钢铁冶金学(炼钢部分)

1、钢铁冶金学（炼钢部分）第一部分 炼钢的基本任务1、钢和生铁的区别？答：C < 2.11%的Fe-C合金为钢；C > 1.2%的钢很少实用；还含Si、Mn等合金元素及杂质。生铁硬而脆，冷热加工性能差，必须经再次冶炼才能得到良好的金属特性；钢的韧性、塑性均优于生铁，硬度小于生铁。2、炼钢的基本任务？答：钢铁冶金的任务是由生产过程碳、氧位变化决定的。炼钢的基本任务分为脱碳，脱磷，脱硫，脱氧，脱氮、氢等，去除非金属夹杂物，合金化，升温（1200°C1700°C），凝固成型，废钢、炉渣返回利用，回收煤气、蒸汽等。3、钢中合金元素的作用？答：C：控制钢材强度、硬度的重要元素

2、，每1C可增加抗拉强度约980MPa；Si：增大强度、硬度的元素，每1Si可增加抗拉强度约98MPa；Mn：增加淬透性，提高韧性，降低S的危害等；Al：细化钢材组织，控制冷轧钢板退火织构；Nb：细化钢材组织，增加强度、韧性等；V：细化钢材组织，增加强度、韧性等；Cr：增加强度、硬度、耐腐蚀性能。4、钢中非金属夹杂物来源？答：5、主要炼钢工艺流程？答：炒钢坩埚熔炼等平炉炼钢电弧炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢氧气底吹转炉和顶底复吹炼钢。主要生产工艺为转炉炼钢工艺和电炉炼钢工艺。与电炉相比，氧气顶吹转炉炼钢生产率高，对铁水成分适应性强，废钢使用量高，可生产低S、低P、低N的杂质钢，可生产几乎所有主要钢品种。

3、顶底复吹工艺过氧化程度低，熔池搅拌好，金属-渣反应快，控制灵活，成渣快。 现代炼钢流程：炼铁，炼钢（铁水预处理、炼钢、炉外精炼），连铸，轧钢，主要产品。第二部分 炼钢的基本反应1、铁的氧化和熔池的基本传氧方式？答：火点区：氧流穿入熔池某一深度并构成火焰状作用区(火点区)。吹氧炼钢的特点：熔池在氧流作用下形成的强烈运动和高度弥散的气体熔渣金属乳化相，是吹氧炼钢的特点。乳化可以极大地增加渣铁间接触面积，因而可以加快渣铁间反应。乳化：在氧流强冲击和熔池沸腾作用下，部分金属微小液滴弥散在熔渣中；乳化的程度和熔渣粘度、表面张力等性质有关。乳化可极大增加渣铁接触面积，因而可加快渣铁间反应。杂质的氧化方式：

4、分为直接氧化和间接氧化。直接氧化：气体氧直接同铁液中的杂质进行反应。间接氧化：气体氧优先同铁发生反应，待生成FexO以后再同其他杂质进行反应。 氧气转炉炼钢以间接氧化为主：氧流是集中于作用区附近而不是高度分散在熔池中；氧流直接作用区附近温度高，Si和Mn对氧的亲和力减弱；从反应动力学角度来看，C向氧气泡表面传质的速度比反应速度慢，在氧气同熔池接触的表面上大量存在的是铁原子，所以首先应当同Fe结合成FeO。2、脱碳反应？答：脱碳的重要性：反应热升温钢水；影响生产率；影响炉渣氧化性；影响钢O含量。脱碳产物CO的作用：从熔池排出CO气体产生沸腾现象，使熔池受到激烈地搅动，起到均匀熔池成分和温度的作用

5、；大量的CO气体通过渣层是产生泡沫渣和气一渣一金属三相乳化的重要原因；上浮的CO气体有利于清除钢中气体和夹杂物；在氧气转炉中，排出CO气体的不均匀性和由它造成的熔池上涨往往是产生喷溅的主要原因。“C-O”关系：热力学条件：增大fC有利于脱碳；增加O有利于脱碳；降低气相PCO有利于脱碳；提高温度有利于脱碳。3、脱碳反应动力学？答：限制性环节：C高O低时，O的扩散为限制性环节；C低O高时，C的扩散为限制性环节。 脱碳过程：1.吹炼初期以硅的氧化为主，脱碳速度较小；2.吹炼中期，脱碳速度几乎为定值；3.吹炼后期，随金属中含碳量的减少，脱碳速度降低。4、硅的氧化反应？答：脱硅的作用：硅高，增加渣量，需

6、多加石灰提高炉渣碱度，影响前期脱磷，影响炉龄，增加氧气消耗，降低金属收得率；硅低，渣量少，石灰用量少，氧气消耗低，金属收得率提高。有利于Si氧化反应因素：Si的氧化反应对炼钢过程的影响：热效应；影响脱碳、脱磷反应；影响渣量。5、锰的氧化与还原？答：有利于Mn氧化反应因素： 温度对脱锰反应的影响：初期温度低，渣中MnO活度低，大量Mn氧化；中后期温度升高、渣中FeO含量降低，碱度提高，炉渣中部分MnO被还原；末期炉渣FeO含量增高，Mn重新被氧化。6、脱磷反应？答：有利于脱磷的工艺条件：降低温度；提高炉渣碱度；增加炉渣氧化铁活度；增加渣量；增加P活度系数。炉渣的重要性：通过造碱性炉渣能够降低P2

