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1　概论1

1.1　炼钢的发展过程1

1.2　我国钢铁工业的发展2

1.2.1 钢产量的迅速增加2

1.2.2　现代化炼钢生产流程的建立3

1.2.3　钢纯净度的大幅度提高3

1.2.4　炼钢技术的重大创新4

1.3　国外钢铁工业的发展5

思考题5

2　炼钢的基础理论6

2.1　钢液的物理性质6

2.1.1 钢的密度6

2.1.2　钢的熔点6

2.1.3　钢液的黏度7

2.1.4　钢液的表面张力8

2.1.5 钢的导热能力9

2.2　炉渣的物理化学性质10

2.2.1 炉渣的作用与组成10

2.2.2 炉渣的化学性质10

2.2.3 炉渣的物理性质13

2.3　熔融金属中的炼钢反应16

2.3.1 反应的物理化学特征16

2.3.2 单一元素脱除杂质时各组成的变化和控制17

2.3.3 两种元素脱除一种杂质时的分析18

2.4　炉渣和钢液之间的反应19

2.4.1 渣量在炼钢过程中的作用19

2.4.2 渣量和脱氧的关系22

2.4.3　钢渣界面反应24

2.5　硅、锰的氧化和还原反应25

2.5.1 硅的氧化和还原25

2.5.2　锰的氧化与还原26

2.6　钢液脱碳27

2.6.1 氧气的溶解27

2.6.2　钢液中碳的溶解28

2.6.3　钢液的脱碳反应29

2.7　钢液的脱磷37

2.7.1 磷对钢材性能的影响37

2.7.2 氧化脱磷37

2.7.3 还原脱磷42

2.8　钢液的脱硫43

2.8.1 金属熔体中的脱硫44

2.8.2 炉渣脱硫46

2.8.3 气化脱硫50

2.8.4　脱硫量的确定51

2.8.5　脱硫反应动力学52

2.9　钢液的氧化与脱氧52

2.9.1 钢液中元素的氧化53

2.9.2　钢液的脱氧54

2.10　铬、钒、铌的氧化62

2.10.1 铬的氧化62

2.10.2 钒的氧化64

2.10.3 铌的氧化65

2.11　氢、氮的反应65

2.11.1 气体对钢的危害65

2.11.2　氢、氮的溶解度66

2.11.3 炼钢过程中气体的溶解68

2.11.4　影响氢和氮在钢中溶解度的因素68

2.11.5 钢液的脱气反应和工艺参数的关系69

2.12　炼钢过程中钢液的搅拌71

2.12.1 电磁搅拌71

2.12.2 气体搅拌72

2.12.3 RH真空搅拌73

2.12.4 钢液出钢过程中的搅拌功和比搅拌功率73

思考题74

3　炼钢原材料75

3.1 金属料75

3.1.1 铁水75

3.1.2 废钢76

3.1.3 生铁77

3.1.4　直接还原铁77

3.1.5 铁合金77

3.2　造渣材料78

3.2.1 石灰78

3.2.2　镁质石灰81

3.2.3 白云石81

3.2.4 萤石82

3.2.5　合成造渣剂82

3.2.6 菱镁矿82

3.2.7 火砖块82

3.3　氧化剂、冷却剂和增碳剂83

3.3.1 氧化剂83

3.3.2 冷却剂83

3.3.3 增碳剂84

思考题84

4　气体射流与熔池的相互作用85

4.1　气体射流的状态与特征85

4.1.1 顶吹供氧的射流85

4.1.2　底吹供气的射流88

4.2　气体射流与熔池的相互作用89

4.2.1 顶吹氧射流与熔池的相互作用89

4.2.2　底吹气体对熔池的作用94

4.2.3 复合吹炼气体对熔池的搅拌97

思考题97

5　氧气顶吹转炉炼钢工艺99

5.1　氧气转炉炼钢工艺概述99

5.1.1 吹炼过程操作工序99

5.1.2 转炉吹炼过程中金属成分的变化规律99

5.1.3 转炉吹炼过程中熔渣成分的变化规律104

5.1.4 转炉吹炼过程中熔池温度的变化规律104

