短流程炼钢用耐火材料

我国一位冶金专家曾说过：“没有耐火材料行业的发展，就没有今天的 1.2亿 t钢；没有耐火材料行业的发展，就没有 80%的连铸比；没有耐火材料的发展，就没有窑炉长寿。当然，影响窑炉长寿的因素除了耐火材料自身的质量外，很重要的一点就是必须有用户的密切配合，窑炉砌筑、维护和冶炼工艺操作都是影响窑炉长寿的重要因素。因此，让耐火材料工作者了解用户的需要和耐火材料的使用环境；让冶金工作者了解耐火材料的使用性能和正确的使用方法就是一件十分有意义的工作。《短流程炼钢用耐火材料》编写的目的就在于此。

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《短流程炼钢用耐火材料》内容简介：钢铁生产有两种流程：长流程和短流程。长流程指高炉/转炉流程，短流程即电炉流程（亦称“紧凑流程”、“再生流程”）。近年来，我国钢总产量连年超过 1亿t，钢铁生产的发展已进入到“控制总量，调整结构，提高效益”阶段。在此情况下可以预料，今后一个相当长的时期内，我国钢铁生产短流程的比例将逐步增加，这不仅是我国资源保持和环境保护的需要，也是我国钢铁工业可持续发展战略的需要。

短流程工艺是相对于传统的长流程(学术上称为传统流程)而言的。传统的长流程是指高炉—转炉—连铸(或模铸)流程。

电炉短流程以20世纪90年代初美国的电炉—薄板坯连铸流程为代表。自该流程投产以来，引起了世界钢铁界的重视。紧凑式电炉短流程是电炉短流程的典型代表。

与传统流程相比，电炉短流程具有以下特点：

1)投资比高炉—转炉流程减少l/2以上。如美国、日本等国的 薄板坯电炉短流程，实际费用约为传统流程的l/4。

2)生产成本低，劳动生产率高。钢铁联合企业从铁—焦—烧开始到热轧板卷为止，吨钢能耗一般为23GJ/t，而以废钢为原料的电炉钢厂短流程工艺生产的产品能耗接近10GJ/t，能耗降低60%左右。

3)在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保，消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。因此，发达国家把发展紧凑式电炉短流程作为重点。

近些年，我国电炉流程的发展虽然受到重视，但发展电炉短流程应慎重一些，可以适当发展，不可盲目。因为在当前条件下，我国不具备电能和废钢方面的优势，即不具备成本优势。在江阴兴澄钢铁有限公司，已建成我国第一条四位一体的特殊钢短流程生产线，工艺流程为：100t直流电弧炉冶炼—LF、VD精炼—R=12m大方坯连铸—热送全连轧，全套全新设备从德国引进，能够开发生产合金结构钢、弹簧钢、齿轮钢、易切削钢、轴承钢、高压锅炉管坯钢等品种，将成为全国优质钢、特殊钢装备水平领先、能力超百万吨的企业。

