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(jì)初葉電弧的發(fā)明，用于煉鋼并進(jìn)行工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)則始于20世紀(jì)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(huì)廢棄物循環(huán)處理的重要手段，也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)環(huán)節(jié)。傅杰教授從事電冶金學(xué)科的教學(xué)和科研工作已將近五十年，是我國(guó)電冶金領(lǐng)域資深教授和著名學(xué)者。長(zhǎng)期以來(lái)，傅杰教授一方面從事教育工作并進(jìn)行理論研究，一方面特別注重深入工廠開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，取得了卓著的成就。傅杰教授曾參與過(guò)“八五”直流電爐與鋼包精煉爐攻關(guān)，當(dāng)時(shí)攻關(guān)的結(jié)果是建成了一臺(tái)容量為5t和一臺(tái)容量為30t的直流電弧爐，還建成了幾臺(tái)容量為25～50t的直流鋼包爐……從當(dāng)時(shí)的背景和認(rèn)識(shí)水平看，應(yīng)該說(shuō)是取得了成功，有所進(jìn)步。后來(lái)，傅杰教授認(rèn)識(shí)到這些小電爐難以解決現(xiàn)代電爐流程的順行問(wèn)題，特別是不能適應(yīng)現(xiàn)代連鑄機(jī)的多爐連澆問(wèn)題；由此他對(duì)現(xiàn)代電爐煉鋼的核心價(jià)值、核心技術(shù)問(wèn)題、工藝流程問(wèn)題等不斷進(jìn)行深入思考、理論研究和實(shí)驗(yàn)證明，提出了許多頗有見(jiàn)地的觀點(diǎn)，為推動(dòng)我國(guó)電爐鋼廠的技術(shù)進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)，特別是對(duì)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(jìn)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(guò)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(jì)等方面所特有的優(yōu)勢(shì)，在鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。我國(guó)電爐工作者堅(jiān)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(kāi)拓性的成果，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?！　”緯?shū)共6章。第1章論述了與我國(guó)現(xiàn)代電爐煉鋼發(fā)展有關(guān)的問(wèn)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(duì)現(xiàn)代電爐煉鋼的核心問(wèn)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(diǎn)動(dòng)態(tài)控制、電爐流程工程問(wèn)題進(jìn)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(jì)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(xiě)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(kāi)發(fā)表資料，以便于讀者查閱?！　”緯?shū)可供鋼鐵冶金領(lǐng)域的科研人員、生產(chǎn)技術(shù)人員、工程設(shè)計(jì)人員、管理人員和教學(xué)人員閱讀。

書(shū)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(wèn)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(guó)現(xiàn)代電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展、問(wèn)題及對(duì)策1.3.1世界電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展1.3.2我國(guó)電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展1.3.3我國(guó)現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)及電爐鋼生產(chǎn)的發(fā)展、問(wèn)題與對(duì)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(duì)象及研究?jī)?nèi)容1.4.2關(guān)于廢鋼和生鐵價(jià)格的分析和確定1.4.3測(cè)算條件1.4.4基本測(cè)算的計(jì)算結(jié)果1.4.5廢鋼價(jià)格對(duì)各種模式制造成本的影響1.4.6電價(jià)對(duì)不同模式成本的影響1.4.7分析結(jié)論1.5冶金學(xué)的發(fā)展參考文獻(xiàn)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(lái)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(jì)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(biāo)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(jì)2.4現(xiàn)代電爐煉鋼冶煉周期綜合控制理論的形成過(guò)程參考文獻(xiàn)3現(xiàn)代電爐冶煉過(guò)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(guò)程中氮反應(yīng