炼钢学资料

第一章 绪论1从化学成分和机械性能分析钢与生铁的区别？答：化学成分：钢：含碳量小于2.11的铁碳合金。铁：碳含量在2.11以上的铁碳合金。机械性能：钢：具有很好的物理化学性能和力学性能。铁：强度、硬度高，而塑性和冲击韧性低。2.列举炼钢任务？答：四脱：脱C,O,S,P。二去:去除有害气体（N,H），去除非金属夹杂物。二调整：调整温度，调整合金化成分。凝固成型。3.何谓钢铁生产的长流程和断流程？那种流程的能耗高？排放量大？为什么？答：长流程：铁矿石-高炉-铁水-转炉-钢水-浇注-钢坯-轧钢-钢材。短流程：废钢-转炉-钢水-浇注-钢坯-轧钢-钢材。转炉：铁水物理热+碳洋反应化学热。电炉：电能+化学热+物理热（预热废钢、加入铁水）所以电炉能耗高。高50. 转炉排放量大。4.主要的炼钢方法有那些？LD,BOF,BOP,OBM,Q-BOP,K-BOP,LD-Q-BOP,LD-KG,EAF各指那种炼钢方法？答：主要炼钢方法有氧气底吹转炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢和顶底复吹转炉炼钢。顶吹：LD,BOF,BOP底吹：Q-BOP,OBM顶底复吹：K-BOP,LD-KGEAF：电弧炉炼钢第二章 炼钢的基础理论1.熟悉钢的密度、熔点、黏度、导热能力等物理性质。答：密度=8523-0.8358（t+273） kg/m3熔点：1450-1500黏度：钢液1600时为0.002-0.003Pa .s 纯铁液1600时为0.0005Pa.s导热能力：体系内维持单位温度梯度时，在单位时间内流经单位面积的热量。通常钢中合金元素越多，导热能力就越低。2.分析单渣法和双渣法的区别及使用条件？答：单渣法：就是在冶炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣、直到终点出钢。当铁水Si、P、S含量较低时，或者钢种对P、S要求不严格，以及冶炼低碳钢种时，均可以采用单渣操作。双渣法：就是在冶炼过程中倒两次渣，第一次倒渣后继续冶炼再次造渣，第二次倒渣后才出钢，这种方法主要是为了深脱磷。3.炼钢过程中硅Si反映的特点？铁水wSi对炼钢过程有何影响？答：温度低，炉渣碱度提高，炉渣的氧化性高，能提高硅的活度系数的因素，炉气氧分压越高都有利于硅的氧化。 影响：硅的氧化有利于增加废钢加入量和是初期渣融化，有利于保持或提高钢液的温度；硅的氧化产物SiO2 影响到实惠的加入量和碱度，对炉衬有侵蚀作用。4一炉钢吹炼过程中，钢液中Mn的变化规律？提高残锰有何意义？写出吹炼过程中熔池回Mn的反应式，分析影响回Mn的因素。为什么吹炼终点残锰的高低，一定程度反映锤炼水平高低？答：回锰反应式：（MnO）+C=Mn+CO 熔池的温度越高，回锰程度也越高。碳含量影响5.什么叫直接氧化，什么叫间接氧化？答：直接氧化：氧气直接与铁液中应该去除的元素发生氧化反应。间接氧化：吹入的氧气由于动力学原因，首先与铁液中的铁原子反映生产氧化铁，同事是铁液中溶解氧依靠渣中的(FeO)和钢液中的O对钢液中的元素M进行氧化。即M+(FeO)=(MO)+Fe。6.碳氧浓度积的含义，过剩氧的意义及降低措施。答：碳氧浓度积通常是指在钢铁脱碳过程中的一种表示脱碳程度的表达式m=c(C)c(O)。P30过剩氧：炼钢熔池中实际的含氧量与碳氧平衡的理论含氧量之间的差距。有利于冶炼低碳钢。7.炼钢过程中碳C反应的特点，绘制并解析转炉吹炼一炉钢的脱碳速度曲线？