目 录

第一篇 电弧炉炼钢与设备的选型

第一章电弧炉炼钢

第一节 电弧炉炼钢流程与特点

一、电弧炉炼钢的常用流程

二、电弧炉炼钢及特点

三、电炉冶炼的常用钢种

第二节 电弧炉炼钢的原材料

一、废钢

二、生铁

三、直接还原铁

四、铁水

五、碳化铁

六、脱碳粒铁

第三节 合金与造渣材料

一、合金材料

二、造渣材料

第四节 氧化剂、脱氧剂、增碳剂及其他

一、氧化剂

二、脱氧剂

三、增碳剂四、铁合金

五、电极

六、各种材料堆积密度与允许堆高

第五节 原料供应规模与消耗

一、铸坯（或钢锭）需要量的计算

二、电弧炉炼钢厂的物料平衡

三、电炉车间昼夜所需废钢量

四、废钢料筐的容积和数量

五、电弧炉冶炼过程物料平衡与能量平衡

六、物料平衡计算模型

七 能量平衡计算模型

八、单项物料平衡与热平衡计算

九、不同原料配比下的物料平衡与热平衡理论计算

十、电弧炉炼钢冶炼过程物理与化学热的利用

第六节 传统老三期电弧炉炼钢过程简介

一、 电弧炉炼钢流程

二、装料

三、熔化期

四、氧化期

五、还原期

六、出钢

七、补炉

第七节 现代电炉炼钢的特点与操作

一、现代电炉炼钢的特点

二、现代电炉炼钢的基本工艺操作

第二章 电弧炉炼钢生产能力与电弧炉选型

第一节 电弧炉炼钢车间生产能力与技术经济指标

一、产量和效率

二、炉子容量与座数及选型的确定

三、炼钢电弧炉与连铸机的配合

第二节 电弧炉炼钢车间工艺设计与布置

一、电弧炉炼钢车间

二、炉子跨高度的确定

三、电炉跨厂房长度的确定

四、电炉公称容量与配套的起重机能力

五、工艺设计与土建设计的关系

第三节 工艺设计与布置

一、电炉在车间的平面布置

二、电炉在车间的立面布置

三、炉子跨的布置及尺寸确定

第二篇 现代电弧炉炼钢设备与设计

第三章 超高功率炼钢电弧炉

第一节 超高功率电弧炉的技术特征

一、具备较高的单位功率水平

二、较高的电弧炉变压器最大功率利用率和时间利用率

三、较高的电效率和热效率

四、较低的电弧炉短网电阻和电抗，且短网电抗平衡

五、电炉炼钢工艺及其流程优化

六、电弧炉产生的公害的抑制

第二节 超高功率电弧炉的技术难点及其克服措施

一、交流超高功率电弧炉的技术难点

二、克服措施

三、对炉衬的要求

第三节 超高功率电弧炉配套相关技术

一、水冷炉壁与水冷炉盖技术

二、无渣出钢技术

三、泡沫渣埋弧技术

四、电弧炉吹氧脱碳搅拌

五、电弧炉底吹搅拌

六、碳氧喷枪、氧燃烧嘴技术

七、二次燃烧技术

八、废钢预热技术

第四章 高阻抗交流炼钢电弧炉

第一节 高阻抗交流电弧炉概述

一、高阻抗交流电弧炉的工作原理

二、高阻抗电弧炉的主要工作特点

三、高阻抗交流电弧炉与普通阻抗交流电弧炉的区别

四、 高阻抗电弧炉操作原则

第二节 高阻抗电弧炉变压器参数的设计

一、变压器二次侧段间电压的确定

二、变压器二次侧最高二次电压的确定

三、变压器二次侧最低电压的确定

四、恒功率段的确定

五、恒电流段的确定

六、压差的确定

第三节 高阻抗电弧炉电抗器参数的设计

一、电抗器在高阻抗电弧炉中的作用

二、电抗器的连接方式

三、 电抗器容量确定方法

四、功率因数法计算举例

五、电弧功率恒定法的计算

六、国外部分不同容量的高阻抗电炉参数选取

七、交、直流电炉和高阻抗电炉的比较

第五章 连续加料炼钢电弧炉

第一节 水平连续加料电弧炉概述

一、水平连续加料电炉工作原理

二、设备组成特点

三、工艺的主要特征

四、国内外水平连续加料电弧炉的使用情况

第二节 水平连续加料电弧炉机械结构形式与特点

一、水平连续加料电弧炉机械结构形式

二、水平连续加料式电炉机械结构的特点

第三节 炉体与倾动机构设计

一、废钢在炉内熔化的机理

二、炉体开口位置与尺寸的选择

三、倾动机构设计

第四节 连续加料预热系统

一、连续加料预热系统的主要工艺技术参数

二、结构组成与功能描述

第三节 连续加料部分的电控装置

一、连续式上料机构的基础自动化和监视系统的功能

二、动态密封控制和操作逻辑

三、连续加料预热的基础自动化及过程控制系统

四、电气设备

第四节 连续加料电弧炉的新技术

一、目前水平连续加料电弧炉存在的问题

二、连续加料电弧炉设计应注意的事项

三、新型废钢预热装置

第六章 直流炼钢电弧炉

第一节直流电弧炉的优越性

一、石墨电极消耗大幅度降低

二、电压波动和闪变小，对前级电网的冲击小

三、电机升降机构机械结构简单

四、缩短冶炼时间，可降低熔炼单位电耗

五、降低噪声

六、降低耐火材料消耗

七、金属熔池始终存在强烈的循环搅拌

八、投资回收快

九、操作稳定，生产率提高

第二节 我国的直流电弧炉使用情况

一、我国引进的大型直流电弧炉情况

二、我国引进的部分大型直流炉使用情况

三、我国研制的直流炉

四、部分已运行的国外直流电弧炉情况

第三节 直流电弧炉的总体设计

一、总体布置

二、炉体各部分尺寸设计

三、熔炼室尺寸的确定的说明：

第三节 直流电弧炉机械设备

一、直流电弧炉设备的特点

二、直流电弧炉的短网结构

三、直流电弧炉的炉底电极

四、直流电弧炉炉底电极的绝缘装置

第四节 底电极结构形式

一、风冷多触针式底电极

二、钢片型风冷底电极

三、导电炉底

四、水冷棒式底电极

第五节 棒式水冷底电极电能和热能计算

一、计算目的

二、已知数据

三、电极的基本形状

四、计算条件

五、计算过程

六、计算汇总

七、底电极理论温度曲线

八、棒式水冷底电极结构设计

九、底电极熔化深度与通电时间关系

第六节 底电极的偏弧计算

一、设计思想

二、偏弧的计算过程

