钢铁冶金学考试复习资料

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27 只有边缘和中心煤气流都得到适当发展的所谓“两道气流”， 才能使高炉 顺行，煤气能量利用好。适应大型/巨型高炉顺行的“中心开放式 28 装料制度影响装料制度的因素，料线高低，批重大小，装料顺序、 在现代条件下的生产中影响高炉生产的是批重大小 31 提高风温最重要、最直观的效果——降低焦比 根本原因——鼓风带入的物理热有效地代替部分焦 32 高压操作的实现是由高压操作阀组，TRT，余压发电， 33 高压操 作的实质 ， 鼓风体积受压缩可增大风量炉顶煤气没增大多少的压力， 炉内各 部分的压力均增大多少 33 喷吹燃料 大喷煤后，焦负荷增加，炉料在炉内时间延长，焦炭强度降 低，焦粉增多；焦粉和未燃煤粉（UPC）在风口前形成透气性很差的焦粉壳（焦 巢）采用高风速和高鼓风动能，在布料上采用疏松中心，适当抑制边缘煤气流， 形成合理煤气流分布，提高煤粉利用率，减少吹出率。 34 富氧鼓风理论增产率：如果风量、焦比一定，鼓风含氧提高 1％，可增产 4.76％ 。 35：高炉有效容积 Vu，生铁日常量 P，有效容积利用系数 软熔带位置和结构形状如何影响煤气的运动的阻力和煤气流分布？ 从软化到熔滴这个温度区间按等温线分布，形成同焦炭夹层相见分布的若干 软熔层， 这些软熔层和焦炭夹层按等温规律共同组成了一个完整的软熔带， 在软 熔带以下，只有焦炭保持着固体状，软熔带中，仍然明显的保持着按装料顺序行 策划那个的焦矿分层状态， 只是固态矿石层变成了软熔层或熔者曾软熔带位置越 低，矿石软熔温度越高，煤气刘的运动阻力越低，月有利于煤气顺行，合理分布
w[ S ] S 料 -S 气 1 n Ls
25 [S]和四个因素有关。 炉料带入的硫量 S 料愈少，随煤气排除的硫 S 挥愈多，渣量 n 愈大，硫的分 配系数 LS 愈高，则生铁含硫量愈少。 26 鼓风参数为：湿度，f （% ） ；干风含氧，ω（％） ；则 1m3 鼓风形成的 炉缸煤气体积为： VCO [(1 f ) 0.5 f ] 2，m3； VN2 (1 f ) (1 )，m3； V f ，m3；
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炼钢的主要方法 1.长流程 高炉→铁水预处理→转炉→炉外精炼→连铸 2.短流程 废钢（DRI 、HBI、生铁等）→UHP 电弧炉→炉外精炼→ 连 铸→ 连轧 4 铁水的物理热和化学热是转炉炼钢的基本热源 5 电炉炼钢的废钢代用品（1）直接还原铁（ （2）碳化铁（Fe3C） （3）脱 碳粒铁 6 根据石灰的煅烧条件，一般把煅烧温度过高或煅烧时间过长说获得的晶 粒粗大、气孔率低或体积密度大的石灰称为硬烧石灰； 7 将煅烧温度在 1100℃左右获得的晶粒细小、气孔率高或体积密度小的石 灰称为软烧石灰。 一般软烧石灰即为活性石灰。 介于两者性质之间的叫中烧石灰。 8 铁水预处理的类型 1 铁水脱硅处理 2 铁水脱硫处理 3 铁水同时脱硫磷处理 4 铁水提钒、提 铌处理 铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素或从铁水中回收 有价元素的一种铁水处理工艺 转炉一炉钢的冶炼过程包括： 装料、吹炼（供氧、造渣） 、出钢、脱氧与合金化、溅渣护炉和倒渣几个 阶段。 一炉钢的吹氧时间通常为 12~18min， 冶炼周期为 30min 左右。 10 依据氧势图，元素氧化顺序： T<1400 ℃：Si、V、Mn、C、P、Fe T：1400~1530 ℃：Si、C、V、Mn、P、Fe T> 1530 ℃：C、Si、V、Mn、P、Fe 转炉炼钢系统包括以下部分： 供料系统 转炉系统 供气系统 净化系统 辅 助设备 11 乳化概念： 金属液滴或气泡弥散在炉渣中 12 留渣操作 留渣操作就是将上炉终渣的一部分留给下炉使用。 