写出各期的脱碳速度表达式。答：P348简述炼钢过程中脱磷反映的条件及反应式，钢水回磷指什么？避免钢水回磷的措施？答：条件：氧化气氛或添加氧化剂。分子形式：2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO.P2O5)+5Fe 2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO.P2O5)+5Fe离子形式：2P+5(O)+3(O-)=2（PO-）回磷是指进入炉渣中的磷又重新回到钢中，使钢水中磷含量增加的现象。避免措施：挡渣出钢，尽量避免下渣；适当提高脱氧前的炉渣碱度；出钢后向钢包渣面加一定量实惠，增加炉渣碱度；尽可能采取钢包脱氧，而不采取炉内脱氧；加入钢包改质剂。9.钢的热脆、冷脆指什么？为什么钢中过高的O含量加剧了硫在钢材加工过程中热脆现象？答：冷脆性是指金属材料在低温下呈现的冲击值明显降低的现象。热脆性指某些钢材400500温度区间长期停留后室温下的冲击值有明显下降的现象。10.简述炼钢过程中脱硫反应的条件及反应式，在炼钢过程哪个环节脱硫效率高？为什么？答：(S2-)+ 2O2 = (SO42-)11.脱氧的定义，合金化的定义，如何理解炼钢的3种脱氧方式？为什么提出元素的脱氧能力？脱氧剂的选择原则如何让？答：脱氧：在出钢或浇注过程中，加脱氧剂适当减少钢液含氧量的操作称为脱氧。合金化：通过加入元素， 使金属成为（在一定的工艺条件下） 具有预期性能的合金。沉淀脱氧：将筐装脱氧剂加入钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢种氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法。扩散脱氧：将粉状脱氧剂加到炉渣中降低炉渣的氧势，使钢液中的氧扩散从而降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。真空脱氧：利用降低系统的压力来降低钢液汇总氧含量的方法。脱氧能力只能表示元素M一定是的脱氧状态。脱氧剂的选择原则：1）具有一定的脱氧能力。2）脱氧产物不溶于钢水中并于上浮排出。3）来源广，价格低。12.夹杂物按照化学成份怎么分类？按照加工性能，又如何分类？钢中夹杂物的来源有哪些？答：化学成分分类：氧化物，硫化物，氮化物。加工性能分类：脆性，塑性，球状或点状不变形。来源：内在的：冶炼过程中所形成的化合物、托央视产生的脱氧产物、在钢水凝固过程产生的化合物。外来的：从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣迸人钢水中的夹杂物。13.影响刚中气体溶解度的因素有哪些？降低钢种气体的措施有哪些？答：影响因素：温度因素，分呀因素，金属成分，相变。措施：1）提高炼钢原材料质量。2）不影响其他操作时，尽量降低出钢温度，减小气体在钢中的溶解度。3）冶炼中，应允分利用脱碳反映产生的熔池沸腾来降低钢水中的气体含量。4）采用路外精炼技术降低钢水中的气体含量。5）采用保护浇注技术，防止钢水吸收气体。14.炼钢过程中钢液搅拌的目的是什么？搅拌方式有哪些？答：搅拌目的：加速冶金反应，促进钢、渣、气间反应的积极手段，对均匀钢液成分和温度、加速合金的熔化和溶解、强化去除悬浮的夹杂物、缩短冶炼时间、降低原材料小号。 搅拌方式：电磁搅拌，气体搅拌，RH真空搅拌。