三、结论

第七节 直流电弧炉的电气设备

一、直流电弧炉的电源设备

二、真空开关柜

三、整流变压器

四、直流电弧炉的整流设备

五、电抗器

六、高次谐波滤波器

七、直流电弧炉的电极调节装置

第八节 直流电弧炉主要电参数的确定

一、概述

二、整流变压器的额定容量

三、最高空载直流电压及相应变压器二次电压的确定

四、直流额定电流与额定电压的确定

五、直流电抗器

六、其他参数的确定

七、直流炉的耐材指数与喷溅指数

八、交流炉改造成直流炉的电参数

第九节 直流电弧炉的检测及其控制

一、检测和控制装置

二、直流电弧炉的控制

三、直流电弧炉的炉底电极温度监控

第十节 直流电弧炉衬及耐火材料

一、直流电弧炉盖及耐火材料

二、直流电弧炉炉墙及耐火材料

三、 直流电弧炉炉底及耐火材料

四、棒式水冷底电极用耐火材料

第十一节 直流电弧炉冶炼工艺

一、烘炉和启弧

二、熔化特性

三、冶金反应特

四、供电特点

五、造渣特点

六、交流炉与直流炉技术经济指标的比较

第七章 其他类型电弧炉设备

第一节 双炉壳炼钢电弧炉

一、双炉壳电弧炉的工作原理及其主要特点

二、双炉壳电弧炉可以达到的效果

三、双炉壳直流电弧炉

第二节 竖式炼钢电弧炉

一、竖式电弧炉

二、竖炉电弧炉的优越性

三、竖炉电弧炉的结构

四、竖式电炉的缺点和应用条件：

五、手指竖炉式电弧炉炼钢技术评价

六、辅助能源利用

七、双电极竖井式直流电弧炉

第三节 转炉型炼钢电弧炉

第四节 环保型高效电弧炉

一、结构形式及其操作概况

二、ECOARC的特征

第三篇 电弧炉的机械设备与设计

第八章 炼钢电弧炉的总体设计

第一节 电弧炉设备的初步设计

一、主要工艺、技术参数设计的内容

二、工艺布置图设计

三、几种常见电弧炉工艺布置图

第二节 电弧炉工艺布置主要尺寸的确定

一、电弧炉对主厂房建筑及安全设施要求

二、电弧炉布置方式与位置的确定

三、变压器室的布置

四、高压柜室的布置

五、低压控制室的布置

六、液压间的布置

七、附属设备的布置

第三节 电弧炉土建用资料设计要点

一、电弧炉基础图的设计要点

二、操作平台的设计要点

三、变压器室设计要点

四、高压柜室设计要点

五、低压控制室设计要点

七、介质设计要点

八、附属设备基础设计要点

第九章 炉体装配

第一节 炉体装配的总体设计

一、熔池的形状和尺寸的确定

二、熔炼室尺寸的确定

三、炉盖的厚度

四、炉壳直径与高度

五、超高功率电弧炉炉型及其结构设计

第二节 炉 体

一、上炉体

二、下炉体

三、偏心底下炉体

第三节 水冷炉壁

一、采用水冷炉壁的意义

二、水冷炉壁使用效果

三、水冷炉壁的结构

四、水冷炉壁主要参数的计算

五、水冷炉壁的试压检验

第四节 炉门装配

一、炉门

二、炉门框

三、炉门门槛

四、炉门提升装置

第五节 出钢机构

一、槽出钢

二、偏心底（EBT）出钢

三、炉底中心（CBT）出

四、偏位炉底（OBT）出钢

五、RBT底出钢方式

六、水平无渣出钢（HT）及水平旋转（HOT）出钢

七、滑动水口式出钢

八、低位出钢

九、塞棒出钢口

第六节 电弧炉炉衬的砌筑

一、炉底衬的结构与砌筑

二、炉壁的结构与砌筑

三、水冷炉壁衬

四、EBT出钢口结构与砌筑

五、出钢槽的砌筑

第十章 炉盖装配

第一节 炉盖圈与电极水冷圈

一、炉盖圈：

二、电极密封圈

第二节 箱式水冷炉盖

一、箱式水冷炉盖的结构型式

二、箱式水冷炉盖设计时注意事项

第三节 管式水冷炉盖

一、炉盖结构型式

二、管式水冷炉盖的设计

第四节 炉盖的砌筑

一、砌砖炉盖

二、水冷炉盖

第十一章 倾炉机构

第一节 倾炉机构的作用与摇架结构型式

一、倾动机构的作用与特点

二、倾动机构的驱动方

三、摇架

四、摇架在支撑底座上的定位方式

第二节 整体基础式电炉的倾炉机构

一、整体基础式电炉倾炉机构的结构组成

二、整体基础式电炉倾炉机构的特点

第三节 基础分体式电炉的倾动机构

一、基础分体式电炉倾炉机构的结构组成

二、基础分体式倾炉机构的特点

第四节 倾炉机构的其他部分

一、水平支撑装置

二、锁定装置

三、倾炉液压缸

四、底座

五、限位装置

第五节 倾炉计算

一、空炉重心的计算

二、倾动力矩的计算

三、倾炉液压缸推（拉）力的计算

四、倾炉液压缸行程的计算

五、倾动机构设计时应注意的事项

第十二章 炉盖提升旋转机构

第一节 炉盖提升旋转机构的概述

一、炉盖提升高度和提升与旋转速度

二、机械驱动式炉盖提升旋转机构

三、液压驱动式炉盖提升旋转机构

三、炉盖提升与旋转机构的润滑

第二节 炉盖提升装置

一、链条提升装置

二、连杆式提升方式

三、顶起提升式

第三节 交叉滚子转盘轴承旋转装置

一、交叉滚子转盘轴承旋转装置工作原理与特点

二、轴承选型计算

三、按静负荷选型计算

四、按接触应力选型核算

五、轴承型号和规格的选取

六、轴承安装位置的设计

七、旋转油缸推力的计算

第四节 调心轴承旋转装置

一、调心轴承旋转装置的工作原理与特点

二、轴承选型计算

三、调心轴承旋转装置与交叉滚子轴承旋转装置的比较

第五节 四连杆旋转装置

一、四连杆旋转装置的工作原理与特点

二、四连杆旋转装置的连杆设计

三、旋转机构设计

第六节 其他旋转方式的电弧炉

一、三排圆柱磙子组合转盘轴承旋转装置

二、立柱回转式

三、炉体悬挂旋转式

第七节 常用的基础分体式炉盖提升旋转式电弧炉

一、炉盖提升、旋转结构方式

二、调心轴承在基础分体式旋转装置上的应用

三、炉盖提升旋转特点

第八节 旋转架与吊臂

一、旋转架

