连续铸钢原理与工艺 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:冶金工业出版社

作者:主编：蔡开科/等

出品人:

页数:388

译者:

出版时间:1999-09

价格:30.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502414573

丛书系列:

图书标签:

连铸
连续铸钢
铸钢工艺
冶金工程
材料科学
钢铁冶金
铸造技术
工业工程
金属材料
生产工艺
设备与工艺

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具体描述

发展连续铸钢是我国钢铁工业的一项重要技术政策。经过十多年的努力，我国的钢铁工业已进入了以发展全连铸为方向，炼钢一炉外精炼一连铸“三位一体”的组合优化，促进炼钢生产发展的重要时期。据预测，到2000年，我国将拥有50～60个全连铸钢厂，全国钢产量的连铸比将达到70％～80％。为了适应连铸技术的发展和人才培训的需要，冶金部组织编写了连铸技术系列培训教材，本书就是其中之一。全书共分十二章，内容有连续铸钢的发展、连铸机型和结构特征、连铸工艺参数的设计原理、连铸钢水质量控制、连铸操作工艺、中间包冶金、连铸保护浇注、结晶器冶金、连铸坯凝固与传热、连铸二次冷却控制、连铸坯质量控制、连铸保护渣和覆盖剂等。编著者力图从理论和实践结合的角度来阐明连铸原理和工艺以及应采取的技术对策，希望本书对从事炼钢和连铸生产、设计、科研、教学的人员有所裨益。

