電爐鋼水的爐外精煉技術(shù)

前言

改革開放以來，我國經(jīng)濟和社會發(fā)展取得了輝煌成就，冶金工業(yè)實現(xiàn)了持續(xù)、快速、健康發(fā)展，鋼產(chǎn)量已連續(xù)數(shù)年位居世界首位。這其間凝結(jié)著冶金行業(yè)廣大職工的智慧和心血，包含著千千萬萬產(chǎn)業(yè)工人的汗水和辛勞。實踐證明，人才是興國之本、富民之基和發(fā)展之源，是科技創(chuàng)新、經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的探索者、實踐者和推動者。冶金行業(yè)中的高技能人才是推動技術(shù)創(chuàng)新、實現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化不可缺少的重要力量，其數(shù)量能否迅速增長、素質(zhì)能否不斷提高，關(guān)系到冶金行業(yè)核心競爭力的強弱。同時，冶金行業(yè)作為國家基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，擁有數(shù)百萬從業(yè)人員，其綜合素質(zhì)關(guān)系到我國產(chǎn)業(yè)工人隊伍整體素質(zhì)，關(guān)系到工人階級自身先進性在新的歷史條件下的鞏固和發(fā)展，直接關(guān)系到我國綜合國力能否不斷增強。強化職業(yè)技能培訓(xùn)工作，提高企業(yè)核心競爭力，是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障，黨中央和國務(wù)院給予了高度重視，明確提出人才立國的發(fā)展戰(zhàn)略。結(jié)合《職業(yè)教育法》的頒布實施，職業(yè)教育工作已出現(xiàn)長期穩(wěn)定發(fā)展的新局面。作為行業(yè)職業(yè)教育的基礎(chǔ)，教材建設(shè)工作也應(yīng)認(rèn)真貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，堅持職業(yè)教育面向人人、面向社會的發(fā)展方向和以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向的發(fā)展方針，適時擴大編者隊伍，優(yōu)化配置教材選題，不斷提高編寫質(zhì)量，為冶金行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)。為了搞好7臺金行業(yè)的職業(yè)技能培訓(xùn)工作，冶金工業(yè)出版社在人力資源和社會保障部職業(yè)能力建設(shè)司和中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會組織人事部的指導(dǎo)下，同河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、昆明冶金高等?？茖W(xué)校、吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院、山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院、濟鋼集團總公司、中國職工教育和職業(yè)培訓(xùn)協(xié)會冶金分會、中國鋼協(xié)職業(yè)培訓(xùn)中心等單位密切協(xié)作，聯(lián)合有關(guān)冶金企業(yè)和職業(yè)技術(shù)院校，編寫了這套冶金行業(yè)職業(yè)教育培訓(xùn)規(guī)劃教材，并經(jīng)人力資源和社會保障部職業(yè)培訓(xùn)教材工作委員會組織專家評審?fù)ㄟ^，由人力資源和社會保障部職業(yè)能力建設(shè)司給予推薦。

內(nèi)容概要

本書為冶金行業(yè)職業(yè)技能培訓(xùn)教材，根據(jù)冶金企業(yè)的生產(chǎn)實際和崗位技能要求編寫，并經(jīng)人力資源和社會保障部職業(yè)培訓(xùn)教材工作委員會辦公室專家評審?fù)ㄟ^。    本書介紹了爐外精煉原理、爐外精煉設(shè)備與耐火材料、電爐煉鋼流程中的各種爐外精煉方法的操作工藝(LF、VD、RH、VOD、VAD、AOD)、精煉過程中夾雜物的變性與去除以及部分電爐鋼的冶煉和精煉工藝。本書以作者親身操作和相關(guān)理論為基礎(chǔ)，詳實地介紹了電爐煉鋼流程中的爐外精煉操作技術(shù)以及高質(zhì)量電爐鋼的冶煉和精煉工藝。    本書可以作為鋼鐵企業(yè)職工的培訓(xùn)教材，可以作為中高職院校的教材或者學(xué)生熟悉和了解現(xiàn)場的參考書，也可以作為工程技術(shù)人員的參考資料。

