鋼鐵冶金輔助材料

前言

隨著時代的進步，人們對鋼的性能要求越來越高、越來越細(xì)。鋼鐵冶金輔助材料在爐外精煉和連鑄生產(chǎn)過程中凈化鋼液、絕熱保溫等方面的冶金功效變得越來越重要，成為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)必不可少的材料。隨著鋼鐵材料功能的多元化發(fā)展，鋼鐵冶金新工藝、新裝備應(yīng)運而生，從而促進了潔凈鋼、超純凈鋼等高性能鋼的生產(chǎn)。為適應(yīng)這種發(fā)展需要，冶金輔助材料也由原來的粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊?、精?xì)化。為構(gòu)筑綠色冶金，促進循環(huán)經(jīng)濟，冶金輔助材料也需要從原來單純的功能型向環(huán)境友好型方向轉(zhuǎn)變。因此，冶金輔助材料越來越引起冶金工作者的廣泛重視，其研究與開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前鋼鐵冶金領(lǐng)域一個重要的研究方向。鋼鐵冶金輔助材料品種繁多，目前常用的主要有精煉渣、覆蓋劑、保護渣、脫氧劑、脫硫劑、脫磷劑、增碳劑、泡沫渣、鋼渣調(diào)質(zhì)劑、濺渣護爐用大面噴補料、電爐爐底干式搗打料和渣洗用合成渣等，每年需要量達數(shù)百萬噸。但在冶金輔助材料的開發(fā)與應(yīng)用方面，不少鋼鐵企業(yè)和冶金輔助材料生產(chǎn)廠家的工程技術(shù)人員非常缺乏相關(guān)知識和技術(shù)，而國內(nèi)目前系統(tǒng)介紹該方面的著作非常有限，給冶金輔助材料的開發(fā)與應(yīng)用帶來極大不便。筆者自20世紀(jì)80年代開始，一直從事鋼鐵冶金輔助材料的研究工作，并取得多項科技成果。經(jīng)過多年努力，結(jié)合教學(xué)和科研工作，特別是近年來承擔(dān)國家“高效圓坯連鑄機研制”項目中多功能預(yù)熔型精煉渣的研究，筆者對鋼鐵冶金輔助材料在鋼鐵工業(yè)發(fā)展中的重要性有了進一步的體會和認(rèn)識。因此，筆者在整理自己多年研究工作的基礎(chǔ)上，借鑒了部分國內(nèi)外公開發(fā)表的先進研究成果，編寫了本書。本書主要介紹了應(yīng)用最廣、對鋼鐵性能影響最大的三類輔助材料：預(yù)熔型精煉渣、中間包覆蓋劑和連鑄保護渣，內(nèi)容涉及上述幾種典型冶金輔助材料開發(fā)的理論基礎(chǔ)、開發(fā)研究以及具體應(yīng)用實例，囊括了筆者從事研究的最新成果，對從事冶金輔助材料開發(fā)與應(yīng)用等方面的工作具有重要的參考價值。本書可作為企業(yè)工程技術(shù)人員及管理人員的參考書，也可供鋼鐵冶金專業(yè)學(xué)生作為教材使用。筆者在從事多年輔助材料的研究過程中，得到了東北大學(xué)朱苗勇教授、天津鋼管公司宋嘉鵬、姜桂連高級工程師等同志的無私幫助。在本書編寫過程中，東北大學(xué)施月循教授對文稿進行了審閱并提出了許多寶貴意見，在此一并表示感謝。由于時間倉促，書中難免存在缺點和不足之處，誠望讀者批評指正。

內(nèi)容概要

講述爐渣脫硫的基本原理，介紹預(yù)熔型精煉渣的生產(chǎn)、組成、配方設(shè)計及在爐渣脫硫中的應(yīng)用。     詳細(xì)介紹中間包覆蓋劑和連鑄保護渣的種類、作用、組成、配方設(shè)計及應(yīng)用實例等。     結(jié)合作者二十多年的研究成果，研究方案詳盡，應(yīng)用實例經(jīng)典。     內(nèi)容系統(tǒng)，數(shù)據(jù)翔實，緊跟行業(yè)發(fā)展潮流，對從事冶金輔助材料開發(fā)與應(yīng)用等工作的人員具有重要的參考價值。

