东北大学钢铁冶金专业课笔记

1、2、写出风口前焦炭燃烧的化学反应式，并说明风口前焦碳燃烧有何作用？2、答： （ 1) 风口前焦炭燃烧的化学反应式：C+O 2 =CO 2400660kJ1)C+CO 2 =2CO165686kJ2)1)+2) 则：2C+O 2 =2CO294974kJ3)（2）风口前焦碳燃烧的作用：为高炉冶炼过程提供主要热源；为还原反应提供CO、H2 等还原剂；为炉料下降提供必要的空间。3、转炉炼钢过程对造渣有什么要求？目前用到的造渣方法根据什么确定？转炉炼钢时的造渣方法有哪些，各有何特点？答：（ 1）造渣的要求：氧气转炉的冶炼周期短，必须做到快速成渣，使炉渣尽快具有适当的碱度、氧化性和流动性，以便迅速把金属

2、中的杂质去除。 另外应避免炉渣溢出和喷溅，减少原材料的损失。（ 2）在生产中，一般根据铁水成分和所炼钢种来确定造渣方法。（ 3）目前用到的造渣方法： 1）单渣法是吹炼过程中途不倒渣的造渣操作。单渣法操作工艺简单，冶炼时间短，金属损失少，热量损失少。2）双渣法是吹炼过程中途倒一次渣，重新加渣料造渣的操作。该造渣方法的优点是脱磷硫效果好，可消除大渣量引起的喷溅，初期的酸性渣倒出后，使炉衬侵蚀小。但缺点是金属收得率低，热效率低，冶炼时间长。3）双渣留渣法是将双渣法的高碱度高氧化性的终渣一部分或全部留在炉内供下一炉冶炼的造渣方法。 这种造渣方法的优点是高碱度高氧化性的初渣形成快，有利于前期脱磷脱硫。但

3、缺点是若操作不当，易产生兑铁水时的喷溅事故。4、何谓传统电弧炉炼钢法？该法有哪些优点？电弧炉炼钢的装料经验是什么？答：（ 1）传统电炉炼钢法是以废钢为主要原料，以三相交流电作电源，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电弧的高温来加热、熔化炉料进行炼钢的方法，是用来生产特殊钢和高合金钢的主要方法。（2）短流程炼钢法的主要优点是：投资省；建设周期短；生产能耗低；操作成本低；劳动生产率高；占地面积小；环境污染小。（ 3）装料经验：下致密、上疏松；中间高、四周低；炉门口无大料；穿井快、不搭桥，提前助熔效果好。三、名词解释1、熔炼2、硬吹3、连铸结晶器4、连铸机台数答案1、熔炼：将处理好的矿石或其他原料

4、，经过高温下的氧化还原反应，使金属和杂质分离提取粗金属的过程。包括还原熔炼、造锍熔炼、氧化吹炼等。2、硬吹：氧枪枪位低或氧压高时的供氧方式。3、连铸结晶器： 是用来对钢水进行初步冷却，形成具有一定厚度、形状的坯壳的冷却装置。4、连铸机台数：凡共用一个钢包（盛钢桶）或同时浇注几根铸坯的连铸装置，称为一台连铸机。一、填空题1、冶金学按研究的领域分为提取冶金学（化学冶金学）和_；提取冶金过程按冶炼的金属不同分为 _和 _两类。2、生产烧结矿时先经过_、 _、 _、 _等工序，然后对烧结矿进行破碎、筛分、冷却及整粒处理。3、高炉炼铁中，可以通过喷煤代替_的部分作用。4、某大型高炉有效容积4000m3，

5、年（ 365 天）产 370 万吨炼钢生铁，消耗 105 万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉200kg，此高炉有效容积利用系数为 _，燃料比为 _。5、高炉炼铁时热风是由热风炉产生的，目前用得最多的热风炉是_。6、顶底复吹转炉炼钢工艺包括_ 、 _、 _、 _、 _ 、 _等内容。7、传统电炉炼钢过程中，主要的金属料为_，造渣剂主要有 _、萤石及火砖块等。8、 LF基本的精炼手段是 _、 _ _，其精炼功能有_、 _、 _ _和 _ 。9、炉外精炼方法中的RH 法的具体含义是 _。10、连铸机的主要设备有钢包及回转台、_、结晶器、 _、_、切割装置和引锭杆。答案1、物理冶金学 有色冶金黑色冶金2、配料

