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第1章 绪论1

1.1 钢铁工业1

1.1.1 钢铁工业的发展1

1.1.2 钢铁工业对国民经济的作用2

1.2 钢铁生产过程4

1.3 钢铁产品及副产品5

1.3.1 钢铁产品5

1.3.2 钢铁工业副产品8

1.4 钢铁工业能源及能耗10

1.4.1 能源及其分类10

1.4.2 钢铁生产用能源10

1.4.3 钢铁工业能耗12

1.4.4 节能途径13

1.5 钢铁工业的环境保护13

1.5.1 钢铁工业的环境现状13

1.5.2 钢铁工业的主要污染物14

1.5.3 钢铁工业的绿色制造和循环经济16

参考文献18

第2章 高炉炼铁原料19

2.1 铁矿石19

2.1.1 矿物、矿石和岩石19

2.1.2 铁矿石资源及利用19

2.1.3 铁矿石的分类及主要特性23

2.1.4 铁矿石的要求23

2.2 铁矿石的开采27

2.2.1 矿山建设的重要性27

2.2.2 采矿方法27

2.2.3 采矿技术发展32

2.2.4 采矿对环境的影响33

2.3 高炉炼铁辅助原料34

2.3.1 熔剂34

2.3.2 锰矿石及其他含铁原料36

2.3.3 燃料38

参考文献38

第3章 高炉原料的加工处理39

3.1 铁矿石的富选39

3.1.1 铁矿石富选概述39

3.1.2 选前加工处理40

3.2 铁矿石的选矿44

3.3 铁矿粉造块47

3.3.1 铁矿粉烧结生产47

3.3.2 球团矿生产51

3.4 煤的焦化56

3.4.1 高炉炼铁对焦炭的质量要求56

3.4.2 焦炭的生产过程57

3.4.3 焦化厂的车间组成58

参考文献58

第4章 高炉炼铁原理60

4.1 高炉炼铁特点60

4.1.1 高炉炼铁特点60

4.1.2 高炉炉内的状况61

4.2 蒸发、分解和气化反应61

4.2.1 水分的蒸发与分解反应61

4.2.2 挥发物的挥发62

4.2.3 碳酸盐的分解62

4.2.4 气化反应63

4.2.5 析碳反应63

4.3 还原过程和生铁的形成63

4.3.1 基本概念63

4.3.2 高炉内铁氧化物的还原64

4.3.3 高炉内非铁元素的还原66

4.3.4 生铁的生成与渗碳过程69

4.4 高炉炉渣与脱硫69

4.4.1 高炉炉渣来源与成分69

4.4.2 炉渣碱度70

4.4.3 成渣过程71

4.4.4 生铁脱硫71

4.5 高炉风口区碳素的燃烧72

4.5.1 燃料燃烧72

4.5.2 回旋区及燃烧带72

4.6 炉料和煤气的运动73

4.6.1 炉料运动73

4.6.2 煤气的运动74

4.7 高炉生产主要技术经济指标76

参考文献78

第5章 高炉结构及其附属设备80

5.1 高炉本体80

5.1.1 高炉炉型80

5.1.2 高炉炉体结构81

5.2 高炉附属设备90

5.2.1 高炉上料和装料设备90

5.2.2 送风系统设备94

5.2.3 铁渣系统设备97

5.2.4 煤气除尘设备100

5.2.5 喷煤系统101

参考文献103

第6章 高炉冶炼操作105

6.1 高炉基本操作制度105

6.1.1 炉缸热制度105

6.1.2 送风制度106

6.1.3 装料制度108

6.1.4 造渣制度109

6.1.5 基本制度之间的关系110

6.1.6 冶炼制度的调整111

6.2 炉况判断111

6.2.1 炉况判断依据111

6.2.2 正常炉况111

6.2.3 特殊炉况112

6.3 开炉、休风、停炉114

6.3.1 开炉114

6.3.2 休风115

6.3.3 停炉115

6.4 高炉炼铁的环境保护116

6.4.1 高炉炼铁煤气及烟气净化116

6.4.2 高炉炼铁废水处理118

6.4.3 高炉炉渣处理119

6.5 高炉炼铁技术的发展120

