現(xiàn)代電爐煉鋼理論與應(yīng)用

前言

電爐煉鋼發(fā)端于19世紀初葉電弧的發(fā)明，用于煉鋼并進行工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)則始于20世紀初?，F(xiàn)在，電爐煉鋼已成為現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的重要組成部分。以再生廢鋼為主要資源和以電力為主要能源的電爐一精煉一連鑄一熱軋流程，即所謂“短流程”所生產(chǎn)的粗鋼已占全球粗鋼產(chǎn)量的三分之一左右。電爐煉鋼是社會廢棄物循環(huán)處理的重要手段，也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的一個環(huán)節(jié)。傅杰教授從事電冶金學科的教學和科研工作已將近五十年，是我國電冶金領(lǐng)域資深教授和著名學者。長期以來，傅杰教授一方面從事教育工作并進行理論研究，一方面特別注重深入工廠開展實驗研究，取得了卓著的成就。傅杰教授曾參與過“八五”直流電爐與鋼包精煉爐攻關(guān)，當時攻關(guān)的結(jié)果是建成了一臺容量為5t和一臺容量為30t的直流電弧爐，還建成了幾臺容量為25～50t的直流鋼包爐……從當時的背景和認識水平看，應(yīng)該說是取得了成功，有所進步。后來，傅杰教授認識到這些小電爐難以解決現(xiàn)代電爐流程的順行問題，特別是不能適應(yīng)現(xiàn)代連鑄機的多爐連澆問題；由此他對現(xiàn)代電爐煉鋼的核心價值、核心技術(shù)問題、工藝流程問題等不斷進行深入思考、理論研究和實驗證明，提出了許多頗有見地的觀點，為推動我國電爐鋼廠的技術(shù)進步做出了貢獻，特別是對珠江鋼廠電爐一薄板坯連鑄一連軋新流程健康發(fā)展付出了巨大努力，成就卓著。鑒于現(xiàn)代電爐流程的技術(shù)進步集中地體現(xiàn)在：電爐生產(chǎn)節(jié)奏“轉(zhuǎn)爐化”；二次精煉在線化；凝固成型過程全連鑄化；建立在連續(xù)軋制基礎(chǔ)上的產(chǎn)品專業(yè)化、系列化。

內(nèi)容概要

　　現(xiàn)代電爐煉鋼流程由于在節(jié)能環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟等方面所特有的優(yōu)勢，在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。我國電爐工作者堅持自主創(chuàng)新，在現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)的理論研究及其工程應(yīng)用等方面取得了許多開拓性的成果，達到國際領(lǐng)先水平?！　”緯?章。第1章論述了與我國現(xiàn)代電爐煉鋼發(fā)展有關(guān)的問題，闡明了現(xiàn)代電爐煉鋼的“特征”、現(xiàn)代電爐煉鋼與現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼的“共性”及電爐煉鋼發(fā)展歷史的“分期”等；第2～5章對現(xiàn)代電爐煉鋼的核心問題，即電爐冶煉周期的綜合控制理論、鋼液中氮的控制、現(xiàn)代電爐冶煉終點動態(tài)控制、電爐流程工程問題進行了系統(tǒng)介紹；第6章介紹了建立在鋼組織性能的綜合控制理論和經(jīng)濟分析基礎(chǔ)上的電爐鋼高附加值產(chǎn)品。附錄匯集了作者撰寫的與現(xiàn)代電爐煉鋼發(fā)展和薄板坯連鑄連軋有關(guān)的一些論文的目錄和幾篇未公開發(fā)表資料，以便于讀者查閱?！　”緯晒╀撹F冶金領(lǐng)域的科研人員、生產(chǎn)技術(shù)人員、工程設(shè)計人員、管理人員和教學人員閱讀。

