鋼鐵冶金學(xué)煉鋼部分

鋼鐵冶金學(xué)煉鋼部分煉鋼學(xué)復(fù)習(xí)題第二章 一．思考題 1)脫碳：含碳量是決定鐵與鋼定義的元素，同時(shí)也是控制性能最主要的元素，一般來用向鋼中供養(yǎng)，利于碳氧反應(yīng)去除。2)脫硫脫磷：對(duì)絕大多數(shù)鋼種來說，硫磷為有害元素，硫則引起鋼的熱脆，而磷將引起鋼的冷脆，因此要求煉鋼過程盡量去除。3)脫氧：在煉鋼中，用氧去除鋼中的雜質(zhì)后，必然殘留大量氧，給鋼的生產(chǎn)和性能帶來危害，必須脫除，減少鋼中含氧量叫做脫氧。(合金脫氧，真空脫氧)4)去除氣體和非金屬夾雜物：鋼中氣體主要指溶解在鋼中的氫和氮，非金屬夾雜物包括氧化物，硫化物以及其他化合物，一般采用CO氣泡沸騰和真空處理手段。5)升溫：煉鋼過程必須在一定高溫下才能進(jìn)行，同時(shí)為保證鋼水能澆成合格的鋼錠，也要求鋼水有一定的溫度，鐵水最溫度很低，1300攝氏度左右Q215鋼熔點(diǎn)1515攝氏度6)合金化：為使鋼有必要的性能，必須根據(jù)鋼中要求加適量的合金元素。7)澆成良錠：液態(tài)鋼水必須澆鑄成一定形狀的固體鑄坯，采用作為軋材的原料，同時(shí)要求質(zhì)量良好，一般有模鑄和連鑄兩種方 .S的危害原因和控制方式。 (1)產(chǎn)生熱脆。(硫的最大危害)(2)形成夾雜：S在固體鋼中基本上是以硫化物夾雜的形式存在。降低塑性，危害各向同性(采用Mn抑制S的熱脆)，影響深沖性能和疲勞性能，夾雜物的評(píng)級(jí)，強(qiáng)度(S對(duì)鋼的影響不大)(3)改善切削性能(這是硫的唯一有用用途)(2)控制措施有兩種方法：(1)提高M(jìn)n含量：Mn/S高則晶界處形成的MnS量多、FeS量生成量少，提高了鋼的熱塑性，減少了鋼裂紋傾向。(2)降低 同樣產(chǎn)生選分結(jié)晶，在晶界處與S反應(yīng)生產(chǎn)MnS。Mns的熔點(diǎn)高，在軋制和連鑄MnSMn\S>20才能有效的控制鋳坯裂紋。 4.P含量與性能的關(guān)系。(1)產(chǎn)生冷脆(2)降低抗裂紋性能(3)影響強(qiáng)度和塑 性(4)改善鋼的特殊性能。5.為什么脫氧。(1)影響澆注過程：沸騰、侵蝕、水口堵塞(2)鑄坯中產(chǎn)生氣泡：C和O的凝固富集產(chǎn)生CO氣體，氣量小時(shí)在鑄坯中產(chǎn)生氣泡(3)影響熱脆性：在凝固過程中在晶界富集形成FeO，與FeS形成共晶體(4)形成夾雜物：凝固過程中O偏析使脫氧反應(yīng)重新進(jìn)行，形成凝固夾雜。6.(O)和T(O)的意義和區(qū)別。溶解氧：液態(tài)鋼水中以溶解狀態(tài)存在的氧元素稱為溶解氧，以【O】表示。 全氧：鋼中(包括液態(tài)和固態(tài))所有的氧元素稱為全氧，以T【O】表示。包括溶 解氧和夾雜物中的所有氧元素。7.減少氣體含量的措施。減少入爐原料帶入的氣體元素。2)控制溫度、裸露時(shí)間和面積。3)改善脫氣條件。4)真空脫氣。5)保護(hù)澆注。N的來源：鐵水，氧氣，空氣(電爐空氣電離增N,轉(zhuǎn)爐倒?fàn)t時(shí)增N,澆注時(shí)從空氣中增N)，合金料， H的來源：氧氣，石灰，耐火材料，鐵水和廢鋼。 熱脆：鋼在某一略高的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象。溶解氧：液態(tài)鋼水中以溶解狀態(tài)存在的氧元素稱為溶解氧，以【O】表示。 全氧：鋼中(包括液態(tài)和固態(tài))所有的氧元素稱為全氧，以T【O】表示。第三章 一．思考題 1.脫碳反應(yīng)對(duì)煉鋼的影響。(1)降低熔池中的[C]含量2攪拌熔池，均勻熔池溫度和成分3促使形成乳化液 度 。