鋼冶金學

通常鋼是指在固態可以變形的各種鐵基合金。對於鐵—碳合金則限於含碳低於2.1％的部分才列入鋼的範疇。把此界限推廣，所有含碳低於2.1％的鐵基合金稱之為鋼。按此定義，有一部分在固態可以變形的鐵基合金如球墨鑄鐵由於它含碳高於2.1％，不屬於鋼的範疇，而列入鑄造生鐵類。

鋼包括大量不同用途的品種，不同用途對性能有不同要求。考慮到不同的用途，根據鋼的性能和外形尺寸，對絕大部分鋼種制訂了跨地區的或工廠內部的標準。各種鋼的性能由它的化學成分、熱處理工藝和變形加工工藝所決定。化學成分必須在鋼液凝固前調整好，凝固以後成分就很難再改變。

因此鍊鋼生產的第一步，就是冶鍊出指定成分的粗鋼；然後第二步再將粗鋼加工變形和熱處理製成成品鋼。狹義的鍊鋼就是指第一步。它的冶金學問題將是本書探討的內容。

1928年出生於德國不來梅市。1952年畢業於馬爾堡大學物理化學和化學系。畢業后留校在硅酸鹽化學研究所任研究助理並於1955年獲博士學位。1955～1969年在多特蒙德市赫爾德聯合冶金公司鍊鋼研究和開發部門工作，研究轉爐鍊鋼、真空冶金和爐渣利用等，擔任工程師、總工程師等職務。1969年至今為柏林工業大學鋼鐵冶金學教授，主講煉鐵學、鍊鋼學、高溫反應工程和熱能工程、凝固理論等課程，同時進行鋼鐵冶金反應工程學基礎理論研究。從1980年起任北京科技大學客座教授。1987年任日本東北大學客座教授。榮譽職務有：北京科技大學榮譽教授、法國冶金學會榮譽會員、德國鋼鐵工程師協會冶金基礎理論委員會榮譽委員。

目錄

1概論——鋼的定義——鍊鋼的宗旨

2熱力學基礎

2.1最重要精鍊反應概述

2.2金屬多元系中的活度

2.3爐渣結構

2.4氣體平衡

2.5氧化平衡

2.5.1鐵—氧系

2.5.2用於氧化精鍊的二元渣系

2.5.3CaO－FeOn－SiO2三元系及相關的金屬—渣平衡

2.5.4CaO－FeOn－P2O5系和脫磷平衡

2.6脫氧平衡

2.6.1簡單的脫氧平衡

2.6.2複合氧化物的生成

2.7脫硫平衡

2.7.1硫化物的溶解度積

2.7.2用固體脫硫劑脫硫

2.7.3含氧化鈣鹼性渣脫硫

2.8與含鹼金屬渣的平衡

2.9鈣冶金

3傳質

3.1提取冶金反應的各種形式

3.1.1引言和基本概念

3.1.2反應類型

3.2傳輸過程

3.2.1引言和基本概念

3.2.2邊界層

3.2.3無摩擦流中的傳質

3.2.4有摩擦層流中的流動和傳質

3.2.5應用剖面積分法進行邊界層方程的近似計算

3.2.6有摩擦湍流的流動和傳質

3.2.7自由表面上湍流的動量傳遞和物質傳遞

3.2.8界面活性物質對傳質的影響

3.2.9相界處有沉澱反應的傳質

4冶金反應動力學

4.1引言

4.2金屬—氣體反應

4.2.1鐵液和氮之間的反應

4.2.2鐵液和氫之間的反應

4.2.3鐵液中的碳—氧反應

4.3金屬—熔渣反應

4.3.1不涉及碳的反應

4.3.2有碳參加的反應

4.4固體物質的溶解

4.4.1緻密物質的溶解

4.4.2多孔物質的溶解

4.4.3石灰在硅酸鹽渣中的溶解

5多相系統中固體顆粒液滴和氣泡的運動規律

5.1引言

5.2固體顆粒的運動

5.3氣泡的運動

5.3.1氣泡的生成

5.3.2氣泡阻力的規律

5.3.3氣泡的分裂

5.4液滴的運動

5.5顆粒懸浮系和氣泡群的運動規律

5.5.1有限厚度的顆粒雲團的運動

5.5.2氣泡柱

5.6攜帶固體粉粒的氣體流股的行為

5.6.1氣力輸送狀態圖

5.6.2攜帶固體物料的氣體流股的流體動力學特性

5.6.3顆粒穿越界面進入熔體

5.7乳化現象

5.7.1液滴形成的條件

5.7.2熔渣—金屬界面速度

5.7.3乳化生成液滴的數量

6冶金系統中的傳質

6.1引言

6.2耐火材料的侵蝕過程

6.3氣泡攪動的界面

6.3.1模型假說

6.3.2實驗結果

6.4顆粒、液滴和氣泡傳質的基本原理

6.5熔體中小顆粒的長大和溶解

6.6顆粒和界面間的相互作用，顆粒凝並和顆粒析出

6.7攪拌狀態下的顆粒析出

6.8高雷諾數條件下固體顆粒附近的傳質

6.9考慮顆粒內部擴散時的顆粒傳質

6.10熔體與液滴之間的傳質

6.11氣泡和熔體之間的傳質

7反應器理論

7.1反應器理論概念

7.2均相系統的宏觀動力學

7.2.1引言

7.2.2非乳化系統的宏觀動力學

7.2.3乳化系統的宏觀動力學

7.2.4結論

7.3彌散系統的物質轉化

7.3.1確定顆粒液滴和氣泡上物質轉化的規則

7.3.2氧氣轉爐中的金屬—熔渣反應

7.3.3噴吹石灰或碳化鈣進行鐵水脫硫

7.4脫碳反應

7.5混合

7.5.1引言

7.5.2混合模型

7.5.3轉爐中的混合

8熔化動力學

8.1熱由熱源直接向固體爐料傳熱的熔化過程

8.1.1引言

8.1.2預熱期

8.1.3熔化期

8.2固體料在自身熔體中的熔化

8.2.1前言

8.2.2不考慮固體內熱傳導的熔化

8.2.3考慮固體料內部熱傳導的熔化

8.2.4實驗結果

8.3純鐵在鐵—碳合金熔體中的熔化

8.4熔化的過程模型

內容索引

參考文獻

主要符號表