書籍目錄

1  爐外精煉原理  1.1  非真空精煉原理    1.1.1  攪拌    1.1.2  加熱    1.1.3  精煉爐熔渣的泡沫化    1.1.4  鋼液的氬氧吹煉    1.1.5  CLU法    1.1.6  非真空條件下的脫氧  1.2  真空精煉原理    1.2.1  真空脫碳    1.2.2  真空脫氣和吹氬脫氣    1.2.3  真空下鋼中元素的揮發(fā)    1.2.4  真空下耐火材料的分解與還原2  爐外精煉設(shè)備和耐火材料  2.1  LF設(shè)備和耐火材料    2.1.1  LF機械設(shè)備    2.1.2  鋼包爐的連鎖關(guān)系    2.1.3  自動控制系統(tǒng)    2.1.4  LF用耐火材料  2.2  VD設(shè)備    2.2.1  真空室    2.2.2  真空泵    2.2.3  其他設(shè)備  2.3  RH設(shè)備和耐火材料    2.3.1  RH概述    2.3.2  RH設(shè)備簡介    2.3.3  RH用耐火材料  2.4  AOD主要設(shè)備和耐火材料    2.4.1  AOD主要設(shè)備與結(jié)構(gòu)    2.4.2  AOD用耐火材料及壽命    2.4.3  低碳鎂炭磚在AOD上的應(yīng)用  2.5  VOD設(shè)備和鋼包耐火材料    2.5.1  VOD設(shè)備    2.5.2  VOD鋼包耐火材料3  LF精煉操作工藝  3.1  LF接鋼準(zhǔn)備    3.1.1  鋼包材質(zhì)的選擇    3.1.2  鋼包運行情況的選擇    3.1.3  鋼包的烘烤和引流砂的填充    3.1.4  電爐出鋼過程中鋼包情況的監(jiān)控  3.2  鋼包吹氬    3.2.1  吹氬工藝參數(shù)對精煉效果的影響    3.2.2  鋼液流速與吹氬量的確定    3.2.3  鋼包吹氬操作    3.2.4  常見吹氬不通的處理與應(yīng)對方法  3.3  LF溫度控制    3.3.1  LF溫度控制基礎(chǔ)知識    3.3.2  鋼包爐能量平衡計算    3.3.3  實際生產(chǎn)中的溫度控制    3.3.4  溫度回歸關(guān)系的建立  3.4  LF脫氧    3.4.1  不同脫氧劑脫氧能力的比較    3.4.2  脫氧速度的控制    3.4.3  溫度對脫氧速度的影響  3.5  LF造渣    3.5.1  爐渣成分的選擇和控制    3.5.2  LF造渣基礎(chǔ)知識和操作  3.6  LF脫硫    3.6.1  脫硫反應(yīng)    3.6.2  脫硫速度和脫硫率    3.6.3  LF脫硫影響因素分析    3.6.4  70t電爐—LF生產(chǎn)線的脫硫操作和工藝改進  3.7  LF成分控制  3.8  LF精煉操作實例    3.8.1  LF精煉準(zhǔn)備    3.8.2  LF精煉操作  3.9  LF常見事故的預(yù)防與處理    3.9.1  LF常見事故的處理    3.9.2  LF常見事故案例分析4  VD處理操作工藝  4.1  VD處理前的要求  4.2  VD處理操作    4.2.1  真空度的時間控制    4.2.2  處理過程的吹氬控制    4.2.3  溫度控制    4.2.4  成分控制    4.2.5  真空設(shè)備的操作    4.2.6  蓄熱器的操作    4.2.7  脫氫、脫氧工藝  4.3  低氮鋼生產(chǎn)的VD處理控制要點  4.4  VD操作內(nèi)容控制    4.4.1  VD作業(yè)前的準(zhǔn)備確認(rèn)    4.4.2  送汽操作和停汽操作    4.4.3  ACC相關(guān)操作    