爐外精煉專業(yè)書籍

ISBN編號:9787502438159 出版時間:2005-10-01

版次印次:1

開本:16開

裝幀:平裝

印數(shù):1

出版社:其它

作者:高澤平

本書詳細(xì)介紹了爐外精煉的理論與技術(shù)基礎(chǔ)，爐外精煉工藝，爐外精煉與煉鋼、連鑄的合理匹配，爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用，爐外精煉用耐火材料等。闡述了必要的理論與技術(shù)基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹了常用爐外精煉基本工藝及其應(yīng)用，內(nèi)容全面詳實、新穎實用。本書為高職高專冶金工程(鋼鐵冶金)專業(yè)基本教材，也可作為本科院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書，還可供從事鋼鐵冶金生產(chǎn)及科研的工程技術(shù)人員參考。

LF(Ladle Furnace process); AOD(Argon-oxygen decaburizition process );

VOD (Vacuum oxygen decrease process) ;

RH (Ruhrstahl Heraeus process);

CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ;

喂線 (Insert thread) ;

鋼包吹氬攪拌(Ladle argon stirring);

噴粉( powder injection )。

在各種爐外精煉方法中，鋼包處理型爐外精煉在工業(yè)生產(chǎn)中使用最多。70年代末期世界各國投入工業(yè)生產(chǎn)的爐外精煉設(shè)備約有 400余座。美國和日本生產(chǎn)軸承鋼全部都經(jīng)真空處理(RH法、DH法等)，超低硫鋼的生產(chǎn)以及控制夾雜物形態(tài)的鋼種主要應(yīng)用鋼包噴粉處理法生產(chǎn)(TN法、SL法)。AOD爐利用氬-氧混合吹煉生產(chǎn)不銹鋼，鉻元素的回收率達(dá)98%以上，并可使用高碳鉻鐵做合金原料，經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。美國的不銹鋼生產(chǎn)幾乎全部用AOD爐。目前世界上AOD爐生產(chǎn)的不銹鋼約占75%。ASEA-SKF爐和VAD爐均采用電弧加熱鋼液，用電磁感應(yīng)或氬氣流攪拌鋼液，可進(jìn)行長時間的精煉操作，多用于生產(chǎn)高合金鋼。這類設(shè)備還可作鋼液保護(hù)爐，用于多爐聯(lián)合生產(chǎn)特大鋼錠。

爐外精煉法可以大幅度地提高冶金質(zhì)量，并將鋼中有害雜質(zhì)降低到以下水平:【H】0.5~3ppm,【O】5~30ppm，【N】15~50ppm，【C】0.002~0.03%，【S】0.002~0.01%，提高現(xiàn)有煉鋼爐生產(chǎn)能力30~50%，使鋼液澆鑄溫度波動幅度保持±3~4℃范圍內(nèi),生產(chǎn)成本降低13~54%。

爐外精煉具有共同工藝特點(diǎn):①選擇一個理想的精煉氣氛條件，通常采用真空、惰性氣氛或還原性氣氛。②對鋼液進(jìn)行攪拌，可采用電磁感應(yīng)、惰性氣流或機(jī)械方法攪拌。③鋼液加熱，在精煉過程中通常采用電弧加熱、埋弧加熱、等離子加熱或增加化學(xué)熱等。各種爐外精煉法不外乎這三個方面技術(shù)的不同組合。

精煉主要通過下述作用:

鋼液中氣體的溶解度服從平方根定 律，鋼中進(jìn)行脫氫含量，在鋼液真空處理時,降低精煉容器中氫的分壓p,即可達(dá)到鋼液脫氫的目的。氫的溶解反應(yīng)平衡常數(shù)KH是溫度的函數(shù)，在1600℃時，KH=0.0027。氫在鋼液中溶解平衡常數(shù)低,擴(kuò)散速度快,所以鋼液脫氫速度很快，可使鋼中氫含量接近平衡值。同理，也可進(jìn)行脫氮,但氮在鋼液中的溶解平衡常數(shù)較高,KN=0.040，擴(kuò)散速度慢,因此鋼液真空處理時，氮的脫出率僅為10~25%(見鋼的去氣，真空冶金)。

爐外精煉通常用兩種脫氧方法。真空下碳脫氧和加 入合金元素硅、錳、鋁等進(jìn)行沉淀脫氧。真空下碳氧反應(yīng)為:【C】+【O】─→CO↑,則【C】%·【O】%=ppCO/K=mppCO,平衡常數(shù)K為溫度的函數(shù)，在1600℃和ppCO=1大氣壓時值為0.0020~0.0025,因此真空下碳的脫氧能力很強(qiáng)，可超過脫氧元素硅、錳和鋁。反應(yīng)產(chǎn)物CO是氣態(tài)而不是呈夾雜物形態(tài),在真空下極易排除。

向鋼水中吹入惰性氣體，這種氣體本身不參與冶金反 應(yīng)，但從鋼水中上升的每個小氣泡都相當(dāng)于一個"小真空室"(氣泡中H2、N2、CO的分壓接近于零) 具有"氣洗"的作用。 爐外精煉生產(chǎn)不銹鋼的原理，就是應(yīng)用不同的CO分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關(guān)系。用惰性氣體加氧進(jìn)行精煉脫碳(工藝過程中不斷變換氬/氧的比例)，可以降低碳氧反應(yīng)中CO的分壓，在較低溫度的條件下，降低碳含量而鉻不被氧化。