7、O5的活度系数，同时，碱度CaO/SiO2越高，磷分配比越大，有利于脱磷；渣量增大有利于脱磷。回磷的原因：吹炼中期炉渣“反干”，炉渣FexO含量减少（炼钢过程）；出钢带渣量多，炉渣碱度降低，O含氧量降低（脱氧过程）。回磷的解决措施：高磷铁水吹炼过程中采用“倒包”方法。吹炼高磷铁水技术：利用“后吹”脱磷；“双渣”工艺。超低磷冶炼工艺技术：采用铁水“三脱”预处理；采用氧气转炉进行脱磷预处理；转炉铁水脱磷工艺。7、脱硫反应？答：脱硫的方法及工艺：方法：KR（机械搅拌）脱硫；喷粉脱硫。工艺：LF炉精炼脱硫渣系；真空喷粉钢水脱硫（铁水预处理BOFLFRHCC工艺；铁水预处理BOF真空喷粉精炼CC工艺）；

8、V-KIP工艺；RH喷粉脱硫；RH-PB工艺；RH顶喷粉脱硫；IR-UT工艺。有利于脱硫的因素： 硫容量：炉渣的作用：FexO过高不利于脱硫，碱性还原渣有利于脱硫，增大渣量有利于脱硫。金属脱硫及气相脱硫： 回硫的原因及控制：回硫主要来自废钢和铁水脱硫渣；石灰带入的硫量很少。转炉炼钢工艺抑制回硫。衡量脱硫渣能力的方法：炉渣碱度、还原性、O活度、S活度、（O2-）活度、（S2-）活度的高低。第三部分 脱氧反应与钢中非金属夹杂物1、脱氧方式？答：脱氧的重要性：氧气炼钢冶炼临近结束时，钢液实际上处于“过度氧化”状态。钢中原溶解的绝大部分氧以铁氧化物、氧硫化物等微细夹杂物形式在奥氏体或铁素体晶界处富集存

9、在;在钢的加工和使用过程容易成为晶界开裂的起点，导致钢材发生脆性破坏;钢中氧含量增加降低钢材的延性、冲击韧性和抗疲劳破坏性能，提高钢材的韧脆转换温度，降低钢材的耐腐蚀性能等。总氧：包括自由氧（a0）以及固定氧（夹杂物所含的氧）。总氧TO表示钢的洁净度，值越低表示钢越“干净”。终点氧：炼钢终点时钢液中总的溶解氧量。挡渣技术：转炉炼钢终点炉渣FeO通常在1525%。如出钢带入钢包内的炉渣过多，由于钢包内钢水的对流作用，造成Al2O3夹杂物量的增多。必须高度重视出钢的防下渣操作，主要的挡渣方法有挡渣球、机械挡渣塞、气动挡渣。为转炉炼钢生产特殊钢的关键技术。主要包括转炉下渣检测系统、滑动水口控制系统、

10、转炉留钢留渣操作工艺、无渣出钢转炉自动开浇技术、无渣出钢转炉溅渣护炉技术、无渣出钢转炉冶炼低磷钢系统技术等。脱氧方式：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧法。沉淀脱氧：是用与氧亲和力较铁与氧亲和力强的元素作脱氧剂，脱氧剂与钢液中的氧直接作用，发生脱氧反应，反应产物由钢液上浮排除，从而达到脱氧目的。脱氧时将各种脱氧剂以铁合金形式直接加入到钢液中；某些比重较轻或较易气化的脱氧剂则多采用向钢液喂丝或喂包芯线方法加入至钢液中。沉淀脱氧反应速度快，操作简便，成本较低。部分脱氧产物会滞留在钢中，从而程度不同地造成钢水污染，降低钢的纯净度。扩散脱氧：扩散脱氧是向炉渣中加入碳粉、硅铁粉、铝粉等脱氧剂，降低炉渣的FeO

11、含量；当渣中FeO含量不断降低时，钢中的氧即会向炉渣中扩散，以维持氧在渣钢间的分配平衡，从而达到钢液脱氧的目的；扩散脱氧方法目前主要应用于钢水炉外精炼；扩散脱氧的优点是脱氧产物不玷污钢液，缺点是脱氧速度较慢。真空脱氧：真空脱氧是指将钢液置于真空条件下，通过降低CO气体分压，促使钢液内CO反应继续进行，利用CO反应达到脱氧的目的；真空脱氧方法的最大特点是脱氧产物CO几乎全部可由钢液排除，不玷污钢液；钢液温度降低较大，且投资和生产成本较高。2、元素的脱氧能力？答：Ca>Ba>Zr>Al>Ti>B>Ta>Si>C>V>Nb>Cr>

