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1转炉钢水的特点和常见的炉外精炼方法概述1

1.1转炉钢水的特点1

1.2转炉钢水的常见炉外精炼方法的发展简述2

1.3转炉钢水炉外精炼的常见工艺设备的选择4

1.4各种不同工艺组合的精炼特点5

1.4.1 LD+渣洗工艺+FW（喂丝）工艺5

1.4.2 LD + CAS-OB工艺5

1.4.3 LD + LF工艺6

1.4.4 LD+RH工艺7

1.4.5LD+ CAS + LF或者LD + LF + CAS双联工艺8

1.4.6 LD + LF+VD或者LD+VD+LF工艺9

1.4.7 LD + LF + RH或者LD+RH+LF工艺10

2炉外精炼用耐火材料基础知识11

2.1耐火材料的基础性质和成分组成11

2.1.1耐火材料的矿物组成和化学成分11

2.1.2耐火材料的组织结构13

2.2耐火材料的性能14

2.2.1耐火材料的热学性质14

2.2.2耐火材料的高温力学性能16

2.2.3耐火材料的高温使用性能16

2.3炉外精炼常见耐火材料及其制品17

2.3.1尖晶石耐火材料的概念和基本制造流程17

2.3.2方镁石的概念和结合方式19

2.3.3铝矾土的概念和耐火材料制品19

2.3.4镁铬砖、铬镁砖、直接结合砖和化学结合砖19

2.3.5镁钙系耐火材料20

2.3.6白云石制品20

2.3.7黏土质耐火材料20

2.3.8高铝质耐火材料20

2.3.9刚玉制品21

2.3.10镁炭砖21

2.3.11镁铝砖22

2.3.12叶蜡石砖22

2.3.13镁铬砖22

2.3.14莫来石质耐火材料22

2.3.15 锆基耐火材料23

2.3.16不定形耐火材料23

2.3.17隔热耐火材料24

2.4耐火材料对炼钢以及钢水洁净度的影响24

2.4.1镁钙耐火材料对钢水洁净度的影响25

2.4.2耐火材料与钢水中氧含量的关系28

2.4.3炉衬耐火材料成分影响钢液真空条件下脱氧的动力学31

2.4.4耐火材料与钢中氢含量的关系32

2.4.5炉衬耐火材料对钢液脱氮的影响33

2.4.6耐火材料及结合剂对钢中磷含量的影响和相互关系33

2.4.7含碳耐火材料对钢液的增碳作用分析34

2.5耐火材料对钢液脱氧的影响39

2.5.1耐火材料脱氧净化钢水的作用原理39

2.5.2耐火材料对钢中夹杂物含量的影响40

2.5.3钢包釉面的形成机理和钢包使用次数对钢液夹杂物数量的影响40

2.6炉外精炼过程钢渣对耐火材料的侵蚀41

2.6.1耐火材料的抗渣性41

2.6.2钢液对耐火材料的化学侵蚀机理52

2.6.3钢液对耐火材料的物理侵蚀过程54

2.6.4钢渣对耐火材料的侵蚀55

2.6.5低碳镁炭质耐火材料的抗氧化性56

2.6.6耐火材料的抗真空性能58

2.6.7真空条件下熔渣对镁铬砖的侵蚀机理61

3转炉钢水炉外精炼过程中耐火材料的使用和维护63

3.1钢包壳体钢结构材料和内衬耐火材料的发展63

3.1.1钢包壳体钢结构材料的介绍63

3.1.2我国钢包内衬耐火材料的发展情况和回顾63

3.2钢包内衬耐火材料的选择70

3.2.1钢包内衬耐火材料的选择原则70

3.2.2 LF钢包耐火材料的侵蚀损坏机理和选用原则73

3.2.3 LF-VD的钢包耐火材料的侵蚀机理和选用原则76

3.2.4 RH钢包材质的选用原则77

3.2.5 CAS-OB钢包用耐火材料的选用原则87

3.3钢包的砌筑与装配88

3.3.1钢包的砌筑88

3.3.2钢包的装配89

3.3.3钢包耐火材料各个组成部分的简要分析90

3.3.4钢包滑动水口98

3.3.5滑动水口的开浇引流103

3.3.6钢包滑动水口系统的装配108

3.3.7不定形耐火材料整体浇注钢包110

3.4钢包粘渣现象111

