钢铁冶金学炼钢部分

钢铁冶金学炼钢部分炼钢学复习题第二章 一．思考题 1)脱碳：含碳量是决定铁与钢定义的元素，同时也是控制性能最主要的元素，一般来用向钢中供养，利于碳氧反应去除。2)脱硫脱磷：对绝大多数钢种来说，硫磷为有害元素，硫则引起钢的热脆，而磷将引起钢的冷脆，因此要求炼钢过程尽量去除。3)脱氧：在炼钢中，用氧去除钢中的杂质后，必然残留大量氧，给钢的生产和性能带来危害，必须脱除，减少钢中含氧量叫做脱氧。(合金脱氧，真空脱氧)4)去除气体和非金属夹杂物：钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮，非金属夹杂物包括氧化物，硫化物以及其他化合物，一般采用CO气泡沸腾和真空处理手段。5)升温：炼钢过程必须在一定高温下才能进行，同时为保证钢水能浇成合格的钢锭，也要求钢水有一定的温度，铁水最温度很低，1300摄氏度左右Q215钢熔点1515摄氏度6)合金化：为使钢有必要的性能，必须根据钢中要求加适量的合金元素。7)浇成良锭：液态钢水必须浇铸成一定形状的固体铸坯，采用作为轧材的原料，同时要求质量良好，一般有模铸和连铸两种方 .S的危害原因和控制方式。 (1)产生热脆。(硫的最大危害)(2)形成夹杂：S在固体钢中基本上是以硫化物夹杂的形式存在。降低塑性，危害各向同性(采用Mn抑制S的热脆)，影响深冲性能和疲劳性能，夹杂物的评级，强度(S对钢的影响不大)(3)改善切削性能(这是硫的唯一有用用途)(2)控制措施有两种方法：(1)提高Mn含量：Mn/S高则晶界处形成的MnS量多、FeS量生成量少，提高了钢的热塑性，减少了钢裂纹倾向。(2)降低 同样产生选分结晶，在晶界处与S反应生产MnS。Mns的熔点高，在轧制和连铸MnSMn\S>20才能有效的控制鋳坯裂纹。 4.P含量与性能的关系。(1)产生冷脆(2)降低抗裂纹性能(3)影响强度和塑 性(4)改善钢的特殊性能。5.为什么脱氧。(1)影响浇注过程：沸腾、侵蚀、水口堵塞(2)铸坯中产生气泡：C和O的凝固富集产生CO气体，气量小时在铸坯中产生气泡(3)影响热脆性：在凝固过程中在晶界富集形成FeO，与FeS形成共晶体(4)形成夹杂物：凝固过程中O偏析使脱氧反应重新进行，形成凝固夹杂。6.(O)和T(O)的意义和区别。溶解氧：液态钢水中以溶解状态存在的氧元素称为溶解氧，以【O】表示。 全氧：钢中(包括液态和固态)所有的氧元素称为全氧，以T【O】表示。包括溶 解氧和夹杂物中的所有氧元素。7.减少气体含量的措施。减少入炉原料带入的气体元素。2)控制温度、裸露时间和面积。3)改善脱气条件。4)真空脱气。5)保护浇注。N的来源：铁水，氧气，空气(电炉空气电离增N,转炉倒炉时增N,浇注时从空气中增N)，合金料， H的来源：氧气，石灰，耐火材料，铁水和废钢。 热脆：钢在某一略高的温度范围内产生断裂的现象。溶解氧：液态钢水中以溶解状态存在的氧元素称为溶解氧，以【O】表示。 全氧：钢中(包括液态和固态)所有的氧元素称为全氧，以T【O】表示。第三章 一．思考题 1.脱碳反应对炼钢的影响。(1)降低熔池中的[C]含量2搅拌熔池，均匀熔池温度和成分3促使形成乳化液 度 。3.铁水Si含量对炼钢的影响。过低：1)钢水温度低2)废钢用量小，产量低3)渣量少，脱S、P困难。过高：1)渣量大容易喷溅2)石灰消耗高3)吹损大，炉龄5)铁水成本高。4.脱碳反应的产物。脱碳反应的产物大多数石CO，含少量的CO2。 5.脱碳反应的控制环节。气泡生成环节(气泡生成过程并不是脱碳反应的控制环 节)，化学反应环节(表现活化性)，C和O扩散环节(是整个脱碳反应速度的控制环节)6.气体溶解的热效应。气体溶解是吸热反应，其溶解度随温度升高而增加。7.常用的三种脱气方式。脱碳(气泡真空，改善传质，扩大气液界面)，吹氩脱 8.