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1 概述1

1.1 炼钢的基本任务2

1.1.1 去除杂质2

1.1.2 调整钢的成分5

1.1.3 调整钢液温度6

1.2 钢的性能7

1.2.1 钢的力学性能7

1.2.2 钢中元素对钢性能的影响10

1.2.3 夹杂物对钢性能的影响11

1.2.4 新一代钢铁材料主要特征14

1.3 钢的分类15

1.3.1 钢种的分类15

1.3.2 钢材的分类17

1.4 现代炼钢法的发展历程17

1.5 现代钢铁生产工艺流程19

1.5.1 长流程与短流程19

1.5.2 炼钢过程工序功能的分解与集成19

1.6 炼钢技术经济指标20

1.6.1 生产率20

1.6.2 质量21

1.6.3 品种21

1.6.4 消耗21

1.6.5 成本与利润22

1.7 我国钢铁工业的发展22

1.7.1 近代钢铁工业状况22

1.7.2 钢铁工业的发展战略22

思考题23

2 炼钢过程基本理论24

2.1 钢液的物理性质24

2.1.1 钢液的密度24

2.1.2 钢的熔点24

2.1.3 钢液的黏度25

2.1.4 钢液的表面张力25

2.1.5 钢的导热能力26

2.2 熔渣相图27

2.2.1 CaO-SiO2系相图28

2.2.2 CaO-Al2O3系相图28

2.2.3 CaO-Fe2O3系相图29

2.2.4 CaO-SiO2-FeO渣系相图30

2.3 熔渣的物理化学性质32

2.3.1 熔渣的作用、来源与组成32

2.3.2 熔渣的化学性质33

2.3.3 熔渣的物理性质35

2.4 炼钢基本反应39

2.4.1 硅、锰的氧化反应39

2.4.2 脱碳反应40

2.4.3 脱磷反应43

2.4.4 脱硫反应47

思考题51

3 炼钢用原材料52

3.1 金属料52

3.1.1 铁水52

3.1.2 废钢53

3.1.3 生铁55

3.1.4 直接还原铁56

3.1.5 铁合金56

3.2 造渣材料58

3.2.1 石灰58

3.2.2 萤石60

3.2.3 白云石61

3.2.4 合成造渣剂61

3.2.5 菱镁矿61

3.2.6 火砖块61

3.3 氧化剂、冷却剂和增碳剂62

3.3.1 氧化剂62

3.3.2 冷却剂62

3.3.3 增碳剂63

思考题63

4 铁水预处理64

4.1 铁水预脱硫工艺64

4.1.1 脱硫剂的选择64

4.1.2 脱硫方法68

4.1.3 典型的铁水预脱硫工艺72

4.2 铁水预脱硅工艺76

4.2.1 铁水脱硅的目的76

4.2.2 脱硅剂76

4.2.3 脱硅基本反应77

4.2.4 脱硅渣77

4.2.5 铁水预脱硅方法78

4.3 铁水预脱磷工艺79

4.3.1 脱磷剂79

4.3.2 铁水预脱磷的方法80

4.3.3 铁水同时脱硫脱磷82

4.4 铁水预处理提钒84

4.4.1 铁水提钒原理84

4.4.2 提钒方法85

4.5 铁水预处理提铌86

思考题87

5 转炉炼钢方法及其冶金特点88

5.1 氧气顶吹转炉炼钢法89

5.1.1 吹炼过程操作工序89

5.1.2 转炉吹炼过程中金属成分的变化规律90

5.1.3 熔渣成分的变化规律96

5.1.4 熔池温度的变化规律97

5.1.5 炉内反应特征97

5.2 氧气底吹转炉炼钢法98

5.2.1 氧气底吹转炉设备98

5.2.2 熔池反应的基本特点99

5.3 氧气顶底复吹转炉炼钢法103

5.3.1 顶底复吹转炉炼钢工艺类型103

5.3.2 复吹转炉的底吹气体和供气元件104

5.3.3 复吹转炉内的冶金反应109

5.3.4 冶金特点112

思考题113

6 转炉炼钢工艺114

6.1 装入制度114

6.1.1 装入量的确定114

6.1.2 装入制度115

6.1.3 装料次序115

6.1.4 “一罐到底”技术115

6.2 供氧制度116

6.2.1 顶吹氧射流与熔池的相互作用116

6.2.2 供氧参数124

6.2.3 氧枪操作126