钢铁冶金学的宏伟篇章：炉渣化学、高温物理与先进材料工程绪论：冶金学的核心——物质转化与能源利用本书旨在深入探讨钢铁冶金学的核心领域，聚焦于高温物质转化过程中的热力学、动力学、传输现象以及新材料的开发与应用。我们不涉及连续铸钢的具体工艺流程，而是将目光投向支撑所有冶金过程的更基础、更普遍的科学原理。全书以严谨的科学视角，剖析从原材料准备到最终产品形成的复杂链条中，那些决定产品质量、能耗与环境影响的关键因素。第一部分将奠定理论基础，深入阐述高温下的化学平衡与反应速率，为理解炉内复杂过程提供数学工具和物理图像。第二部分着重于冶金炉渣体系，这是理解金属精炼与净化的关键。第三部分则聚焦于新型钢铁材料的性能调控与先进制造技术。 --- 第一部分：高温体系的热力学、动力学与传输现象本部分着重于理解在数千摄氏度环境下，物质如何发生相变、反应，以及能量和物质如何在体系中传输。第一章：高温热力学基础与活度理论本章从统计力学和经典热力学出发，建立适用于冶金体系（如铁水、炉渣、气体）的高温状态函数和平衡常数。重点内容包括： 1. 多组分体系的化学势与活度：详细推导不同浓度区间的活度系数模型（如拟正则溶液模型、离子液体模型），讨论氧、硫、磷等关键杂质元素在液相中的有效浓度——活度——的精确测定方法。 2. 高温相图的构建与解析：针对典型的三元和四元系统（例如 Fe-O-Si-C, CaO-SiO₂-Al₂O₃），运用 CALPHAD 方法和实验数据，重构高温下的液相线、固相线和共晶点，分析温度、压力对平衡组分的影响。 3. 氧化还原平衡的定量分析：深入分析碳脱氧、硅脱氧等核心反应的热力学驱动力，计算不同温度和气氛下的平衡氧含量，并引入对氧化物分压的定量描述。第二章：反应动力学与界面现象冶金过程的效率往往受限于反应速率。本章着力于研究冶金反应的微观机制和宏观速率方程。 1. 反应速率的控制步骤：分析气-液、液-固、液-液界面反应中，传输控制（扩散）和化学控制（表面反应）的临界条件。引入 Nernst 膜扩散理论，并应用于气体的溶解和脱除过程。 2. 传质与混合：探讨熔池中的流体力学特性，包括电磁搅拌、气体鼓泡和自然对流对传质效率的影响。利用 CFD（计算流体力学）模型模拟熔池内部速度场和组分场，优化反应器的设计参数。 3. 晶化与析出动力学：概述固相形成过程中的形核与生长理论，特别关注冶金炉渣在冷却过程中发生玻璃化或结晶的动力学过程，这直接影响炉渣的流动性和侵蚀性。 --- 第二部分：炉渣化学、侵蚀与环境影响炉渣是冶金过程中的“溶剂”和“净化剂”。本部分将重点剖析炉渣体系的结构、性质及其在金属精炼中的作用。第三章：炉渣的结构与物理化学性质本章聚焦于炉渣作为高温复杂溶液的本质。 1. 离子理论与结构模型：介绍碱度理论（如光学碱度、Lewis 碱度）与结构模型（如硅酸盐网络模型、离子液体模型）在描述炉渣酸碱性、黏度及溶解能力上的优劣与互补性。 2. 黏度、密度与导电性：详细分析温度、氧化态和组分对炉渣黏度的影响规律，构建精确的黏度预测模型，这对于控制炉渣流动性至关重要。讨论炉渣的电化学行为及其在电炉过程中的作用。 3. 溶解与分配系数：建立炉渣对硫、磷、氮等杂质的有效分配系数模型。深入解析温度、炉渣碱度、炉气气氛如何共同调控这些杂质的脱除效率，并探讨其在不同炉型中的差异性。第四章：炉衬材料与高温侵蚀炉衬（耐火材料）的寿命直接决定了冶金生产的经济性。 1. 耐火材料的烧结与相变：分析镁碳砖、铝硅酸盐砖等典型炉衬材料在高温烧结过程中的微观结构演变和抗热震性能。 2. 炉渣对耐火材料的侵蚀机理：重点研究液态炉渣对炉衬的化学侵蚀（溶解）、物理侵蚀（冲刷）和热侵蚀（热应力）。通过计算炉渣对耐火材料的饱和溶解速率，预测侵蚀前沿的演化。 3. 炉渣-炉衬界面相互作用：考察界面处形成的中间层（如渗透层或反应层）的微观结构（使用 SEM/EDS 分析），评估该层对降低整体侵蚀速率的潜在作用。 --- 第三部分：先进金属材料的制备与性能调控本部分将视野从冶金反应过程扩展到最终产品的微观结构控制与性能设计。第五章：凝固过程中的微观结构演变本章关注金属液态向固态转变时，缺陷的产生与控制。 1. 枝晶生长理论与偏析：深入探讨金属凝固前沿的界面能、过冷度和溶质的排斥效应，分析宏观偏析和微观枝晶间偏析的形成机理。 2. 非平衡凝固与快速冷却：介绍快速凝固技术（如雾化、激光熔覆）对晶粒细化、消除宏观偏析和形成非平衡相的积极作用。 3. 晶粒的细化与控制：分析添加细化剂（如 TiB 等）的机制，以及通过控制冷却速率和搅拌来调控晶粒尺寸的工艺窗口。第六章：新型钢铁材料的设计与性能本章面向未来高性能钢铁材料的需求，探讨成分设计与热力学相平衡的耦合。 1. 高熵合金 (HEA) 的热力学基础：阐述 HEA 体系中高混合熵对相稳定性的影响，预测其在不同温度下的稳定相结构（FCC, BCC, Laves相等）。 2. 先进高强钢（AHSS）的相变工程：重点分析贝氏体钢、马氏体/贝氏体复合组织钢（MBBS）的设计原理。通过精确控制奥氏体化温度和冷却速率，实现组织中残余奥氏体的稳定化和贝氏体相的析出，以实现高强度与高塑性的统一。 3. 先进粉末冶金与增材制造中的凝固行为：讨论高功率激光或电子束熔化过程中，极高的冷却速率对材料微观结构（如非平衡相、微裂纹）的独特影响，以及如何通过优化喂料和工艺参数来控制最终零部件的组织和性能。 --- 结论：冶金科学的未来挑战本书最后将总结冶金学在可持续发展中的角色，展望电化学冶金、绿色氢冶金等前沿方向，强调热力学、动力学与材料科学的交叉融合是解决未来钢铁工业能效与环境问题的根本途径。全书旨在为冶金工程师、材料科学家及相关领域的研究人员提供一套全面、深入且具有前瞻性的理论与方法论框架。