终点熔 渣的碱度高，温度高，并且有一定 (TFe)含量，留到下一炉，有利于初期渣尽早 形成，并且能提高前期去除 P、S 的效率，有利于保护炉衬，节省石灰用量。 采用留渣操作时，在兑铁水前首先要加石灰或者先加废钢稠化冷凝熔渣， 当炉内无液体渣时方可兑入铁水，以避免引发喷溅。 溅渣护炉技术在某种程度上可以看作是留渣操作的特例。 13 后吹的危害有：1 钢水碳含量降低，钢中氧含量升高，从而钢中夹杂物增 多，降低了钢水纯净度，影响钢的质量。 2 渣中 TFe 增高、降低炉衬寿命。3 增加了金属铁的氧化， 降低钢水收得率， 使钢铁料消耗增加。 4 延长了吹炼时间， 降低转炉生产率。 增加了铁合金和增碳剂消耗量，氧气利用率降低，成本增加。 14 脱氧的方法 1 沉淀脱氧 是将脱氧剂加入到钢水中，使溶于钢 水中的氧结合成稳定的氧化物即脱氧产物，并与钢水分离排到熔渣中， 从而达到 降低钢中氧含量的目的。 2 扩散脱氧 一般是用于电炉还原期或炉外精练。 首先用炭粉、Fe-Si 粉、 Ca-Si 合金粉、Al 粉和石灰等材料造还原渣，脱除渣中的氧，使渣中的 FeO 含量 极低（约小于 1%） ，进而降低钢——高碱度烧结矿 + 酸性炉料。 13 直接还原和间接还原区的划分： 受布多尔反应的制约， Fe-O-C 体系平衡各相组成图中铁的各级氧化物稳定存 在的区间是以温度划分的高炉内 IR 和 DR 区域也是以温度划分 T<800 的低温区，碳的气化反应尚未开始 IR 区 T>1100 的高温区，碳过剩时，CO2 不能稳定存在的 DR 区 800-1100 的中温区，碳的气化反应区，有不同程度的发展 IR ，DR 共存区 简单划分：1000 度等温线作为 IR 与 DR 的分界线，因为过 1000 度后，碳的 气化反应将以很高的速度进行 13 A 焦炭的作用* a 燃料——热能 高炉冶炼所消耗热量的 70%~80%来自 燃料燃烧（另 20％～30％来自热风） 。b 还原剂——化学能 焦炭中所含的固定 碳以及焦炭燃烧产生的 CO 是铁及其他氧化物进行还原的还原剂。 c 料柱骨架 ——特殊的机械能 d 生铁渗碳的碳源 20 A 14 烧结矿的转鼓指数= 20 100 % 15 四种典型的黏结体系* A FeO -SiO2 液相体系铁 B CaO-SiO2 液相体系 C CaO -Fe2O3 液相体系 D CaO-FeO-SiO2 液相体系 17 一般自熔性烧结矿的特点 （1） 钙铁橄榄石与铁橄榄石同属一个晶系， 构造相似：结构致密，还原性较差； （2）液相黏度小，故烧结时透气性较好， 但易形成大气孔烧结矿。 17 一般自熔性烧结矿生产的操作特征 高温高碳，低氧势。 18 球团生产包括两个过程：A 矿粉成型（造球） ；b 焙烧固结。 19 球团矿焙烧过程大体上可分为 3 个阶段——生球干燥、 焙烧固结、 冷却。 20 固结机理——先氧化为 Fe2O3 而后再结晶固结 ；是一种简单的高温再 结晶过程 接还原反应：低、中温区所进行的还原反应—还原剂为气体 CO 和 H2，还原 产物为 CO2 和 H2O。 接还原反应： 高温区所进行的还原反应——还原剂为固体 C， 还原产物为 CO。 23 Si 的还原途径之一：渣相还原。 还原途径之二：气相还原。是铁水增硅得主要途径，尤其反应 SiO（g）+[C] = [Si] + CO SiO（g）+C 焦 = [Si] + CO 气态 SiO 的生产： 主要在风口前燃烧带生成。 24 这就是高炉冶炼过程中的硫的分布规律方程式。