第3章 炼钢原材料1炼钢用原材料分成哪几类？都包括哪些？各有什么作用？答：按性质分类，炼钢原材料可分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金、直接还原铁及碳化铁；非金属料包括石灰、白云石、萤石、合成造渣剂：气体包括氧气、氮气、氩气等。 按用途分类，炼钢原材料可分为金属料、造渣剂、化渣剂、氧化剂、冷却剂、增碳剂等。2炼钢对铁水温度、化学成分的要求？高炉生产铁水供应给转炉的方式有哪些？答：一般规定贴铁水入炉温度应高于1250。化学成分1）硅（Si）通常铁水Si=0.30%0.60%为宜2)锰(Mn)。铁水锰含量高对冶炼有利，在吹炼初期形成MnO，能加速石灰的溶解，促进初期渣及早形成，改善熔渣流动性，利于脱硫和提高炉衬寿命。铁水锰含量高，终点钢中余锰高，可以减少锰铁加入量，利于提高钢水纯净度等。转炉用铁水对比值的要求为0.81.0，目前使用较多的为低锰铁水，Mn=0.20%0.80%。3）磷（P）铁水含磷越低越好要求进入转炉的铁水含磷量尽可能稳定。4）硫(S) 通常要求进入转炉的含硫量低于0.05%。方式： 向转炉供应铁水的方式有混铁炉供应、鱼雷罐车(混铁车)供应及铁水罐直接热装等。目前采用较多的方式是混铁炉、鱼雷罐车供应。3.废钢比指什么？废钢的来源如何？炼钢对废钢有何要求？答：废钢比=废钢/废钢+生铁块+铁水。来源分为钢铁厂返回废钢和外购废钢。返回废钢包括本厂生产过程中产生的废钢锭、坯，铸坯切头、切尾，轧钢切头等。外购废钢来源复杂，包括加工工业废料、钢铁制品报废件。 废钢要求：1）废钢表面清洁、干燥、少锈们尽量避免带入泥土、沙石、耐火材料和炉渣等杂质。2）废钢在入炉前应仔细检查，严防混入爆炸物、易燃物、密闭容器和毒品严防混入铜、铅、锑、砷等有色金属元素。3）不同性质的废钢应分类堆放，以避免贵重元素顺势和炉炼出废品。4）废钢要有明确的化学成分。5）废钢要求合适的块度和外形尺寸。4.铁合金如何定义？列举5种常用铁合金，炼钢对铁合金有何要求？答：铁合金：广义的铁合金是指炼钢时作为脱氧剂、元素添加剂等加入铁水中使钢具备某种特性或达到某种要求的一种产品。常用：Fe-Mn，Fe-Si，Si-Mn，Si-Ca，Al，Fe-Al要求：1）使用块状铁合金时，块度要合适，以控制在10-40mm为宜。2）在保证钢质量的前提条件下，选用适当牌号的铁合金，降低成本。3）铁合金使用前要经过烘烤，特别是冶炼含氢量要求严格的钢种，以减少带入钢中的气体。4）铁合金成分应符合技术标准规定。5）铁合金应按其成分严格分类保管，避免混杂。5）铁合金中含非金属夹杂和有害杂事磷、硫气体要少。5.炼钢过程中石灰、白云石、萤石的作用？合成造渣剂指什么？答：石灰是钢铁用量最大且价格便宜的遭渣材料。它具有很强的脱硫、脱磷能力，不损坏炉衬。白云石遭渣可以提高渣中MgO的含量，减轻炉渣对炉衬的寝侵蚀，还可以加速石灰的溶解，同时也可以保持渣中的MgO含量打到饱和或过饱和没事终渣打到溅渣操作的要求。萤石用做助溶剂。合成造渣剂是将石灰和溶剂预先在炉外制成的低熔点遭渣材料，然后用于炉内遭渣，即把炉内石灰块遭渣过程的一部分、甚至全部移到炉外进行。第四章 气体射流与熔池的相互作用1.什么叫软吹，什么叫硬吹？他们对转炉熔池搅拌和渣中FeO含量各有什么影响？答：硬吹：高氧压低抢位。软吹：低氧压高抢位影响：软吹时FeO迅速上升，硬吹时渣中FeO会降低。2什么是返干？返干对炼钢过程有何影响？如何避免返干？