煉鋼學(xué)

前言

近十年來(lái)，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)持續(xù)高速增長(zhǎng)，取得了舉世矚目的成就。全國(guó)產(chǎn)鋼能力從十多年前的1億噸，發(fā)展到目前的6億噸左右。鋼鐵生產(chǎn)流程的主流裝備已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平并立足于國(guó)內(nèi)制造。鋼鐵材料實(shí)物質(zhì)量的穩(wěn)定提高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化需要大批鋼鐵冶金的應(yīng)用型人才。因此，本著理論聯(lián)系實(shí)際、強(qiáng)調(diào)基本理論與實(shí)踐相結(jié)合、重視工藝操作、注重實(shí)用性、突出應(yīng)用的原則，在認(rèn)真研究了冶金工程專業(yè)教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，為提高學(xué)生理論分析能力和培養(yǎng)實(shí)際操作能力而編寫(xiě)本書(shū)。本書(shū)是冶金行業(yè)“十一五”規(guī)劃教材。根據(jù)冶金工程專業(yè)特點(diǎn)，本書(shū)重點(diǎn)介紹了煉鋼原理、煉鋼原材料、氣體射流與熔池的作用、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝制度、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、濺渣護(hù)爐、煉鋼生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制、電爐煉鋼、現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)等內(nèi)容。鐵水預(yù)處理和爐外精煉、連續(xù)鑄鋼的相關(guān)內(nèi)容則在另外兩本規(guī)劃教材《爐外處理》、《連續(xù)鑄鋼》中介紹，三本教材可以配套使用。本書(shū)由雷亞、楊治立、任正德、孫亞琴、周書(shū)才編著。全書(shū)共12章，其中，第1、6、9、12章由雷亞編寫(xiě)，第2章由周書(shū)才編寫(xiě)，第3～5章由孫亞琴編寫(xiě)，第7、8章由楊治立編寫(xiě)，第10、11章由任正德編寫(xiě)，全書(shū)由雷亞統(tǒng)稿。鄭沛然審閱了全稿，并提出許多建設(shè)性的意見(jiàn)和建議，使本書(shū)的內(nèi)容更加嚴(yán)謹(jǐn)。同時(shí)，在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中得到，臺(tái)金同行的大力支持，引用了他們部分公開(kāi)發(fā)表的資料，編者在此表示衷心的感謝。由于時(shí)間緊迫、經(jīng)驗(yàn)不足，加之編者水平有限，書(shū)中如有不妥和疏漏之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　《煉鋼學(xué)》根據(jù)冶金工程專業(yè)特點(diǎn)，介紹了煉鋼原理、煉鋼原材料、氣體射流與熔池的作用以及轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝制度、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、濺渣護(hù)爐、煉鋼生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制、電爐煉鋼、現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)等內(nèi)容?！　　稛掍搶W(xué)》在吸收冶金類相關(guān)教材精華的基礎(chǔ)上，注重教材內(nèi)容的針對(duì)性和實(shí)用性，未介紹一些與冶金原理、冶金傳輸課程重復(fù)的內(nèi)容，充分照顧到應(yīng)用型本科學(xué)生的實(shí)際接受能力，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，面向現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；加強(qiáng)了與專業(yè)關(guān)系密切的內(nèi)容，緊密結(jié)合鋼鐵冶金前沿新技術(shù)補(bǔ)充有關(guān)內(nèi)容，將最新科研成果融入《高等學(xué)校規(guī)劃教材·煉鋼學(xué)》體系中，充實(shí)和豐富了教學(xué)內(nèi)容?！　　稛掍搶W(xué)》是冶金行業(yè)“十一五”應(yīng)用型本科學(xué)校冶金工程類專業(yè)規(guī)劃教材，也可作為冶金工程技術(shù)人員參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