作者简介

目录信息

目录
1连续铸钢的发展
1.1连续铸钢发展概况
1.1.1连续铸钢发展历史和现状
1.1.2我国连续铸钢技术发展
1.2连续铸钢的优越性
1.2.1节省工序缩短流程
1.2.2提高金属收得率
1.2.3降低能量消耗
1.2.4生产过程机械化和自动化程度高
1.2.5连铸钢种扩大，产品质量日益提高
1.3传统连铸技术的发展与新的连铸技术的开发
1.3.1传统连铸技术的发展
1.3.2新的连铸技术的开发
参考文献
2连铸机机型和结构特征
2.1连铸机机型
2.1.1连铸机机型分类
2.1.2各种连铸机的特点
2.2连铸机的结构特征
2.2.1小方坯连铸机
2.2.2板坯连铸机
2.2.3圆坯连铸机
2.2.4大方坯连铸机
2.3连铸机机型的选择
2.3.1连铸机机型选择原则
2.3.2连铸机型的确定
参考文献
3连铸工艺参数的设计原理
3.1连铸机生产能力
3.1.1连铸机产量计算
3.1.2铸坯断面
3.1.3连铸机流数
3.1.4连铸机的作业率
3.1.5金属收得率
3.1.6浇注时间
3.1.7准备时间
3.1.8连浇炉数
3.2连铸机的基本参数计算
3.2.1铸机的弧形半径
3.2.2冶金长度
3.2.3拉速设计
3.3中间包结构的设计
3.3.1中间包容积
3.3.2中间包形状
3.3.3中间包内腔主要尺寸
3.3.4中间包内衬
3.3.5中间包水口流量控制
3.4结晶器的设计
3.4.1结晶器的结构
3.4.2结晶器主要尺寸计算
3.4.3结晶器冷却水量
3.5二冷区设计
3.5.1二冷区比水量的确定
3.5.2二冷区水量及各段水量分配
3.5.3二冷区喷水系统
3.6水口设计
3.6.1定径水口计算
3.6.2浸入式水口
参考文献
4连铸钢水质量控制
4.1钢水温度的目标管理
4.1.1连铸钢水温度控制的重要性
4.1.2连铸钢水传递过程温度变化规律
4.1.3连铸钢水浇注温度的确定
4.1.4连铸钢水温度控制对策
4.2钢水成分的控制
4.2.1碳及硅、锰含量的控制
4.2.2磷、硫含量的控制
4.2.3残留元素含量的控制
4.3钢水纯净度的控制
4.3.1冶炼过程钢水含氧量控制
4.3.2脱氧控制
4.3.3少渣或无渣出钢工艺
4.3.4吹氩搅拌
4.4连铸钢水炉外精炼工艺路线
4.4.1各种炉外精炼设备的功能
4.4.2连铸钢水炉外精炼工艺路线
参考文献
5连铸操作工艺
5.1浇注前的准备
5.1.1钢包的准备
5.1.2中间包的准备
5.1.3结晶器的检查
5.1.4铸坯导向和二冷区检查
5.1.5拉矫机和剪切操作检查
5.1.6堵引锭头操作
5.2浇注操作
5.3浇注温度控制
5.4拉坯速度控制
5.5冷却水控制
5.5.1一次冷却
5.5.2二次冷却
5.6操作中事故分析
5.6.1漏钢
5.6.2水口堵塞
5.7异钢种连浇技术
5.8耐火材料质量对工艺操作影响
5.8.1连铸耐火材料的选择
5.8.2耐火材料质量对操作的影响
参考文献
6中间包冶金
6.1中间包操作过程的流动现象
6.1.1中间包钢液流动概念
6.1.2钢包注流冲击区
6.1.3注流卷入空气
6.1.4旋涡
6.1.5流动不稳定性和波的形成
6.2中间包钢水夹杂物的去除
6.2.1夹杂物上浮
6.2.2钢水平均停留时间
6.3中间包流动形态控制
6.3.1中间包无控制流动
6.3.2中间包控制流动
6.3.3中间包卷渣
6.4中间包精炼技术
6.4.1中间包双层覆盖渣
6.4.2中间包吹Ar
6.4.3夹杂物形态控制
6.5中间包过滤器应用
6.5.1过滤器原理
6.5.2过滤器材质
6.5.3深床过滤器动力学模型
6.5.4过滤器应用效果
6.6中间包加热技术
6.6.1中间包钢水温度稳定性控制对策
6.6.2中间包热平衡分析
6.6.3中间包加热方法及效果
参考文献
7连铸保护浇注
7.1钢水二次氧化与钢的清洁度
7.1.1钢清洁度概念
7.1.2二次氧化生成夹杂物特征
7.2浇注过程中二次氧化源
7.2.1注流与空气相互作用
7.2.2钢液与空气相互作用
7.2.3钢液与耐火材料作用
7.2.4钢液与渣相的相互作用
7.2.5渣相与耐火材料的相互作用
7.3浇注过程中钢液二次氧化产物的形成
7.3.1二次氧化产物形式模式
7.3.2钢中夹杂物起源的追踪
7.4二次氧化量度的评价
7.4.1中间包Al平衡法
7.4.2钢水氮平衡
7.4.3钢水总氧量
7.4.4钢中夹杂物评级
7.5防止二次氧化的对策
7.5.1保护介质的工艺功能
7.5.2保护浇注方法
参考文献
8结晶器冶金
8.1结晶器钢水流动行为
8.1.1结晶器钢水流动特征
8.1.2结晶器钢水流动形态
8.1.3结晶器钢流控制技术
8.2结晶器的冶金作用
8.2.1凝固坯壳生长均匀性
8.2.2液相穴夹杂物上浮与排除
8.2.3结晶器微合金化
8.2.4凝固组织的控制
参考文献
9连铸坯凝固与传热
9.1连铸坯凝固与传热特点
9.1.1连铸坯凝固过程实质上是热量传递过程
9.1.2连铸坯凝固是沿液相穴在凝固温度区间把液体转变为固体的加工过程
9.1.3铸坯凝固是分阶段的凝固过程
9.1.4在连铸机内运行的已凝固坯壳的冷却可看成是经历“形变热处理”过程