12、;Mn。3、脱氧的产物？答：复合脱氧：用含有两种或两种以上脱氧元素的铁合金对钢液进行的脱氧称为复合脱氧；复合脱氧的实质是用两种或两种以上的脱氧元素同时同钢液中溶解的氧发生反应，并使它们的脱氧产物彼此结合成互溶体或化合物以降低脱氧产物的活度；由于脱氧产物活度降低，使钢液O含量降低； 与单独元素脱氧相比，多数情况下，复合脱氧能够提高脱氧元素的脱氧能力。 常用脱氧剂：硅-锰复合脱氧剂；钙-硅复合脱氧剂。脱氧动力学：包括以下几个环节，即脱氧元素的溶解和均匀化；脱氧化学反应；脱氧产物的形核；脱氧产物的长大；脱氧产物的去除。脱氧产物长大的方式：扩散长大；不同尺寸脱氧产物间的扩散长大；由于上浮速度差而碰撞凝

13、集长大；由于钢液运动而碰撞凝集长大。影响脱氧颗粒长大的因素：Stokes公式：4、非金属夹杂物？答：非金属夹杂物的分类：氧化物、硫化物、氮化物夹杂。非金属夹杂物的危害和所造成的缺陷：铸坯缺陷：表面夹渣；裂纹(表面纵裂纹、表面横裂纹、内部裂纹)。v 钢材缺陷：热轧钢板(夹渣、翘皮、分层、超声波检查不合等）；冷轧钢板(裂纹、灰白线带、起皮、鼓包等）。钢材性能：加工性能(冲压、拉丝、各向异性等）；机械性能(延性、韧性、抗疲劳破坏性能等）；耐腐蚀性能、焊接性能、抗HIC性能等。 内生类非金属夹杂物：脱氧产物；钢-渣反应、钙处理等化学反应生成的夹杂物；二次氧化产物；钢液冷却和凝固过程生成的夹杂物。外来类

14、非金属夹杂物：炉渣卷入形成的夹杂物；耐火材料浸蚀形成的夹杂物。非金属夹杂物的控制：炼钢出钢挡渣；低碳、超低碳钢RH精炼效率；超低氧钢水的LF精炼技术；增强搅拌，夹杂物上浮。第四部分 转炉炼钢工艺1、发展？答：发展历程：酸性底吹空气转炉炼钢法；碱性底吹空气转炉炼钢法；顶吹氧气转炉；碱性顶吹氧气转炉；顶底复合吹炼转炉。转炉炼钢技术发展可划分为三个时代，即转炉大型化时代，转炉复合吹炼时代，洁净钢冶炼时代。 分类：氧气顶吹转炉，氧气底吹转炉（或氧气侧吹转炉 ），氧气顶底复合转炉。工艺特点：完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热；生产率高（冶炼时间在20分钟以内）；质量好（CO的反应搅拌，将N、 H除去，

15、气体含量少），可以生产超纯净钢，有害成份（S、P、N、H、O）80ppm；冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低；原材料适应性强，高P、低P都可以。2、转炉设备？答：转炉本体系统包括转炉炉体及其支撑系统托圈、耳轴、耳轴轴承和支撑座，以及倾动装置；氧枪及其升降、换枪装置；副枪装置；散状料系统；烟气净化系统。3、炉型设计？ 转炉炉容比：是指转炉腔内的自由空间的容积V(单位m3)与金属装入量(铁水+废钢+生铁块，单位t)之比。 装入量过大，则炉容比相对就小，在吹炼过程中可能导致喷溅增加、金属损耗增加、易烧枪粘钢； 装入量过小，则熔池变浅，炉底会因氧气射流对金属液的强烈冲击而过早损坏，甚至造成漏钢

16、。 转炉高径比：是指转炉腔内的自由空间的高度(单位m)与熔池直径之比。决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等；同时影响溅渣的好坏；决定氧枪喷头的设计参数。4、氧气射流？答：概念：转炉炼钢通过向熔池供氧来去除金属液中的杂质元素，同时向熔池中吹气以强化搅拌，实现快速炼钢。供氧是通过氧枪喷头向熔池吹入超音速氧气射流来实现的，即氧气射流。物理作用：氧流作用下熔池的循环运动，动量传递，氧压或氧速越高，凹坑越深，搅拌加剧。化学作用：直接氧化，-氧气射流直接与杂质元素产生氧化反应；间接氧化-氧气射流先与Fe反应生成后FeO ，FeO传氧给杂质元素。间接氧化为主，因氧流是集中于作用区附近（4的面积），而不是高度分

17、散在熔池中。熔池冲击深度：氧气射流深入熔池的深度（即冲击深度）对吹炼工艺影响很大，必须保证氧流对熔池具有合适的冲击深度，使熔池得到均匀而强烈的搅拌，即有较大的脱碳速度，同时又具有一定的化渣能力。 当h/L(池深)<0.3时，即冲击深度过浅，则脱碳速度和氧的利用率会大为降低，增加渣中FeO；当h/L（池深）>0.7时，即冲击深度过深，有可能损坏炉底和金属喷溅严重。 5、炼钢中原辅材料：合金：合金加入量(kg) (钢种规格中限终点残余成分)/A，A=(铁合金中合金元素含量×合金元素收得率)（每100Kg）。原辅材料：铁水温度要适中，铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，这