6.5.1 高炉大型化120

6.5.2 高炉测控现代化120

6.5.3 高炉生产高效化122

6.5.4 高炉设备现代化123

参考文献124

第7章 非高炉炼铁125

7.1 非高炉炼铁概述125

7.1.1 非高炉炼铁的发展125

7.1.2 非高炉炼铁原料及燃料127

7.1.3 非高炉炼铁产品种类及应用129

7.2 直接还原129

7.2.1 气基直接还原129

7.2.2 煤基直接还原134

7.2.3 电热直接还原137

7.3 熔融还原139

7.3.1 COREX法139

7.3.2 FINEX T艺140

7.3.3 HISMELT技术140

7.3.4 ELRED流程141

参考文献143

第8章 铁合金生产144

8.1 概述144

8.1.1 铁合金的生产方法144

8.1.2 铁合金生产主要技术经济指标147

8.2 矿热炉及电极148

8.2.1 矿热炉148

8.2.2 电极151

8.3 硅铁生产155

8.3.1 硅铁的用途155

8.3.2 硅铁的冶炼155

8.4 锰铁生产159

8.4.1 锰铁用途159

8.4.2 锰铁的冶炼160

8.5 铬铁生产162

8.5.1 铬铁用途162

8.5.2 铬铁合金生产163

参考文献166

第9章 炼钢基本原理167

9.1 炼钢任务167

9.2 炼钢炉渣170

9.2.1 熔渣的物理性质171

9.2.2 熔渣的化学性质175

9.2.3 表面性质180

9.3 炼钢过程的基本反应183

9.3.1 熔池中元素的氧化反应次序及氧势图183

9.3.2 锰、硅的氧化和还原反应184

9.3.3 碳的氧化还原反应186

9.3.4 脱磷反应189

9.3.5 脱硫反应191

9.3.6 脱氧反应193

9.3.7 钢中气体195

9.3.8 钢中非金属夹杂物197

参考文献197

第10章 炼钢用原材料198

10.1 金属料198

10.1.1 铁液198

10.1.2 废钢209

10.1.3 铁合金211

10.2 辅助材料212

10.2.1 造渣材料213

10.2.2 氧化剂215

10.2.3 冷却剂215

10.2.4 增碳剂216

10.2.5 炼钢用气216

参考文献217

第11章 氧气转炉炼钢218

11.1 氧气顶吹转炉炼钢219

11.1.1 氧气顶吹转炉炼钢的冶金特征219

11.1.2 氧气顶吹转炉炼钢的主要设备219

11.1.3 冶炼一炉钢的操作过程229

11.1.4 转炉吹炼过程中金属成分的变化231

11.1.5 转炉吹炼过程中熔渣成分的变化236

11.1.6 转炉吹炼过程中熔池温度的变化236

11.1.7 炼钢工艺制度237

11.1.8 氧气顶吹转炉的自动控制259

11.2 氧气底吹转炉炼钢260

11.2.1 氧气底吹转炉的冶金特点261

11.2.2 氧气底吹转炉的设备261

11.2.3 氧气底吹转炉炼钢的熔池变化262

11.2.4 氧气底吹转炉和顶吹转炉的比较264

11.3 顶底复合吹炼转炉265

11.3.1 顶底复合吹炼法的种类及其特征265

11.3.2 顶底复合吹炼转炉的冶金特点266

11.3.3 底吹气体及供气元件类型267

11.3.4 顶底复吹转炉内的反应270

11.4 氧气转炉的新技术274

11.4.1 溅渣护炉274

11.4.2 长寿复吹转炉炼钢工艺275

11.5 氧气转炉炼钢的环境保护276

11.5.1 烟气及烟尘的综合利用276

11.5.2 烟气净化回收的防爆与防毒277

11.5.3 二次除尘系统及厂房除尘278

11.5.4 钢渣及含尘污水处理系统281

参考文献282

第12章 电炉炼钢284

12.1 电弧炉炼钢概述284

12.2 电弧炉炼钢设备285

12.2.1 电弧炉的构造285

12.2.2 炉体的金属构件286