3.鐵水Si含量對(duì)煉鋼的影響。過低：1)鋼水溫度低2)廢鋼用量小，產(chǎn)量低3)渣量少，脫S、P困難。過高：1)渣量大容易噴濺2)石灰消耗高3)吹損大，爐齡5)鐵水成本高。4.脫碳反應(yīng)的產(chǎn)物。脫碳反應(yīng)的產(chǎn)物大多數(shù)石CO，含少量的CO2。 5.脫碳反應(yīng)的控制環(huán)節(jié)。氣泡生成環(huán)節(jié)(氣泡生成過程并不是脫碳反應(yīng)的控制環(huán) 節(jié))，化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)(表現(xiàn)活化性)，C和O擴(kuò)散環(huán)節(jié)(是整個(gè)脫碳反應(yīng)速度的控制環(huán)節(jié))6.氣體溶解的熱效應(yīng)。氣體溶解是吸熱反應(yīng)，其溶解度隨溫度升高而增加。7.常用的三種脫氣方式。脫碳(氣泡真空，改善傳質(zhì)，擴(kuò)大氣液界面)，吹氬脫 8.降低鋼中氣體含量的措施。1)減少入爐原料帶入的氣體元素。2)控制溫 度、裸露時(shí)間和面積。3)改善脫氣條件。4)真空脫氣。5)保護(hù)澆注。9.脫C對(duì)脫氣的影響方式。1)氣泡真空：CO氣泡對(duì)氧氣、氮?dú)鈦碚f是一個(gè)真空O質(zhì)。3)擴(kuò)大氣液界面，減少了傳質(zhì)距離：鋼中大量CO氣泡擴(kuò)大了氣液界面。 低熔池溫度，脫S的熱力學(xué)條件:高堿度，高溫，大渣量，低氧化鐵12.鋼鐵脫S的方式。脫硫形式：元素脫硫、堿性氧化物、汽化脫硫和爐渣脫 碳氧積，過剩氧。 碳氧積：在平衡條件下，鋼液中的[%C]和[%O]的乘積成為碳氧積.過剩氧：與熔池中[%C]平衡氧含量[%O]平衡和熔池內(nèi)實(shí)際氧含量[O]之差稱為”過剩氧”. 臺(tái)階 臨界碳含量：吹煉過程中脫碳速度開始下降的碳含量。第四章思考題一．名詞解釋冶煉一爐鋼的時(shí)間，或相鄰倆爐鋼的間隔時(shí)間。工藝叫做~拉碳：根據(jù)操作因素和鋼種要求，確定結(jié)束吹煉時(shí)機(jī)，提起氧槍停止吹氧，倒?fàn)t，測(cè)溫，取樣化驗(yàn)鋼水成分，這個(gè)過程為拉碳。 補(bǔ)吹 供氧時(shí)間：在一爐剛冶煉過程中，純吹氧所用的時(shí)間。裝入量：每爐裝入鐵水和廢鋼的數(shù)量稱為裝入量。爐齡：從開新爐到停爐的整個(gè)爐役期間煉鋼的總爐數(shù)。即爐襯壽命。爐役：從開新爐到停爐的整個(gè)期間。 氧氣流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)向熔池內(nèi)供氧的量 供氧強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)每噸鋼液的供氧量。氧壓：氧氣入口前測(cè)定點(diǎn)的氧氣壓力，也稱工作氧壓。氧槍高度(槍位)：氧槍噴頭出口端距靜止金屬液面的高度。沖擊深度：氧氣射流沖擊區(qū)的凹坑深度。 沖 軟吹：高槍位或低氧壓的吹煉模式。返干：在冶煉中期向乳化液中提供的FeO減少，而乳化液內(nèi)部的FeO消耗增加，結(jié)果導(dǎo)致渣中FeO減少，爐渣內(nèi)液體部分消失，爐渣重新變得粘稠和干燥，這種現(xiàn)象叫返干。 鐵合金帶入的C能夠達(dá)到鋼種要求，不需要再向鋼包內(nèi)加增碳劑增碳，這種操作增碳法：在冶煉碳含量>0.08%的鋼種時(shí),把終點(diǎn)碳吹煉到0.05%左右,然后根據(jù)鋼種要求,再用增碳劑在鋼包內(nèi)增碳,這種操作工藝叫增碳法。 合金收得率：在脫氧合金化中，合金元素被鋼水吸收的量占總加入量的百分比。 