4.4.4  低壓蒸汽操作    4.4.5  鋼包接卸吹氬管就位作業(yè)    4.4.6  VD加蓋作業(yè)    4.4.7  抽氣及破真空作業(yè)  4.5  VD處理常見事故的預(yù)防5  RH精煉操作工藝  5.1  RH精煉過程描述  5.2  RH精煉過程一些常見參數(shù)的確定方法    5.2.1  脫氣時間的控制    5.2.2  循環(huán)次數(shù)的控制    5.2.3  環(huán)流量的控制    5.2.4  鋼水提升高度  5.3  RH真空處理的冶金功能    5.3.1  脫氧    5.3.2  脫氫    5.3.3  脫氮    5.3.4  脫碳  5.4  RH用氧技術(shù)    5.4.1  RH-O真空吹氧技術(shù)    5.4.2  RH-OB真空側(cè)吹氧技術(shù)    5.4.3  RH頂槍吹氧及多功能化  5.5  RH脫硫操作    5.5.1  脫硫劑渣系的確定    5.5.2  RH處理脫硫操作  5.6  RH溫度控制  5.7  RH合金化過程  5.8  RH的喂絲操作  5.9  RH精煉操作控制    5.9.1  RH精煉操作步驟    5.9.2  RH操作過程中先行加碳的要點    5.9.3  RH輕處理    5.9.4  RH本處理  5.10  RH處理過程中冷鋼的形成和去除  5.11  RH處理過程中的常見事故處理    5.11.1  RH處理過程中吸渣    5.11.2  RH處理過程中鋼包穿漏鋼    5.11.3  RH頂槍漏水    5.11.4  RH處理過程中槽體法蘭大量漏水    5.11.5  RH工位不能處理鋼水的情況6  AOD、VOD和VAD精煉操作工藝  6.1  AOD精煉操作工藝    6.1.1  AOD工藝簡介    6.1.2  AOD脫碳分析與計算模型    6.1.3  AOD脫氮數(shù)學(xué)模型    6.1.4  AOD精煉操作    6.1.5  AOD工藝的發(fā)展  6.2  VOD精煉操作工藝    6.2.1  VOD工藝簡介    6.2.2  電爐+VOD生產(chǎn)時的電爐操作要點    6.2.3  VOD精煉操作    6.2.4  VOD精煉操作實例  6.3  VAD精煉操作工藝7  精煉過程中夾雜物的變性處理與去除  7.1  脫氧與鋼中夾雜物    7.1.1  金屬鋁脫氧    7.1.2  鈣及含鈣合金脫氧  7.2  夾雜物的去除與水口堵塞    7.2.1  夾雜物去除機理    7.2.2  吹氬對夾雜物去除的影響    7.2.3  水口堵塞機理  7.3  鈣處理對夾雜物的變性作用    7.3.1  鈣處理基本原理    7.3.2  鈣處理對鈣量的基本要求    7.3.3  喂絲過程中鋼中夾雜物尺寸的變化    7.3.4  鋁、鈣含量的控制及對鋼水澆鑄性的影響    7.3.5  喂絲過程中對絲線要求    7.3.6  鈣處理效果    7.3.7  鈣處理實際操作要點  7.4  稀土元素的變性作用  7.5  鋇合金對鋼脫氧及夾雜物變性影響  7.6  合成渣的應(yīng)用    7.6.1  合成渣的物理化學(xué)性能    7.6.2  合成渣的主要作用    7.6.3  合成渣使用量的確定8  電爐流程部分鋼種的生產(chǎn)工藝  8.1  品種鋼冶煉合金加入量計算舉例    8.1.1  低合金鋼鐵合金的加入量計算舉例    8.1.2  單元素高合金鋼的合金加入量計算舉例    8.1.3  多元素高合金鋼的補加系數(shù)法合金加入量計算舉例    8.1.4  合金加入量的方程式聯(lián)合計算法舉例    8.1.5  合金加入量的影響計算舉例  8.2  現(xiàn)代電爐冶煉品種鋼時的工藝準(zhǔn)備    