二、炉盖吊架

第九节 炉盖旋转装置设计计算

一、炉盖旋转角度的计算

二、旋转重心的计算

三、重心位置在倾炉底座上位置的确定

第十节 炉体开出式电弧炉简介

一、机械驱动式炉体开出式装料系统

二、液压炉体开出式装料系统

第十三章 电极升降机构

第一节 电极升降机构与其结构型式

一、对电极升降机构的机构设计的要求

二、小车升降式结构形式与工作原理

二、立柱升降式

三、电极升降速度

四、电极升降行程的确定

第二节 小车升降导电管式横臂

一、横臂的结构设计和材质选择

二、绝缘部位的设计

三、导电管的设计与布置

四、电极夹持器

第三节 导电横臂

一、导电横臂的特点与组成

二、导电横臂体

二、电极夹持器

三、 电极夹紧松放装置

四、电极喷淋技术7

第四节 电极升降立柱及其固定装置

一、立柱的种类

二、升降式立柱设计

三、横臂的调节与立柱固定方式

四、导向轮

五、电极升降立柱框架与吊架

第五节 导电体的固定与绝缘设计

一、导电体的固定

二、绝缘件的选择

第十四章 机械设备的其他部分

第一节 水冷与气动系统

一、水冷系统的组成

二、水冷系统的总体设计

三、冷却水有关参数

五、系统的阻力

六、对水冷构件的设计要求

七、汽化冷却

八、压缩空气系统

第二节 润滑系统

一、电动集中润滑系统

二、智能润滑系统

三、润滑部位耗脂量的计算

四、润滑介质的选择

五、滑部位的保养

第四篇 液压与气动设备的设计

第十五章 炼钢设备的液压传动

第一节 液压传动系统概论

一、液压传动中的压力与传递

二、液压传动中的流量

三、液压系统中的压力损失

第二节、液压系统的组成与特点

一、液压系统的组成

二、液压传动的特点

三、液压介质的污染与控制

第三节 液压传动在电弧炉设备上的应用

一、电炉液压系统的工作特点

二、电炉对液压系统的基本要求

三、电弧炉液压系统主要控制对象

四、液压系统原理

第十六章 泵 站

第一节 泵站的概述

一、泵站的组成

二、控制方式

三、液压泵的主要参数

第二节、液压泵简介

一. 液压泵的分类

二、典型液压泵的工作原理及主要结构特点

三.、液压泵的技术性能

第十七章 阀 站

第一节 阀站的组成

一、各阀组公用通道与控制元件

二、电极升降机构控制阀组

三、炉盖提升旋转控制阀组

四、倾炉液压缸控制阀组

五、炉体部分控制阀组

六、辅助动作液压缸控制阀组

第二节 压力控制阀

一、溢流阀

二、减压阀

三、顺序阀

四、压力继电器

第三节 流量控制阀

一、L型节流阀

二、高压节流阀

三、调速阀

四、分流集流阀

第四节 方向控制阀

一、单向阀47

二、滑阀式换向阀

第五节 电液伺服阀

一、电液伺服阀的分类与特点

二、电液伺服阀的工作原理

三、电液伺服阀的应用

第六节 电液比例控制阀

一、电液比例控制阀的分类与特点

二、电液比例压力阀及应用

三、电液比例换向阀

四、电液比例调速阀

第七节 插装阀

一、插装阀的特点、基本结构及工作原理

二、插装式方向控制阀

三、插装式压力控制阀

四、插装式流量控制阀

五 插装阀的应用

第十八章 液压缸与液压马达

第一节 液压缸的分类及结构

一、液压缸的分类与特点

二、液压缸的辅助装置

第二节 液压缸的一般计算

一、无杆腔进油，有杆腔回油

二、有杆腔进油，无杆腔回油

三、两腔连接同时进油而无回油

第三节 液压马达

一、概述

二、齿轮液压马达

三、叶片液压马达

四、轴向柱塞马达

五、液压马达的选用

六、液压马达使用注意事项

第十九章 液压系统的辅助装置

第一节 油箱装配

一、油箱装配的组成

二、油箱装配用液压元件控制原理

三、油箱装配用液压元件的控制

第二节 油 箱

一、油箱的功能、类别与特点

二、开式油箱结构设计要点

三、油箱的容量计算

四、油箱装配的其他附件

第三节 过滤器

一、对过滤器的要求

二、过滤器的主要性能参数

三、过滤器的类型及特点

四、带堵塞指示发讯装置的滤油器

五、过滤器的选择

六、过滤器的安装

第四节 热交换器

一、冷却器

二、冷却器的选择及计算

三、加热器

第五节 蓄能器

一、蓄能器的类型及特点

二、蓄能器在液压系统中的作用

三、蓄能器的性能和用途

四、蓄能器的容量计算

五、蓄能器的安装和使用

第六节 液压介质

一、液压介质的种类

二、液压介质的ISO分类法

三、液压油的密度

第二十章 液压系统基本回路与液压系统的设计

第一节 压力控制回路

一、调压回路

二、保压回路

三、减压回路

四、卸荷回路

五、顺序动作回路

六、平衡回路第二节 速度控制回路

一、节流阀调速回路

二、容积调速回路

三、速度换接回路

第三节 方向控制回路

一、换向回路

二、锁紧回路

第四节 同步回路

一、液压缸机械连接的同步回路

二、串联液压缸的同步回路

三、并联液压缸的同步回路

四、用分流阀（同步阀）的同步回路

五、用流量控制阀的同步回路

第五节、液压系统的设计

一、液压系统的设计步骤与设计要求

二、制定基本方案和绘制液压系统图

三、液压元件的选择与专用件设计

四、设计液压装置，编制技术文件

五、进行工况分析、确定液压系统的主要参数

第二十一章 液压系统的安装与维护

第一节 液压系统的安装

一、安装前的准备

二、管道的安装

三、管路的焊接

四、液压件的安装

五、系统的清洗

第二节 液压系统的调试

一、调试的目的

二、调试的主要内容及步骤

三、液压控制系统的安装、调试

第三节 液压系统的运转与维护

一、运转

二、维护

第二十二章 气动系统

第一节 气压传动的概述

