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)技能標準和職業(yè)技能鑒定規(guī)范，根據(jù)冶金企業(yè)的生產(chǎn)實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………………………………………………………………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)實際中的溫度控制…………………………………………………………96 3.6終點控制和出鋼……………………………………………………………………………98 3.6.1終點的標志………………………………………………………………………99 3.6.2終點控制方法……………………………………………………………………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……………………………………………………………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………………………………………………………………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…………………………………………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……………………………………………………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)爐濺渣護爐…………………………………………………………………………192 6.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護爐理論…………………………………………………………………193 6.1.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護爐影響因素……………………………………………………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)爐濺渣護爐工藝…………………………………………………………………208 6.2.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護爐爐襯砌筑……………………………………………………208 6.2.2濺渣護爐復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐渣控制……………………………………………………211 6.2.3復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護爐操作工藝及規(guī)程……………………………………………217 6.2.4濺渣護爐設(shè)備及其維護…………………………………………………………219 6.3復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護爐冶煉效果……………………………………………………………220 6.3.1復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護爐冶煉效果……………………………………………………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濺渣護爐復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型控制…………………………………………………234 6.5轉(zhuǎn)爐三位一體護爐技術(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我國國家標準鋼種牌號表示方法……………………………………………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…………………………………………………278 思考題……………………………………………………………………………………282 9轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝改進技術(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行動態(tài)控制……………………………………………………288 9.3.1爐氣分析進行動態(tài)控制過程……………………………………………………289 9.3.2爐氣分析進行動態(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)爐煉鋼計算機數(shù)采監(jiān)控技術(shù)……………………………………………………309 9.10.1計算機采集監(jiān)控?zé)掍撨^程……………………………………………………309 9.10.2計算機采集監(jiān)控原理…………………………………………………………310 9.11轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝自動控制的新進展………………………………………………………314 10.11.1先進的檢測技術(shù)………………………………………………………………314 10.11.2利用廢氣信息進行吹煉控制技術(shù)……………………………………………315 10.11.3利用爐渣信息進行吹煉控制技術(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提高供氧強度的主要工作……………………………………………………334 9.14.2轉(zhuǎn)爐高供氧強度氧射流與熔池的作用………………………………………336 9.14.3轉(zhuǎn)爐高供氧強度吹煉的冶金效果……………………………………………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氧槍升降和更換機構(gòu)…………………………………………………………378 10.3.4氧槍各操作點的控制位置……………………………………………………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噴補機…………………………………………………………………………410 10.6.5拆爐機…………………………………………………………………………410 思考題……………………………………………………………………………………411 參考文獻…………………………………………………………………………………414

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