二思考題 1.夾雜物對(duì)鋼性能的影響和機(jī)理。非金屬夾雜物對(duì)鋼性能的影響(1)危害：○1作用：易切削鋼、細(xì)化晶粒、沉淀硬化、促進(jìn)晶粒取向。機(jī)理：夾雜物不溶于鋼基體，以獨(dú)立相存在，從而破壞了鋼基體的連續(xù)性，造成了鋼組織的不均勻和應(yīng)2內(nèi)生夾雜與外來夾雜的特點(diǎn)。外來夾雜物特點(diǎn)1)成分復(fù)雜2)形狀不規(guī)則3)顆粒大，屬于大型夾雜4)隨機(jī)存在，分布無規(guī)律5)含量少。內(nèi)生夾雜物特點(diǎn)1)顆粒細(xì)小2)分布均勻有規(guī)律3)含量多4)形狀與性質(zhì)有關(guān)5)位置依形成時(shí)間而定。 3影響夾雜排除的因素。1)脫氧能力2)夾雜物尺寸3)夾雜物形態(tài)4)夾雜物 性質(zhì)5)鋼液溫度：溫度降低，夾雜物上浮阻力增加6)鋼液流動(dòng)7)夾雜物吸附4減少夾雜物的措施。1)減少和排除脫氧產(chǎn)物2)防止鋼水二次氧化3)減少卷渣4)降低耐火材料熔損 7LD冶煉中FeO的變化規(guī)律。1.初期渣中(%FeO)較高，20~30%2.中期脫碳加 8裝入量對(duì)生產(chǎn)的影響。(1)過大：反應(yīng)空間減少，噴濺增加；限制供氧強(qiáng)度； 冶煉時(shí)間增加；造渣困難；鋼水無法出凈，影響兌鐵安全和濺渣護(hù)爐等。(2)過?。航档彤a(chǎn)量；損壞爐底：熔池深度小，爐底容易受到氧氣射流沖擊；影響爐 熔池吸氧程度大脫碳速度高4.渣中FeO含量低，不利于化渣，甚至引起爐渣返熔池升溫慢3.熔池吸氧減少，脫碳速度慢4.渣中FeO含量高，有利于化渣和脫 0吹煉模式對(duì)爐渣氧化性的影響 軟吹：氧流與爐渣接觸面積大，直接傳給爐渣的氧多，爐渣氧化性增強(qiáng)。 11LD轉(zhuǎn)爐的主要氧化方式。(直接氧化，間接氧化，爐渣氧化)12三相乳化液產(chǎn)生動(dòng)力。(氧氣射流和CO溢出)13氧槍操作方式以及目前使用的主要方式：，變壓變槍，恒壓變槍(目前采用的方式) 度：低槍位使熔池溫度升高。15FeO在不同時(shí)期應(yīng)達(dá)到的水平。(前期20%~30%。中期10%~15%)16LD對(duì)造渣的要求。1)快速造渣。2)適當(dāng)?shù)奈锢硇再|(zhì)。3)合理的反應(yīng)性能。4)有利于保護(hù)爐襯。5)避免噴濺等操作事故。6)控制終渣氧化性。 17螢石和白云石對(duì)造渣的作用。白云石用于提高渣中氧化鎂的含量(促使石灰融 化，保護(hù)爐襯)螢石是最常用的助溶劑，具有很好的化渣能力18生燒石灰對(duì)煉鋼的危害。1)石灰用量大。2)化渣時(shí)間長(zhǎng)。3)降低熔池溫度，減少?gòu)U鋼用量。4)影響冶煉操作。 19LD轉(zhuǎn)爐內(nèi)石灰融化機(jī)理。1)熔渣受到冷卻在石灰表面形成渣殼，其熔化后石 灰才開始溶解。2)爐渣滲透到石灰內(nèi)部，與石灰間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成熔渣。3)220改善石灰融化的措施。(1)改善石灰質(zhì)量(2)適當(dāng)提高槍位，增加熔渣內(nèi)FeO(3)采用適量助溶劑(4)提高熔池溫度(5)加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，改善傳質(zhì)和傳熱條件 渣對(duì)石灰的潤(rùn)濕性能，提高爐渣向石灰孔隙中的滲透能力。3)FeO與氧化鈣同是立方晶系，并且離子半徑小，有利于FeO向石灰晶格中遷移和擴(kuò)散。