5.2　装入制度104

5.2.1 装入量的确定104

5.2.2　装入制度类型105

5.2.3　装料次序105

5.3　供氧制度106

5.3.1 供氧制度的内容106

5.3.2 氧枪106

5.3.3 供氧参数106

5.3.4 供氧操作108

5.4　造渣制度109

5.4.1 造渣的定义、目的和要求109

5.4.2 炉渣的形成109

5.4.3 石灰的溶解机理及影响石灰溶解速度的因素110

5.4.4 快速成渣的措施112

5.4.5 成渣路线113

5.4.6　造渣方法114

5.4.7 渣料加入量计算115

5.4.8 渣料加入时间116

5.4.9 泡沫渣116

5.5　温度制度119

5.5.1 热量来源与热量支出119

5.5.2 出钢温度的确定120

5.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应121

5.5.4 吹炼过程的温度控制123

5.6　终点控制和出钢123

5.6.1 终点的标志123

5.6.2　终点控制方法124

5.6.3 人工判断方法124

5.6.4 出钢126

5.7　脱氧与合金化129

5.7.1 脱氧目的129

5.7.2 脱氧剂的选择原则129

5.7.3 脱氧方法129

5.7.4 脱氧操作130

5.7.5 合金加入量的计算131

5.8　吹损与喷溅132

5.8.1 吹损132

5.8.2 喷溅132

思考题134

6　氧气底吹转炉和顶底复合吹炼转炉炼钢135

6.1　氧气底吹转炉炼钢135

6.1.1 氧气底吹转炉的发展135

6.1.2　氧气底吹转炉设备136

6.1.3　熔池反应的基本特点137

6.1.4 工艺操作139

6.2　顶底复合吹炼转炉的冶金特点140

6.2.1 顶底复吹转炉的炼钢工艺类型140

6.2.2 顶底复吹转炉的底吹供气和供气元件141

6.2.3 顶底复吹转炉内的冶金反应150

6.2.4　冶金效果153

6.3　顶底复合吹炼转炉的冶炼工艺154

6.3.1 装入制度154

6.3.2 供氧制度154

6.3.3 底部供气154

6.3.4　造渣制度156

6.3.5　脱氧合金化157

6.3.6　少渣冶炼工艺157

思考题159

7　溅渣护炉160

7.1　溅渣护炉技术的发展概况和技术特点160

7.1.1 发展概况160

7.1.2　技术特点161

7.2　溅渣护炉的基本原理162

7.2.1 炉渣的性质162

7.2.2　溅渣护炉的机理165

7.2.3 溅渣层的蚀损机理167

7.3　溅渣护炉工艺168

7.3.1 溅渣护炉工艺参数168

7.3.2　炉渣成分的调整171

7.3.3　调渣剂的选择171

7.3.4　合适的留渣量172

7.3.5 调渣工艺173

7.3.6 复吹转炉溅渣工艺174

7.3.7 炉渣-金属蘑菇头的形成与生长控制技术175

7.3.8 底部供气元件的防堵和复通176

思考题177

8　转炉炼钢计算机控制178

8.1　转炉炼钢计算机控制概况178

8.2　转炉炼钢计算机控制系统180

8.2.1 生产管理计算机181

8.2.2　过程自动化控制系统182

8.2.3 基础自动化控制系统184

8.3　静态控制187

8.3.1 静态模型187

8.3.2　静态模型计算189

8.4　动态控制192

8.4.1 动态控制方法192

8.4.2 动态控制模型194

8.4.3 静动态模型及控制图197

8.5　动态控制的信息检测198

8.5.1 熔池温度测定198

8.5.2　熔池碳含量测定198

8.5.3　成渣过程检测200

8.5.4　喷溅预测202

8.6　转炉吹炼控制专家系统205