1 概論1.1 煉鋼的發(fā)展過(guò)程1.2 我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展1.2.1 鋼產(chǎn)量的迅速增加1.2.2 現(xiàn)代化煉鋼生產(chǎn)流程的建立1.2.3 鋼純凈度的大幅度提高1.2.4 煉鋼技術(shù)的重大創(chuàng)新1.3 國(guó)外鋼鐵工業(yè)的發(fā)展思考題2 煉鋼的基礎(chǔ)理論2.1 鋼液的物理性質(zhì)2.1.1 鋼的密度2.1.2 鋼的熔點(diǎn)2.1.3 鋼液的黏度2.1.4 鋼液的表面張力2.1.5 鋼的導(dǎo)熱能力2.2 爐渣的物理化學(xué)性質(zhì)2.2.1 爐渣的作用與組成2.2.2 爐渣的化學(xué)性質(zhì)2.2.3 爐渣的物理性質(zhì)2.3 熔融金屬中的煉鋼反應(yīng)2.3.1 反應(yīng)的物理化學(xué)特征2.3.2 單一元素脫除雜質(zhì)時(shí)各組成的變化和控制2.3.3 兩種元素脫除一種雜質(zhì)時(shí)的分析2.4 爐渣和鋼液之間的反應(yīng)2.4.1 渣量在煉鋼過(guò)程中的作用2.4.2 渣量和脫氧的關(guān)系2.4.3 鋼渣界面反應(yīng)2.5 硅、錳的氧化和還原反應(yīng)2.5.1 硅的氧化和還原2.5.2 錳的氧化與還原2.6 鋼液脫碳2.6.1 氧氣的溶解2.6.2 鋼液中碳的溶解2.6.3 鋼液的脫碳反應(yīng)2.7 鋼液的脫磷2.7.1 磷對(duì)鋼材性能的影響2.7.2 氧化脫磷2.7.3 還原脫磷2.8 鋼液的脫硫2.8.1 金屬熔體中的脫硫2.8.2 爐渣脫硫2.8.3 氣化脫硫2.8.4 脫硫量的確定2.8.5 脫硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)2.9 鋼液的氧化與脫氧2.9.1 鋼液中元素的氧化2.9.2 鋼液的脫氧2.10 鉻、釩、鈮的氧化2.10.1 鉻的氧化2.10.2 釩的氧化2.10.3 鈮的氧化2.11 氫、氮的反應(yīng)2.11.1 氣體對(duì)鋼的危害2.11.2 氫、氮的溶解度2.11.3 煉鋼過(guò)程中氣體的溶解2.11.4 影響氫和氮在鋼中溶解度的因素2.11.5 鋼液的脫氣反應(yīng)和工藝參數(shù)的關(guān)系2.12 煉鋼過(guò)程中鋼液的攪拌2.12.1 電磁攪拌2.12.2 氣體攪拌2.12.3 RH真空攪拌2.12.4 鋼液出鋼過(guò)程中的攪拌功和比攪拌功率思考題3 煉鋼原材料3.1 金屬料3.1.1 鐵水3.1.2 廢鋼3.1.3 生鐵3.1.4 直接還原鐵3.1.5 鐵合金3.2 造渣材料3.2.1 石灰3.2.2 鎂質(zhì)石灰3.2.3 白云石3.2.4 螢石3.2.5 合成造渣劑3.2.6 菱鎂礦3.2.7 火磚塊3.3 氧化劑、冷卻劑和增碳劑3.3.1 氧化劑3.3.2 冷卻劑3.3.3 增碳劑思考題4 氣體射流與熔池的相互作用4.1 氣體射流的狀態(tài)與特征4.1.1 頂吹供氧的射流4.1.2 底吹供氣的射流4.2 氣體射流與熔池的相互作用4.2.1 頂吹氧射流與熔池的相互作用4.2.2 底吹氣體對(duì)熔池的作用4.2.3 復(fù)合吹煉氣體對(duì)熔池的攪拌思考題5 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝5.1 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝概述5.1.1 吹煉過(guò)程操作工序5.1.2 轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中金屬成分的變化規(guī)律5.1.3 轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中熔渣成分的變化規(guī)律5.1.4 轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中熔池溫度的變化規(guī)律5.2 裝入制度5.2.1 裝入量的確定5.2.2 裝入制度類型5.2.3 裝料次序5.3 供氧制度5.3.1 供氧制度的內(nèi)容5.3.2 氧槍5.3.3 供氧參數(shù)5.3.4 供氧操作5.4 造渣制度5.4.1 造渣的定義、目的和要求5.4.2 爐渣的形成5.4.3 石灰的溶解機(jī)理及影響石灰溶解速度的因素5.4.4 快速成渣的措施5.4.5 成渣路線5.4.6 造渣方法5.4.7 渣料加入量計(jì)算5.4.8 渣料加入時(shí)間5.4.9 泡沫渣5.5 溫度制度5.5.1 熱量來(lái)源與熱量支出5.5.2 