轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)

　　本書是按照勞動和社會保障部的規(guī)劃，受中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會和冶金工業(yè)出版社的委托，在編委會的組織安排下，參照冶金行業(yè)職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)技能鑒定規(guī)范，根據(jù)冶金企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際和崗位群的技能要求編寫的。書稿經(jīng)勞動和社會保障部職業(yè)培訓(xùn)教材工作委員會辦公室組織專家評審?fù)ㄟ^，由勞動和社會保障部培訓(xùn)就業(yè)司推薦作為冶金行業(yè)職業(yè)技能培訓(xùn)教材。 緒論……………………………………………………………………………………………1 1轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料………………………………………………………………………………3 1.1主原料………………………………………………………………………………………3 1.1.1轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水的要求……………………………………………………………3 1.1.2鐵水質(zhì)量對冶煉的影響……………………………………………………………5 1.1.3廢鋼…………………………………………………………………………………7 1.1.4生鐵塊………………………………………………………………………………9 1.2輔原料………………………………………………………………………………………9 1.2.1造渣劑………………………………………………………………………………9 1.2.2冷卻劑……………………………………………………………………………13 1.3鐵合金……………………………………………………………………………………14 1.3.1轉(zhuǎn)爐對鐵合金的要求……………………………………………………………14 1.3.2鐵合金的識別和選用………………………………………………………………14 1.4其他材料……………………………………………………………………………………16 1.4.1增碳劑……………………………………………………………………………16 1.4.2焦炭………………………………………………………………………………18 1.4.3常用氣體…………………………………………………………………………18 1.4.4脫硫劑……………………………………………………………………………20 1.4.5保溫劑……………………………………………………………………………25 1.5鐵水預(yù)處理………………………………………………………………………………26 1.5.1鐵水脫硫預(yù)處理…………………………………………………………………26 1.5.2鐵水脫磷預(yù)處理…………………………………………………………………31 1.5.3鐵水脫硅預(yù)處理…………………………………………………………………38 1.5.4鐵水三脫的注意事項……………………………………………………………41 思考題……………………………………………………………………………………41 2轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本原理………………………………………………………………………43 2.1轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本任務(wù)………………………………………………………………………43 2.2氧氣射流與熔池的相互作用………………………………………………………………43 2.2.1轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)氧氣射流的特征……………………………………………………43 2.2.2射流的狀態(tài)………………………………………………………………………44 2.2.3底吹供氣的射流…………………………………………………………………45 2.2.4氧射流與熔池的相互作用………………………………………………………46 2.2.5底吹氣體對熔池的作用…………………………………………………………51 2.3轉(zhuǎn)爐冶煉的基本反應(yīng)……………………………………………………………………52 2.3.1吹煉過程狀況……………………………………………………………………52 2.3.2爐渣的形成與變化………………………………………………………………54 2.3.3吹煉過程脫碳……………………………………………………………………56 2.3.4吹煉過程脫磷與脫硫……………………………………………………………59 2.4轉(zhuǎn)爐冶煉的基本特征……………………………………………………………………59 2.4.1硅錳氧化期的火焰特征…………………………………………………………59 2.4.2碳反應(yīng)期的火焰特征……………………………………………………………60 2.4.3爐渣返干的火焰特征……………………………………………………………60 2.4.4噴濺的火焰特征…………………………………………………………………62 2.5轉(zhuǎn)爐冶煉的基本判斷方法…………………………………………………………………62 2.5.1火焰特征判斷鋼水溫度…………………………………………………………63 2.5.2鋼樣判斷鋼水溫度………………………………………………………………64 2.5.3熱電偶判斷鋼水溫度……………………………………………………………65 2.5.4鋼水成分的判斷…………………………………………………………………67 思考題……………………………………………………………………………………69 3轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝………………………………………………………………………………71 3.1轉(zhuǎn)爐煉鋼法簡介…………………………………………………………………………71 3.1.1轉(zhuǎn)爐煉鋼法的特點(diǎn)………………………………………………………………71 3.1.2轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝操作過程………………………………………………………71 3.2裝入制度…………………………………………………………………………………72 3.2.1裝入制度內(nèi)容及依據(jù)……………………………………………………………72 3.2.2裝入制度類型……………………………………………………………………73 3.2.3裝入操作…………………………………………………………………………73 3.3造渣制度…………………………………………………………………………………76 