鐵合金冶金工程

作者簡(jiǎn)介

戴維，1942年出生，遼寧

省沈陽(yáng)市人。1969年由東北工

學(xué)院（現(xiàn)東北大學(xué)）理學(xué)系冶

金物理化學(xué)專業(yè)畢業(yè)后，分配

到吉林鐵合金廠工作，先后任

技術(shù)員、工程師、高級(jí)工程師

和研究所所長(zhǎng)，現(xiàn)任吉林鐵合

金廠副總工程師，兼任《鐵合

金》雜志總編。1981年赴瑞典

皇家工學(xué)院理論冶金系進(jìn)修兩

年多，獲得相當(dāng)于副博士的學(xué)

位。多年來，在承擔(dān)企業(yè)生產(chǎn)

技術(shù)和管理工作的同時(shí)，參加

過多項(xiàng)鐵合金新產(chǎn)品和工藝的

開發(fā)工作，其中有鉻、錳鐵合

金爐外精煉和合金粉料研制等

項(xiàng)目。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)科技開發(fā)工作，

同時(shí)從事鐵合金冶煉的基礎(chǔ)理

論研究工作，先后在國(guó)內(nèi)外學(xué)

術(shù)會(huì)議和刊物上發(fā)表論文近30

篇。

作者簡(jiǎn)介

舒莉，1946年出生于

江蘇省南京市。1969年畢

業(yè)于東北工學(xué)院（現(xiàn)東北

大學(xué)）理學(xué)系冶金物理化

學(xué)專業(yè)。畢業(yè)后進(jìn)入吉林

鐵合金廠，長(zhǎng)期從事鐵合

金生產(chǎn)技術(shù)和管理工作。

先后擔(dān)任過技術(shù)員、工程

師、高級(jí)工程師，現(xiàn)任吉

林鐵合金廠技術(shù)處處長(zhǎng)。

在擔(dān)任生產(chǎn)技術(shù)和管理工

作的同時(shí)，多次參加我國(guó)

鐵合金的國(guó)標(biāo)、廠標(biāo)以及

有關(guān)鐵合金生產(chǎn)規(guī)程的制

定工作，并多次參加鐵合

金新品種及相關(guān)工藝的開

發(fā)工作。先后在國(guó)內(nèi)外學(xué)

術(shù)會(huì)議和刊物上發(fā)表論文

20余篇。

目錄

1鐵合金生產(chǎn)的電冶金理論基礎(chǔ)

1.1鐵合金電爐概論

1.1.1鐵合金電爐分類

1.1.2礦熱爐設(shè)備組成概述

1.2礦熱爐中的電弧現(xiàn)象

1.2.1電弧生成機(jī)理

1.2.2電弧性質(zhì)

1.2.3電弧傳熱過程

1.2.4直流電弧

1.2.5等離子弧

1.3礦熱爐電路分析

1.3.1爐膛內(nèi)部導(dǎo)電方式

1.3.2爐內(nèi)電流回路解析

1.3.3電爐操作電阻

1.3.4電爐電抗和諧波

1.3.5電爐電流的交互作用

1.4礦熱爐的電氣特性

1.4.1電壓圓圖和電流圓圖

1.4.2特定電壓級(jí)下電爐特性曲線

1.4.3特性曲線組和恒電阻曲線

1.5三相電爐各相功率不平衡現(xiàn)象

1.5.1各相電極功率不平衡對(duì)冶煉操作的影響

1.5.2影響電爐功率平衡的因素

1.5.3電極功率不平衡的監(jiān)測(cè)和預(yù)防

1.6電爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1.6.1變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1.6.2電爐運(yùn)行條件的改進(jìn)

1.6.3鐵合金電爐的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷運(yùn)行

參考文獻(xiàn)

2礦熱爐的參數(shù)和模型

2.1電爐的熔煉特性

2.1.1反應(yīng)區(qū)模型

2.1.2電爐功率分布模型

2.1.3電極插入深度

2.1.4爐膛溫度和爐膛功率密度

2.1.5電爐的熱穩(wěn)定性

2.2電極的載流能力

2.3礦熱爐參數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系

2.3.1安德列公式和凱里法

2.3.2珀森公式

2.3.3威斯特里方法

2.3.4幾種方法的比較

2.3.5爐膛內(nèi)部各部位的電壓梯度

2.3.6相似方法

2.4埋弧電爐的數(shù)學(xué)模型

2.4.1莫克拉姆模型

2.4.2電導(dǎo)池常數(shù)模型

2.4.3海斯模型

2.4.4有渣法電爐爐料內(nèi)電流分布模型

參考文獻(xiàn)