一、气压传动的特点

二、气压传动系统的基本组成

第二节 气源装置及辅助设备

一、空气

二、压缩空气的污染

三、空气压缩机

第三节 气动辅助元件

一、过滤器

二、油雾器

三、消声器

四、其他附件

第四节 气动执行元件及其应用

一、气缸

二、气动马达

第五节 气动控制元件及其应用

一、压力控制阀

二、流量控制阀

三、方向控制阀

第六节 气压传动基本回路

一、压力控制回路

二、速度控制回路

三、换向控制回路

附 录

一、常用液压元件符号

二、常用液压术语

第五篇 电弧炉的电气设备与设计

第二十三章 电弧炉的主电路

第一节 电弧炉主电路的组成

一、电弧炉主电路

二、电弧炉电气设备

第二节 主要技术参数

一、工作短路电流

二、主电路总感抗

三、三相电弧功率不平衡度

四、功率因数

第三节 电弧炉电气特性

一、短网等值电路

二、电弧炉的电气特性

三、运行工作点的选择与设计

第四节 电弧炉供电制度的确定与优化

一、经济电流的确定

二、工作电流的确定

三、供电对功率因数影响

第五节 三相AC电弧的特征

一、作用于三相电弧的电磁力

二、AC电弧的推力

第二十四章 高压供电系统

第一节 高压柜

一、高压开关柜分类

二、对高压柜功能的要求

三、高压柜计量的参数

四、高阻抗电弧炉电抗器的过电压保护措施

五、高压开关柜的组成及元器件

六、电弧炉设备常用高压柜柜型的选取

第二节 高压隔离开关与高压熔断器

一、高压隔离开关

二、高压熔断器

第三节 高压断路器与操动机构

一、真空断路器

二、六氟化硫断路器

三、ZN107-40.5系列永磁式户内高压真空断路器

四、断路器的操动机构

第四节 电压互感器与电流互感器装置

一、电压互感器

二、电流互感器

第五节 避雷器、微机中保与直流屏

一、避雷器

二、微机中保

三、直流屏

第六节 测量保护及信号装置

一、测量仪表装置

二、保护装置

三、信号装置

第七节 高阻抗电弧炉的供电主电路与保护措施

一、高阻抗电弧炉的主电路

二、电抗器的过电压保护措施

第二十五章 电弧炉变压器与电抗器

第一节 电弧炉变压器主要参数

一、电弧炉变压器的特点

二、电炉变压器的结构

三、电弧炉变压器的调压

四、电弧炉变压器的冷却

五、变压器主要参数

第二节 电弧炉变压器功率及电气参数的确定

一、电弧炉变压器的容量确定因素

二、变压器容量的确定

三、二次电压的确定

四、二次侧额定电流

第三节 电抗器

一、电抗器的作用

二、电抗器的结构形式

三、电抗器的主要参数

四、电抗器在线路上的接法

五、电抗器性能数据

六、电抗器名牌

第二十六章 电弧炉短网

第一节 短网的组成及特点

一、短网的组成

二、短网工作特点

三、短网导体允许负荷

四、短网的安装

第二节 短网线路的空间布置方式

一、变压器低压线圈的封口位置的确定

二、短网导体的空间布置方式

第三节 功率转移现象

一、功率转移现象产生的原因

二、功率转移现象的结果

三、防止功率转移的方法

第四节 短网的优化设计

一、短网设计应注意的事项

二、短网的优化设计

三、导电横臂设计优

第二十七章 短网阻抗的计算

第一节 短网电阻计算

一、导体交流电阻

二、集肤效应

三、临近效应

四、平行导电束的电阻计算

第二节 接触电阻

一、决定接触电阻的有关因素

二、 电极-电极夹持器之间接触电阻

三、 连接母线搭界

四、介入电阻

五、大直径电极电阻

第三节 电抗的计算

一、自感和互感的计算

二、三相母线的电感计算

第四节 短网电感简化计算

一、三相补偿母线束简化

二、单相往复交错组合母线束的简化

三、软电缆束及非平行直导线简化

四、导体面积自几何均距的计算

五、导体面积间互几何均距的计算

第五节 三相阻抗的计算

一、三相阻抗的计算

二、三相阻抗不平衡度的计算

三、电炉工作短路参数的计算

第二十八章 炼钢电弧炉低压控制设备与自动化技术

第一节 炼钢电弧炉低压电控与自动化设备

一、低压电控设备的组成

二、自动化主要功能

三、电弧炉自动化系统设计5

第二节、 电弧炉炼钢自动化控制对象

一、废钢配料控制

二、散装料配料与铁合金加料控制

三、电极升降调节

四、炉体PLC控制系统

五、液压系统控制

六、设备冷却水系统的监控

七、钢水测温和定氧定碳

八、出钢车的控制

九、高压控制

十、变压器/电抗器监控与换档控制

十一、氧-燃助熔与吹氧、喷碳控制

十二、电弧炉排烟与除尘系统的操作与控制

十三、其他控制

第三节 电弧炉电极升降控制

一、数据测量

二、设定点和被控量的计算

三、调节器算法

四、保护环节

五、优先级逻辑

六、输出匹配

七、电极升降调节装置的种类

第四节 电弧炉排烟除尘系统的操作与控制

一、控制系统的组成

二、操作方式

三、系统连锁

四、操作程序

五、系统开机

六、正常关机

七、系统运行趋势

八、系统故障报警

九、画面显示

十、常用电弧炉排烟与除尘系统的控制

第五节 仪表测量系统

一、炼钢电弧炉设备主要检测项目

二、电弧炉炼钢过程检测仪表

三、钢水重量检测仪表

四、钢水成分检测仪表

五、其他检测仪表

六、排烟除尘系统检测仪表

第二十九章 电网公害的治理

第一节 电弧炉对电网产生的公害与治理

一、电弧炉与LF炉对电网产生的公害

二、治理的办法

三、电压波动

四、等效闪变

第二节 静止型无功补偿装置设置原则和条件

一、静止型无功补偿装置的应用功能

二、静止型无功补偿装置的设置原则

三、静止型无功补偿装置的类型与使用情况

四、公共供电点

