1 概述 1
1.1 炼钢的基本任务 2
1.1.1 去除杂质 2
1.1.2 调整钢的成分 5
1.1.3 调整钢液温度 6
1.2 钢的性能 7
1.2.1 钢的力学性能 7
1.2.2 钢中元素对钢性能的影响 10
1.2.3 夹杂物对钢性能的影响 11
1.2.4 新一代钢铁材料主要特征 14
1.3 钢的分类 15
1.3.1 钢种的分类 15
1.3.2 钢材的分类 17
1.4 现代炼钢法的发展历程 17
1.5 现代钢铁生产工艺流程 19
1.5.1 长流程与短流程 19
1.5.2 炼钢过程工序功能的分解与集成 19
1.6 炼钢技术经济指标 20
1.6.1 生产率 20
1.6.2 质量 21
1.6.3 品种 21
1.6.4 消耗 21
1.6.5 成本与利润 22
1.7 我国钢铁工业的发展 22
1.7.1 近代钢铁工业状况 22
1.7.2 钢铁工业的发展战略 22
思考题 23
2 炼钢过程基本理论 24
2.1 钢液的物理性质 24
2.1.1 钢液的密度 24
2.1.2 钢的熔点 24
2.1.3 钢液的黏度 25
2.1.4 钢液的表面张力 25
2.1.5 钢的导热能力 26
2.2 熔渣相图 27
2.2.1 CaO-SiO2系相图 28
2.2.2 CaO-Al2O3系相图 28
2.2.3 CaO-Fe2O3系相图 29
2.2.4 CaO-SiO2-FeO渣系相图 30
2.3 熔渣的物理化学性质 32
2.3.1 熔渣的作用、来源与组成 32
2.3.2 熔渣的化学性质 33
2.3.3 熔渣的物理性质 35
2.4 炼钢基本反应 39
2.4.1 硅、锰的氧化反应 39
2.4.2 脱碳反应 40
2.4.3 脱磷反应 43
2.4.4 脱硫反应 47
思考题 51
3 炼钢用原材料 52
3.1 金属料 52
3.1.1 铁水 52
3.1.2 废钢 53
3.1.3 生铁 55
3.1.4 直接还原铁 56
3.1.5 铁合金 56
3.2 造渣材料 58
3.2.1 石灰 58
3.2.2 萤石 60
3.2.3 白云石 61
3.2.4 合成造渣剂 61
3.2.5 菱镁矿 61
3.2.6 火砖块 61
3.3 氧化剂、冷却剂和增碳剂 62
3.3.1 氧化剂 62
3.3.2 冷却剂 62
3.3.3 增碳剂 63
思考题 63
4 铁水预处理 64
4.1 铁水预脱硫工艺 64
4.1.1 脱硫剂的选择 64
4.1.2 脱硫方法 68
4.1.3 典型的铁水预脱硫工艺 72
4.2 铁水预脱硅工艺 76
4.2.1 铁水脱硅的目的 76
4.2.2 脱硅剂 76
4.2.3 脱硅基本反应 77
4.2.4 脱硅渣 77
4.2.5 铁水预脱硅方法 78
4.3 铁水预脱磷工艺 79
4.3.1 脱磷剂 79
4.3.2 铁水预脱磷的方法 80
4.3.3 铁水同时脱硫脱磷 82
4.4 铁水预处理提钒 84
4.4.1 铁水提钒原理 84
4.4.2 提钒方法 85
4.5 铁水预处理提铌 86
思考题 87
5 转炉炼钢方法及其冶金特点 88
5.1 氧气顶吹转炉炼钢法 89
5.1.1 吹炼过程操作工序 89
5.1.2 转炉吹炼过程中金属成分的变化规律 90
5.1.3 熔渣成分的变化规律 96
5.1.4 熔池温度的变化规律 97
5.1.5 炉内反应特征 97
5.2 氧气底吹转炉炼钢法 98
5.2.1 氧气底吹转炉设备 98
5.2.2 熔池反应的基本特点 99
5.3 氧气顶底复吹转炉炼钢法 103
5.3.1 顶底复吹转炉炼钢工艺类型 103
5.3.2 复吹转炉的底吹气体和供气元件 104
5.3.3 复吹转炉内的冶金反应 109
5.3.4 冶金特点 112
思考题 113
6 转炉炼钢工艺 114
6.1 装入制度 114
6.1.1 装入量的确定 114
6.1.2 装入制度 115
6.1.3 装料次序 115
6.1.4 “一罐到底”技术 115
6.2 供氧制度 116
6.2.1 顶吹氧射流与熔池的相互作用 116
6.2.2 供氧参数 124
6.2.3 氧枪操作 126
6.3 底吹工艺 129
6.3.1 底吹气体对熔池的作用 129
6.3.2 底吹供气强度的确定 130