書籍目錄

1概論1.1煉鋼技術(shù)發(fā)展史1.1.1古代煉鋼法1.1.2近代煉鋼法1.1.3現(xiàn)代煉鋼法1.2電爐煉鋼技術(shù)發(fā)展歷史的“分期”問題1.2.1傳統(tǒng)電爐煉鋼技術(shù)的發(fā)生發(fā)展期和成熟期1.2.2現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)的發(fā)生發(fā)展期和成熟期1.2.3現(xiàn)代煉鋼流程的共性1.3我國現(xiàn)代電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展、問題及對策1.3.1世界電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展1.3.2我國電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展1.3.3我國現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)及電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展、問題與對策1.4現(xiàn)代電爐和轉(zhuǎn)爐鋼的制造成本分析1.4.1研究對象及研究內(nèi)容1.4.2關(guān)于廢鋼和生鐵價格的分析和確定1.4.3測算條件1.4.4基本測算的計算結(jié)果1.4.5廢鋼價格對各種模式制造成本的影響1.4.6電價對不同模式成本的影響1.4.7分析結(jié)論1.5冶金學的發(fā)展參考文獻2現(xiàn)代電爐煉鋼冶煉周期的綜合控制理論與應(yīng)用2.1現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)是圍繞冶煉周期這一核心發(fā)展起來的2.2傳統(tǒng)電爐冶煉周期的綜合控制理論2.3現(xiàn)代電爐冶煉周期的綜合控制理論及應(yīng)用2.3.1修正的電爐冶煉周期綜合控制公式2.3.2現(xiàn)代電爐冶煉周期的計算模型2.3.3電爐加部分鐵水的技術(shù)分析2.3.4以工序效益最大化為目標的現(xiàn)代電爐冶煉工藝優(yōu)化模型2.3.5電爐全廢鋼冶煉的技術(shù)分析2.3.6現(xiàn)代電爐設(shè)計2.4現(xiàn)代電爐煉鋼冶煉周期綜合控制理論的形成過程參考文獻3現(xiàn)代電爐冶煉過程鋼液中氮的控制3.1概述3.1.1氮在鋼中的作用3.1.2鋼冶煉過程中氮反應(yīng)的共同規(guī)律3.1.3研究過程3.2表面活性物質(zhì)氧、硫?qū)︿撘何?、脫氮的影?.2.1理論分析3.2.2溫度及硫含量對鋼液脫氮動力學影響的實驗研究3.2.3碳氧反應(yīng)區(qū)的溫度3.2.4鋼液吸氮的實驗研究3.3現(xiàn)代電爐鋼液氮反應(yīng)的數(shù)學模型3.3.1總體數(shù)學描述3.3.2氮反應(yīng)數(shù)學模型3.3.3氮反應(yīng)模型的驗證3.4氮控制理論的工業(yè)應(yīng)用3.4.1全程底吹氮工藝研究3.4.2底吹氮流量對冶煉終點[N]的影響3.4.3變流量底吹氮對冶煉終點[N]的影響3.4.4連鑄過程的增氮參考文獻4現(xiàn)代電爐冶煉終點控制4.1電爐自動化煉鋼技術(shù)概述4.2電爐終點動態(tài)控制的目標4.3宏觀優(yōu)化模型4.4廢鋼熔化及鋼液溫度計算模型4.4.1廢鋼熔化數(shù)學描述4.4.2電爐冶煉過程溫度計算模型4.5電爐冶煉過程脫碳模型4.5.1氧傳遞過程描述4.5.2乳化反應(yīng)區(qū)的脫碳計算4.5.3鋼渣界面反應(yīng)區(qū)脫碳速率計算4.6電爐冶煉終點動態(tài)控制相關(guān)數(shù)學模型的應(yīng)用4.6.1廢鋼熔化及鋼液溫度計算模型的應(yīng)用4.6.2脫碳模型的應(yīng)用參考文獻5電爐流程工程學5.120世紀90年代以來中國在冶金領(lǐng)域的若干理論貢獻5.1.1冶金流程工程學5.1.2冶金反應(yīng)工程學在中國的發(fā)展5.1.3現(xiàn)代電爐煉鋼理論5.2電爐功能演變與現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)特征5.2.1鋼產(chǎn)品制造功能5.2.2能源轉(zhuǎn)化功能5.2.3循環(huán)經(jīng)濟功能5.3鋼廠分類與電爐鋼生產(chǎn)流程的類型5.4電爐流程的節(jié)能減排5.5電爐流程的工序與“界面”參考文獻6電爐高附加值鋼6.1電爐高附加值鋼概述6.2電爐CSP集裝箱板的生產(chǎn)與研發(fā)6.2.1電爐CSP生產(chǎn)線生產(chǎn)集裝箱板的難點6.2.2生產(chǎn)集裝箱板的技術(shù)措施6.2.32000～2005年珠鋼生產(chǎn)集裝箱板的狀況6.2.4集裝箱用鈦微合金化高強耐候鋼的研發(fā)6.3HSLC鋼6.3.1HSLC鋼成分設(shè)計要點6.3.2HSLC鋼的力學性能6.3.3HSLC鋼的基本組織與晶粒尺寸6.4小方坯連鑄連軋低成本高強度螺紋鋼及線材探討6.5鐵素體+珠光體鋼中納米析出物及其對鋼的析出強化作用6.5.1HSLC鋼中的納米鐵碳析出物及其對鋼的強化作用6.5.2TRC和F-TMCP6.5.3鐵素體+珠光體鋼的強化機理6.5.4鋼的軟化機理6.5.5HSLC鋼中納米氮化物的析出作用6.6有待進一步研究的科學問題參考文獻附錄引言附錄Ⅰ我國現(xiàn)代電爐煉鋼的發(fā)展主要論文目錄附錄Ⅱ薄板坯連鑄連軋主要論文目錄附錄Ⅲ幾篇未正式發(fā)表、讀者不便查找的論文Ⅲ.1關(guān)于開展“電磁技術(shù)在連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)中應(yīng)用基礎(chǔ)研究”的建議Ⅲ.2關(guān)于開設(shè)“鋼鐵冶金工程”課程的設(shè)想Ⅲ.3關(guān)于舉辦第二次“當代電爐流程和電爐工程問題研討會”的建議Ⅲ.4《電爐CSP工藝與材料研究文集》前言Ⅲ.5電爐CSP工藝基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新