3.5降低钢包耐火材料消耗的途径114

3.5.1降低钢包在炉外精炼使用过程中耐火材料消耗的途径114

3.5.2提高炉外精炼过程中钢包使用寿命的常见方法115

3.5.3钢包的喷补116

3.6炉外精炼用耐火材料的发展动向117

3.6.1直接结合镁铬砖的发展动向117

3.6.2镁钙砖的发展动向118

3.6.3镁炭砖与镁钙炭砖发展动向118

3.6.4炉外精炼用无铬或低铬尖晶石砖发展情况118

3.6.5关于镁阿隆（MgAlON）结合镁质耐火材料在炉外精炼炉上应用的展望119

4钢包的热态基础知识简介120

4.1钢包的烘烤120

4.1.1普通钢包烘烤器的特点120

4.1.2蓄热式钢包烘烤器的原理和特点120

4.1.3蓄热式钢包烘烤器的优点简介121

4.1.4蓄热式钢包烘烤器的系统组成和设备简介122

4.1.5常见钢包的养护性烘烤特点123

4.1.6钢包烘烤过程中的温度分布特点124

4.1.7钢包烘烤过程中的特点127

4.2钢包的热态变化127

4.2.1出钢过程中钢包热态变化的过程127

4.2.2钢包吹氩过程中热能变化的基本过程128

4.2.3钢水在钢包内传热的基本形式129

4.2.4钢水在钢包静置状态的温度特点130

4.2.5钢包在浇铸状态下的流场特点130

4.2.6钢包浇铸以后包衬的温度变化131

4.3炼钢厂钢包温降规律的简介和减少钢包降温的手段131

4.3.1炼钢厂钢包温度管控的重要性和关键环节132

4.3.2钢包降低热能散失的途径132

4.3.3钢包到中间包的温降133

4.3.4钢包的运行管理134

4.3.5钢厂使用钢包数量的合理控制135

4.3.6冷钢包的控制135

4.4钢包覆盖剂136

4.4.1钢包覆盖剂简介136

4.4.2新型钢包覆盖剂的成分和性能138

4.4.3新型钢包覆盖剂的作用机理139

5炉外精炼原理与手段141

5.1真空精炼原理141

5.1.1钢液脱气的基础常识141

5.1.2真空脱气的原理143

5.1.3真空脱气的热力学144

5.1.4真空脱气动力学144

5.1.5炉气和原材料中的水分对钢液氢含量的影响145

5.1.6 VD、RH精炼原理与冶金功能的特点145

5.2氩气（氮气）在炉外精炼过程中的作用146

5.2.1氩气的性质和钢包吹氩的基础知识146

5.2.2氩气净化钢液的原理152

5.2.3氩气在精炼过程中对钢液流场特征的影响因素158

5.2.4冶炼过程中不同吹氩量对渣面的影响分析163

5.3造渣167

5.3.1钢渣的作用167

5.3.2渣量的控制168

5.3.3炉渣成分的选择和控制168

5.3.4白渣的基础知识175

5.3.5钢渣的改质177

5.4喂丝183

5.4.1喂丝的作用和钢液（铁液）喂丝处理的特点183

5.4.2炼钢常用包芯线的工艺要求183

5.4.3不同组分钙线的使用特点185

5.4.4喂丝过程对丝线的主要要求和操作要点187

5.4.5喂丝过程中常见的故障和处理188

5.4.6喂丝点位置的确定188

5.4.7喂丝深度和速度的计算188

6炉外精炼过程的脱氧190

6.1氧在钢液中的溶解及其危害190

6.2钢液脱氧原理190

6.3脱氧反应的热力学和动力学193

6.3.1脱氧反应的热力学条件193

6.3.2脱氧反应的动力学193

6.4单一元素的脱氧反应195

6.4.1锰的脱氧反应195

6.4.2硅的脱氧反应196

6.4.3铝的脱氧反应196

6.4.4碱金属的脱氧199

6.5复合脱氧202

6.5.1复合脱氧的发展过程202

6.5.2复合脱氧的优点202

6.5.3含钡合金的复合脱氧205

6.5.4硅锰合金的复合脱氧207

6.5.5其他常见复合脱氧剂208

6.5.6钢液脱氧工艺对脱氧剂的要求210