降低钢中气体含量的措施。1)减少入炉原料带入的气体元素。2)控制温 度、裸露时间和面积。3)改善脱气条件。4)真空脱气。5)保护浇注。9.脱C对脱气的影响方式。1)气泡真空：CO气泡对氧气、氮气来说是一个真空O质。3)扩大气液界面，减少了传质距离：钢中大量CO气泡扩大了气液界面。 低熔池温度，脱S的热力学条件:高碱度，高温，大渣量，低氧化铁12.钢铁脱S的方式。脱硫形式：元素脱硫、碱性氧化物、汽化脱硫和炉渣脱 碳氧积，过剩氧。 碳氧积：在平衡条件下，钢液中的[%C]和[%O]的乘积成为碳氧积.过剩氧：与熔池中[%C]平衡氧含量[%O]平衡和熔池内实际氧含量[O]之差称为”过剩氧”. 台阶 临界碳含量：吹炼过程中脱碳速度开始下降的碳含量。第四章思考题一．名词解释冶炼一炉钢的时间，或相邻俩炉钢的间隔时间。工艺叫做~拉碳：根据操作因素和钢种要求，确定结束吹炼时机，提起氧枪停止吹氧，倒炉，测温，取样化验钢水成分，这个过程为拉碳。 补吹 供氧时间：在一炉刚冶炼过程中，纯吹氧所用的时间。装入量：每炉装入铁水和废钢的数量称为装入量。炉龄：从开新炉到停炉的整个炉役期间炼钢的总炉数。即炉衬寿命。炉役：从开新炉到停炉的整个期间。 氧气流量：单位时间内向熔池内供氧的量 供氧强度：单位时间内每吨钢液的供氧量。氧压：氧气入口前测定点的氧气压力，也称工作氧压。氧枪高度(枪位)：氧枪喷头出口端距静止金属液面的高度。冲击深度：氧气射流冲击区的凹坑深度。 冲 软吹：高枪位或低氧压的吹炼模式。返干：在冶炼中期向乳化液中提供的FeO减少，而乳化液内部的FeO消耗增加，结果导致渣中FeO减少，炉渣内液体部分消失，炉渣重新变得粘稠和干燥，这种现象叫返干。 铁合金带入的C能够达到钢种要求，不需要再向钢包内加增碳剂增碳，这种操作增碳法：在冶炼碳含量>0.08%的钢种时,把终点碳吹炼到0.05%左右,然后根据钢种要求,再用增碳剂在钢包内增碳,这种操作工艺叫增碳法。 合金收得率：在脱氧合金化中，合金元素被钢水吸收的量占总加入量的百分比。 二思考题 1.夹杂物对钢性能的影响和机理。非金属夹杂物对钢性能的影响(1)危害：○1作用：易切削钢、细化晶粒、沉淀硬化、促进晶粒取向。机理：夹杂物不溶于钢基体，以独立相存在，从而破坏了钢基体的连续性，造成了钢组织的不均匀和应2内生夹杂与外来夹杂的特点。外来夹杂物特点1)成分复杂2)形状不规则3)颗粒大，属于大型夹杂4)随机存在，分布无规律5)含量少。内生夹杂物特点1)颗粒细小2)分布均匀有规律3)含量多4)形状与性质有关5)位置依形成时间而定。 3影响夹杂排除的因素。1)脱氧能力2)夹杂物尺寸3)夹杂物形态4)夹杂物 性质5)钢液温度：温度降低，夹杂物上浮阻力增加6)钢液流动7)夹杂物吸附4减少夹杂物的措施。1)减少和排除脱氧产物2)防止钢水二次氧化3)减少卷渣4)降低耐火材料熔损 7LD冶炼中FeO的变化规律。1.初期渣中(%FeO)较高，20~30%2.中期脱碳加 8装入量对生产的影响。(1)过大：反应空间减少，喷溅增加；限制供氧强度； 冶炼时间增加；造渣困难；钢水无法出净，影响兑铁安全和溅渣护炉等。(2)过小：降低产量；损坏炉底：熔池深度小，炉底容易受到氧气射流冲击；影响炉 熔池吸氧程度大脱碳速度高4.渣中FeO含量低，不利于化渣，甚至引起炉渣返熔池升温慢3.熔池吸氧减少，脱碳速度慢4.渣中FeO含量高，有利于化渣和脱 0吹炼模式对炉渣氧化性的影响 软吹：氧流与炉渣接触面积大，直接传给炉渣的氧多，炉渣氧化性增强。 11LD转炉的主要氧化方式。(直接氧化，间接氧化，炉渣氧化)12三相乳化液产生动力。(氧气射流和CO溢出)13氧枪操作方式以及目前使用的主要方式：，变压变枪，恒压变枪(目前采用的方式) 度：低枪位使熔池温度升高。15FeO在不同时期应达到的水平。