出鋼溫度的確定5.5.3 冷卻劑的種類及其冷卻效應(yīng)5.5.4 吹煉過(guò)程的溫度控制5.6 終點(diǎn)控制和出鋼5.6.1 終點(diǎn)的標(biāo)志5.6.2 終點(diǎn)控制方法5.6.3 人工判斷方法5.6.4 出鋼5.7 脫氧與合金化5.7.1 脫氧目的5.7.2 脫氧劑的選擇原則5.7.3 脫氧方法5.7.4 脫氧操作5.7.5 合金加入量的計(jì)算5.8 吹損與噴濺5.8.1 吹損5.8.2 噴濺思考題6 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐和頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐煉鋼6.1 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼6.1.1 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐的發(fā)展6.1.2 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備6.1.3 熔池反應(yīng)的基本特點(diǎn)6.1.4 工藝操作6.2 頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)……7 濺渣護(hù)爐8 轉(zhuǎn)爐煉鋼計(jì)算機(jī)控制9 電弧爐煉鋼設(shè)備10 電弧爐煉鋼冶煉工藝11 現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)12 其他冶煉方法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：據(jù)報(bào)道，全世界2008年產(chǎn)鋼13.297億噸。到目前為止，氧氣轉(zhuǎn)爐仍然是煉鋼的主要方法，其中轉(zhuǎn)爐鋼及電爐鋼產(chǎn)量占90％。近20余年，全世界電爐煉鋼取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。20世紀(jì)80年代中期，歐洲各國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、馬來(lái)西亞、中國(guó)等國(guó)家紛紛建設(shè)超高功率電爐煉鋼一爐外精煉一連鑄一連軋四位一體的短流程生產(chǎn)線。近年來(lái)，電爐鋼比例與日俱增，電弧爐煉鋼工藝發(fā)展很快，在美國(guó)、意大利等國(guó)，電弧爐煉鋼產(chǎn)量已超過(guò)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)量。21世紀(jì)電爐煉鋼工藝的基本指導(dǎo)思想是高效、節(jié)能、低消耗、環(huán)保。為了達(dá)到這一目標(biāo)，現(xiàn)代電爐發(fā)展了諸多先進(jìn)技術(shù)，如電爐的超高功率化、強(qiáng)化供氧、廢鋼預(yù)熱、人工智能優(yōu)化供電等技術(shù)，大大提高了電爐的生產(chǎn)率，降低了電耗和電極消耗，節(jié)省了能源，降低了生產(chǎn)成本，改善了熔池的攪拌性能和冶金性能。當(dāng)前，轉(zhuǎn)爐煉鋼仍然是世界煉鋼的主要方法，最近20年來(lái)，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進(jìn)步主要是采用了轉(zhuǎn)爐鐵水預(yù)處理、長(zhǎng)壽轉(zhuǎn)爐、長(zhǎng)壽復(fù)吹、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化冶煉等先進(jìn)技術(shù)，使轉(zhuǎn)爐的爐齡、冶煉時(shí)間等指標(biāo)大大提高。為了滿足市場(chǎng)的需求，要求轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，重點(diǎn)應(yīng)解決以下問(wèn)題：全面推廣鐵水脫硫預(yù)處理工藝，基本實(shí)現(xiàn)100％鐵水脫硫；盡快解決目前轉(zhuǎn)爐回硫較嚴(yán)重的問(wèn)題，充分發(fā)揮鐵水預(yù)處理的效果；在大、中型轉(zhuǎn)爐上推廣高效復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)；進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力；開(kāi)發(fā)和推廣轉(zhuǎn)爐全自動(dòng)吹煉技術(shù)及轉(zhuǎn)爐冶煉高合金鋼生產(chǎn)工藝。

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