6.3.3 底部供气模式 131
6.4 造渣制度 132
6.4.1 熔渣的形成 133
6.4.2 成渣路线 135
6.4.3 泡沫渣 136
6.4.4 造渣方法 137
6.4.5 白云石造渣 139
6.4.6 渣料加入量与加入时机 139
6.4.7 吹损与喷溅 141
6.5 温度制度 142
6.5.1 热量来源和热量消耗 142
6.5.2 出钢温度的确定 144
6.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应 144
6.5.4 温度控制 146
6.6 终点控制 147
6.6.1 终点控制的内容 147
6.6.2 终点经验控制 147
6.6.3 自动控制 149
6.6.4 出钢 164
6.7 脱氧及合金化制度 168
6.7.1 不同钢种的脱氧 168
6.7.2 脱氧方法 169
6.7.3 合金的加入原则 169
6.7.4 脱氧操作 171
6.7.5 合金加入量的确定 171
6.7.6 钢的微合金化 172
6.8 低成本炼钢关键工艺技术 181
6.8.1 少渣炼钢技术 181
6.8.2 石灰石造渣技术 183
6.8.3 氧化物矿直接合金化技术 184
6.8.4 高碳出钢控氧技术 188
思考题 190
7 转炉炉衬与长寿技术 191
7.1 转炉炉衬 191
7.1.1 转炉内衬用砖 191
7.1.2 转炉出钢口用砖 192
7.1.3 复吹转炉底部供气用砖 193
7.1.4 对炉衬砖的砌筑要求 193
7.2 炉衬寿命 193
7.2.1 炉衬损坏的原因 193
7.2.2 炉衬砖的蚀损机理 193
7.2.3 提高转炉炉龄的措施 194
7.3 溅渣护炉技术 196
7.3.1 溅渣护炉的机理 197
7.3.2 溅渣层的蚀损机理 199
7.3.3 溅渣护炉工艺 200
思考题 209
8 电弧炉炼钢设备 210
8.1 电弧炉的机械设备 210
8.1.1 电弧炉炉体装置 210
8.1.2 电炉倾动机构 214
8.1.3 电极升降机构 215
8.1.4 炉顶装料系统 215
8.2 电弧炉的电气设备 216
8.2.1 电弧炉的主电路 216
8.2.2 电弧炉电控设备 222
8.2.3 电弧炉运行的电气特性 223
8.2.4 供电制度的确定 226
思考题 228
9 电弧炉炼钢冶炼工艺 229
9.1 电弧炉炼钢概述 229
9.2 电弧炉冶炼方法 229
9.3 传统电弧炉炼钢冶炼工艺 230
9.3.1 补炉 230
9.3.2 装料 232
9.3.3 熔化期 234
9.3.4 氧化期 237
9.3.5 还原期 240
9.4 现代电弧炉炼钢冶炼工艺 247
9.4.1 现代电弧炉炼钢工艺流程 247
9.4.2 废钢预热 247
9.4.3 超高功率电弧炉 250
9.4.4 直流电弧炉 264
9.4.5 高阻抗电弧炉 269
思考题 271
10 特种冶金 272
10.1 感应熔炼法 272
10.1.1 感应炉的冶炼设备 272
10.1.2 中频感应炉熔炼工艺 277
10.2 真空感应熔炼法 279
10.2.1 真空感应炉 279
10.2.2 熔炼操作 280
10.2.3 熔炼特点 282
10.3 电渣重熔法 282
10.3.1 设备组成 282
10.3.2 冶金特点 284
10.3.3 工艺过程 285
10.3.4 优质大钢锭制备 289
10.3.5 冶金质量 290
10.4 真空电弧重熔法 290
10.4.1 设备组成 291
10.4.2 熔炼过程 292
10.5 电子束熔炼法 293
10.5.1 工作原理 293
10.5.2 设备组成 293
10.5.3 熔炼工艺 294
10.6 等离子弧熔炼法 294
10.6.1 等离子弧和等离子枪 294
10.6.2 等离子熔炼炉 295
思考题 297
11 炼钢二次资源的综合利用 298
11.1 绿色冶金的概念 298
11.2 炼钢过程“三废”处理与综合利用 299
11.2.1 烟气、烟尘处理与利用 299
11.2.2 钢渣处理与利用 314
11.2.3 污水处理与利用 320
思考题 324
参考文献 325