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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