6.5.7复合脱氧剂的选择210

6.5.8脱氧剂用量计算213

6.6扩散脱氧过程中的还原反应214

6.6.1 SiO2的还原214

6.6.2 MnO的还原215

6.6.3不同脱氧剂对相互之间的还原影响215

6.7钢液的真空脱氧215

6.7.1钢液真空脱氧的特点215

6.7.2碳脱氧的热力学和动力学216

7炉外精炼过程中钢液的脱硫219

7.1脱硫的热力学分析219

7.2脱硫的动力学分析220

7.3脱硫反应的一些基础知识221

7.3.1钢渣的硫容量221

7.3.2渣钢间硫的分配系数221

7.3.3渣指数对硫分配系数的影响221

7.3.4脱硫反应以后脱硫产物的存在形式222

7.4渣中各个组元含量对脱硫反应的影响222

7.4.1 CaF2含量对脱硫的影响222

7.4.2 AlO3含量对脱硫的影响223

7.4.3 CaO/AlO3对脱硫的影响223

7.4.4 B2O3含量对脱硫的影响223

7.4.5二元碱度R（CaO/SiO2）对渣钢间硫分配系数Ls的影响223

7.4.6 BaO含量对钢渣脱硫的影响224

7.4.7 MgO含量对硫分配系数Ls的影响224

7.5渣中FeO + MnO含量对硫分配系数的影响224

7.6钢中脱氧元素对脱硫反应的影响225

7.6.1钢水中硅脱硫的机理225

7.6.2铝的脱硫反应226

7.6.3碳的脱硫反应226

7.6.4钙系脱硫剂脱硫渣中硅、碳的脱硫产物226

7.6.5镁的脱硫反应和脱硫产物227

7.7钢水中初始硫含量对精炼炉脱硫反应的影响227

7.8温度对脱硫的影响228

7.9专用脱硫剂和渣量的控制228

7.9.1预熔精炼渣的脱硫效果228

7.9.2硅镇静钢的脱硫229

7.9.3渣量的控制229

7.10转炉钢水精炼过程中脱硫的关键控制环节229

7.10.1转炉钢水炉外精炼过程中脱硫关键环节的简述229

7.10.2 CAS工艺的脱硫230

7.10.3 LF工艺的脱硫230

7.10.4 VD和RH工艺的顶渣脱硫231

8钢中非金属夹杂物控制232

8.1钢中非金属夹杂物的来源232

8.1.1钢中的内生非金属夹杂物和外来非金属夹杂物的定义232

8.1.2非金属夹杂物的来源和特点简介232

8.2钢中非金属夹杂物的组成233

8.2.1简单氧化物夹杂物233

8.2.2复杂氧化物夹杂物233

8.2.3固溶体夹杂物234

8.2.4硅酸盐夹杂物235

8.2.5硫化物夹杂物236

8.2.6氮化物夹杂物236

8.3钢中非金属夹杂物的变形237

8.3.1夹杂物的形貌和变形能力237

8.3.2钢中夹杂物按照变形能力的分类239

8.3.3夹杂物变形能力对钢材制品性能的影响240

8.4不同阶段生成的钢中非金属夹杂物的基本特点241

8.4.1按不同阶段生成夹杂物的分类241

8.4.2热力学和动力学条件对夹杂物产生的影响242

8.5钢中非金属夹杂物去除的机理和途径243

8.5.1夹杂物的去除机理243

8.5.2夹杂物去除的途径244

8.5.3夹杂物吸附长大的过程246

8.5.4吹氩条件对夹杂物去除的影响246

8.6钢中非金属夹杂物的控制247

8.6.1转炉的终点成分、温度控制和留碳操作对非金属夹杂物的影响247

8.6.2脱氧工艺的选择248

8.6.3炉外精炼控制手段248

8.7钢包耐火材料、顶渣成分对夹杂物形成的影响253

8.7.1钢包耐火材料成分对夹杂物的影响253

8.7.2渣中CaF2和MgO的影响253

8.7.3顶渣渣系成分对夹杂物组成的影响254

9钙处理技术255

9.1连铸水口结瘤与钙处理255

9.1.1连铸浸入式水口材质的选择255

9.1.2铝镇静钢和硅铝镇静钢浇铸过程中的水口结瘤的敏感部位255

9.1.3水口结瘤物的成分256