答：返干：指在转炉炼钢吹炼过程中，因氧压高，枪位过低，尤其是在碳氧化激烈的中期，（TFe）含量低导致熔渣中2CaO.SiO2、MgO等高熔点的物质析出，炉渣变稠，不能覆盖金属液面，称作炉渣返干。影响：在正常的吹炼过程中，总会产生程度不重的返干现象，随着冶炼的进行一般是可以消除的。如果操作不当造成严重的返干现象，严重影响熔池中的反应和成渣；极大降低去硫、去磷效果。避免返干：1）在冶炼过程中严格遵守工艺操作规程（特别是枪位操作和造渣操作），在冶炼中期要保持渣中有适当的含量，预防炉渣过黏、结块而产生返干。2）在冶炼过程中要密切注意火焰的变化，当有返干趋势时，要及时适当提高枪位或加入适量的氧化铁皮以增加含量，促使迅速化渣，改善炉渣状况，预防“返干”的产生。3）采用音频化渣仪对返干进行有效的预报并采取措施，预防“返干”的产生。第五章 氧气顶吹转炉炼钢工艺1.一炉钢的冶炼包括哪些工序？答：2.转炉吹炼各个阶段有何特点，各阶段的任务是什么？答：吹炼初期：炉口出现黄褐色的烟尘，随后燃烧成火焰，由于渣料未熔化，氧气射流冲击在金属液面上，产生的冲击噪声较刺耳。点火约几分钟后，初渣形成并覆盖于熔池面上。从炉口冒出的浓烟急剧增多，火焰亮度增加，炉渣气泡。吹炼中期：脱碳反应激烈，渣中氧化铁含量降低。吹炼后期：金属含碳量大大降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。4.什么是炉容比？转炉炼钢的炉容比在什么范围？转炉炼钢的装入制度指什么？装入制度类型有哪些？各有何优缺点？答：炉容比：指转炉新砌砖后，炉内自由空间的溶剂V与金属装入量之比。V/T顶吹转炉炉容比：0.85-1.00m3/t 复吹转炉：0.85-0.95m3/t装入制度：1）定量装入优点：生产组织渐变，原材料供给稳定，有利于实现过程的自动控制。缺点：是炉役前期装日粮偏多，熔池偏深，后期装入量偏少，熔池较浅，转炉的生产能力得不到教好的发挥。该装入制度只适合大型转炉。2）定深装入：优点：氧抢操作稳定，有利于提高供养强度和减少喷溅，并可保护炉底和充分发挥转炉的生产能力，缺点：采用魔主生产时，锭型难以配合，给生产组织带来困难。3）分阶段定量装入：优点：既大体上保持了整个炉役其中具有比较何时的熔池深度，又保持了哥哥阶段装入量的相对稳定，既能增加装入量，又便于组织生产，是一种适应性较强的装入制度，我国各中小转炉炼钢厂被普遍采用这种装入制度。5.转炉炼钢的供养制度指什么？氧气流量和供养强度的定义？氧抢抢位的定义？供养的基本参数是什么？氧抢抢位是如何影响转炉吹炼过程的？转炉炼钢过程氧抢抢位的确定原则？答：供氧制度：指如何最合理的向熔池供入氧气创造炉内良好的物理化学条件，完成吹炼任务。氧气流量：氧气流量是指单位时间内相向炉内供氧的数量。供养强度：单位时间内每吨金属的耗氧量。氧抢枪位：氧枪喷头与精致熔池表面之间的距离。氧枪枪位影响：枪位越低，氧气射流对熔池的冲击动能越大，炉内反应加速，CO气泡大量产生，加速了炉内脱碳、脱硅反应；枪位越高，氧流对熔池的冲击能力笑，对熔池搅拌减弱，熔池内化学反应减慢，渣中FeO含量增加，熔池升温速度慢，过高枪位还会导致炉渣严重泡沫化而引起喷溅。枪位的确定原则：一是要有一定的冲击面积，二是保证炉底不被损坏的条件下，有一定的冲击深度。6常用的氧抢枪位操作及其适用条件如何？答：1）恒枪位操作2）低高低3）高低高低4）高低高的六段式操作5）高低高五段式操作7.造渣的定义？转炉炼钢的造渣制度指什么？