6、混合 布料烧结3、焦炭4、 2.53 t/(d m3)· 483.78 kg/t F e5、内燃式热风炉6、装料供氧 底部供气 造渣 温度及终点控制脱氧及合金化7、废钢石灰8、加热渣洗 搅拌脱硫 脱氧 调整钢液温度成分微调9、真空循环脱气法10、中间包及中间包车扇形段（二冷段）拉矫机2、炼钢脱氧的方法有哪几种，它们有什么特点？3、传统的氧化法电炉炼钢冶炼工艺操作过程包括哪几个阶段，其中哪三个阶段为老三期，老三期每个期的任务是什么？4、常用的弧形连铸机的主要设备有哪些，并简要说明各设备的作用。答：根据脱氧反应发生的地点不同，脱氧方法分为沉淀脱氧扩散脱氧和真空脱氧。沉淀脱氧 ：又叫直接脱

7、氧。 把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应， 生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。特点 ：脱氧反应在钢液内部进行，脱氧速度快。但生成的脱氧产物有可能难以完全上浮而成为钢中非金属夹杂。扩散脱氧 ：又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂加到炉渣中，降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。特点 ：由于脱氧反应在渣中进行， 钢液中的氧需要向渣中转移，故脱氧速度慢，脱氧时间长。 但脱氧产物在渣相内形成，不在钢中生成非金属夹杂物。真空脱氧 是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如C-

8、O 反应。 特点 ：脱氧产物为气体，易于排除，不会对钢造成非金属夹杂的污染，故这种脱氧方法的钢液洁净度高。但需要有专门的真空设备。3、答：传统的氧化法冶炼工艺操作过程包括：补炉 、装料 、熔化 、氧化 、还原 与出钢 六个阶段组成。主要由 熔化期 、氧化期 、还原期 三期组成，俗称老三期。熔化期的主要任务：将块状的固体炉料快速熔化、并加热到氧化温度；提前造渣， 早期去磷，减少钢液吸气与挥发。氧化期的主要任务：造渣脱磷到要求； 脱碳至规格下限； 去气、去夹杂；提高钢液温度。还原期的主要任务：脱氧至要求；脱硫至一定值；调整钢液成分，进行合金化；调整钢液温度。4、答：中间包、结晶器、二冷段（扇形段）

9、、拉矫机、切割装置、引锭杆中间包作用 ：稳定钢流，减少钢流的静压力和对结晶器中坯壳的冲刷；均匀钢水温度，促进非金属夹杂物上浮去除； 多流连铸机由中间包对钢水进行分流； 多炉连浇换包时起缓冲衔接作用。结晶器作用 ：使钢水在结晶器内形成所需的断面形状，并凝固成一定厚度和强度的均匀坯壳。二冷段（扇形段）作用：为喷水迅速冷却铸坯，并支持和导向铸坯，使其能顺利出坯。拉矫机作用 ：控制拉速，将铸坯拉出结晶器；对铸坯进行表面平整矫直。切割装置 ：按定尺切割铸坯。引锭杆作用 ：浇注开始时堵住结晶器的下口，钢水凝固后，坯头与引锭头凝结在一起，通过拉矫机将铸坯从结晶器中引出。三、名词解释1、高炉有效容积2、枪位3

10、、溅渣护炉4、炉外精炼5、拉坯速度答案1、高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在水平面到料线零位水平面之间的容积。2、枪位：指氧枪喷头到静止金属熔池液面的距离3、溅渣护炉：在出完钢后，利用高压N 2 将转炉内的炉渣溅到炉壁上，形成一定厚度的溅渣层，作为下一炉炼钢的炉衬，这一工艺称溅渣护炉。4、炉外精炼：按传统工艺，将常规炼钢炉中完成的精炼任务部分或全部地转移到钢包或其它容器中进行。5、拉坯速度：每分钟从结晶器拉出的铸坯长度。一、填空题1、提取冶金过程按冶金工艺过程不同分为_、 _、 _三种。2、烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、_、_ 、_、_，然后又相继消失，最后剩下烧结矿层。3、高炉炼