18、部分热量是转炉热量的重要来源之一，因此，铁水温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，还容易导致喷溅。要保证转炉铁水温度大于1250；废钢是转炉主要金属料之一，是冷却效果稳定的冷却剂，适当的增加废钢比，可以降低转炉炼钢成本、能耗、和炼钢辅助材料消耗；生铁是调温及配碳；烧结矿可提高金属收得率，造渣等；对铁合金总的要求是合金元素的含量要高，以减少熔化时的热量消耗，有确切而稳定的化学成分，入炉块度应适当，以便控制钢的成分和合金的收得率，含非金属夹杂和有害杂质硫、磷及气体要少。石灰的渣化速度是转炉炼钢成渣速度的关键，因此炼钢用石灰除了有效CaO含量要高，SiO2和S含量低，适当的块

19、度要求之外，对其活性度也要提出要求；炼钢用萤石的wCaF2应大于85%,wSiO25.0，wS0.10，块度在5-40mn，并要干燥清洁。6、转炉耐火材料及护炉技术： 耐材：耐火度、荷重软化温度、耐压强度、抗热震性、热膨胀性、导热性、抗渣性、气孔率等。溅渣护炉技术：是利用高速氮气把成分调整后的剩余炉渣（或改质炉渣）喷溅在炉衬表面形成溅渣层。溅渣层固化了镁碳砖表层的脱碳层，抑制了炉衬表层的氧化，并减轻了高温炉渣对砖表面的冲刷侵蚀。7、转炉炼钢的操作制度？答：转炉冶炼五大制度，即装料制度，供氧制度，造渣制度，温度制度，重点控制及合金化制度。装料制度：合理的装入量，需考虑炉容比和炉池深度两个参数。定

20、量装入、定深装入；分阶段定量装入。供氧制度：软吹，低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中FeO升高、有利于脱磷；硬吹，高压低枪位(与软吹相反)，脱P不好，但脱C好，穿透能力强，脱C反应激烈。 造渣制度：炼钢就是炼渣。通过造渣，脱P、减少喷溅、保护炉衬（目的）。确定合适的造渣方式、渣料的加入数量和时间、成渣速度（造渣制度）。要求一定碱度、良好的流动性、合适的FeO及MgO、正常泡沫化的熔渣（特点）。渣料（石灰）加入量的计算：造渣与脱磷的关系：通过造碱性炉渣能够降低P2O5的活度系数，同时，碱度CaO/SiO2越高，磷分配比越大，有利于脱磷；渣量增大有利于脱磷。温度及成分终点控制方法：一次拉碳法、增

21、碳法、高拉补吹法。温度的确定：所炼钢种熔点T1538T×j，T为钢中某元素含量增加1时使铁的熔点降低值，j为钢中某元素含量。考虑到钢包运行、镇静吹氩、连铸等要求。拉碳及增碳法：拉碳：就是在吹炼时判定已达终点而停止吹氧。由于在中、高碳钢种的含碳范围内,脱碳速度较快,一次判别终点不太容易,所以采用高拉补吹的办法。一次拉碳法：按出钢要求的终点碳和温度进行吹炼，当达到要求时提枪。操作要求较高。优点：终点渣FeO低，钢中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净。氧耗较小，节约增碳剂。增碳法：所有钢种均将碳吹到0.05%左右，按钢种加增碳剂。增碳法就是终点按低碳钢控制（在为数不少的厂家和场合，甚至采取“

22、一吹到底”的操作方法），然后在出钢过程中增碳，使钢水中的含碳量达到所炼钢种的要求范围之间。在增碳法中，要求所用增碳剂纯度高，硫含量低，以免对钢水造成污染。优点：操作简单，生产率高，易实现自动控制，废钢比高。高拉补吹法：当冶炼中，高碳钢种时，终点按钢种规格略高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹时间。负能炼钢：当炉气回收的总热量>转炉生产消耗的能量时，实现了转炉工序“负能炼钢”。8、复合吹炼？答：复吹特点：保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳的双重优点；反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃烧；吹炼后期强化熔池搅拌，使钢渣反应接近平衡；进一步提高了熔池脱磷脱硫的冶

23、金效果；冶炼低碳钢（C=0.010.02%），避免了钢渣过氧化。搅拌功概念：由顶吹及底吹带入转炉内钢液的搅拌能的供给速率（也称比搅拌功率）（W/t）。9、除尘、余热回收及环境保护。答：除尘方式：烟气净化系统主要有三种：采用未燃法回收煤气的文氏管湿法净化系统（湿式）；采用燃烧法的文氏管湿法净化系统；采用静电除尘的干式净化系统（干式）。其中，采用未燃法回收煤气的文氏管湿法净化系统的方法，既可以回收煤气又可以回收余热。除尘指标：煤气回收量通常为60110m3/t钢。热值为14001800×4.18KJ/m3。CO含量为6090%左右。余热回收方法：未燃法回收煤气的文氏管湿法净化系统。烟尘及