为什么说，吹炼前期快速成渣，是当今转炉冶炼的关键？如何加快成渣过程？比较两种成渣路线的优缺点？答：造渣就是在转炉冶炼中加入造渣材料，使之与吹炼过程氧化物相结合而行成一种具有良好的物理性质的炉渣。造渣制度：就是要确定合适的造渣方法。渣料的加入数量和时间以及如何加速成渣。快速成渣过程：1)采用活性石灰造渣2）避免石灰石表面沉积C2S 3）采用各种萤石代用品助熔石灰。4）采用合成渣。5）采用硫渣法操作。6）缩短石灰的滞止期7）防止开吹期石灰成团8）提高熔池温度9）强化前期熔池搅拌。途径：1）铁质成渣途径通常采用高枪位操作。炉渣中FeO含量在较长时间内比较高，所以石灰石溶解比较快，炉渣成分一般不进入多相区，知道吹炼后期，渣中氧化铁下降，最后打到终点成分C。2）钙质成渣途径，通常采用低枪位操作，由于脱碳速度大，渣中氧化铁含量降低很快，炉渣成分进入多相区较早，石灰块周围生产致密的C2S外壳层，炉渣处于返干阶段较久。直到吹炼后期碳氧化缓慢时，渣中FeO含量才开始回升。炉渣成分走出多相区，最后达到终点成分C。8转炉炼钢的热量来源有哪些？转炉炼钢的温度制度指什么？如何控制出钢温度？答：来源：碳，硅，磷。温度制度：包括过程温度控制和终点温度控制。控制：1）保证浇注文帝高于所炼钢种固定温度60-100。2）应考虑出钢过程和钢水运输、镇静过程，钢液吹氩是的温降，一般40-80。3）应考虑浇注方法和浇注锭型大小。9什么是冷却剂的冷却效应？是比较各种冷却剂的优缺点？答：冷却效应：为加热冷却剂到一定熔池温度所消耗的物理热和冷却剂发生化学反应所消耗的化学热之和。优缺点：1）废钢。废钢杂质少，用废钢做冷却剂，渣量少、喷溅小、冷却效应稳定、便于控制熔池温度。但加废钢必须用专门设备，占用装料时间，不便于过程温度的调整。2）铁矿石。与废钢相比，用铁矿石作冷却剂不需要占用装料时间，有利于快速成渣和脱磷，并能降低氧气和钢铁料小号，吹炼过程中调节温度也较方便。但矿石中杂质含量多、渣量大，操作不当易引起喷溅，铁矿石的成分波动还会引起冷却效应的波动。用全矿石冷却时，加入时间不能过晚，最好连续加入。3）氧化铁皮。氧化铁皮是轧钢时产生的铁屑，与矿石相比，其成分稳定、杂质少、冷却效果比较稳定，但氧化铁皮密度小，在吹炼过程中容易被炉气带走。另外，氧化铁皮必须烘烤使用，否则会带进炉内好很多水分，影响钢的质量。10.转炉炼钢的终点控制指什么？终点的标志是什么？有哪几种控制终点碳的方法？答：终点控制：主要是指终点温度和成分的控制。标志：1）钢中含碳量达到所炼钢种的控制范围；2）钢中磷，硫含量低于规定下线的一定范围；3）出钢温度能保证顺利进行精炼，浇注；4）对于沸腾钢，钢水应有一定氧化性。控制终点碳的方法：1）1次拉碳法。2）增碳法。3）高拉补吹发法。11.什么是红包出钢？转炉触感为什么要采用挡渣出钢？挡渣的方法有哪几种？答：红包出钢：就是在出钢钱对钢包进行有效的烘烤，是钢包内衬温度达到800-1000以减少钢包内衬的吸热，从而打到降低出钢温度的目的。原因：转炉内高氧化性炉渣流入钢包会导致钢液与炉渣发生氧化反应，是合金元素的收得率降低，并使钢水产生回磷和增多夹杂物，同事熔渣也对钢包内衬产生侵蚀作用。方法：用挡渣帽法阻挡一次下渣；阻挡第二次下渣采用挡渣球法、挡渣塞法、气动挡渣器法、气动吹渣法、电磁挡渣法。12.什么是吹损？吹损有哪几部分组成？答：（吹损=装入量-出钢量）/装入量组成：化学损失，烟尘损失，渣中氧化铁损失，渣中铁珠损失，喷溅损失。13.什