五、SVC设计所需要的电力系统及负荷参数资料

六、SVC电气主接线方式及有关问题

第三节 电弧炉供电线路的电参数

一、一级电路

二、二级电路

三、电弧炉供电线路的电参数

四、线路电参数计算举例

第四节 电弧炉用静补装置及其容量的选择方法与估算

一、电压、无功功率波动值的计算

二、静补装置及其容量的选择

三、相控型无功补偿装置容量的计算

四、计算实例

第五节 电弧炉用TCR型SVC设计计算

一、电弧炉的供电线路与功率园图

二、工作短路状态的无功功率与电压最大波动量

三、多台电弧炉工作时，最大无功功率波动量与等效闪变值

四、TCR容量的计算

五、计算事例

第六节 电弧炉用自饱和电抗器（SR）型SVC的设计计算

一、电炉变压器一次侧母线空载电压值和有载调压变压器调压范围

二、最大无功功率波动量和电压波动值与静止补偿器的无功输出量

三、静止补偿器无功电流输出值与阻抗

四、静止补偿器V-A特性曲线和等值电路

五、死区电流与下垂区电流计算

六、SVC的总电流和V-A特性曲线上最低点电压及电容器组容量

七、SR特性参数计算

第七节 谐波与滤波器设计

一、电弧炉熔化期谐波电流发生量

二、电弧炉同次谐波电流的叠加计算

三 、谐波电压及谐波电流标准

四、滤波器设计原则

五、滤波器安全性能校核

第八节 TCR型SVC总体说明

一、 控制原理说明及框图

二、SVC系统的组成及控制原理

三、采用STEINMETZ原理进行分相调节，抑制负序电流

第九节 SVC装置主要设备简介

一、FC（滤波器）

二、TCR（晶闸管相控电抗器）

三、控制系统

四、TCR故障自诊断系统

五、FC保护

第六篇 电弧炉附属设备与设计

第三十章 常规附属设备的配备

第一节 电 极

一、碳素、石墨、自焙电极的物理机械性能

二、电极直径的选择计算：

三、电极的连接

四、电极的电弧

第二节 盛钢桶

一、盛钢桶尺寸确定因素与主要设计参数

二、桶体

三、内衬

四、塞棒控制系统

五、不同容量盛钢桶技术参数的参考值

第三节 出钢车

一、概述

二、机械传动式出钢车驱动力的计算

三、 液压传动的出钢车驱动能力的计算

四、出钢车的结构设计

第四节 加料筐与加平车

一、链条式料筐

二、蛤式料筐

三、加料筐平车

第五节 电极接长及出钢口维修平台

一、电极接长及存放装置

二、出钢口维平台

第六节 散装料供应系统

一、低位料仓

二、从低位料仓向炉上高位料仓供料

三、高位料仓

四、下料装置

五、铁合金供应系统

第七节 补炉机

一、离心补炉机

二、喷补机

三、旋转补炉机

四、火焰喷补机

第八节 电炉底吹装置

一、电弧炉底吹气体搅拌技术

二、电炉底吹装置类型

三、电炉底吹对耐火材料的要求

四、底吹装置用耐火材料

五、底吹氩系统

第九节 其他附属设备

一、渣罐与渣盘

二、出渣车

三、风动送样设备

第十节 炼钢过程检测仪表

一、钢（铁）水温度测量传感器与检测仪表

二、钢（铁）水等质量检测

三、钢（铁）水成分检测

第三十一章 短流程炼钢用氧技术

第一节 强化用氧工艺与设备

一、炉门吹氧工艺与设备

二、氧燃助熔供氧工艺与设备

三、炉壁助熔工艺

四、电炉炼钢集束射流氧枪

五、二次燃烧

六、底吹工艺

七、泡沫渣工艺

第二节 电炉氧枪的技术基础

一、电炉氧枪设计

二、电炉燃氧枪设计

三、 氧枪冷热态实验

四、数值模拟

第三节 电弧炉用氧自动化控制

一、石横特钢65tconsteel电弧炉供氧系统

二、衡阳钢管集团90t电弧炉供氧系统

三、安阳钢铁公司100t 竖炉供氧系统

四、天津钢管集团150t超高功率电弧炉供氧系统

第七篇 炉外精炼设备与设计

第三十二章 炉外精炼概述

第一节 炉外精炼的作用及种类

一、炉外精炼的作用

二、炉外精炼功能

三、钢包炉的特点

四、钢包炉的种类

第二节 炉外精炼方法的分类

一、渣洗

二、喷吹

三、真空脱气

四、大吨位钢液的真空脱气

五、带有加热装置的炉外精炼方法

六、低碳钢液的精炼方法

七、固体料的添加方法

第三节 炉外精炼技术的特点

一、工艺特点

二、各种炉外精炼技术的冶金功能比较

第三十三章 LF钢包精炼炉

第一节 概述

一、LF钢包炉的特点

二、典型的钢包炉精炼法

三、钢包的降温速率

四、LF钢包精练炉的结构型式

第二节 钢包

一、钢包体

二、滑动水口

三、 钢包底吹氩位置的选择

四、钢包支座

五、钢包各部尺寸的确定

六、钢包重心计算

七、钢包的工况

第三节 钢包精炼炉其他主体设备

一、钢包车

二、桥架式LF炉的机械结构

三、第四立柱式LF炉的其他机械结构

四、管式水冷包盖的计算

五、LF炉的其他部分

第四节 加热系统

一、LF炉变压器等技术参数的确定

二、大电流装置及电极升降机构

三、钢包精炼炉产品系列参数

第五节 钢水的搅拌与氩气系统

一、电磁搅拌

二、气体搅拌

三、氩气系统的的组成

四、供氩系统参数的选择

第六节 喂线（WF）法

一、概述

二、喂线机

三、喂线工艺参数的选择

第七节 其他附属设备

一、加料装置

二、扒渣装置

三、喷粉装置

四、烤包器

第八节 LF精炼炉工艺技术简介

一、LF精炼工艺过程

二、转炉配LF炉精炼

三、电炉配LF炉精炼炉

第九节 钢包炉精炼装置用耐火材料

一、LF精炼钢包

二、透气砖

三、耐材指数

第三十四章 喷射真空泵

第一节 真空与真空冶炼基础知识

一、真空与真空度

二、真空测量单位

三、冶金工业中常用真空泵的类型

四、真空泵的用途

五、真空泵的基本参数

六、真空机组

七、常用真空精炼炉真空泵的选择