鋼液攪拌 爐外精煉過程中對鋼液進(jìn)行攪拌，使鋼液成分和溫度均勻化，并能促進(jìn)冶金反應(yīng)。多數(shù)冶金反應(yīng)過程是相界面反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物的擴(kuò)散速度是這些反應(yīng)限制性環(huán)節(jié)。鋼液在靜止?fàn)顟B(tài)下，冶金反應(yīng)速度很慢，如電爐中靜止的鋼液脫硫需要30~60分鐘;爐外精煉中攪動鋼液進(jìn)行脫硫只需3~5分鐘，即可達(dá)到同樣的效果。鋼液在靜止?fàn)顟B(tài)下，夾雜物靠上浮除去，服從于斯托克斯(Stokes)定律，排除速度較慢;攪拌鋼液時，夾雜物的除去服從于指數(shù)規(guī)律,式中Xt和X0分別表示時間s和開始時間(s=0)時夾雜物的濃度;k為常數(shù)，與攪拌強(qiáng)度、類型和夾雜物的特性有關(guān)。

鋼包處理型爐外精煉 特點(diǎn)是精煉時間短(10~30分鐘)，精煉任務(wù)單一，沒有補(bǔ)償鋼水溫度降低的加熱裝置，工藝操作簡單，設(shè)備投資少。有鋼水脫氣、脫硫，成分控制和改變夾雜物形態(tài)等裝置。真空循環(huán)脫氣法(RH、DH)，鋼包真空吹氬法(Gazid),鋼包噴粉(CaSi或其他粉劑)處理法(IJ、TN、SL)等均屬此類。

鋼包精煉型爐外精煉 特點(diǎn)是精煉時間長(60~180分鐘)，具有多種精煉機(jī)能,有補(bǔ)償鋼水溫度降低的加熱裝置，適于各類高合金鋼和特殊性能鋼種(如超純鋼種)的精煉生產(chǎn)。真空吹氧脫碳法 (VOD)、真空電弧加熱脫氣法(VAD)和鋼包精煉爐法(ASEA-SKF)等,均屬此類。與此類似的還有氬氧脫碳法(AOD)。

將轉(zhuǎn)爐、平 爐或電爐中初煉過的鋼液移到另一個容器中進(jìn)行精煉的煉鋼過程，也叫"二次煉鋼"。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進(jìn)行。初煉:爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉:將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進(jìn)行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進(jìn)行成分微調(diào)等。這樣將煉鋼分兩步進(jìn)行，可提高鋼的質(zhì)量，縮短冶煉時間，簡化工藝過程并降低生產(chǎn)成本。

1933年法國佩蘭(R.Perrin)應(yīng)用專門配制的高堿度合成渣，在出鋼的過程中，對鋼液進(jìn)行"渣洗脫硫"，這是爐外精煉技術(shù)的萌芽。1950年在聯(lián)邦德國用鋼液真空處理法脫除鋼中的氫以防止"白點(diǎn)"。60年代末期以來，爐外精煉技術(shù)經(jīng)過不斷地發(fā)展，目前已有幾十種方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，逐步形成了煉鋼工藝中的一個新分支。中國于1957年開始研究鋼液真空處理法。建立了鋼液脫氣、真空鑄錠裝置，70年代建立了氬氧爐、鋼包精煉爐和鋼包噴粉裝置等爐外精煉設(shè)備。

鋼液的爐外精煉是把一般煉鋼爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、除氣、去除非金屬夾雜物、調(diào)整鋼的成分和鋼液溫度等，爐外的"鋼包"或者專用的容器中進(jìn)行。這樣就把原來的煉鋼工藝分成兩步進(jìn)行: 第一，在一般煉鋼爐中進(jìn)行熔化和初煉，稱為初煉爐; 第二，在鋼包或?qū)Ｓ玫木珶捜萜髦羞M(jìn)行精煉。這些"鋼包"或者專用的容器稱為精煉爐。

《電爐鋼水的爐外精煉技術(shù)》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?！峨姞t鋼水的爐外精煉技術(shù)》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。

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(jī)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 AOD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(yùn)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(jìn)

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(diǎn)

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(diǎn)

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 AOI)工藝簡介

6.1.2 AOI)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+VOI)生產(chǎn)時的電爐操作要點(diǎn)

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(jī)理

7.2.2 吹氬對夾雜物去除的影響

7.2.3 水口堵塞機(jī)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(diǎn)

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(bǔ)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(jī)

8.2.4 工藝路線制訂的基本思路

8.3 高強(qiáng)度螺紋鋼的生產(chǎn)

8.3.1 高強(qiáng)度螺紋鋼

8.3.2 含鈦高強(qiáng)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08A1的生產(chǎn)工藝

8.11 熱軋板坯的生產(chǎn)

8.12 低合金高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)

參考文獻(xiàn)