11、铁中，焦炭的作用：_、 _及 _。4、某大型高炉有效容积4350m3 ，年产 370万吨炼钢生铁，消耗100万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉 205kg，此高炉有效容积利用系数为_，焦比为_，燃料比为_。5、根据高炉冶炼中炉料的状态，高炉内可分为_、 _、 _、_和 _5个区域。6、炼钢的任务的四脱为_、_、 _、 _，二去为 _、_。7、顶底复吹转炉吹炼中，前中期底吹气体为_，后期底吹气体为8、 RH 最主要的精炼手段是_ ，最主要的精炼功能是_。9、连铸中，钢水过热度定义为_与 _之差。_。答案1、火法冶金湿法提取电冶金（无顺序）2、燃烧层预热层干燥层过湿层3、发热剂还原剂料柱骨架（无顺序）34

12、、 2.33/2.32 t/(d ·m ) 270 kg/t 铁 475 kg/t 铁5、块状带软熔带滴落带焦炭回旋区6、脱碳脱氧脱硫脱磷（无顺序）炉缸区（无顺序）去除气体去除夹杂（无顺序）7、氮气氩气8、真空脱气9、浇注温度液相线温度1 氧对钢材质量有什么影响？请说出常用的脱氧方法有哪些？2 写出有石灰参与的氧化性脱磷反应的分子式或离子式，并讨论影响脱磷的因素。3 电弧炉炼钢的操作方法有哪两类？炉外精炼的基本手段有哪些，其作用是什么？1、答：（ 1）氧对钢材性能的影响1）在室温下，钢中氧含量的增加使钢的延伸率显著降低。2）在较低温度和氧含量极低时，钢的强度和塑性均随氧含量的增加而急

13、剧降低。3）随氧含量的增加，钢的抗冲击性能下降，脆性转变温度很快升高。4）氧在钢中与其它元素形成氧化物夹杂，对钢的塑性、韧性和疲劳强度均有不利的影响。5）当 FeO 与其它夹杂形成低熔点的复合化合物而聚集在晶界上时，也可能造成钢的热脆。（ 2）脱氧的方法有：l) 沉淀脱氧又叫直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。2) 扩散脱氧：又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂如 C 粉 Fe-Si 粉 CaSi 粉 Al 加到炉渣中， 降低炉渣中的氧含量， 使钢液中的氧向炉渣中扩散， 从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。粉

14、3) 真空脱氧：是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如 C-O 反应。2、答：用碱性炉渣进行脱磷的反应为：在渣 -金界面3（ CaO） +2 P +5 O=（ 3CaO·P2O5）Go=-1487150+636.40TJ/mol3（ CaO） +2 P +5（ FeO） =（ 3CaO· P2O5） +5FeGo=-882150+374.40TJ/mol在渣 -金 -气界面3（ CaO） +2 P +5/2O 2=（ 3CaO·P2O5）Go=-2069940+620.94TJ/mol提高炉渣脱P 能力的措施：1）

15、温度：脱磷反应是一个较强的放热反应。低温有利脱磷。2） 合适炉渣的碱度：一般炼钢炉渣的终渣碱度控制在2.5 3.5 为宜3） 炉渣氧化性： 提高炉渣氧化性， 即增加炉渣中FeO 的活度，可以提高磷的分配系数，从而提高脱磷效果。 但是，炉渣中的 FeO 对脱磷有双重影响， 当 (%FeO)=12% 18% 时，炉渣的脱磷能力最强。4） 金属液成分：铁液中 C Si O N S 的存在，可使fP 增加。但有的元素氧化产物对炉渣的物理化学性质产生影响。如Si 虽然能增加fP，但其氧化产物 (SiO2)影响到炉渣碱度，反而不利于脱磷。Mn 对 fP 影响不大，但其氧化产物 (MnO) 有助于石灰溶解，

16、帮助化渣，从而促进脱磷。5） 通过增加造渣量：增加渣量可以降低钢水中的磷含量，从而提高脱磷效果3、答：（ 1）电炉炼钢的操作方法有：1）双渣还原法又称返回吹氧法，它的特点是冶炼过程中有较短的氧化期（10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧去碳、去气、去夹杂。但由于该种方法去磷较难，故要求炉料应由含低磷的返回废钢组成。2）双渣氧化法又称氧化法，它的特点是冶炼过程有氧化期，能去碳、去磷、去气和去夹杂等。对炉料无特殊要求，冶炼过程有氧化期，又有还原期，有利钢质量的提高。目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺。（2）炉外精炼的手段有如下几个：1）搅拌。对反应容器中的钢液进