24、渣的利用：烟尘利用：转炉煤气可以做燃料或化工原料。转炉煤气的含氢量少，燃烧时不产生水汽，而且煤气中不含硫，可用于混铁炉加热、钢包及铁合金的烘烤、均热炉的燃料等，同时也可送入厂区煤气管网，作为生活煤气使用。转炉煤气中可以合成化工原料。制甲酸钠，甲酸钠是染料工业中生产保险粉的一种重要原料，代替了锌粉，节约了金属。制合成氨。是我国农业普遍需要的化学肥料。转炉煤气中CO含量较高，所含P、S等杂质少，利于生产合成氨。炉渣利用：用于烧结；作熔剂用；提取稀有元素；用于水泥生产。第五部分 电炉炼钢工艺1、发展？答：1905年第一台5吨工业炼钢电炉建成；1936年制造了可炉盖旋转的炼钢电炉；1936年建成了当时

25、最大的100吨炼钢电炉；1964年提出电炉超高功率概念，电炉工业开始走向辉煌，开始与转炉竞争；1990年后，电炉炼钢技术取得了重大进展。炼钢技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域。 优势：矿石经高炉/转炉流程而成粗钢的单位能耗高于700kgce/t，虽氧气转炉炼钢能耗仅为“零”，但高炉和炼焦工序能耗高。同时也是污染环境的大户；废钢经电炉熔炼所生产的粗钢吨钢能耗仅为270kgce/t，而污染的产生及其治理更远优于高炉/转炉流程；采用废钢作原料的电炉炼钢，流程短，生产率高，全员劳动生产率高达4000 t /（人·a），几乎是高炉/转炉流程的3-4倍；社会大量废钢的积累，废品的再循环利用。2

26、、 能量来源及热平衡？答：电能；化学热（包括元素氧化及炉气燃烧带来的化学热、输入燃料带来的外来化学热）；物理热（铁水或预热废钢带入的）。3、原料及耐材？答：原料：传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主，配加1030左右的生铁块；现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有除冷生铁外的直接还原铁（DRI，HBI）、热铁水、碳化铁等。辅料白云石、石灰、碳粉等。对炉料的要求及加入原则：对废钢的要求：不允许有有色金属；不允许有封闭器皿、易爆炸物；入炉的钢铁料块度要合适，不能太大。加入原则：重型废钢，炉渣，炉渣处理废钢要装在料篮底部及渣门口；助熔剂类的配加物要加在料篮底部；篷轻及螺旋状料要求加在料篮偏下部位，短小

27、及平直料用以填充空隙（车削料）；粉碎料用以填充空隙。原料可导致的问题：成分，不导电，罐体的爆炸，水分，垃圾，放射性原料，体积过大。 对耐材的要求：高耐火度、高荷重软化温度、良好的热稳定性、抗渣性、高耐压强度、低导热性等。配碳方法：配碳有利于废钢铁氧化、氧化期去气(N、H)、去夹杂。配C量%=0.50%(熔化期损失)+0.2-0.3%(氧化需要)+氧化终了碳含量。原则为大、中、小料配合；重料在下、轻料在上；大块在中、轻料在边。熔化期特点：熔化期是电炉工艺中能源消耗的7080，冶炼时间的50-80%电炉的节能降耗主要在熔化期。废钢熔化过程为从中心向四周、从热区向冷区、从下向上。氧化期特点：熔化废钢

28、与氧化期脱碳结合，提前造渣脱磷。脱磷方法：强化吹氧提高初渣氧化性；提前造高碱度渣；流渣造新渣；喷粉技术的应用。氧化期造渣特点：氧化期的造渣要根据脱磷及脱碳的要求、具有合适的炉渣成分及流动性。渣中FeO含量一般控制在1020，碱度控制在2.5-3.0，总渣量在38。无渣出钢技术：偏心炉底出钢。（P253）4、 电炉冶炼工艺？答：传统冶炼工艺（熔化期，氧化期，还原期）；现代冶炼工艺（熔化期，氧化期，炉外精炼）。操作步骤：补炉、装料（配料）、熔化期、氧化期、精炼(或还原期)、出钢。补炉的重点是：渣线(渣的浸蚀)；距电极近的地方（最容易跑钢的地方），电弧的辐射；炉门两侧。配碳的重要性：废钢铁氧化、氧化

29、期去气(N、H)、去夹杂。 最低配C计算：配C量%=0.50%(熔化期损失)+0.2-0.3%(氧化需要)+氧化终了碳含量。 装料原则：大、中、小料配合；重料在下、轻料在上；大块在中、轻料在边。 废钢熔化过程：从中心向四周、从热区向冷区、从下向上。 熔化期操作原则：合理供电、合适吹氧、提前造渣。 吹氧方式：自耗式（可切割、可吹渣钢界面）；水冷式（只能吹渣钢界面）。 氧化期的任务：继续脱P、脱C；去气(N、H)、去夹杂；钢液升温。熔化废钢与氧化期脱碳结合，提前造渣脱磷。 温度控制： 氧化终点特别情况处理： 5、泡沫渣的作用？答：泡沫渣是指在不增大渣量的情况下，使炉渣呈很厚的泡沫状。采用长弧泡沫渣