3原料的冶金性能和預(yù)處理工藝

3.1碳質(zhì)還原劑的冶金性能

3.1.1碳質(zhì)還原劑的石墨化性能

3.1.2碳質(zhì)還原劑的導(dǎo)電性

3.1.3碳質(zhì)還原劑的反應(yīng)性

3.1.4鐵合金生產(chǎn)專用還原劑

3.2礦石和爐料的冶金性能

3.2.1爐料的導(dǎo)電性

3.2.2爐料的透氣性

3.2.3鉻礦石的礦物結(jié)構(gòu)和冶金性能的評(píng)價(jià)

3.2.4錳礦的冶金特性

3.2.5硅石的熱穩(wěn)定性

3.3粉礦成球工藝

3.3.1冷壓塊和碳酸化球團(tuán)工藝

3.3.2蒸汽養(yǎng)生球團(tuán)

3.3.3熱壓塊工藝

3.3.4成型機(jī)理和常用粘結(jié)劑

3.3.5球團(tuán)的性能和測(cè)試方法

3.3.6影響球團(tuán)性能的主要因素

3.3.7使用球團(tuán)礦對(duì)冶煉工藝的影響

3.4焙燒工藝過程

3.4.1焙燒過程的單元操作

3.4.2焙燒過程的傳質(zhì)和傳熱

3.5燒結(jié)工藝

3.5.1礦石燒結(jié)機(jī)理

3.5.2錳礦燒結(jié)

3.5.3鉻礦燒結(jié)

3.5.4豎爐燒結(jié)球團(tuán)工藝

3.6回轉(zhuǎn)窯的工程原理

3.6.1回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料的停留和運(yùn)動(dòng)

3.6.2回轉(zhuǎn)窯的工作特性

3.6.3回轉(zhuǎn)窯的基本操作

3.7固態(tài)還原工藝

3.7.1鉻礦球團(tuán)預(yù)還原工藝和機(jī)理

3.7.2爐膛旋轉(zhuǎn)爐（RHF）直接還原工藝

3.7.3鉻礦直接還原工藝

3.7.4鎳鐵直接還原工藝

參考文獻(xiàn)

4碳熱還原過程

4.1硅和硅鐵的冶金過程及其模型

4.1.1SiO－C三元系

4.1.2無渣法電爐爐膛結(jié)構(gòu)

4.1.3硅還原過程的傳質(zhì)和傳熱

4.1.4硅還原過程動(dòng)力學(xué)

4.1.5硅的生產(chǎn)過程的化學(xué)量模型

4.1.6硅和硅鐵電爐的動(dòng)態(tài)模型

4.1.7硅鐵電爐兩段爐體技術(shù)

4.2固態(tài)和熔態(tài)還原過程

4.2.1固態(tài)還原的基本原理

4.2.2鉻礦的固態(tài)還原

4.2.3鐵和硅的熔態(tài)還原動(dòng)力學(xué)

4.2.4錳還原的動(dòng)力學(xué)

4.3埋弧電爐有渣法冶煉機(jī)理163

4.3.1有渣法電爐的爐膛結(jié)構(gòu)

4.3.2焦炭層

4.3.3爐渣性質(zhì)對(duì)埋弧電爐運(yùn)行的影響

4.3.4合金元素和雜質(zhì)元素含量的控制

4.3.5一步法硅鉻合金冶煉

4.4硅鈣合金熔煉過程

4.4.1Si－Ca－C－O四元系的相關(guān)系

4.4.2CaC2生成機(jī)理

4.4.3硅鈣合金生成機(jī)理

4.5冶金過程的催化作用

4.5.1冶金反應(yīng)的催化現(xiàn)象

4.5.2還原過程的催化反應(yīng)機(jī)制

4.6碳熱還原工藝新技術(shù)

4.6.1空心電極技術(shù)

4.6.2等離子爐和直流電爐

4.6.3熔態(tài)還原工藝

參考文獻(xiàn)

5鐵合金的精煉技術(shù)

5.1電硅熱法精煉技術(shù)的進(jìn)步

5.1.1中低碳錳鐵精煉和純凈錳鐵生產(chǎn)

5.1.2熱兌法（波倫法）生產(chǎn)微碳鉻鐵

5.2鐵合金的氧氣吹煉

5.2.1氧氣吹煉基本原理

5.2.2氧氣吹煉工藝參數(shù)

5.2.3中碳錳鐵的吹煉工藝

5.3鐵合金的爐外精煉

5.3.1渣洗精煉法

5.3.2氧化精煉技術(shù)

5.3.3爐外降碳

5.4鐵合金降磷

5.4.1氧化脫磷

5.4.2固相脫磷

5.4.3還原脫磷

5.4.4影響降磷率的因素

5.5搖包反應(yīng)器解析

5.5.1搖包內(nèi)液體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

5.5.2搖包運(yùn)動(dòng)對(duì)傳質(zhì)作用的影響

5.5.3搖包參數(shù)的確定

參考文獻(xiàn)