3.3.1造渣方法…………………………………………………………………………76 3.3.2渣料加入量確定…………………………………………………………………77 3.3.3渣料加入時間的確定……………………………………………………………78 3.3.4泡沫渣……………………………………………………………………………79 3.4供氧制度…………………………………………………………………………………80 3.4.1氧槍的選取與使用………………………………………………………………80 3.4.2供氧制度中的幾個工藝參數(shù)……………………………………………………85 3.5溫度制度…………………………………………………………………………………91 3.5.1熱量來源與熱量支出……………………………………………………………91 3.5.2出鋼溫度的確定…………………………………………………………………93 3.5.3各種冷卻劑的冷卻效應(yīng)…………………………………………………………93 3.5.4生產(chǎn)實(shí)際中的溫度控制…………………………………………………………96 3.6終點(diǎn)控制和出鋼……………………………………………………………………………98 3.6.1終點(diǎn)的標(biāo)志………………………………………………………………………99 3.6.2終點(diǎn)控制方法……………………………………………………………………99 3.6.3擋渣出鋼…………………………………………………………………………100 3.7脫氧及合金化制度………………………………………………………………………106 3.7.1脫氧原則…………………………………………………………………………106 3.7.2脫氧方法…………………………………………………………………………107 3.7.3合金化的一般原理………………………………………………………………107 3.7.4合金加入量的確定………………………………………………………………108 3.8吹損及噴濺………………………………………………………………………………109 3.8.1吹損的組成及分析………………………………………………………………114 3.8.2噴濺原因，控制與預(yù)防…………………………………………………………115 3.9物料平衡和熱平衡計算…………………………………………………………………116 3.9.1原始數(shù)據(jù)的選取…………………………………………………………………117 3.9.2物料平衡計算……………………………………………………………………118 3.9.3熱平衡計算………………………………………………………………………122 3.9.4噸鋼物料平衡……………………………………………………………………124 3.10轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程物料平衡與熱平衡測算…………………………………………………125 3.10.1測定數(shù)據(jù)………………………………………………………………………125 3.10.2測定結(jié)果計算…………………………………………………………………126 3.10.3結(jié)果分析………………………………………………………………………127 思考題……………………………………………………………………………………128 4耐火材料與轉(zhuǎn)爐爐襯………………………………………………………………………131 4.1耐火材料…………………………………………………………………………………131 4.1.1耐火材料的分類…………………………………………………………………131 4.1.2耐火材料的主要性質(zhì)……………………………………………………………132 4.1.3鎂碳磚……………………………………………………………………………135 4.1.4鎂碳磚生產(chǎn)工藝要點(diǎn)……………………………………………………………138 4.2轉(zhuǎn)爐爐襯…………………………………………………………………………………139 4.2.1轉(zhuǎn)爐爐襯磚………………………………………………………………………140 4.2.2轉(zhuǎn)爐出鋼口磚…………………………………………………………………142 4.2.3爐襯的壽命………………………………………………………………………1424.3開新爐操作………………………………………………………………………………151 4.3.1開爐前的準(zhǔn)備工作………………………………………………………………151 4.3.2爐襯的燒結(jié)過程…………………………………………………………………152 4.3.3爐襯的烘烤………………………………………………………………………152 4.3.4開新爐第1爐鋼吹煉操作………………………………………………………153 思考題……………………………………………………………………………………157 5頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐…………………………………………………………………………158 5.1簡述………………………………………………………………………………………158 5.1.1各國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)概況……………………………………………………158 5.1.2我國頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的發(fā)展概況……………………………………………158 5.1.3頂?shù)讖?fù)合吹煉法的種類及其特征………………………………………………160 5.2頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)………………………………………………………………160 5.3復(fù)合吹煉底部供氣元件…………………………………………………………………164 5.3.1復(fù)合吹煉底部供氣元件的類型及特點(diǎn)…………………………………………165 5.3.2底部供氣元件的設(shè)計……………………………………………………………166 5.3.3底部供氣元件的布置與砌筑……………………………………………………170 5.3.4底部供氣元件的使用和維護(hù)……………………………………………………172 5.3.5底部供氣元件的防堵和復(fù)通……………………………………………………172 5.4復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的底吹氣體………………………………………………………………………173 5.4.1底吹氣體的種類………………………………………………1735.4.2底吹氣體的供氣壓力………………………………………………………………174 5.4.3底吹氣體的流量……………………………………………………………………175 