30、操作可以增加电炉输入功率，提高功率因数及热效率；降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱P、C及去气（N、H）。影响泡沫渣的因素：吹氧量；熔池含碳量；炉渣的物理性能(粘度、表面张力)；炉渣的化学性能(FeO、碱度)；熔池温度；渣量。6、 还原期的主要任务？答：去除钢液中的氧；去除钢液中的硫；调整钢液的温度、成份到规定成分；合金化。 残余氧化渣的危害：降低脱硫脱氧能力；降低合金收得率；降低钢包搅拌强度；降低包衬寿命。 7、电炉预热技术？答：竖炉技术：竖炉电弧炉有一个废钢预热系统，竖炉电弧炉可以是单竖炉或双竖炉，也可以是直流的或

31、交流的。它用废气（1000以上）的潜热和化学热，加上在竖炉底部的氧燃烧嘴预热装在水冷竖炉内的废钢料柱。与普通的炉子比较，其氧燃烧嘴的热效更高。竖炉里至少可装全炉废钢的40%，剩下的废钢在开始熔化前直接加入炉内。双炉壳技术：双壳炉内有两个炉壳，共用一套电源。双壳炉的技术特点是将废钢预热和节省非通电时间相结合，当一个炉壳内在熔化炉料时，另一炉壳就加入第一篮炉料。当第一个炉壳要出钢时电极就转向另一个炉壳，开始送电。这样停电时间可缩短610分钟，生产率大大提高。预热炉料的优点是缩短给电时间和节电。Consteel电炉技术：废钢原料预热和加料过程的连续化，对电弧炉炼钢过程非常有利。电弧非常平稳，闪烁、谐

32、波和噪音很低；过程连续进行，非通电操作时间减至最少；不必周期性加料，热损失和排放大大减少；便于稳定控制生产过程和产品质量。第六部分 炉外精炼工艺1、炉外精炼的内容及功能？答：包括炼钢之前的铁水预处理和炼钢之后的钢的二次精炼（钢的二次精炼是指二次还原精炼，也称为二次冶金）。内容：脱氧、脱硫；去气、去除夹杂；调整钢液成分及温度。功能（手段）：渣洗，最简单的精炼手段；真空，目前应用的高质量钢的精炼手段；搅拌，最基本的精炼手段；喷吹，将反应剂直接加入熔体的手段；调温，加热是调节温度的一项常用手段。脱气的主要方法：提高真空度可将钢中C、H、O降低。 升温的方法：LF加热；CAS化学加热。主要的精炼工艺：

33、LF、AOD、VOD、RH、CAS-OB、喂线、钢包吹氩搅拌、喷粉。2、LF、AOD、VOD、RH、CAS-OB工艺特点、功能及冶金效果？答：LF炉：最常用的精炼方法；取代电炉还原期；解决了转炉冶炼优钢问题；具有加热及搅拌功能；能够进行精炼轴承钢、脱氧、脱硫、合金化。工艺特点：（1）还原气氛。LF炉本身不具备真空系统，但由于钢包与炉盖密封，隔离空气，加热时石墨电极与渣中FeO、MnO、Cr2O3等反应生成CO气体，使LF炉内气氛中氧含量减少。 精炼过程通过扩散脱氧和沉淀脱氧造成钢液的还原条件,可以进一步脱氧、脱硫及去除非金属夹杂。（2）氩气搅拌。氩气搅拌加速钢渣之间物质传递，有利于钢液脱氧、脱

34、硫反应。 吹氩可以加速Al2O3夹杂物上浮速度，在密封的LF炉，吹氩15min后，可使钢中大于20m的Al2O3夹杂基本清除。（3）埋弧加热。LF炉三根电极插入渣层中进行埋弧加热，这种方法辐射热小，对炉衬有保护作用，热效率高，浸入渣中石墨与渣中氧化物反应为： C+FeO=Fe+CO， C+MnO=Mn+CO，2C+WO2=W+2CO，5C+V2O5=2V+5CO。上述反应不仅提高了渣的还原性，而且还提高合金回收率，生成CO使LF炉内气氛更具还原性。（4）白渣精炼。LF炉操作中通过对炉渣强化脱氧形成白渣，由于渣对钢液中氧化物的吸附和溶解，达到钢液脱氧效果。(无污染脱氧方法) LF炉由于有温度补偿

35、，吹氩强烈搅拌，随渣中碱度提高，硫的分配比增大，可炼出低硫钢或超低硫钢。 目前国内外冶炼低硫钢和超低硫钢时渣中（FeO+MnO）的理想控制范围是小于0.5%。泡沫渣的作用：提高功率因素，降低吨钢电耗；减少热损失，提高热效率（从30%提高到60%）；减少电弧对炉衬的侵蚀，提高炉衬使用寿命；泡沫渣操作能改善冶炼条件，提高钢液洁净度。 影响LF炉埋弧渣操作的因素：电弧长度；炉渣气泡性能；气源。炉渣脱硫：通过炉外精炼的有关操作已可将钢中的硫降到2ppm的水平。 脱硫应保证炉渣的高碱度、强还原性即渣中自由CaO含量要高；渣中（FeO+MnO）%要充分低，一般小于0.5%是十分必要的。 从热力学的角度讲，