9.2结晶器钢水凝固与传热
9.2.1结晶器平均散热量
9.2.2结晶器瞬时散热量
9.2.3结晶器坯壳生长
9.2.4影响结晶器传热的因素
9.3二冷区的凝固与传热
9.3.1二冷区传热方式
9.3.2影响二冷区传热的因素
9.3.3二冷区凝固坯壳生长
9.4连铸坯凝固结构
9.4.1铸坯低倍结构特征
9.4.2连铸坯低倍结构模型
9.4.3铸坯结构的控制
参考文献
10连铸二次冷却控制
10.1二次冷却与铸坯质量
10.2二次冷却区的设计
10.2.1二冷区的基本结构
10.2.2喷嘴的选择及配置
10.2.3冷却水分配原则及冷却方式
10.3连铸坯凝固传热数学模型
10.3.1基本概念
10.3.2一维传热数学模型
10.3.3二维传热数学模型
10.3.4数学模型的求解
10.4连铸二次冷却控制
10.4.1二冷水控制方法
10.4.2目标表面温度动态控制法
10.4.3参数控制法
10.4.4两种控制方法的比较
10.5控制模型的应用
10.5.1拉速的影响
10.5.2浇注断面的影响
10.5.3过热度的影响
10.5.4冷却强度的影响
参考文献
11连铸坯质量控制
11.1铸坯纯净度
11.1.1铸坯纯净度与产品质量
11.1.2连铸坯夹杂物
11.1.3提高铸坯纯净度措施
11.2铸坯表面质量
11.2.1表面纵裂纹
11.2.2表面横裂纹
11.2.3铸坯表面网状（星形或晶界）裂纹
11.2.4铸坯表面夹渣
11.2.5铸坯皮下气孔
11.3铸坯内部质量
11.3.11铸坯凝固结构
11.3.2铸坯中心偏析
11.3.3铸坯中心致密度
11.3.4铸坯内部裂纹
11.4铸坯形状缺陷
11.4.1铸坯菱形变形（脱方）
11.1.4.2鼓肚
11.5热加工对铸坯缺陷影响
11.5.1压下量对铸坯内部缺陷的作用
11.5.2压下量对铸坯表面缺陷的影响
11.5.3轧制过程铸坯中夹杂物变形
参考文献
连铸保护渣及覆盖剂
12.1保护渣的冶金功能
12.1.1隔绝空气防止对钢液的二次氧化
12.1.2吸收非金属夹杂物净化钢渣界面
12.1.3在凝固坯壳与结晶器壁间形成润滑膜
12.1.4改善结晶器与坯壳间传热
12.1.5绝热保温减少钢液热损失
12.2保护渣的基本特性
12.2.1渣层结构
12.2.2熔化特征
12.2.3粘度
12.2.4界面特性
12.3保护渣的配制
12.3.1保护渣基础成分的设计
12.3.2原料的选择及组合
12.3.3配加调整剂
12.3.4原料加工及成品
12.4保护渣的选用对策
12.4.1保护渣对铸坯质量的重要性
12.4.2使用过程对保护渣的评价
12.4.3选用保护渣的对策
12.5中间包保护渣及覆盖剂
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事设备维护和故障诊断的工程师，我最关注的往往是那些“不该发生却总是发生”的异常情况。这本书的价值恰恰体现在它对“拉钢过程的稳定性控制”这一部分的深刻剖析上。它并没有仅仅罗列标准操作流程，而是详细探讨了钢流不稳、弯月面泄漏、包芯等典型缺陷的成因、发展过程以及对应的快速干预措施。书中提供的故障树分析图表，几乎可以作为现场操作手册的补充。我发现，很多我们过去只能依靠经验去“猜”的问题，在这本书里都有清晰的理论依据和推荐的解决方案。这本书的实用性，已经超越了一般的理论参考书的范畴，它更像是一本集成了数十年行业经验的“故障排除圣经”，对于提升生产线的稳定性和产品质量，具有立竿见影的效果。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的学术价值和工业应用价值是并重的，这很难得。对于研究生来说，书中对“凝固理论”的深入探讨，特别是多相流体动力学在结晶过程中的作用分析，提供了很好的研究切入点。而对于我们这些常年在一线工作的技术人员来说，它提供的关于“新型连铸技术”的展望部分，则极大地拓宽了我们的视野。作者对于未来连铸工艺向更高质量、更低能耗方向发展的预测和技术储备介绍，非常具有前瞻性。这本书的阅读过程，与其说是学习知识，不如说是一次对整个行业未来发展方向的深度考察。它成功地将最前沿的学术研究成果，转化为可以指导我们日常操作和长期规划的实用知识体系，绝对是冶金领域不可多得的精品之作。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本厚厚的砖头书时，我内心其实是有些抗拒的，心想又是那种佶屈聱牙、晦涩难懂的教材。然而，翻开第一页后，我的顾虑便烟消云散了。这本书的叙事风格非常“接地气”，像是那位老厂长在晨会上给大家开小灶。它对“非金属夹杂物的行为机制”这一部分的处理尤其精彩，用了很多生动的比喻来描述那些微观粒子在钢水中的迁移和聚集过程，让我这个非化学背景的读者也能轻松把握核心概念。此外，书中对现代化的连铸设备和自动化控制系统的介绍，也紧跟时代前沿，提供了非常及时的信息，而不是用十年前的资料来搪塞读者。这本书的排版和图文配比也做得非常出色，阅读体验极佳，长时间阅读也不会产生强烈的疲劳感，这是很多专业书籍所不具备的优点。