17、行搅拌，是炉外精炼的最基本、最重要的手段。它采取某种措施给钢液提供动能，促使钢液在精炼反应器中对流运动。钢液搅拌可改善冶金反应动力学条件，强化反应体系的传质和传热，加速冶金反应，均匀钢液成分和温度，有利于夹杂物聚合长大和上浮排除。2）真空。当冶金反应生成物为气体时，通过减小反应体系的压力即抽真空，可以使反应的平衡向着生成气态物质的方向移动。因此，在真空下，钢液将进一步脱气、 脱碳及脱氧。采用专门的真空装置，将钢液置于真空环境中精炼，可以降低钢中气体、碳及氧含量。常用的真空装置主要有 VD、RH 等。3）添加精炼剂。将精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧，去除夹杂物，夹杂物变性处理以及合金成分调整

18、的作用。炉外精炼中钢液的精炼剂一类为以钙的化合物（ CaO 或 CaC2）为基的粉剂或合成渣，另一类为合金元素如Ca、Mg 、 Al 、 Si 及稀土元素等。4）加热。钢液在进行炉外精炼时，由于有热量损失，造成温度下降。若炉外精炼方法具有加热升温功能， 可避免高温出钢和保证钢液正常浇注，增加炉外精炼工艺的灵活性，精炼剂用量，钢液处理最终温度和处理时间均可自由选择，以获得最佳的精炼效果。1非高炉炼铁主要包括和两种方法。2炉渣的氧化性通过来体现。炉渣吸收有害元素的能力用性质来衡量。3水当量即。4电弧炉的装料原则：下，上，中间，四周，炉门口无大料，使得穿井快，不搭桥。5转炉炉膛内氧气射流的特点是：。

19、62R4.56 450 表示一台机，拉辊辊身长度为，外弧半径为的弧形连铸机。7高炉炼铁中加入焦炭的作用是、。炼钢中， 常用脱氧元素脱氧后的产物分别为、和。8高炉炉型为圆断面五段式即：、和，五部分。9按冶炼工艺过程分，钢铁冶金属于； 锌 精 矿 经 浸 出 再 电 解 得 到 Zn 属于、。10炉外精炼即。1、直接还原和熔融还原。2、炉渣中FeO 的含量；容量性质。3、单位时间内通过某截面的煤气或炉料温度升高或降低1所吸收或放出的热量。4、烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层5、离喷嘴越远，形成流股截面越大，压力和速度变小，达到熔池表面冲击铁水形成凹坑。6、二， 450mm, 4.56m7、

20、作还原剂、产生热量、作料柱骨架。SiO 2、 MnO 、 Al 2O38、炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。9、火法冶金，湿法冶金、电冶金10、炉外精炼是对炼钢炉的钢水在钢包或专用容器中进行再次精炼，又称“二次精炼 ”二 名词解释1）料线零位2）直接还原度3）球团矿4）低温烧结1、是测定料面高度的基础。钟式炉顶：大钟开启时大钟的底边；无钟炉顶：炉喉钢砖的转折点处或钢砖顶部2、从 FeO 通过直接还原反应得到的铁与还原反应得到的总铁量之比称为直接还原度。3、将准备好的原料，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结 这一过程即为球团生

21、产过程 其产品即为球团矿4、在烧结过程中在较低温度下（ 1250 1300）烧结，以强度好、还原性好的针状复合铁酸钙为主要粘结相， 同时使烧结矿中含有较高比例的残留原矿赤铁矿的烧结过程称为低温烧结。模拟试题二一 选择题1高炉生产的主要设备为高炉本体，其辅助系统包括：A ）渣铁处理系统B）原料系统C）煤气处理系统D ）送风系统E）装料系统2高炉湿式除尘的方法有：A ）文氏管B）布袋除尘C）电除尘D）洗涤塔3高炉内发生间接还原反应的区域主要在：A ）块状带B）滴落带C）软熔带D）风口回旋区4炼钢过程前期的主要反应是：A ）碳的氧化B）硅的氧化C）锰的氧化D ）磷的氧化5顶底复吹炼钢法中，可以用作底

