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上篇 钒的生产及其应用1

1 钒的基础知识1

1.1 钒的发现和制备历史1

1.2 钒的矿物2

1.3 钒及其化合物的性质3

1.3.1 金属钒的性质3

1.3.2 钒氧化物的性质4

1.3.3 钒酸盐性质6

1.3.4 钒卤化合物性质9

1.3.5 钒的其他二元非金属化合物9

1.3.6 某些钒化合物的溶解度10

1.3.7 二元钒合金的性质10

1.4 钒及其化合物的用途11

1.4.1 钒和钒合金的用途11

1.4.2 钒氧化物的用途13

1.4.3 钒酸盐的用途15

1.4.4 钒在其他方面的用途15

1.5 钒的生产方法16

1.5.1 含钒钛磁铁矿直接提钒16

1.5.2 钒渣提钒17

1.5.3 从其他原料提钒19

2 转炉提钒基本原理21

2.1 铁水提钒过程的主要反应21

2.1.1 铁水中元素氧化的△Gθ-T 图21

2.1.2 Tθ转的计算方法22

2.1.3 铁质初渣与金属熔体间的氧化反应23

2.2 影响提钒的主要因素24

2.2.1 铁水成分的影响24

2.2.2 吹炼终点温度对钒渣中全铁含量影响24

2.2.3 冷却剂的种类、加入量和加入时间的影响24

2.2.4 供氧制度的影响25

2.3 提取钒渣方法简介26

2.3.1 雾化提钒法26

2.3.2 氧气顶吹转炉提钒法26

2.3.3 空气底吹转炉提钒法27

2.3.4 顶底复吹转炉提钒法28

2.3.5 摇包提钒法29

2.3.6 铁水包吹氧提钒法30

2.3.7 转炉单联法提钒法31

3 攀钢转炉提钒工艺35

3.1 概述35

3.2 转炉提钒用原料36

3.2.1 含钒铁水36

3.2.2 辅助原料37

3.2.3 其他材料37

3.3.1 撇渣38

3.3 提钒工艺过程及主要设备参数38

3.3.2 吹钒工艺设备39

3.3.3 吹钒工艺制度43

3.4 常见事故及处理49

3.4.1 炉内渣态调整49

3.4.2 炉口粘结49

3.4.3 吹钒时炉内氧枪漏水49

3.4.4 吹炼时氧枪断电49

3.4.5 撇渣器溢铁和漏铁49

3.5 钒渣的质量50

3.5.1 影响钒渣质量的因素50

3.5.2 钒渣质量标准52

3.6 转炉提钒技术经济指标52

3.6.1 钒渣质量状况52

3.6.2 半钢质量52

3.6.5 冶炼周期54

3.6.3 钒回收率54

3.6.4 炉龄54

4 用钒渣生产钒化合物55

4.1 五氧化二钒生产工艺简介55

4.1.1 用钒渣生产五氧化二钒工艺流程55

4.1.2 原料的预处理55

4.1.3 焙烧57

4.1.4 浸出61

4.1.5 沉钒67

4.1.6 片状五氧化二钒的制取72

4.1.7 五氧化二钒的质量标准73

4.1.8 石灰焙烧法73

4.2 三氧化二钒的生产方法74

4.2.1 生产工艺流程74

4.2.3 多钒酸铵用气体还原75

4.2.2 多钒酸铵干燥75

4.2.4 三氧化二钒的标准77

4.3 其他钒化合物的生产77

4.3.1 钒酸盐生产77

4.3.2 钒的卤化物生产78

4.3.3 其他钒化合物生产78

5 钒及钒合金的生产79

5.1 钒铁合金的生产79

5.1.1 冶炼钒铁的方法分类79

5.1.2 金属热法冶炼铁合金的一般原理79

5.1.3 硅热法79

5.1.4 铝热法84

5.1.5 碳还原法87

5.1.6 钒渣直接冶炼钒铁88

5.2.1 概述90

5.2 碳化钒和氮化钒生产90

5.1.7 钒铁的质量标准90

5.2.2 碳化钒和氮化钒的性质91

5.2.3 制备方法93

5.3 其他钒合金生产99

5.3.1 中间钒合金——钒铝99

5.3.2 用钒渣生产复合钒合金101

5.4 金属钒的生产方法102

5.4.1 概述102

5.4.2 金属钒的制取102

5.4.3 金属钒的精炼103

5.5 用钒渣使钢直接合金化104

5.5.1 使钢合金化的原料104

5.5.2 钒渣直接合金化的方法105

6.1.1 钒在微合金钢中存在的形式107

6.1 微合金元素钒的作用与控制107

6 含钒钢种107

6.1.2 钒在微合金钢中的作用109

6.1.3 钒的碳氮化物行为的控制117

6.2 含钒钢的品种121

6.2.1 含钒铁路用钢121

6.2.2 含钒汽车用高强度热轧钢板122

6.2.3 含钒管线用钢123

6.2.4 含钒建筑用钢124

6.2.5 含钒容器用钢124

6.2.6 含钒合金钢124

下篇 转炉炼钢127

7 转炉炼钢原理127

7.1 炼钢主要任务127

7.2 炉渣127

7.2.1 钢渣的作用127

7.2.2 炉渣的组成及结构128

7.2.3 炉渣的性质130

7.3 钢中气体和非金属夹杂物136