)的共同規(guī)律3.1.3研究過(guò)程3.2表面活性物質(zhì)氧、硫?qū)︿撘何⒚摰挠绊?.2.1理論分析3.2.2溫度及硫含量對(duì)鋼液脫氮?jiǎng)恿W(xué)影響的實(shí)驗(yàn)研究3.2.3碳氧反應(yīng)區(qū)的溫度3.2.4鋼液吸氮的實(shí)驗(yàn)研究3.3現(xiàn)代電爐鋼液氮反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型3.3.1總體數(shù)學(xué)描述3.3.2氮反應(yīng)數(shù)學(xué)模型3.3.3氮反應(yīng)模型的驗(yàn)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(duì)冶煉終點(diǎn)[N]的影響3.4.3變流量底吹氮對(duì)冶煉終點(diǎn)[N]的影響3.4.4連鑄過(guò)程的增氮參考文獻(xiàn)4現(xiàn)代電爐冶煉終點(diǎn)控制4.1電爐自動(dòng)化煉鋼技術(shù)概述4.2電爐終點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制的目標(biāo)4.3宏觀優(yōu)化模型4.4廢鋼熔化及鋼液溫度計(jì)算模型4.4.1廢鋼熔化數(shù)學(xué)描述4.4.2電爐冶煉過(guò)程溫度計(jì)算模型4.5電爐冶煉過(guò)程脫碳模型4.5.1氧傳遞過(guò)程描述4.5.2乳化反應(yīng)區(qū)的脫碳計(jì)算4.5.3鋼渣界面反應(yīng)區(qū)脫碳速率計(jì)算4.6電爐冶煉終點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制相關(guān)數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用4.6.1廢鋼熔化及鋼液溫度計(jì)算模型的應(yīng)用4.6.2脫碳模型的應(yīng)用參考文獻(xiàn)5電爐流程工程學(xué)5.120世紀(jì)90年代以來(lái)中國(guó)在冶金領(lǐng)域的若干理論貢獻(xiàn)5.1.1冶金流程工程學(xué)5.1.2冶金反應(yīng)工程學(xué)在中國(guó)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(jì)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(xiàn)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(diǎn)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(qiáng)耐候鋼的研發(fā)6.3HSLC鋼6.3.1HSLC鋼成分設(shè)計(jì)要點(diǎn)6.3.2HSLC鋼的力學(xué)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(qiáng)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(duì)鋼的析出強(qiáng)化作用6.5.1HSLC鋼中的納米鐵碳析出物及其對(duì)鋼的強(qiáng)化作用6.5.2TRC和F-TMCP6.5.3鐵素體+珠光體鋼的強(qiáng)化機(jī)理6.5.4鋼的軟化機(jī)理6.5.5HSLC鋼中納米氮化物的析出作用6.6有待進(jìn)一步研究的科學(xué)問(wèn)題參考文獻(xiàn)附錄引言附錄Ⅰ我國(guó)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(kāi)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(kāi)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(dāng)代電爐流程和電爐工程問(wèn)題研討會(huì)”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(huì)發(fā)展的重要需求，反過(guò)來(lái)又推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展，是各國(guó)實(shí)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(gè)時(shí)期，即古代、近代、現(xiàn)代，各時(shí)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(guó)是世界上最早使用鐵的國(guó)家之一。商代中期即公元前十四世紀(jì)開(kāi)始使用隕鐵，春秋晚期即公元六世紀(jì)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(qiáng)化鼓風(fēng)和加高爐爐身又煉出了生鐵。生鐵在鑄鍛成器具過(guò)程中脫碳成鋼是我國(guó)古代冶金技術(shù)的特點(diǎn)。我國(guó)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(dá)到較高水平，能夠?yàn)闊掍撎峁┏渥愕纳F原料，發(fā)展了炒鋼技術(shù)，文獻(xiàn)指出，我國(guó)炒鋼技術(shù)始于西漢中期（公元前二世紀(jì)）。炒鋼就是把生鐵加入爐膛中，燃燒木炭以提高爐溫來(lái)使生鐵升溫，借助空氣中的氧和加入鐵礦石的氧并通過(guò)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(diǎn)，故成品鋼不是可供鑄造的鋼液，而是半熔融狀態(tài)的團(tuán)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(tuán)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(fēng)設(shè)備，例如活塞式風(fēng)箱向爐膛中鼓人空氣并輔以升溫劑、熔劑來(lái)進(jìn)行冶煉的。1958年我國(guó)各地出現(xiàn)的“炒鋼”就屬于這種改進(jìn)了的炒鋼工藝。插圖：

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