章節(jié)摘錄

1概論1.1煉鋼技術(shù)發(fā)展史鋼鐵是人類文明的基礎(chǔ)。足夠數(shù)量的優(yōu)質(zhì)鋼鐵材料是人類社會發(fā)展的重要需求，反過來又推動社會的發(fā)展，是各國實現(xiàn)工業(yè)化的必要條件。煉鋼技術(shù)發(fā)展歷史可以劃分為三個時期，即古代、近代、現(xiàn)代，各時期煉鋼方法分別為古代煉鋼法、近代煉鋼法和現(xiàn)代煉鋼法。1.1.1古代煉鋼法我國是世界上最早使用鐵的國家之一。商代中期即公元前十四世紀開始使用隕鐵，春秋晚期即公元六世紀左右出現(xiàn)人工冶煉的鐵器。最初煉出的鐵是用木炭加熱和還原鐵礦石得到的塊鐵，以后由于強化鼓風和加高爐爐身又煉出了生鐵。生鐵在鑄鍛成器具過程中脫碳成鋼是我國古代冶金技術(shù)的特點。我國的炒鋼是世界上最早用熔化生鐵氧化熔煉的煉鋼方法。西漢后期，生鐵冶煉已達到較高水平，能夠為煉鋼提供充足的生鐵原料，發(fā)展了炒鋼技術(shù)，文獻指出，我國炒鋼技術(shù)始于西漢中期（公元前二世紀）。炒鋼就是把生鐵加入爐膛中，燃燒木炭以提高爐溫來使生鐵升溫，借助空氣中的氧和加入鐵礦石的氧并通過人工攪拌，使生鐵中的碳氧化，得到碳含量較低、可鍛的鋼或熟鐵。由于冶煉溫度及金屬溫度低于金屬的熔點，故成品鋼不是可供鑄造的鋼液，而是半熔融狀態(tài)的團塊，在爐膛中成蜂窩狀，空隙中含有氧化性渣，與鐵或鋼液相共存。工人用鐵鉗將團塊夾出，在鐵砧子上反復(fù)鍛打錘擊，將蜂窩孔隙中的渣液擠出，得到致密鋼坯或成品件。以后也有用鑄鐵件碎塊，甚至鐵水作原料，用鼓風設(shè)備，例如活塞式風箱向爐膛中鼓人空氣并輔以升溫劑、熔劑來進行冶煉的。1958年我國各地出現(xiàn)的“炒鋼”就屬于這種改進了的炒鋼工藝。插圖：

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