6.3 底吹工艺129

6.3.1 底吹气体对熔池的作用129

6.3.2 底吹供气强度的确定130

6.3.3 底部供气模式131

6.4 造渣制度132

6.4.1 熔渣的形成133

6.4.2 成渣路线135

6.4.3 泡沫渣136

6.4.4 造渣方法137

6.4.5 白云石造渣139

6.4.6 渣料加入量与加入时机139

6.4.7 吹损与喷溅141

6.5 温度制度142

6.5.1 热量来源和热量消耗142

6.5.2 出钢温度的确定144

6.5.3 冷却剂的种类及其冷却效应144

6.5.4 温度控制146

6.6 终点控制147

6.6.1 终点控制的内容147

6.6.2 终点经验控制147

6.6.3 自动控制149

6.6.4 出钢164

6.7 脱氧及合金化制度168

6.7.1 不同钢种的脱氧168

6.7.2 脱氧方法169

6.7.3 合金的加入原则169

6.7.4 脱氧操作171

6.7.5 合金加入量的确定171

6.7.6 钢的微合金化172

6.8 低成本炼钢关键工艺技术181

6.8.1 少渣炼钢技术181

6.8.2 石灰石造渣技术183

6.8.3 氧化物矿直接合金化技术184

6.8.4 高碳出钢控氧技术188

思考题190

7 转炉炉衬与长寿技术191

7.1 转炉炉衬191

7.1.1 转炉内衬用砖191

7.1.2 转炉出钢口用砖192

7.1.3 复吹转炉底部供气用砖193

7.1.4 对炉衬砖的砌筑要求193

7.2 炉衬寿命193

7.2.1 炉衬损坏的原因193

7.2.2 炉衬砖的蚀损机理193

7.2.3 提高转炉炉龄的措施194

7.3 溅渣护炉技术196

7.3.1 溅渣护炉的机理197

7.3.2 溅渣层的蚀损机理199

7.3.3 溅渣护炉工艺200

思考题209

8 电弧炉炼钢设备210

8.1 电弧炉的机械设备210

8.1.1 电弧炉炉体装置210

8.1.2 电炉倾动机构214

8.1.3 电极升降机构215

8.1.4 炉顶装料系统215

8.2 电弧炉的电气设备216

8.2.1 电弧炉的主电路216

8.2.2 电弧炉电控设备222

8.2.3 电弧炉运行的电气特性223

8.2.4 供电制度的确定226

思考题228

9 电弧炉炼钢冶炼工艺229

9.1 电弧炉炼钢概述229

9.2 电弧炉冶炼方法229

9.3 传统电弧炉炼钢冶炼工艺230

9.3.1 补炉230

9.3.2 装料232

9.3.3 熔化期234

9.3.4 氧化期237

9.3.5 还原期240

9.4 现代电弧炉炼钢冶炼工艺247

9.4.1 现代电弧炉炼钢工艺流程247

9.4.2 废钢预热247

9.4.3 超高功率电弧炉250

9.4.4 直流电弧炉264

9.4.5 高阻抗电弧炉269

思考题271

10 特种冶金272

10.1 感应熔炼法272

10.1.1 感应炉的冶炼设备272

10.1.2 中频感应炉熔炼工艺277

10.2 真空感应熔炼法279

10.2.1 真空感应炉279

10.2.2 熔炼操作280

10.2.3 熔炼特点282

10.3 电渣重熔法282

10.3.1 设备组成282

10.3.2 冶金特点284

10.3.3 工艺过程285

10.3.4 优质大钢锭制备289

10.3.5 冶金质量290

10.4 真空电弧重熔法290

10.4.1 设备组成291

10.4.2 熔炼过程292

10.5 电子束熔炼法293

10.5.1 工作原理293

10.5.2 设备组成293

10.5.3 熔炼工艺294

10.6 等离子弧熔炼法294

10.6.1 等离子弧和等离子枪294

10.6.2 等离子熔炼炉295

思考题297

11 炼钢二次资源的综合利用298

11.1 绿色冶金的概念298

11.2 炼钢过程“三废”处理与综合利用299

11.2.1 烟气、烟尘处理与利用299

11.2.2 钢渣处理与利用314

11.2.3 污水处理与利用320

思考题324

参考文献325