4)FeO能減222 22成渣途徑有哪幾個(gè)；及其優(yōu)缺點(diǎn)。(1)鈣質(zhì)成渣途徑；優(yōu)點(diǎn)：爐襯侵蝕小， 徑；優(yōu)點(diǎn)：脫磷和脫硫效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)高拉碳。缺點(diǎn)：容易噴濺，操作困難；高FeO爐渣容易侵蝕爐襯。(3)全程化渣；兩個(gè)途徑的折中方法。23常見的造渣方法。單渣法，雙渣法，留渣法石灰用量；提高轉(zhuǎn)爐的熱效率；缺點(diǎn)：在兌鐵時(shí)容易引起大噴事故。 25抑制噴濺的主要途徑。(抑制泡沫渣的形成是控制噴濺的主要途徑) 26防止噴濺的措施。1)控制熔池溫度平穩(wěn)上升。2)采用全程化渣工藝。3)合理加料工藝，防止?fàn)t溫產(chǎn)生大的波動(dòng)，4)控制中期槍位適中，避免噴濺和返干。5)合理裝入制度，減少超裝量。6)采用合理壓渣工藝處理噴濺。 溫度是影響的主要因素冷卻效果最好的冷卻劑。(廢鋼)過程溫度的控制要求。(1)滿足快速造渣：保證盡快形成成分和性質(zhì)符合要求的爐渣(2)順利脫磷脫硫：在不同時(shí)期保證不同的精煉要求(3)維持溫度平穩(wěn)上升：滿足吹煉過程平穩(wěn)和順利進(jìn)行的要求，防止噴濺(4)保證選擇性氧化：如高溫脫碳保鉻(5)達(dá)到終點(diǎn)溫度要求：協(xié)調(diào)熔池升溫和脫碳，準(zhǔn)確控制終廢鋼融化機(jī)理。1)鐵水在廢鋼上凝固2)廢鋼表面的凝固鐵熔化3)廢鋼升溫和滲碳熔化4)廢鋼熔化 終點(diǎn)控制的基本要求。在吹煉結(jié)束時(shí)，熔池內(nèi)鋼水的化學(xué)成分和溫度同時(shí)滿足出 困難，生產(chǎn)中盡可能在終點(diǎn)錢使其達(dá)到目標(biāo)要求。出鋼溫度包括哪三個(gè)部分。鋼種的液相線溫度，過程溫度，中間包過熱溫度。出鋼溫度對(duì)生產(chǎn)的影響。(1)溫度過低：不利于澆注，甚至水口凍結(jié)回爐(2)溫度過高1)加劇爐襯侵蝕，降低爐齡2)增加終點(diǎn)氧含量，惡化鋼質(zhì)量3)鋼鐵料和合金消耗增加4)降低氧槍和出鋼口壽命 降低出鋼溫度的措施。1)維護(hù)出鋼口2)鋼包烘烤3)減少出鋼時(shí)間4)合金料烘 烤5)改善鋼包保溫層6)減少鋼包數(shù)量7)鋼包清潔、無包底8)鋼包加蓋9)鋼包和中間包液面保溫10)減少鋼水的等待時(shí)間拉碳法和增碳法的優(yōu)點(diǎn)。拉碳法的優(yōu)點(diǎn)：直接優(yōu)點(diǎn)石終點(diǎn)碳含量高。拉碳法的缺缺點(diǎn)：與拉碳法對(duì)立(拉碳發(fā)最常用)擋渣的目的。1)減少回磷2)降低合金料消耗3)穩(wěn)定脫氧操作和成分4)減少對(duì)精煉影響5)減少夾雜物6)增加出鋼口壽命7)減輕鋼包襯侵蝕 出鋼時(shí)間對(duì)生產(chǎn)的影響。(1)時(shí)間長(zhǎng)：剛水溫度降大；冶煉周期長(zhǎng)；攪拌力 弱；吸氣量大(2)時(shí)間短：攪拌不充分；下渣量大；影響合金加入控制 終點(diǎn)氧化對(duì)生產(chǎn)的影響。1)直接影響脫氧元素的收得率2)鋼水成分的命中率 3)夾雜物含量4)爐襯壽命脫氧的四種方式。1)沉淀脫氧2)鋼渣界面脫氧3)渣中脫氧4)真空脫氧沉淀脫氧的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：脫氧速度快；缺點(diǎn)：脫氧產(chǎn)物容易滯留在鋼液中形成 影響合金收得率的因素。1)終點(diǎn)氧含量。氧含量高吸收率低。2)脫氧能力。脫 氧能力高吸收率低。3)鋼種元素含量：元素含量高吸收率多。4)下渣量：下渣量