5.5頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝……………………………………………………………175 5.5.1先頂吹后底吹的復(fù)吹煉鋼法………………………………………………………175 5.5.2頂吹氧底吹非氧化性氣體的復(fù)合吹煉法…………………………………………176 5.5.3頂?shù)淄瑫r吹氧的復(fù)合吹煉法………………………………………………………177 5.5.4隨底吹氧氣噴吹粉劑的復(fù)合吹煉法………………………………………………179 5.5.6復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉45鋼………………………………………………………………180 5.6頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱補(bǔ)償……………………………………………………………183 5.6.1轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)廢氣二次燃燒………………………………………………………183 5.6.2向熔池中添加固體碳質(zhì)燃料………………………………………………………183 5.6.3底吹噴槍預(yù)熱廢鋼………………………………………………………………184 5.7復(fù)合吹煉的底部供氣………………………………………………………………………185 5.7.1底部供氣的原則……………………………………………………………………185 5.7.2底部供氣模式………………………………………………………………………185 5.8復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐齡……………………………………………………………………………188 5.8.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部供氣用磚……………………………………………………………188 5.8.2形成穩(wěn)定的微孔蘑菇體…………………………………………………………189 5.8.3底部元件燒壞與結(jié)瘤………………………………………………………………189 5.8.4爐底供氣元件的更換………………………………………………………………190 思考題………………………………………………………………………………………190 6復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐…………………………………………………………………………192 6.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐理論…………………………………………………………………193 6.1.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐影響因素……………………………………………………193 6.1.2濺渣與爐襯的結(jié)合原理…………………………………………………………200 6.1.3濺渣層的蝕損原理………………………………………………………………204 6.2復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝…………………………………………………………………208 6.2.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐爐襯砌筑……………………………………………………208 6.2.2濺渣護(hù)爐復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐渣控制……………………………………………………211 6.2.3復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐操作工藝及規(guī)程……………………………………………217 6.2.4濺渣護(hù)爐設(shè)備及其維護(hù)…………………………………………………………219 6.3復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐冶煉效果……………………………………………………………220 6.3.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐冶煉效果……………………………………………………220 6.3.2濺渣工藝復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼水質(zhì)量的影響……………………………………………225 6.4濺渣護(hù)爐復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù)……………………………………………………………227 6.4.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣技術(shù)……………………………………………………………227 6.4.2濺渣復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部供氣元件的“蘑菇頭”技術(shù)…………………………………229 6.4.3濺渣復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣模式……………………………………………………230 6.4.4濺渣護(hù)爐復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型控制…………………………………………………234 6.5轉(zhuǎn)爐三位一體護(hù)爐技術(shù)…………………………………………………………………236 6.5.1三位一體操作法的理論依據(jù)……………………………………………………236 6.5.2三位一體護(hù)爐法的應(yīng)用…………………………………………………………237 思考題……………………………………………………………………………………238 7鋼的分類與典型鋼種的生產(chǎn)…………………………………………………………240 7.1鋼的分類…………………………………………………………………………………240 7.1.1按冶煉方法分類………………………………………………………………240 7.1.2按化學(xué)成分分類…………………………………………………………………240 7.1.3按品質(zhì)分類……………………………………………………………………240 7.1.4按金相組織分類…………………………………………………………………240 7.1.5按用途分類………………………………………………………………………241 7.1.6按制造零件的工藝分類…………………………………………………………241 7.2鋼種牌號的表示方法……………………………………………………………………241 