第二节 水喷射泵

一、水喷射泵的工作原理

二、水喷射泵的结构

三、泵的性能参数和尺寸计算

第三节 水蒸汽喷射泵

一、工作原理

二、抽气特性

三、多级喷射泵系统

第四节 水蒸气喷射泵的参数选择计算

一、工作蒸汽参数的选择

二、冷却水温度的选择

三、多级泵系统中压缩比的分配

四、气体负荷的估算

五、工作蒸汽消耗量的计算

六、喷嘴尺寸的计算

七、扩压器尺寸的计算

八、混合室入口直径

九、冷却水消耗量的计算

第五节 水蒸气泵设备组成

一、水蒸气泵结构原理

二、水蒸气泵的机械结构安装

第六节 低真空系统设计与计算

一、气体负荷的计算

二、抽气时间的计算

三、真空室压力计算

四、真空泵的选择与匹配计算

六、气体冷却除尘系统的选择

七、真空系统的结构设计

第三十五章 真空精炼炉

第一节 VD精炼炉主要功能与工艺过程

一、VD法的方法与特点

二、工艺过程简介

三、VD法精炼效果

第二节 VOD精炼炉主要功能与工艺过程

一、VOD炉的主要功能

二、工艺过程简介

第三节 VD/VOD精炼炉机械设备

一、机械设备组成

二、真空罐体

三、真空罐罐盖

四、罐盖升降及移动装置车

五、真空加料装置

六、氧枪及氧枪升降机构

七、液压系统

八、其他附属设施

第四节 VD/VOD炉的能源介质

一、冷却水系统

二、供氧系统

三、氮气系统

四、压缩空气

第五节、VD/VOD炉电气自动化控制系统

一、低压电气控制设备组成及主要功能

二、控制系统简介

第六节 LFV精炼炉

一、LFV型钢包精炼炉结构描述

二、LFV真空室的结构形式

三、LFV炉用钢包与包盖

四、LFV的精炼工艺过程简述

五、精炼效果

六、LFV用真空泵的选择

第三十六章 氩氧精炼炉

第一节 氩氧（AOD）精炼炉

一、概述

二、工艺特点

三、主体设备组成

第二节 AOD炉炉体

一、炉体结构

二、炉体设计参数的选择

三、炉体的砌筑

第三节 AOD炉炉体支撑机构

一、托圈

二、炉体与托圈的连接

三、耳轴

四、耳轴与托圈的连接

五、耳轴轴承

第四节 AOD炉的倾动机构

一、对倾动机构的要求

二、倾动机构的类型

三、倾炉重心的计算

四、倾炉力矩的计算

五、电动机功率的选择

第五节 AOD炉的附属设备

一、氩-氧枪

二、气体调节控制系统

三、除尘系统

四、供料系统

五、冶炼操作工艺简介

第六节 AOD精炼炉在冶炼车间的布置

一、炉子安装位置的确定

二、耳轴标高的确定

三、操作平台高度的确定

第三十七章 气氧（GOR）精炼炉

第一节 气氧精炼炉特点与设计参考

一、气氧精炼炉及特点

二、主要技术参数选择的参考

第二节 气氩精炼炉设备的组成

一、机械设备

二、工艺过程自动控制系统及监控仪表

第三节 冶炼工艺

一、对初始钢水的要求

二、GOR炉工艺过程采用的能源介质

三、冶炼不锈钢钢种与能源消耗

四、GOR工艺生产不锈钢的工艺流程简介

第四节 车间配置与冶炼指标

一、车间配置

二、冶炼指标

三、炉衬的使用寿命与砌筑

第八篇 电炉炼钢除尘设备

第三十八章 电弧炉炼钢的排烟与除尘

第一节 电炉炼钢烟气的来源

一、电弧炉烟气和烟尘

二、主要有害物的来源

三、电炉炉气量

第二节 烟尘性质

一、烟气性质

二、烟气温度与湿度

三、粉尘的性质

第三十九章 排烟方式和排烟量的确定

第一节 电炉排烟方式

一、电炉炉内排烟方式

二、电炉炉外排烟方式

三、烟气导流板（罩）排烟

四、炉内外结合排烟

第二节 其他生产设备的排烟

一、钢包精炼炉的排烟

二、铁水倒罐站排烟

三、铁水脱磷站排烟

四、电炉散装料和辅助原料的除尘

第三节 电炉排烟量的计算

一、电炉炉内排烟的计算

二、电炉炉外排烟量的计算

三、影响排烟量的因素

第四节 其他装置排烟量的计算

一、钢包精炼炉炉气量

二、钢包精炼炉排烟量

三、铁水倒罐站排烟量

四、铁水脱磷站排烟量

五、电炉散状料和辅原料的排尘量估算

第四十章 除尘系统

第一节 除尘设备

一、滤袋除尘器

二、文氏管洗涤器

三、电除尘器

第二节 电炉炼钢车间除尘系统

一、电炉除尘

二、钢包精炼炉除尘

三、铁水倒罐站除尘

四、铁水脱磷站除尘

五、电弧炉散状料和辅原料除尘

第四十一章 袋式除尘器

第一节 袋式除尘器的技术性能

一、袋式除尘器简介

二、长袋脉冲式除尘器

三、大型反吹风袋式除尘器

第二节 袋式除尘器主要技术参数的选择与计算

一、常用术语的含义

二、过滤面积的计算

三、滤袋数量的计算及规格的选型

四、过滤速度的选择原则

五、除尘效率

六、设备阻力的计算

七、漏风率计算

八、清灰气源要求及耗气量的计算

第三节 滤 料

一、选择滤料需要考虑的事项

二、滤料的选用

第四节 常用袋式除尘器

一、常用LFSF-D大型反吹风袋式除尘器特点及性能

二、常用LCM-D/G型系列大型长袋脉冲袋式除尘器特点及性能

第五节、袋式除尘器的应用

一、长袋低压脉冲式除尘器在3台30t电炉除尘系统上的应用

二、长袋脉冲式除尘器在60t电炉除尘系统上的应用

三、长袋低压脉冲式除尘器在100t直流电炉上的应用

四、反吹风袋式除尘器在150t电炉除尘系统上的应用

第四十二章 除尘设备

第一节 烟气冷却设备

一、直接冷却

二、间接冷却

第二节 燃烧室

一、燃烧室的作用

二、燃烧室的设计

三、燃烧室的控制

第三节 贮灰排灰设备

一、贮灰仓

二、螺旋输送机

三、埋刮板输送机

四、斗式提升机

五、排灰装置

一、排灰装置的选用要求

二、插板阀

三、旋转卸灰阀

第四节 除尘管道