6真空冶金和氮化冶金

6.1真空還原過程

6.1.1氧化鉻的真空還原機(jī)理

6.1.2鉻的真空冶煉

6.1.3真空冶煉的供熱原理

6.1.4真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

6.2真空精煉

6.2.1鐵合金中的氣體

6.2.2液態(tài)鐵水的真空精煉

6.2.3固態(tài)鐵合金的真空精煉

6.3鐵合金的氮化

6.3.1氮化物的穩(wěn)定性和滲氮工藝

6.3.2氮化過程動(dòng)力學(xué)

6.3.3鉻鐵的氮化

6.3.4硅和硅鐵的氮化

6.3.5錳鐵和其它鐵合金的氮化

參考文獻(xiàn)

7電極

7.1碳素材料的基本性能

7.1.1密度

7.1.2強(qiáng)度

7.1.3碳素材料的質(zhì)量熱容、熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)

7.1.4碳素材料的彈性模量

7.1.5抗熱震性

7.1.6電阻率

7.2電極的分類

7.2.1石墨電極和碳電極

7.2.2自焙電極

7.3自焙電極的燒結(jié)

7.3.1自焙電極的燒結(jié)過程

7.3.2自焙電極的燒結(jié)熱量

7.3.3自焙電極燒結(jié)特性

7.4自焙電極內(nèi)部的溫度分布、應(yīng)力分布和數(shù)學(xué)模型

7.4.1自焙電極內(nèi)部的溫度分布

7.4.2自焙電極內(nèi)部的應(yīng)力分布

7.4.3自焙電極的數(shù)學(xué)模型

7.5電極的維護(hù)使用

7.5.1電極消耗

7.5.2降低石墨電極消耗的措施

7.5.3自焙電極的接長(zhǎng)和下放

7.5.4電極事故及處理

7.6埋弧電爐的開爐

7.6.1新開爐電極焙燒

7.6.2開爐過程的加料

7.6.3出鐵時(shí)間的確定

7.6.4合金成分的控制

參考文獻(xiàn)

8鐵合金爐爐襯及耐火材料

8.1常用耐火材料的性質(zhì)

8.1.1耐火材料的分類及結(jié)構(gòu)

8.1.2常用耐火材料的技術(shù)要求

8.1.3常用耐火材料的主要性質(zhì)

8.2鐵合金生產(chǎn)中耐火材料的侵蝕機(jī)理

8.2.1鎂質(zhì)爐襯侵蝕機(jī)理

8.2.2碳質(zhì)爐襯的損毀機(jī)理

8.3鐵合金電爐爐襯設(shè)計(jì)

8.3.1爐襯設(shè)計(jì)

8.3.2爐襯的熱傳遞

8.3.3爐襯的冷卻技術(shù)

8.4爐襯的砌筑和維護(hù)

8.4.1爐襯砌筑

8.4.2爐襯的使用和維護(hù)

8.4.3金屬爐襯的形成及維護(hù)

8.4.4爐襯損毀的監(jiān)測(cè)

參考文獻(xiàn)

術(shù)語(yǔ)索引

中外文名稱對(duì)照

2100433B

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書從冶金反應(yīng)工程學(xué)的角度，側(cè)重論述了鐵合金生產(chǎn)工藝及相關(guān)的

基礎(chǔ)理論。作者在書中重點(diǎn)討論了物料造塊、焙燒、燒結(jié)、反應(yīng)過程催化、

固態(tài)和熔態(tài)還原、脫磷和爐外精煉等單元操作中的重要傳輸現(xiàn)象和過程的

反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征。電爐是本書重點(diǎn)介紹的鐵合金提煉設(shè)備，書中詳細(xì)討論

了電爐參數(shù)和冶煉過程的關(guān)系，同時(shí)對(duì)自焙電極、真空爐、搖包和回轉(zhuǎn)窯

的操作和控制做了系統(tǒng)解析。

制作鐵合金壓塊，是合理使用鐵合金在破碎、分級(jí)過程中所產(chǎn)生的碎屑和粉末，以及粉末冶金制粉、難熔金屬材料加工產(chǎn)生的廢料的有效利用方法。對(duì)易粉化的鐵合金與添加劑，也可以制成壓塊使用。煉鋼時(shí)使用鐵合金壓塊，可以加速鐵合金在鋼液中的溶解速度，減少鐵合金碎屑在煉鋼爐渣中的損失，消除大塊鐵合金對(duì)鋼液的局部冷凍現(xiàn)象。

制造鐵合金壓塊的工藝過程，包括原料準(zhǔn)備、壓制成型、干燥和包裝 。