评分☆☆☆☆☆

这本《连续铸钢原理与工艺》对我来说，简直是一本“雪中送炭”的宝典。我是一个初入行的冶金工程师，面对复杂的数据和理论总觉得无从下手。这本书的结构安排得非常合理，从基础的物理化学原理讲起，循序渐进地过渡到复杂的铸造过程控制。我特别欣赏作者在解释“钢水净化”这一章节时，那种深入浅出、条分缕丝的叙述方式。他没有堆砌晦涩难懂的专业术语，而是用大量的实际案例来佐证理论，这对于我们这些需要快速上手实践的人来说，简直是太友好了。特别是关于二次精炼和结晶过程的描述，简直是教科书级别的详尽，让我对整个连续铸钢的链条有了清晰而立体的认知。阅读过程中，我感觉自己像是在一位经验丰富的老专家身边接受一对一的指导，每一个关键节点、每一个潜在的缺陷成因，都被分析得透彻明白。这本书不仅是理论的集合，更是解决实际问题的工具箱，我强烈推荐给所有希望系统学习这门技术的同仁们。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我之前读过几本关于连铸的书籍，但要么是过于侧重理论推导，读起来像在啃啃不完的数学题，要么就是过于简略，很多关键的工艺参数缺乏深度挖掘。这本《连续铸钢原理与工艺》则找到了一个绝佳的平衡点。它的深度是令人惊叹的，尤其是在“电磁制动技术在薄板坯连铸中的应用”这一章节，作者详细分析了不同电磁场强度对晶粒结构的影响，并且提供了大量的实测数据图表进行支撑。对于一个对工艺优化有极高追求的读者来说，这本书的价值是无可替代的。我甚至发现了一些我在实际工作中遇到的、但一直没有找到合理解释的“疑难杂症”，通过书中详尽的机理分析，豁然开朗。它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的引导，教会你如何从根本上去思考和解决问题，而不是停留在表面的现象处理。

评分☆☆☆☆☆