作者簡介

李廣田，東北大學(xué)冶金系，教授

書籍目錄

第1章　爐渣脫硫理論 　1.1　國內(nèi)外脫硫現(xiàn)狀及發(fā)展概況 　1.2　硫?qū)﹁F和鋼的影響 　　1.2.1　硫在鐵中的狀態(tài) 　　1.2.2　鐵和鋼中的含硫夾雜物 　　1.2.3　硫?qū)﹁F熔體物理性質(zhì)的影響 　　1.2.4　硫?qū)︿撔阅艿挠绊?　1.3　常用的脫硫渣系 　　1.3.1　CaO?CaF2渣系 　　1.3.2　CaO?Al2O3渣系 　　1.3.3　CaO?Al2O3?CaF2渣系 　1.4　爐渣結(jié)構(gòu)理論及相圖 　　1.4.1　爐渣的化學(xué)成分及主要的二元渣系的相圖 　　1.4.2　三元渣系相圖 　　1.4.3　熔渣結(jié)構(gòu)理論 　　1.4.4　熔渣的化學(xué)性質(zhì) 　　1.4.5　熔渣的物理性質(zhì) 　1.5　煉鐵過程的脫硫 　　1.5.1　爐內(nèi)脫硫 　　1.5.2　爐外脫硫 　　1.5.3　新一代鎂基復(fù)合脫硫劑進行鐵水預(yù)處理脫硫 　1.6　煉鋼過程的脫硫 　　1.6.1　轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的脫硫 　　1.6.2　電爐煉鋼過程脫硫 　　1.6.3　連續(xù)煉鋼過程脫硫 　　1.6.4　渣洗脫硫 第2章　預(yù)熔型精煉渣 　2.1　預(yù)熔精煉渣的生產(chǎn) 　　2.1.1　液相及重結(jié)晶作用 　　2.1.2　固相反應(yīng) 　　2.1.3　再結(jié)晶和聚集再結(jié)晶作用 　　2.1.4　爐料的分解與揮發(fā) 　　2.1.5　精煉劑熔體的形成過程 　2.2　預(yù)熔精煉渣的組成與配方設(shè)計 　　2.2.1　精煉渣的組成 　　2.2.2　新型精煉渣系設(shè)計 　　2.2.3　新型精煉渣配方研究實例 　2.3　合成渣與預(yù)熔精煉渣脫硫的應(yīng)用實例 　　2.3.1　合成渣實例 　　2.3.2　預(yù)熔精煉渣實例 第3章　中間包覆蓋劑 　3.1　中間包覆蓋劑的發(fā)展和現(xiàn)狀 　3.2　中間包覆蓋劑的種類 　3.3　中間包覆蓋劑的作用 　　3.3.1　絕熱保溫及防止鋼液面結(jié)殼 　　3.3.2　隔絕空氣及防止鋼液二次氧化 　　3.3.3　吸收鋼液面上的非金屬夾雜物 　3.4　中間包覆蓋劑的渣層結(jié)構(gòu) 　　3.4.1　熔化溫度對各層厚度的影響 　　3.4.2　覆蓋劑總厚度對其各層厚度的影響 　　3.4.3　粉狀層熱導(dǎo)率對覆蓋劑各層厚度的影響 　3.5　覆蓋劑主要性能指標(biāo) 　3.6　覆蓋劑成分對性能的影響 　　3.6.1　覆蓋劑化學(xué)組成對熔點的影響 　　3.6.2　覆蓋劑化學(xué)組成對黏度的影響 　　3.6.3　覆蓋劑各成分對界面性質(zhì)的影響 　3.7　碳質(zhì)材料在中間包覆蓋劑中的作用 　3.8　新型生產(chǎn)超低碳鋼覆蓋劑的研究實例 　　3.8.1　中間包覆蓋劑用原料 　　3.8.2　實驗設(shè)備及測定原理 　　3.8.3　熔化時間控制材料的選擇及確定 　　3.8.4　膨脹石墨含量對覆蓋劑保溫性能和膨脹性能的影響 　　3.8.5　試驗方案設(shè)計 　　3.8.6　實驗結(jié)果及分析 　　3.8.7　配方優(yōu)選 　3.9　覆蓋劑試驗應(yīng)用實例 　　3.9.1　實驗條件 　　3.9.2　保溫性能和吸收夾雜性能 　　3.9.3　中間包鋼水試樣化學(xué)成分的變化 　　3.9.4　中間包鋼水試樣中的非金屬夾雜物形態(tài)分析 　　3.9.5　鋼水增碳情況 　　3.9.6　包壁結(jié)渣問題分析 　　3.9.7　對環(huán)境的影響 第4章　連鑄保護渣 附錄1　冶金輔助常用原料及特種原料性能參數(shù) 附錄2　鋼包覆蓋劑理化性能 附錄3　泡沫渣技術(shù)參數(shù)