7.2.1我國國家標(biāo)準(zhǔn)鋼種牌號表示方法……………………………………………241 7.2.2各國鋼種牌號的對照……………………………………………………………242 7.3氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼種的冶煉………………………………………………………………242 7.3.1硅鋼的冶煉………………………………………………………………………242 7.3.2不銹鋼的冶煉……………………………………………………………………244 7.3.3低合金鋼的冶煉…………………………………………………………………247 7.3.4低碳鋼……………………………………………………………………………250 7.3.5中、高碳鋼………………………………………………………………………251 7.3.6轉(zhuǎn)爐冶煉60Si2Mn彈簧鋼………………………………………………………251 7.3.7轉(zhuǎn)爐冶煉20CrMo鋼……………………………………………………………252 思考題……………………………………………………………………………………254 8轉(zhuǎn)爐操作事故及處理………………………………………………………………………256 8.1轉(zhuǎn)爐工藝事故及處理……………………………………………………………………256 8.1.1低溫鋼……………………………………………………………………………256 8.1.2高溫鋼……………………………………………………………………………256 8.1.3化學(xué)成分不合格…………………………………………………………………257 8.1.4回爐鋼水…………………………………………………………………………258 8.2轉(zhuǎn)爐設(shè)備事故及處理……………………………………………………………………260 8.2.1加料口堵塞………………………………………………………………………260 8.2.2氧槍及設(shè)備漏水…………………………………………………………………260 8.2.3氧槍點(diǎn)不著火……………………………………………………………………262 8.2.4氧槍黏鋼…………………………………………………………………………263 8.2.5轉(zhuǎn)爐塌爐…………………………………………………………………………265 8.2.6出鋼口堵塞………………………………………………………………………267 8.2.7穿爐事故…………………………………………………………………………268 8.2.8凍爐事故…………………………………………………………………………270 8.2.9鋼包穿漏事故……………………………………………………………………272 8.2.10滑動水口穿鋼事故……………………………………………………………274 8.2.11滑板打不開和無法關(guān)閉………………………………………………………275 8.2.12轉(zhuǎn)爐設(shè)備常見事故及排除方法………………………………………………277 8.2.13煉鋼用氧技術(shù)的安全與經(jīng)驗(yàn)…………………………………………………278 思考題……………………………………………………………………………………282 9轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝改進(jìn)技術(shù)……………………………………………………………………283 9.1轉(zhuǎn)爐金屬爐料的最佳配比………………………………………………………………283 9.1.1金屬爐料的最佳配比過程………………………………………………………283 9.1.2金屬爐料的最佳配比的效果……………………………………………………284 9.2大型轉(zhuǎn)爐吹煉過程中熔池溫度的控制……………………………………………………284 9.2.1熔池溫度的控制過程……………………………………………………………285 9.2.2熔池溫度的控制理論……………………………………………………………286 9.3轉(zhuǎn)爐采用爐氣分析法進(jìn)行動態(tài)控制……………………………………………………288 9.3.1爐氣分析進(jìn)行動態(tài)控制過程……………………………………………………289 9.3.2爐氣分析進(jìn)行動態(tài)控制的發(fā)展過程及效果……………………………………291 9.4大型轉(zhuǎn)爐的脫硫…………………………………………………………………………291 9.4.1大型轉(zhuǎn)爐的脫硫過程……………………………………………………………291 9.4.2轉(zhuǎn)爐三期硫的變化………………………………………………………………294 9.5鋼包喂Ca-Si線…………………………………………………………………………294 9.5.1鋼包喂Ca-Si線新工藝…………………………………………………………294 9.5.2喂絲原理、效果及作用…………………………………………………………295 9.6鋼包喂含鎂包芯線………………………………………………………………………298 9.6.1鋼包喂含鎂包芯線脫硫工藝過程………………………………………………298 9.6.2鋼包喂含鎂包芯線作用及意義…………………………………………………298 9.7轉(zhuǎn)爐出鋼過程“渣洗”脫硫操作…………………………………………………………300 9.7.1“渣洗”脫硫方法及脫硫工藝……………………………………………………301 9.7.2“渣洗”的原理……………………………………………………………………303 9.8超低磷鋼的冶煉…………………………………………………………………………303 9.8.1超低磷鋼冶煉工藝………………………………………………………………303 9.8.2超低磷鋼冶煉的渣系……………………………………………………………305 9.9鋼包內(nèi)襯耐火材料的選擇………………………………………………………………306 9.9.1鋼包內(nèi)襯耐火材料的選擇過程…………………………………………………307 9.9.2鋼包內(nèi)襯耐火材料的選擇效果…………………………………………………309 9.10轉(zhuǎn)爐煉鋼計算機(jī)數(shù)采監(jiān)控技術(shù)……………………………………………………309 9.10.1計算機(jī)采集監(jiān)控?zé)掍撨^程……………………………………………………309 9.10.2計算機(jī)采集監(jiān)控原理…………………………………………………………310 9.11轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝自動控制的新進(jìn)展………………………………………………………314 10.11.1先進(jìn)的檢測技術(shù)………………………………………………………………314 10.11.2利用廢氣信息進(jìn)行吹煉控制技術(shù)……………………………………………315 