36、温度高有利于脱硫反应的。而且较高的温度可以造成更好的动力学条件而加快脱硫反应。要使钢水脱硫，首先必须使钢水充分脱氧。 此时钢中的铝含量应当高于0.02%。这时可以保证溶解氧不高于2-4ppm。 经常使用的脱硫合成渣是45-50% CaO，10-20% CaF2，5-15% Al2O3，0-5% SiO2。 过多的SiO2会降低炉渣的脱硫能力，但是它却可以降低炉渣的熔点，使炉渣尽快参加反应，起到对脱硫有利的作用。只要不超过5%就不会对脱硫造成不利影响。 冶炼超低硫钢的工艺条件：（1）控制炉渣成分，提高炉渣碱度；（2）强化对炉渣和钢水的脱氧；（3）较高的精炼温度和良好的底吹氩搅拌工艺也是重要脱硫工

37、艺条件；（4）对炉渣和钢水的原始硫含量进行限制，同时也保证相应的渣量，必要时可进行换渣操作。 高效精炼：（1）初炼炉适当提高出钢温度、加强钢包烘烤、周转和保温； （2）出钢时加炉渣改质剂、预熔渣和底吹使精炼过程前移； （3）优化供电、造好埋弧渣，提高升温速度； （4）提高自动化水平，缩短取样分析时间，提高成分与温度的控制命中率； （5）1座初炼炉配2座LF；或2座初炼炉配3座LF。 LF炉快速成渣和高效精炼：LF炉存在的主要缺点是精炼时间长，特别在BOF-LF-CC流程中，LF 炉已成为实现多炉连浇的瓶颈。 原因：LF炉存在的主要缺点是精炼时间长，特别在BOF-LF-CC流程中，LF 炉已成为

38、实现多炉连浇的瓶颈。措施：出钢时炉渣改质或同时随钢流加入精炼渣，实现LF炉造渣和脱氧前移；采用低熔点的预熔渣实现快速造渣；高的钢包温度、良好的保温和大功率供电。 白渣：是用C粉和Si粉还原的炉渣，冷却后呈白色，过一会儿会粉化。 电石渣：过量的C粉（或加CaC2），在渣中有大量存在，冷却后呈灰色。 白渣与电石渣的比较：电石渣的脱氧、脱S能力强（在S、O高时，采用）电石渣增C。增Si 电石渣和钢液性湿润性较好，钢水，中易产生夹杂，所以，不能电石渣出钢。 如何破电石渣：加渣料炉盖留一条线。AOD炉：主要是冶炼高质量的不锈钢(C<20ppm,S,P<50ppm)；使用更廉价的原料(采用高碳

39、铬代低碳铬)。 工艺特点：AOD可与电弧炉双联，也可与转炉双联，也可与感应炉双联。其中以与电弧炉双联为主；电弧炉熔化-熔清碳范围较宽，为1.0-3.0%C，可使用廉价的高碳铬铁；出钢温度 1550。VD/VOD炉：VD的功能仅是真空加搅拌；VD主要应用于轴承钢脱氧；VOD主要用于不锈钢冶炼。VD工艺特点：UHPLF+VD（或RH）+CC。LF出钢后，扒渣（倒渣）2/3，渣层厚度应保持4070mm，扒渣时间<3min。扒渣完毕LF钢包入VD处理工位，接通氩气，调节流量5080NL/min，同时测温、取样，加入硅石2 kg/mm，调整炉渣碱度R=1 .21 .5。测温、取样后VD加盖密封，抽

40、真空。真空泵启动期间，调整氩气流量保持30 40NL/min。真空启动后，工作压力达到67 Pa时，保持时间15min（真空保持时间）。真空保持期间调整氩气流量 70NL/min左右，并通过观察孔观察钢水沸腾情况，及时调整，保持均匀沸腾。终脱氧后解除真空、开盖、测温，软吹1525min，氩气流量 70-100NL/min左右，控制渣面微动为宜。软吹结束后，测温、取样，加保温剂出钢，出钢温度15301540。（轴承钢）VOD工艺特点：VOD可与电弧炉双联，也可与转炉双联；为了更多地使用廉价的高碳铬铁，配碳可提高至1.5%C，熔清后吹氧脱碳至0.3-0.4% C，然后在电弧炉内加含Si合金预还原；

41、VOD是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳，同时从钢包底部向上吹氩搅拌（真空以降低C-O反应产物CO的浓度和分压，促使反应继续进行。因此，真空度越高，反应越深度，碳含量可降得越低。）。 初炼炉将碳控制在0.20.5，P<0.03%以下；钢液温度为1630；初炼炉除渣后，将VOD钢包吊入真空室，接底吹氩，开始抽真空，此时温度1550-1580;当真空度达到1320kpa时，开始吹氧脱碳；碳含量降低的同时，提高真空度，保铬不氧化；当碳合格时，停止吹氧，加大真空到100Pa以下，并加大搅拌，进一步脱碳，钢液温度达到16701750；加合金、微调成分、加铝吹氩搅拌几分钟后，破真空浇铸