章節(jié)摘錄

插圖：國外工業(yè)上應(yīng)用的鐵水爐外脫硫劑主要有蘇打、電石、石灰、金屬鎂以及以它們?yōu)榛A(chǔ)的復(fù)合脫硫劑。研究表明，復(fù)合脫硫劑具有比單一脫硫劑效率高、成本低、環(huán)境污染小的優(yōu)點，因而工業(yè)生產(chǎn)多使用復(fù)合脫硫劑，如電石系（西歐、日本、北美），蘇打系（日本、西歐），石灰系（日本、前蘇聯(lián)、法國、美國），金屬鎂系（北美、前蘇聯(lián)、西歐、日本）等。我國工業(yè)上采用的鐵水脫硫劑則主要以石灰系為主。目前國內(nèi)外大中型鋼鐵廠廣泛采用的是在鐵水罐、混鐵車內(nèi)噴吹石灰系、電石系和鎂系脫硫法。隨著用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，鋼鐵生產(chǎn)者不斷地把新的工藝方法應(yīng)用到煉鋼生產(chǎn)中。在不影響現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)能力的前提下，為了用更經(jīng)濟的方法生產(chǎn)高質(zhì)量純凈鋼，兩階段煉鋼工序得到了發(fā)展。第一階段就是把高爐鐵水及廢鋼在轉(zhuǎn)爐內(nèi)熔煉成初級鋼水?，F(xiàn)代先進的煉鋼技術(shù)提高了這道工序的生產(chǎn)能力，但這種生產(chǎn)方式?jīng)]有為生產(chǎn)高質(zhì)量鋼提供足夠的時間，同時在實際應(yīng)用中對鋼質(zhì)量的要求都比初級冶煉鋼高，這樣鋼鐵生產(chǎn)者在初煉鋼水后又對鋼水進行進一步的精煉，二次精煉或稱鋼包精煉技術(shù)應(yīng)運而生，并在過去的二十年中在全世界范圍內(nèi)被普遍采用。二次精煉是在鋼水出爐后對鋼水進行相關(guān)方面的全部處理，其目的是在不影響現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)能力的前提下，對鋼水進行深度精煉以便得到高質(zhì)量的鋼水。根據(jù)二次精煉在鋼水處理中的冶金功能，應(yīng)用二次精煉或鋼包精煉工藝也不是孤立的，二次精煉效果與第一次精煉有很大關(guān)系，實際生產(chǎn)中應(yīng)減少初煉渣進入精煉鋼包，采用高質(zhì)量的耐火材料，減少氧化物夾雜，采用氬氣攪拌技術(shù)，應(yīng)用保護氣氛以防止鋼水二次氧化。在生產(chǎn)高質(zhì)量鋼的二次精煉中，用合適的精煉渣脫硫是一個重要的工藝。許多文獻都報道和研究了采用合成渣脫硫的問題。

編輯推薦

《鋼鐵冶金輔助材料:精煉渣、覆蓋劑、保護渣》是由化學(xué)工業(yè)出版社出版的。

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