(前期20%~30%。中期10%~15%)16LD对造渣的要求。1)快速造渣。2)适当的物理性质。3)合理的反应性能。4)有利于保护炉衬。5)避免喷溅等操作事故。6)控制终渣氧化性。 17萤石和白云石对造渣的作用。白云石用于提高渣中氧化镁的含量(促使石灰融 化，保护炉衬)萤石是最常用的助溶剂，具有很好的化渣能力18生烧石灰对炼钢的危害。1)石灰用量大。2)化渣时间长。3)降低熔池温度，减少废钢用量。4)影响冶炼操作。 19LD转炉内石灰融化机理。1)熔渣受到冷却在石灰表面形成渣壳，其熔化后石 灰才开始溶解。2)炉渣渗透到石灰内部，与石灰间产生化学反应形成熔渣。3)220改善石灰融化的措施。(1)改善石灰质量(2)适当提高枪位，增加熔渣内FeO(3)采用适量助溶剂(4)提高熔池温度(5)加强熔池搅拌，改善传质和传热条件 渣对石灰的润湿性能，提高炉渣向石灰孔隙中的渗透能力。3)FeO与氧化钙同是立方晶系，并且离子半径小，有利于FeO向石灰晶格中迁移和扩散。4)FeO能减222 22成渣途径有哪几个；及其优缺点。(1)钙质成渣途径；优点：炉衬侵蚀小， 径；优点：脱磷和脱硫效果好，能够实现高拉碳。缺点：容易喷溅，操作困难；高FeO炉渣容易侵蚀炉衬。(3)全程化渣；两个途径的折中方法。23常见的造渣方法。单渣法，双渣法，留渣法石灰用量；提高转炉的热效率；缺点：在兑铁时容易引起大喷事故。 25抑制喷溅的主要途径。(抑制泡沫渣的形成是控制喷溅的主要途径) 26防止喷溅的措施。1)控制熔池温度平稳上升。2)采用全程化渣工艺。3)合理加料工艺，防止炉温产生大的波动，4)控制中期枪位适中，避免喷溅和返干。5)合理装入制度，减少超装量。6)采用合理压渣工艺处理喷溅。 温度是影响的主要因素冷却效果最好的冷却剂。(废钢)过程温度的控制要求。(1)满足快速造渣：保证尽快形成成分和性质符合要求的炉渣(2)顺利脱磷脱硫：在不同时期保证不同的精炼要求(3)维持温度平稳上升：满足吹炼过程平稳和顺利进行的要求，防止喷溅(4)保证选择性氧化：如高温脱碳保铬(5)达到终点温度要求：协调熔池升温和脱碳，准确控制终废钢融化机理。1)铁水在废钢上凝固2)废钢表面的凝固铁熔化3)废钢升温和渗碳熔化4)废钢熔化 终点控制的基本要求。在吹炼结束时，熔池内钢水的化学成分和温度同时满足出 困难，生产中尽可能在终点钱使其达到目标要求。出钢温度包括哪三个部分。钢种的液相线温度，过程温度，中间包过热温度。出钢温度对生产的影响。(1)温度过低：不利于浇注，甚至水口冻结回炉(2)温度过高1)加剧炉衬侵蚀，降低炉龄2)增加终点氧含量，恶化钢质量3)钢铁料和合金消耗增加4)降低氧枪和出钢口寿命 降低出钢温度的措施。1)维护出钢口2)钢包烘烤3)减少出钢时间4)合金料烘 烤5)改善钢包保温层6)减少钢包数量7)钢包清洁、无包底8)钢包加盖9)钢包和中间包液面保温10)减少钢水的等待时间拉碳法和增碳法的优点。拉碳法的优点：直接优点石终点碳含量高。拉碳法的缺缺点：与拉碳法对立(拉碳发最常用)挡渣的目的。1)减少回磷2)降低合金料消耗3)稳定脱氧操作和成分4)减少对精炼影响5)减少夹杂物6)增加出钢口寿命7)减轻钢包衬侵蚀 出钢时间对生产的影响。(1)时间长：刚水温度降大；冶炼周期长；搅拌力 弱；吸气量大(2)时间短：搅拌不充分；下渣量大；影响合金加入控制 终点氧化对生产的影响。1)直接影响脱氧元素的收得率2)钢水成分的命中率 3)夹杂物含量4)炉衬寿命脱氧的四种方式。1)沉淀脱氧2)钢渣界面脱氧3)渣中脱氧4)真空脱氧沉淀脱氧的优缺点。优点：脱氧速度快；缺点：脱氧产物容易滞留在钢液中形成 影响合金收得率的因素。1)终点氧含量。氧含量高吸收率低。2)脱氧能力。脱 氧能力高吸收率低。3)钢种元素含量：元素含量高吸收率多。4)下渣量：下渣量