一、管道设计要求

二、管道结构

三、管道支座

四、管道膨胀补偿技术

五、保温和涂装

第五节 风机

一、风机的主要参数

二、风机的并联和串联

三、风机的选用

四、电机的选用

五、液力耦合器的选用

六、风机的隔振和消声措施

第六节 除尘配套设备

一、管道阀门

二、火花捕集器

三、烟气混合室

四、烟囱

第四十三章 除尘系统方案设计

第一节 除尘系统的排烟方式

一、一次烟气排烟方式和除尘系统

二、二次烟气排烟方式和除尘系统

三、一次烟气与二次烟气排烟系统合并的除尘系统

第二节 其他型式的电炉除尘系统

一、炉外预热型电炉除尘系统

二、双炉壳型电炉除尘系统

三、竖式电炉除尘系统

四、水平连续加料型电炉除尘系统

第八篇附录

附录一 大气污染与工业炉窑大气污染物排放标准（GB16297—1996、GB9078—1996）摘录

附录二 工业企业厂界噪声标准(GB12348-1990)摘录

第九篇 连续铸钢设备

第四十四章 连铸车间与连铸机的选型

第一节 连铸车间房主要尺寸的确定

一、连铸机在车间的工艺布置

二、连铸机在车间的位置

三、浇铸跨的标高、跨度、长度

第二节 连铸机机型的分类与特点

一、连铸机简介

二、连铸机的机型分类

三、各类型连铸机的特点

第三节 连铸机主要设计参数的确定

一、钢包允许浇铸时间

二、铸坯断面

三、拉坯速度

四、理论拉速

五、工作拉速

六、冶金长度（液芯长度）

七、连铸机曲率半径

八、流数

第四节 生产能力的计算

一、浇铸能力

二、浇铸周期

三、连铸机年作业率

四、连铸坯收得率

五、连铸机的年产量

六、最高日浇铸炉数及最高日产量

第四十五章 连铸机设备组成的简介

第一节 钢包回转台

一、对钢包回转台的要求

二、钢包回转台一般形式

三、钢包回转台工作特点

四、钢包回转台的组成

五、钢包回转台的主要参数

第二节 中间包

一、中间包的作用及对中间包的要求

二、中间包的形式与结构

三、中间包主要参数的确定

四、中间包的水口参数

五、连铸中间包用耐火材料

第三节 中间包车

一、中间包车的作用

二、中间包车的类型

三、中间包车的结构

第四节 结晶器

一、结晶器的特点

二、结晶器的形式

三、结晶器的尺寸参数

四、结晶器的冷却水耗水量

五、结晶器的材质与寿命

第五节 结晶器的振动与振动装置

一、结晶器振动的作用

二、结晶器振动的规律

三、振动机构方式

四、振动参数的选择

第六节 铸坯的二次冷却与导向装置

一、二次冷却装置的作用及工艺要求

二、对二次冷却装置的基本要求

三、二次冷却装置的结构

四、喷水冷却系统

五、铸坯的导向装置

第七节 拉坯娇直机

一、对拉坯矫直机的要求

二、拉坯矫直机的基本结构和工作原理

三、板坯拉矫机

第八节 引锭杆

一、引锭杆的作用

二、引锭杆的组成

三、引锭杆的形式

第九节 铸坯切割装置和后步工序其他设备

一、铸坯切割装置

二、后步工序其他设备

第十篇 炼钢机械设备的安装、验收与节能

第四十六章 炼钢机械设备工程安装验收规范

第四十七章 现代炼钢工艺与电炉炼钢的节能

第一节 现代电炉炼钢工艺

一、现代电弧炉炼钢工艺及其流程

二、强化冶炼技术的概述

第二节 吨钢电耗与电极消耗

一、吨钢电耗

二、影响电耗的因素

三、 吨钢电极消耗

第三节 节能措施

一、节能措施

二、提高生产率、降低能量单耗的对策

三、电炉热停电时间的构成

四、电炉炼钢成本的构成

五、不同废钢料的收得率

附录

参考文献

冶金生产已有数百年的历史，形成大规模的工业生产也有百年以上。纵观大工业冶金生产技术发展的历史，冶金生产过程大体上可以分为三个阶段。第一阶段大致到20世纪40年代，冶金生产工艺过程的基本模式是：

炼焦→烧结→高炉冶炼→平炉冶炼→铸锭→初轧开坯→成品轧制

这种工艺流程的特点是轧钢生产有二个阶段，即半成品生产和成品生产，形成了不同类型的轧钢生产系统。

进入20世纪50年代，奥地利发明了纯氧顶吹转炉炼钢法，在此前后，前苏联、瑞士又发明了连续铸钢法。纯氧顶吹转炉炼钢法的应用，大大提高了炼钢效率，缩短了钢的冶炼时间，而连续铸钢技术的发展，省去了铸锭、均热、初轧开坯等工序，使冶金生产过程的能耗降低到一个新水平，并使钢的收得率提高了8～10%，与此同时，轧钢生产向连续化方向发展，各类连续式轧机相继出现，这时冶金生产工艺过程的基本模式是：

炼焦→烧结→高炉冶炼→转炉冶炼→连铸→各类成品轧机轧制

这种工艺流程的特点是：平炉炼钢逐步被转炉炼钢代替；连铸坯作为轧钢生产的原料得到广泛采用和连轧技术在更为广泛的范围内得到推广和应用，初轧开坯的作用逐步降低。这种新工艺流程，简化了轧钢生产系统，使冶金企业取得了明显的经济效益。

进入20世纪80年代，冶金生产过程又发生了新的变化，出现了冶金生产工艺过程的新模式：

电炉(炉外精炼)→连铸→成品连轧

这种新的流程即被称为短流程。

建设冶金生产工艺过程的短流程必须具备两个条件，即要有足够的废钢和电力供应。

冶金生产工艺过程短流程的建设成功，使冶金生产过程大为缩短，轧钢生产系统更为简化，企业获得更为明显的经济效益。因为短流程与传统的冶金生产工艺流程(即所谓的长流程)相比具有如下优点：

1)吨钢投资少。据美国测算，长流程吨钢投资为1100～1150美元，短流程吨钢投资只需500～550美元}

2)经营成本低。美国生产数字表明，长流程平均钢材成本为484美元/t，短流程棒材成本只有295美元/t；

3)环境容易得到保护，

4)钢质容易控制。正是因为短流程具有上述明显的优点，可以预计，越来越多的冶金企业将会采取冶金生产过程的短流程。 2100433B