22、吹气体的有：A ） O2B ）H 2C） ArD） N 26在钢水成分达到要求后，炼钢终点控制主要控制：A ）钢水成分B）钢水温度C）冶炼时间D ）终渣量7顶底复吹炼钢法中，常用作底吹气体供气的元件类型有：A ）喷嘴型B ）砖型C）细金属管多孔塞式D）环型供气元件8 Q-BOP 法氧枪的冷却保护介质为：A ）水B ）气态碳氢化合物C）燃料油D）植物油9采用顶吹氧底吹非氧化性气体复合吹炼时，关键是控制：A ）顶吹和底吹的流量比B ）顶枪枪位C）底气量D ）供氧强度10连铸钢坯激冷层的结构特点：A ）窄B ）厚C）晶粒粗大1：A、B、C、D2：A、D6：B7：A 、B、 CD）晶粒细小3： A8：

23、B4：B、C9： B5： B10：B 、D2、答：（ 1）高炉炉渣的作用有：1)、分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。2)、具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。3)、具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。4)、保护炉衬， 具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成 “渣皮 ”，保护炉衬， 维持生产。（ 2）炉渣脱硫反应为 ： FeS+ (CaO)+C=(CaS)+Fe+CO+141055kJ（ 3）提高炉渣脱硫能力的措施：1） 提高炉渣碱度， 即增加渣中CaO 量有利于脱硫， 当碱度超过一定水平时，脱硫能力下降。2）提高温度：脱硫反应是吸热反应，高温有利于脱硫

24、；高温能降低炉渣粘度，有利于扩散过程进行，加速 FeO 的还原，提高脱硫速度3） 低 FeO：可使铁中FeS 易转入渣中，高炉是强还原气氛，且铁水中C、Si高，有利于脱硫。4） 合适的 MgO 、 MnO 含量：MgO是近似于CaO的碱性氧化物，渣中MgO含量增加，有利于下列脱硫反应进行。3、答：（ 1）炼钢的基本任务1）脱碳：把铁水中的碳氧化脱除到所炼钢种的范围内。2）脱磷脱硫：通过造出成分合适的炉渣，去除铁水中的磷、硫。3）脱氧和合金化： 加入脱氧剂和铁合金， 降低钢液中的氧和使钢液达到钢种要求的合金成分。4）脱气（氢、氮）和脱夹杂物： 把溶解在钢液中的气体和来不及上浮排除的非金属夹杂物，

25、通过一定的方法去除。5） 升温：把冶炼过程的金属液温度升高至出钢温度。6） 浇注：将成分和温度合格的钢水浇注成坯（2）其中影响钢液脱碳的因素有：1）温度： C 的直接氧化反应是放热反应，而C 的间接氧化反应是吸热反应。故在炼钢中进行脱碳操作时，根据采用的不同的氧化剂，对温度有不同的要求。2）气相中 CO 的分压 pCO：由于 C 氧化的产物为CO 气体，故降低气相中CO 的分压 p，CO可以使 C 进一步氧化，有利于降低铁液中的碳含量。3） 炉渣的氧化性： 强的氧化性可以给脱碳反应提供氧源，有利于脱碳反应的进行， 降低 C含量。一 选择题1高炉生产的产品有：A ）生铁B）炉渣C）高炉煤气D）炉

26、尘2高炉干式除尘的方法有：A ）文氏管B）布袋除尘C）电除尘D）洗涤塔3高炉内对煤气阻力最大的区域为：A ）块状带B）滴落带C）软熔带D）风口回旋区4炼钢过程的主要反应是：A ）碳的氧化B）硅的氧化C）锰的氧化D ）磷的氧化5常用的氧枪喷头类型为：A ）直孔型B）拉瓦尔型C）螺旋型D）扇型6炼钢终点控制主要控制：A ）钢水成分B）钢水温度C）冶炼时间D ）终渣量7碱性电弧炉炼钢按工艺方法可分为：A ）双渣留渣法B ）返回吹氧法C）氧化法D）不氧化法8氧枪的常用冷却保护介质为：A ）水B ）气态碳氢化合物C）燃料油D）植物油9采用顶吹氧底复合吹炼时，底部吹入的可能是：A ） N 2B ）ArC） O2D ）H