10.11.3利用爐渣信息進(jìn)行吹煉控制技術(shù)……………………………………………316 10.11.4直接出鋼控制技術(shù)……………………………………………………………319 10.11.5全自動吹煉控制技術(shù)…………………………………………………………320 10.11.6吹煉過程熔池溫度和碳含量連續(xù)顯示神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)……………………322 10.11.7機(jī)器人在轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用………………………………………………………322 9.12純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)…………………………………………………………………………324 9.12.1純凈鋼生產(chǎn)單項技術(shù)…………………………………………………………324 9.12.2純凈鋼綜合水平及效果………………………………………………………329 9.13轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展………………………………………………………………329 9.13.1國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼的技術(shù)進(jìn)步……………………………………………………329 9.13.2存在的主要問題………………………………………………………………332 9.13.3今后的發(fā)展方向………………………………………………………………333 9.14轉(zhuǎn)爐高效吹煉技術(shù)……………………………………………………………………334 9.14.1提高供氧強(qiáng)度的主要工作……………………………………………………334 9.14.2轉(zhuǎn)爐高供氧強(qiáng)度氧射流與熔池的作用………………………………………336 9.14.3轉(zhuǎn)爐高供氧強(qiáng)度吹煉的冶金效果……………………………………………336 思考題……………………………………………………………………………………338 10轉(zhuǎn)爐車間主要設(shè)備………………………………………………………………………339 10.1轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)備…………………………………………………………………………339 10.1.1頂吹轉(zhuǎn)爐爐型及計算…………………………………………………………339 10.1.2爐殼……………………………………………………………………………345 10.1.3爐體支承系統(tǒng)…………………………………………………………348 10.1.4轉(zhuǎn)爐傾動機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………353 10.2原材料供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備…………………………………………………………………356 10.2.1鐵水供應(yīng)………………………………………………………………………356 10.2.2廢鋼供應(yīng)………………………………………………………………………359 10.2.3散狀材料供應(yīng)…………………………………………………………………360 10.2.4鐵合金供應(yīng)……………………………………………………………………364 10.3供氧系統(tǒng)設(shè)備…………………………………………………………………………365 10.3.1氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間供氧系統(tǒng)…………………………………………………365 10.3.2氧槍……………………………………………………………………………368 10.3.3氧槍升降和更換機(jī)構(gòu)…………………………………………………………378 10.3.4氧槍各操作點(diǎn)的控制位置……………………………………………………381 10.3.5氧槍刮渣技術(shù)…………………………………………………………………382 10.4副槍………………………………………………………………………………………384 10.4.1對副槍的要求…………………………………………………………………384 10.4.2副槍結(jié)構(gòu)與類型………………………………………………………………385 10.4.3測試探頭………………………………………………………………………385 10.4.4副槍的傳動及其控制系統(tǒng)……………………………………………………385 10.4.5副槍測溫、定碳………………………………………………………………387 10.5煙氣凈化及回收處理設(shè)備……………………………………………………………388 10.5.1煙氣、煙塵的性質(zhì)………………………………………………………………38810.5.2煙氣、煙塵凈化回收系統(tǒng)主要設(shè)備……………………………………………389 10.5.3風(fēng)機(jī)與放散煙囪………………………………………………………………39710.5.4煙氣及煙塵的綜合利用………………………………………………………398 10.5.5煙氣凈化回收的防爆與防毒…………………………………………………398 10.5.6凈化回收系統(tǒng)簡介……………………………………………………………399 10.5.7二次除塵系統(tǒng)及廠房除塵……………………………………………………401 10.5.8鋼渣處理系統(tǒng)…………………………………………………………………403 10.5.9含塵污水處理系統(tǒng)……………………………………………………………406 10.6轉(zhuǎn)爐煉鋼輔助設(shè)備………………………………………………………………………406 10.6.1鋼包車及渣罐車………………………………………………………………407 10.6.2修爐車…………………………………………………………………………407 10.6.3爐底車…………………………………………………………………………409 10.6.4噴補(bǔ)機(jī)…………………………………………………………………………410 10.6.5拆爐機(jī)…………………………………………………………………………410 思考題……………………………………………………………………………………411 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………414

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