8.2.1  工藝作業(yè)卡    8.2.2  原料準(zhǔn)備    8.2.3  冶煉時機    8.2.4  工藝路線制訂的基本思路  8.3  高強度螺紋鋼的生產(chǎn)    8.3.1  高強度螺紋鋼    8.3.2  含鈦高強度螺紋鋼的生產(chǎn)    8.3.3  釩微合金化螺紋鋼的生產(chǎn)  8.4  彈簧鋼的冶煉  8.5  非調(diào)質(zhì)鋼的冶煉  8.6  抽油桿鋼的冶煉  8.7  軸承鋼的生產(chǎn)  8.8  齒輪鋼的生產(chǎn)    8.8.1  齒輪用鋼的質(zhì)量要求和影響因素    8.8.2  電爐冶煉齒輪鋼的技術(shù)要求  8.9  碳素鋼的冶煉  8.10  冷軋板坯的生產(chǎn)    8.10.1  冷軋深沖用鋼SPHC的電爐冶煉成分控制    8.10.2  冷軋深沖鋼08Al的生產(chǎn)工藝  8.11  熱軋板坯的生產(chǎn)  8.12  低合金高強度鋼的生產(chǎn)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.1.2 攪拌方法的比較和選擇吹氣攪拌和電磁攪拌是各種爐外精煉方法中應(yīng)用較多的兩種攪拌方法，比較有利于控制和調(diào)節(jié)攪拌強度的大小，并容易與其他精煉手段組合的攪拌方法。但是它們之間無論在裝備上，還是在產(chǎn)生的功能和效果上都有很大的差別：（1）攪拌能力和調(diào)節(jié)性能的比較。在吹氣攪拌中，上浮的氣泡帶動著鋼液的運動，攪拌鋼液所消耗的能量來自于上浮氣泡的本身。當(dāng)處理容量增大時，熔體的體積增大，即熔體所形成的熔池深度加深，截面積增大。而熔池深度增加時，上浮氣泡提供的能量也將成比例增加。熔池截面的增大，可相應(yīng)增加透氣磚的截面和數(shù)量，以增大吹氣量，從而也增大了吹人氣體所提供的攪拌能量。所以吹氣攪拌時，其攪拌能力將不受處理容量的限制。采用電磁攪拌時，電磁攪拌器的型號、大小、鋼包爐的尺寸，爐襯厚度等結(jié)構(gòu)條件一定時，攪拌器所提供的攪拌能取決于輸入攪拌器電功率的大小。電磁攪拌的攪拌能力沒有吹氣攪拌的適應(yīng)能力強。兩種攪拌方法的攪拌能力，即向金屬熔體提供的攪拌能量，分別與各自的工藝因素和結(jié)構(gòu)因素有關(guān)。實際生產(chǎn)中，影響攪拌能力的因素，對于吹氣攪拌則是吹氣量或吹氣強度，對于電磁攪拌則是攪拌器的工作電流。所以在運行過程中，可以改變這兩個參數(shù)，分別對這兩種攪拌方法攪拌的強弱予以調(diào)節(jié)。在通過包底的透氣磚吹氣攪拌的水模型可以觀察到，在氣體入口的正上方，兩相流（吹人氣體和被攪拌的液體）流速最高，被氣體帶動向上流的液體到達液面后向四周流動，然而在包壁附近向下流動而形成環(huán)流。這種流動形式，對于300～350t的大鋼包，在包底的四周有低速流動的“死點”，而電磁攪拌的鋼液，在包內(nèi)各點的動能要比吹氣攪拌均勻一些。在相同的處理容量和正常操作所用的工藝參數(shù)下，電磁攪拌所產(chǎn)生的攪拌能量比氣體攪拌要弱一些。但是出于某種冶金目的的考慮，例如促進非金屬夾雜物的上浮排出，就不要求很強烈的攪拌；而鋼包爐的脫硫以及增碳操作，需要較大的攪拌能力，吹開鋼渣面的一部分，或者要求強烈的攪拌，增加鋼渣界面的反應(yīng)能力，達到快速脫硫的目的。由于氣體從透氣磚中排出、氣泡的數(shù)量、大小、上浮速度等過程和參數(shù)，受很多難以有效控制的因素影響，所以可以這樣認(rèn)為，電磁攪拌比吹氣攪拌容易控制，也比較可靠，特別適合于冶煉成分控制比較穩(wěn)定的合金鋼，吹氣攪拌則適應(yīng)面比較廣一些。

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