8.6.1 新日铁堺厂的LD-ES专家系统205

8.6.2 日本钢管福山厂的吹炼控制专家系统206

思考题208

9　电弧炉炼钢设备209

9.1 电弧炉的炉体构造与机械结构210

9.1.1 电弧炉的炉体构造210

9.1.2 电炉倾动机构213

9.1.3 电极升降机构213

9.1.4　炉顶装料系统214

9.2　电弧炉炼钢的排烟与除尘215

9.2.1 排烟方法215

9.2.2 除尘方法216

9.3　电弧炉的电气设备217

9.3.1 电弧炉的主电路217

9.3.2 电弧炉的电控设备227

9.3.3 电炉电气特性及供电制度229

思考题233

10　电弧炉炼钢冶炼工艺234

10.1　配料与装料234

10.1.1 配料234

10.1.2 装料234

10.2　熔化期237

10.2.1 炉料的熔化过程237

10.2.2 炉料熔化时的物化反应238

10.2.3 熔化期工艺操作要点239

10.2.4　加速炉料熔化的措施240

10.3　氧化期241

10.3.1 氧化期的任务241

10.3.2　脱磷与脱碳242

10.3.3 氧化期的工艺操作248

10.3.4　增碳251

10.3.5 几种情况的处理251

10.4　还原期252

10.4.1 还原期的任务252

10.4.2　钢液的脱氧252

10.4.3　钢液的脱硫254

10.4.4 温度控制255

10.4.5 炉渣控制256

10.4.6　钢液的合金化258

10.4.7 出钢操作262

思考题263

11　现代电弧炉炼钢技术264

11.1 概述264

11.2　超高功率电弧炉的主要技术特征264

11.2.1 较高的功率水平264

11.2.2 高的变压器利用率265

11.2.3 优化的电弧炉炼钢工艺及其流程266

11.2.4 抑制电弧炉产生的公害266

11.3　超高功率电弧炉相关名词术语与技术267

11.3.1 相关名词术语267

11.3.2　超高功率电弧炉相关技术268

11.4　废钢预热节能技术278

11.4.1 废钢预热的发展过程278

11.4.2　双壳电弧炉278

11.4.3 竖窑式电弧炉279

11.4.4　Consteel炉280

11.5　直流电弧炉技术281

11.5.1 直流电弧炉的发展概况281

11.5.2 直流电弧炉的设备特点281

11.5.3 直流电弧炉的炼钢工艺特点288

11.5.4 直流电弧炉的优越性290

11.6　新型电弧炉292

11.6.1 高阻抗电弧炉292

11.6.2 带风口喷吹的电弧炉292

11.6.3　Comelt直流电弧炉293

思考题294

12　其他冶炼方法295

12.1　感应炉冶炼295

12.1.1　概述295

12.1.2 感应炉的耐火材料及坩埚打结295

12.1.3 无芯感应炉的冶炼296

12.2　电渣重熔法297

12.2.1 概述297

12.2.2 电渣炉的设备298

12.2.3 电渣重熔的冶金特点298

12.2.4 电渣重熔的工艺参数299

12.2.5 电渣重熔的工艺过程301

12.3　真空感应炉熔炼法302

12.3.1　概述302

12.3.2 真空感应炉的熔炼过程303

12.3.3 真空感应炉的熔炼特点304

12.4　真空自耗炉熔炼304

12.4.1 真空自耗炉的设备304

12.4.2 真空自耗炉主要工艺参数304

12.4.3 真空自耗炉的熔炼过程305

12.5　等离子电弧熔炼305

12.5.1 等离子弧和等离子枪306

12.5.2　等离子熔炼炉306

12.5.3 等离子感应炉306

12.5.4 等离子电弧重熔炉307

思考题307

参考文献308