12.3 电弧炉冶炼工艺288

12.3.1 补炉288

12.3.2 装料289

12.3.3 熔化期290

12.3.4 氧化期291

12.3.5 还原期294

12.3.6 出钢296

12.4 电弧炉炼钢新技术296

12.4.1 超高功率电弧炉296

12.4.2 直流电弧炉297

12.4.3 偏心炉底出钢298

12.4.4 Consteel工艺299

12.5 其他电炉炼钢方法300

12.5.1 感应炉炼钢300

12.5.2 真空感应炉炼钢301

12.5.3 电渣重熔303

12.5.4 真空电弧炉熔炼305

12.5.5 电子束炉熔炼305

12.5.6 等离子炉熔炼306

参考文献308

第13章 炉外精炼309

13.1 绪论309

13.1.1 炉外精炼技术的发展历程309

13.1.2 炉外精炼的概念309

13.1.3 炉外精炼方法的分类310

13.1.4 炉外精炼技术的发展趋势310

13.2 常用的炉外精炼技术311

13.2.1 渣洗311

13.2.2 渣洗的精炼效果及其影响因素315

13.2.3 搅拌315

13.2.4 加热318

13.2.5 真空321

13.2.6 喷射冶金322

13.2.7 喂丝329

13.3 LF钢包精炼332

13.3.1 LF精炼法的基本含义332

13.3.2 LF的设备构成333

13.3.3 LF法的功能及特点334

13.3.4 LF炉精炼工艺技术335

13.3.5 LFV真空装置及工艺336

13.3.6 LF的冶金效果337

13.4 DH精炼337

13.4.1 DH法脱气工作原理337

13.4.2 DH法的操作工艺338

13.4.3 选定DH法主要工艺参数339

13.4.4 DH法的冶金效果340

13.5 RH法340

13.5.1 RH的基本原理340

13.5.2 RH主要设备341

13.5.3 RH法冶金特点344

13.5.4 RH法的冶金效果346

13.6 AOD氩氧精炼346

13.6.1 AOD法设备及其特点347

13.6.2 AOD法的操作工艺348

13.6.3 AOD法的主要优缺点350

13.6.4 AOD法的精炼效果351

参考文献351

第14章 钢的浇注352

14.1 模铸352

14.1.1 模铸方法及特点352

14.1.2 模铸设备353

14.1.3 镇静钢钢锭356

14.1.4 镇静钢浇注工艺359

14.1.5 沸腾钢及半镇静钢钢锭361

14.2 连续铸钢364

14.2.1 连铸机的类型及其特点364

14.2.2 连铸机的设备366

14.2.3 连续铸钢生产工艺373

14.2.4 铸坯的质量376

14.3 连铸新技术379

14.3.1 高效连铸379

14.3.2 近终形连铸技术380

参考文献381

第15章 钢材的轧制工艺383

15.1 轧钢概述383

15.1.1 轧钢品种及应用383

15.1.2 轧钢设备384

15.2 钢坯、型材、线材的生产387

15.2.1 钢坯生产387

15.2.2 型钢生产388

15.2.3 线材生产389

15.3 板带材生产392

15.3.1 中厚板生产393

15.3.2 热连轧带钢396

15.3.3 冷轧板带材399

15.4 钢管生产401

15.4.1 热轧无缝钢管402

15.4.2 冷加工钢管405

参考文献407

第16章 钢铁材料的用途408

16.1 钢铁材料在交通领域的应用408

16.1.1 汽车行业408

16.1.2 轨道交通408

16.1.3 航空航天409

16.1.4 船舶409

16.2 钢铁材料在能源领域的应用409

16.3 钢铁材料在建筑行业的应用409

16.4 钢铁材料在通信行业的应用410

16.5 钢铁材料在国防上的应用410

参考文献411