本書以硅、錳、鉻系合金生產工藝為主,系統介紹了鐵合金冶煉的基本原理及生產設備,礦熱爐的電熱原理與基本參數,車間布置及電極、爐襯,鉬鐵、鈦鐵、釩鐵、鎢鐵、稀土鐵合金的冶煉工藝及鐵合金生產的環境保護與綜合利用。
本書可供高等職業技術院校教學之用,亦可作為職業技術培訓教材,還可供相關領域的工程技術人員參考。
緒論
1 鐵合金冶煉的基本原理
1.1 鐵合金冶煉的本質
1.2 選擇性還原理論在鐵合金中的廣泛應用
1.2.1 選擇性還原與鐵合金生產的關系
1.2.2 選擇還原計算舉例
1.3 用氧化物生成自由能與溫度關系圖作指導選擇還原劑
1.3.1 碳質還原劑及其特點
1.3.2 金屬還原劑
1.3.3 氧化精煉是鐵合金冶煉中的新概念
復習思考題
2 電極和爐襯
2.1 電極
2.1.1 電極的分類、性能及其用途
2.1.2 自焙電極的制作
2.1.3 自焙電極的燒結
2.1.4 自焙電極的接長和下放
2.1.5 自焙電極常見事故及其處理
2.1.6 電極的消耗
2.2 電爐爐襯
2.2.1 耐火材料的種類、要求及其選擇
2.2.2 爐襯的砌筑
2.2.3 鐵合金電爐烘爐、開爐、停爐和洗爐
復習思考題
3 鐵合金車間及主要設備
3.1 鐵合金車間概述
3.1.1 鐵合金廠的布置和運輸
3.1.2 生產規模的確定
3.1.3 車間組成與布置
3.1.4 精煉電爐車間的布置
3.1.5 鐵合金生產的技術經濟指標
3.2 礦熱爐機械設備
3.2.1 礦熱爐概述
3.2.2 爐體
3.2.3 電極系統
3.2.4 液壓系統
3.2.5 排煙罩及通風裝置
3.3 礦熱爐供電系統
3.3.1 供電系統組成
3.3.2 礦熱爐變壓器
3.3.3 短網
3.4 鐵合金電爐的電氣控制
3.4.1 供電自動控制
3.4.2 工廠電能需要量控制
3.4.3 電極壓放自動控制
3.4.4 電爐功率調節
3.4.5 電極深度的控制
3.4.6 上料控制及稱量控制
3.4.7 過程計算機控制
復習思考題
4 礦熱爐的電熱原理與基本參數
4.1 礦熱爐中的電弧現象
4.1.1 電弧生成機理
4.1.2 電孤特性
4.1.3 電孤傳熱過程
4.2 礦熱爐電路分析
4.2.1 爐內電流回路
4.2.2 電爐操作電阻
4.2.3 電爐電抗和諧波
4.2.4 電爐電流的交互作用
4.3 礦熱爐的電氣特性
4.3.1 電流圓圖
4.3.2 特定電壓級下電爐的特性曲線
4.3.3 特性曲線組和恒電阻曲線
4.3.4 三相電爐各相功率不平衡現象
4.3.5 功率不平衡的監測和預防
4.3.6 電爐的經濟運行
4.4 鐵合金電爐參數計算及選擇
4.4.1 電爐參數的簡易計算法
……
5 硅系合金的冶煉
6 錳系合金的冶煉
7 鉻系合金的冶煉
8 鉬鐵的冶煉
9 鈦鐵的冶煉
10 釩鐵的冶煉
11 鎢鐵的冶煉
12 稀土鐵合金的冶煉
13 環境保護與綜合利用
參考文獻
1 鐵合金冶煉的基本原理
1.3 用氧化物生成自由能與溫度關系圖作指導選擇還原劑
鐵合金冶煉過程是爐料在高溫下進行復雜的物理化學變化的過程,各種不同的氧化物有自己的化學性質和化學行為。前節討論了根據氧化物的還原度(分解壓力)推導出選擇性還原的規律。但還原什么氧化物,應采用什么樣的還原劑,要在什么溫度下進行,采用什么冶煉方法和冶煉設備?這些要從元素生成氧化物的標準摩爾吉布斯自由能與溫度的關系來判斷和選擇,決定充當還原劑的元素或被還原的可能性。
在物理化學課程中已介紹了氧化物的標準吉布斯自由能和溫度的關系圖,這里結合鐵合金冶煉來討論一下還原劑的選擇問題。圖1.5是一個溫度范圍更寬、適合鐵合金冶煉使用的△G時與r的關系圖,從圖中可以看出,除碳生成CO反應之外,所有氧化物的標準吉布斯自由能變△Ge的負值都是隨溫度的升高而減小,即氧化物的穩定性隨溫度的升高而降低。而只有CO的標準吉布斯自由能變化隨溫度升高而負值增大,即其穩定性增大。所以,碳可以做所有金屬氧化物的還原劑,只是不同氧化物反應開始溫度不同而已。穩定性小的氧化物開始反應的溫度低;穩定性大的氧化物開始反應的溫度高。如圖1—5所示,圖的左半部CO與NiO、CoO、FeO、P2O5的交點處在低于800℃的范圍內,說明用碳還原它們開始反應溫度低于800℃;在圖的右半部,CO線與cr2O3、MnO、V2O3、TiO2、ZrO2、Al2O3、MgO、CaO線的交點所處范圍內溫度較高,如Cr2O5,被碳還原開始反應溫度為1247℃,CaO被碳還原開始反應溫度為2145℃,所以選擇碳作為鐵合金冶煉的主要還原劑。
……
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對于初期介入鐵合金行業的同志,這本書是很好的入門讀物,唯一可惜的就是,雖然是2009年第一期出版,但部分仍采用以前的標準,比如礦熱爐容量的大小,工業硅為例,最大才6300KVA,現在6300KVA屬于淘汰門檻,不具備代表性,這一點非常可惜!