9.1.4钙处理的应用背景259

9.1.5钙处理的效果260

9.2钙处理原理261

9.2.1钙处理的基本知识和钙铝酸盐的变性261

9.2.2钙处理过程的热力学分析263

9.2.3钙处理过程中S-Al的动态平衡264

9.2.4 S-Ca平衡曲线265

9.2.5钢渣的脱氧对钢液钙处理的影响267

9.3钙处理工艺269

9.3.1钙处理过程中钙的回收率269

9.3.2喂丝速度的控制269

9.3.3喂丝过程中钢液沸腾的现象原因271

9.3.4钙回收率的影响因素271

9.3.5钙处理过程中吹氩的流量控制271

9.3.6喂丝钙处理的时间把握和喂丝以后钢液停留时间的控制271

9.4钙处理操作272

9.4.1钢液钙处理的实际操作272

9.4.2铝镇静钢的钙处理基本特点272

9.4.3钢液钙处理的实例274

9.4.4硅镇静钢的钙处理276

9.4.5硅铝镇静钢的钙处理和20CrMnTiH钙处理的操作要点279

9.5钡合金、镁合金和稀土合金处理281

9.5.1含钡合金处理钢液281

9.5.2含镁合金处理钢液284

9.5.3稀土合金处理钢液287

9.6合成渣处理钢液292

9.6.1合成渣的概念292

9.6.2合成渣的生产方法293

9.6.3合成渣的基本特点293

9.6.4合成渣去除夹杂物的原理294

9.6.5合成渣的脱氧作用294

10 RH精炼技术299

10.1 RH精炼原理与冶金功能的特点299

10.1.1 RH工艺的发展简介300

10.1.2 RH-OB工艺300

10.1.3 RH-KTB（或RH-TOB、RH-OTB）301

10.1.4 RH-MFB301

10.2 RH精炼常用参数和操作基础301

10.2.1环流量的控制302

10.2.2环流气体吹入量和环流管直径的关系302

10.2.3脱气时间的控制302

10.2.4循环次数的控制303

10.2.5钢水提升高度303

10.2.6钢水在RH真空过程的循环速率304

10.2.7 RH钢水循环一次的时间304

10.2.8 RH钢液运动的流场和混匀时间的计算304

10.2.9 RH浸渍管上吹气孔堵塞对钢液循环流量的影响305

10.3 RH真空处理冶金功能的描述和定义305

10.3.1 RH的脱氧305

10.3.2 RH的脱氢306

10.3.3 RH的脱氮306

10.3.4 RH的脱碳307

10.3.5 RH用氧技术312

10.3.6 RH温度控制315

10.3.7 RH的合金化过程分析317

10.3.8 RH过程夹杂物的去除特点318

10.4 RH处理模式319

10.4.1 RH操作过程中的先行加碳操作320

10.4.2先行顶枪脱碳模式320

10.4.3 RH轻处理320

10.4.4 RH本处理320

10.4.5 RH处理过程中的操作321

10.4.6 RH处理过程中冷钢的形成和去除326

11高效LF炉的精炼操作工艺328

11.1高效LF炉对转炉钢水的要求328

11.2 LF炉的温度控制329

11.3 LF的实际脱氧操作的控制331

11.3.1 LF脱氧的方法简述331

11.3.2扩散脱氧和造渣控制332

11.3.3 LF的成分控制338

11.3.4 LF炉钢液吸氮的过程和预防措施339

11.4 LF炉炼钢用石墨电极的基础知识340

11.4.1电极材料的基础知识340

11.4.2 LF炉工况特点及对导电电极的要求340

11.4.3电极消耗的原理340

11.4.4电极的折断341

12 VD精炼工艺342

12.1 VD工艺的特点342

12.2 VD脱氢工艺基础342

12.3低氮钢生产的VD处理控制要点343

12.4 VD脱氧和脱碳345

12.4.1 VD的氧脱碳和碳脱氧工艺345