7.3.1 钢中的气体136

7.3.2 钢中非金属夹杂物137

7.4 氧气转炉炼钢主要反应138

7.4.1 吹炼过程138

7.4.2 炉渣的形成139

7.4.3 脱碳140

7.4.4 脱磷和脱硫144

7.5 吹氧特征145

7.5.1 超音速射流概述145

7.5.2 氧气顶吹转炉中的氧射流148

7.5.3 顶吹氧射流与熔池间的相互作用148

7.5.4 底吹气体对熔池的作用156

7.5.5 复合吹炼供气对熔池的搅拌158

8.1.1 金属料160

8 攀钢炼钢用原料160

8.1 转炉炼钢过程用原料160

8.1.2 非金属料163

8.2 炼钢常用耐火材料165

8.2.1 有关耐火材料的基本概念165

8.2.2 攀钢炼钢常用耐火材料170

8.2.3 攀钢铸锭和连铸用耐火材料171

8.2.4 攀钢 RH 真空处理用耐火材料172

8.2.5 其他耐火材料175

8.3 常用气体176

8.3.1 氧气176

8.3.2 惰性气体176

8.3.3 煤气176

8.3.4 乙炔等气体177

9.1.1 脱硫反应的热力学179

9 攀钢铁水预脱硫工艺179

9.1 铁水预脱硫基本原理179

9.1.2 用 CaC2脱硫的动力学180

9.1.3 用 CaO 脱硫的动力学181

9.1.4 用金属镁脱硫的动力学181

9.1.5 影响铁水预脱硫的主要因素181

9.1.6 含钒铁水的二次脱硫183

9.2 原料要求184

9.2.1 脱硫剂184

9.2.2 氮气184

9.2.3 铁水184

9.3 工艺流程及主要工艺制度184

9.3.1 工艺流程184

9.3.2 主要工艺制度185

9.4.1 供气系统187

9.4 铁水预脱硫设备187

9.4.2 粉料贮存系统188

9.4.3 喷吹系统189

9.5 铁水预脱硫常见事故预防及处理190

9.5.1 氮气带水190

9.5.2 堵枪190

9.5.3 喷枪不动作190

9.5.4 防溅罩出水温度高190

9.5.5 喷吹脉动大、喷溅严重190

9.5.6 电石粉着火190

10 转炉炼钢工艺191

10.1 概述191

10.2 工艺制度192

10.2.1 炼钢过程192

10.2.2 开新炉192

10.2.3 装入制度193

10.2.4 供氧制度195

10.2.5 造渣制度197

10.2.6 温度制度199

10.2.7 终点控制及脱氧合金化制度201

10.3 攀钢转炉主要设备204

10.3.1 主要设备204

10.3.2 主要设备参数209

10.4 转炉顶底复合吹炼212

10.4.1 转炉顶底复合吹炼工艺212

10.4.2 攀钢转炉顶底复合吹炼的发展215

10.5 转炉炉龄217

10.5.1 炉衬侵蚀机理217

10.5.2 提高转炉炉龄的途径218

10.5.3 攀钢转炉炉龄223

11.1.1 钢包吹氩工艺227

11.1.2 钢包吹氩主要工艺参数227

11 攀钢钢水炉外精炼227

11.1 钢包吹氩工艺及冶金效果227

11.1.3 冶金效果229

11.2 喂线(丝)工艺及冶金效果229

11.2.1 喂线设备229

11.2.2 喂线工艺230

11.2.3 冶金效果231

11.3 TN 喷粉工艺及冶金效果233

11.3.1 TN 喷粉设备概况233

11.3.2 TN 喷粉工艺234

11.3.3 冶金效果236

11.4 合成渣洗工艺及冶金效果238

11.4.1 渣系的选择238

11.4.2 合成渣洗工艺238

11.4.3 冶金效果239

11.5 LF 钢包精炼炉240

11.5.1 LF 炉基本原理240

11.5.2 交流 LF 炉主电路及各部分的作用240

11.5.3 加热工艺参数的选择241

11.5.4 钢水成分242

11.5.5 攀钢 LF 炉主要设备242

11.5.6 攀钢 LF 炉工艺245

11.6 RH 真空处理248

11.6.1 RH 真空处理的基本原理248

11.6.2 脱氢原理250

11.6.3 RH 真空处理工艺及设备257

11.6.4 真空室的修砌及其使用维护265

12 攀钢钢水浇铸268

12.1 模铸268

12.1.1 浇铸设备268

12.1.2 浇铸用辅助材料275

12.1.3 浇铸工艺278

12.1.4 钢锭常见缺陷289

12.2 连铸294

12.2.1 连铸工艺与操作294

12.2.2 连铸板坯的主要质量缺陷及其防止途径299

12.2.3 连铸保护渣318

12.2.4 洁净钢的生产技术323

12.2.5 连铸机主要设备326

12.2.6 连铸新技术发展动态333

附录335

附录1 常数335

附录2 国际单位制336

附录3 元素和氧化物的物理性质338

附录4 某些化学反应的自由能与温度关系341

参考文献346