转炉钢水的炉外精炼技术PDF电子书下载

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-MFB 301

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