5～9.5。水压控制在0.4～0.6MPa。进水温度应小于等于40℃，进出水温差应不超过10℃。

qv=0.0036F·V

qv—结晶器冷却水量，m3/h；

F—结晶器水缝总面积，㎜2，其中F=BD；

B—结晶器的水缝断面周长，㎜；

D—结晶器的水缝断面宽度，取4～5㎜；

V—冷却水在水缝内的流速，方坯取6～12m/s，板坯取3.5～5m/s。

二次冷却水计算

qv=WG

qv—二次冷却水区水量，m3/h；

W—二次冷却区冷却强度，m3/t；

G—连铸机理论小时产量，t/h。

不同钢种的冷却强度

负滑脱量计算：

α—负滑脱量，%；

νmax—结晶器下振时的最大速度，m/min；

ν拉—拉坯速度，m/min。

1、年产量

n-年内的工作天数，d；

g-每炉金属料重量，t；

a-钢坯收得率，%；

t-每炉平均冶炼时间，h。

2、每炉钢产量

3、作业率

4、利用系数

转炉利用系数指每公称吨位的容量每昼夜所生产的合格钢坯量

电炉利用系数指每兆伏安变压器容量每昼夜所生产的合格钢坯量

5、冶炼时间

6、炉龄

7、按计划出钢率

8、钢坯合格率

9、钢坯（锭）收得率

10、原材料消耗

11、（高）合金比

12、品种完成率

13、电耗

14、钢铁料消耗

钢铁料消耗（㎏/t）=

15、转炉吹损率

吹损指在转炉炼钢过程中喷溅和氧化损失掉的金属量,这一指标反映了转炉技术操作水平。

16、连铸机产量

连铸机产量（t）=生产铸坯总量-检验废品量-轧后或用户退废量

17、连铸比

连铸比（%）=

总合格钢产量是合格连铸坯产量与合格钢锭产量之和，按入库合格量计算。

18、合格率

合格率（%）=

19、收得率

连铸坯收得率（%）=

连铸浇注钢液总量=合格铸坯产量+废品量（现场+退废）+中间包换接头总量+中间包余钢总量+钢包开浇后回炉钢液总量+钢包注余钢液总量+引流损失钢液总量+中间罐粘钢总量+切头切尾总量+浇注过程及火焰切割时铸坯氧化损失的总量。

收得率与铸坯断面大小有关，断面小收得率低些。

20、连铸坯成材率

连铸坯成材率（%）=

21、连铸坯作业率

连铸坯作业率（%）=

连铸机实际作业时间=钢包开浇起至切割（剪切）完毕为止的时间+上引锭杆时间+正常开浇准备等待的时间（小于10min）。

22、连铸机达产率

连铸机达产率（%）=

23、平均连浇炉数

平均连浇炉数（炉/次）

24、平均连浇时间

平均连浇时间（h/次）=

25、铸机溢漏率

铸机溢漏率（%）=

26、连铸浇成率

连铸浇成率（%）=

浇注成功的炉数：一般一炉钢水至少有2/3以上浇成铸坯，方能算作该炉钢浇注成功。

27、中间罐平均罐龄

中间罐平均罐龄（炉/个）=

28、结晶器的使用寿命

结晶器的使用寿命（h/个）=