12.4.2处理时间对氧脱碳工艺的影响346

12.4.3采用氧脱碳工艺的控制要点346

12.4.4 VD的碳脱氧工艺和实例347

12.4.5 VD脱氧操作要点347

12.4.6 LD+LF+VD+CCM工艺VD处理前对LF的要求348

12.4.7 LD+VD +LF+CCM工艺的VD脱碳348

12.5 VD处理操作349

12.5.1 VD处理操作要求349

12.5.2处理过程吹氩的控制349

12.5.3温度的控制349

12.5.4成分的控制350

12.6 VD处理过程的钙处理350

12.6.1 CaO的活度及渣型的选择351

12.6.2温度对碳还原氧化钙的影响352

12.6.3真空度对碳还原氧化钙及钢中钙含量的影响352

13 CAS-OB精炼技术353

13.1 CAS-OB精炼技术的发展和冶金功能的概述353

13.2 CAS/CAS-OB精炼参数的确定354

13.2.1 CAS-OB的排渣能力354

13.2.2浸渍罩的插入深度对钢包内钢液流场的影响和插入深度的范围355

13.2.3浸渍罩的直径对钢包内钢液流场的影响和浸渍罩直径的确定356

13.2.4 CAS-OB吹氩控制和吹氩流量的计算357

13.2.5 CAS/CAS-OB工艺过程中底吹氩气的位置确定358

13.3 CAS/CAS-OB钢包渣控制358

13.3.1钢包渣厚控制358

13.3.2钢包顶渣改质358

13.3.3钢包渣面结壳的处理359

13.4 CAS/CAS-OB温度控制360

13.5 CAS过程中成分的调整360

13.6 CAS-OB的工艺环节简述和操作362

13.6.1单纯的CAS工艺363

13.6.2 CAS-OB工艺363

13.7 CAS处理过程中钢中夹杂物的情况369

13.8 CAS过程中的喂丝钙处理操作369

13.9 CAS-OB处理铝镇静钢的工艺实例370

14钢种的冶炼372

14.1管线钢的冶炼372

14.1.1氢的危害和管控372

14.1.2氮的危害和管控372

14.1.3纯净管线钢冶炼工艺路线的选择373

14.1.4管线钢选用的基本思路375

14.1.5管线钢的成分375

14.1.6管线钢连铸坯表面横裂纹的控制377

14.1.7 X52的冶炼实例377

14.1.8 X80的冶炼实例378

14.2 IF钢的冶炼379

14.2.1 IF钢的概念和特点379

14.2.2 IF钢的成分设计和成分范围379

14.2.3 IF钢的生产工艺路线和生产实例380

14.3 LD+CAS+LF+CCM冶炼船体结构用钢382

14.3.1船体结构用钢的成分介绍382

14.3.2 LD+CAS+LF+CCM冶炼船体结构用钢的工艺管控383

14.4各类工艺生产SPHC钢的过程控制383

14.4.1 SPHC钢的介绍383

14.4.2含硼SPHC生产工艺的特点386

14.5齿轮钢的冶炼387

14.5.1齿轮钢的冶金要求和基础知识简介387

14.5.2齿轮钢的技术要求和冶金要求389

14.5.3齿轮钢的转炉生产工艺390

14.6 LD+CAS（LF）冶炼汽车轮毂钢的工艺391

14.6.1汽车轮毂钢的成分介绍391

14.6.2汽车轮毂钢冶炼的工艺路线和管控要点391

14.7高碳硬线钢的冶炼392

14.7.1高碳硬线钢的成分392

14.7.2高碳硬线钢的精炼关键控制393

14.8耐热钢的冶炼393

14.8.1耐热钢的基础知识393

14.8.2耐热钢的冶炼393

14.9轴承钢的冶炼394

14.9.1轴承钢的基础知识394

14.9.2轴承钢的钢种发展简介394

14.9.3轴承钢的转炉生产工艺395

14.9.4轴承钢连铸过程中的结瘤原因396

14.9.5轴承钢的夹杂物变质处理技术——镁处理技术396

参考文献398