42、。（超低碳不锈钢）RH工艺特点：反应速度快，表观脱碳速度常数kC可达到3.5min-1。处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用；反应效率高，钢水直接在真空室内进行反应，可生产H0.5×10-6，N25×10-6，C10×10-6的超纯净钢；可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理温降；可进行喷粉脱硫，生产S5×10-6的超低硫钢。CAS工艺特点：钢液升温和精确控制钢水温度；促进夹杂物上浮，提高钢水纯净度，可控制酸溶铝£0.005%,钢水TO降低20-40；精确控制钢液成分，实现窄成分控制，可提高合金收得率20-50；均匀钢水成分和温度；与

43、喂线配合，可进行夹杂物的变性处理；冶炼节奏快，适合转炉的冶炼节奏。CAS-OB工艺特点：CASOB在原CAS站增设吹氩提稳功能，增设的氧枪安装在隔离罩的中心，采用顶吹自消耗型氧枪，铝及其它合金由加料口直接投到钢水面；放热剂主要是铝，提温时采用连续供铝方式；升温速度快，热效率高；6-12/min，升幅可达100，终点温度波动±5；设备投资少，操作成本低和控制过程简便、快速、准确；OB后续的CAS处理，保证了吹氧后大量细小Al2O3夹杂的上浮和快速去除，保证了钢水质量不受吹氩的影响；当温度较高时可不作OB处理。CAS-OB冶炼效果：加热，升温速度56/min；钢液成分，吹氧前后变化不大；

44、钢水洁净度，O基本不变，可降低N含量。3、喂线、吹氩、喷粉工艺的特点、功能及冶金效果？答：喂线：进行夹杂物变性处理。 吹氩：搅拌效果。喷粉：效果最好、投资及使用成本最低，也是最不好掌握的技术。可脱硫、脱磷、合金化、进行夹杂物变性。4、不锈钢、轴承钢、IF钢、管线钢、电工钢？答：不锈钢：不锈钢是一系列在空气、水、盐的水溶液、酸以及其他腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢种。它是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢系指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢；耐酸钢则指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般均具有不锈性。轴承钢：评价轴承钢质量好坏的指标有两个，一是夹杂物，二是碳化物。一般

45、来说，作内轴承材料使用时，要求钢的质量比较高，特别是对非金属夹杂物和碳化物的均匀性要求高。电炉冶炼轴承钢，一是控制钢水原始氧含量；二是建立合理的脱氧制度；三是选择合适的精炼渣系；四是控制适当的残铝含量。加强脱氧和去除夹杂的措施：降低渣中（FeO+MnO）含量；采用降低脱氧产物活度的造渣制度；加入更强的脱氧剂；采用复合脱氧法；增大比搅拌功率或延长精炼时间；使用比较稳定的钢包衬材料。 IF钢：要求钢中C+N<50×10-6，进而C+N<20×10-6；为了保证良好的表面质量，要求钢中T.O含量<30×10-6；为了提高深冲性能，要求严格控制钢中微合金

46、化元素Ti、Nb、B 的含量。采用强脱碳技术，以提高RH的脱碳速度和降低处理终点碳含量；进一步降低含碳量可在RH吹氧脱碳期吹入H2，增加钢液中的氢含量；为提高IF钢的表面质量，要求在转炉出钢过程中对炉渣进行改质处理，降低炉渣的氧化性。管线钢：采用转炉铁水“三脱”预处理工艺；采用少渣吹炼技术；采用多功能RH精炼技术。新流程在保证同样钢水洁净度的条件下，精炼周期缩短50%，生产能力大幅度提高，生产成本降低60%。电工钢：在RH操作后期采用喷粉工艺可实现同时脱硫、脱氮。5、铁水预处理？答：内容：分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理两大类。普通铁水预处理包括铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱P。特殊铁水预处理一

47、般是针对铁水中含有的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用，如铁水提钒、提铌、脱铬等预处理工艺。意义：创造最佳的冶金反应环境；优化钢铁冶金工艺。优越性：满足用户对超低硫、磷钢的需求，发展高附加值钢种；减轻高炉脱硫负担，放宽对硫的限制，提高产量，降低焦比；炼钢采用低硫铁水冶炼，可获得巨大的经济效益。 脱硫工艺：混铁车喷吹法；铁水罐法；铁水包法。发展趋势为采用铁水包作为铁水脱硫预处理的容器。脱硫方法：投掷法，将脱硫剂投入铁水中脱硫；喷吹法，将脱硫剂喷入铁水中脱硫；搅拌法（KR法），通过中空机械搅拌器向铁水内加入脱硫剂，搅拌脱硫。 四大系列以及复合脱硫剂：苏打系、电石系、石灰系、Mg系。 元素的脱硫能力，由高到低依次为： CaC2、NaO2、Mg、BaO、CaO、MnO、MgO 工业中常用的脱硫剂有： CaO系、CaO+CaC2系、CaC2、CaO+Mg系、Mg等。 铁水脱Si的重要意义：是铁水脱磷的必要条件；利于减少石灰加入量和渣量；可在低碱度下实现脱Si，成本低。铁水预处理脱磷：喷吹法。在喷枪附近，氧位较高(Po2=10-1210-11kPa)，进行着氧化脱磷反应；在铁水罐壁和顶渣与铁水界面处，氧位较低(Po2£10-13kPa)，进行着还原脱硫反应。因此，喷吹预处理工艺是在实行了熔池的氧位再分布后，