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3 真空脱氧 将已炼成合格的钢水置于真空条件下，这样就打破 [C]、 [0] 之间原有的平衡状态，引起了[C]、[0]反应，也就是通过钢中的碳脱除钢中的氧。 4 复合脱氧 实际生产中多采用复合脱氧。复合脱氧的特点是: (1) 可以提高脱氧元素的脱氧能力，因此复合脱氧比单一元素脱氧 更彻 底。 (2) 倘若脱氧元素的成分比例得当，有利于生成液态的脱氧产物，便于产物 的分离与上浮，可降低钢中夹杂物含量，提高钢质量。 (3) 有利于提高易挥发元素在钢中的溶解度，减少元素的损失，提高脱氧元 素的脱氧效率。 15 电炉炼钢设备 供电系统 机械设备 除尘系统 加料系统 供氧 设备 16 碱性电弧炉氧化法冶炼一炉钢的工艺操作为：补炉→装料→熔化期→氧化 期→还原期→出钢 弧炉炉衬损害的原因及解决方案 （1） 在冶炼一炉钢的过程中， 炉衬寿命受温度影响主要是还原期间和出钢至 装料完毕送电以前这段时间。 前者受电弧直接辐射的影响， 后者受温度激冷激热 而引起炉衬剥落。氧化末期过高的冶炼温度也是降低炉衬寿命的重要原因之一。 为降低温度对炉衬寿命的影响, 关键在于应该有一个合理的供电制度。 （2）过低的炉渣碱度或过高的流动性使 “ 渣线 ” 受到严重的侵蚀。随时调 整好冶炼各期炉渣的碱度和流动性、以及合适的渣量，可减少对炉衬的侵蚀，保 证熔池内物化反应的顺利进行。 在调整炉渣碱度的问题上， 主要在于提高熔化渣 的碱度到 2 左右，并控制好还原期加入萤石与火砖块的数量以及还原剂 Si 粉和 Al 粉的数量。 （3）电炉熔化期的大塌料和氧化期产生的大沸腾，会使炉衬遭到严重破坏， 应力求避免。 18 补炉的原则： “高温、快补、薄补”，“ 先外后里”；“先坏后好”。这三 条原则都是利用出钢后炉内的高温和余热使补炉材料烧结好。 19 布料原则： 下致密，上疏松；中间高，四周低，炉门口无大料。使得 送电后穿井快, 不搭桥,有利熔化的顺利进行。 氧化期的任务 1 进一步降低钢液中的磷含量，使其低于成品规格的一半；2 去除钢液中气 体和非金属杂质；3 加热和均匀钢水温度；4 控制钢中的含碳量。 氧化 期的主要任务是去磷和脱碳， 去除钢中气体，夹杂和钢液升温是在脱碳过程中同 时进行的。 21 1.Ar 气泡的清洗作用：一是: Ar 气泡相当于无数小真空泵，使[H]、[N]被 带出； 二是: 有利于夹杂物上浮排除； 2.Ar 气泡上浮造成钢液流动，起到搅拌钢液的作用，使钢液成分、温度均匀， 合成渣的脱氧、脱硫效率提高，合金收得率提高。 不足：温降较大。 221-Ar 气导管 2-石墨电极加热装置 3-观察孔 4-抽气管 5-加料装置 6-真空 室 7-吸管 8-钢包 RH 法的优点： 1 脱氢； 2 脱氧； 3 脱氮； 4 钢的质量。 23 结晶由两个基本过程构成：①.在液态金属中产生极小的晶体作为结晶中
炼钢部分
1 硫在钢中是以 FeS、MnS 形态存在，硫含量高的钢会产生“热脆”。 炼钢过程中的主要脱硫方式为熔渣脱硫，脱硫反应方程式： [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO) (吸热) 或 [FeS]+(MnO)=(MnS)+(FeO) (吸热) 2 磷在钢中以 Fe3P 或 Fe2P 形态存在，使钢的塑性，韧性降低，尤其低温 时韧性降低最厉害，这种现象称为“冷脆”。 磷对钢材性能的危害表现在：冷脆，调质钢的回火脆性，热加工性和焊接性 金属料：生铁、废钢、废钢代用品及铁合金； 非金属料：造渣料、熔剂、冷却剂等； 气体：氧气、氮气、氩气、及二氧化碳等。 。 磷对钢材性能的有利作用有：磷能降低硅钢的铁损，改善电磁性能提高钢的 抗腐蚀性（大气，海水，弱碱）以及改善钢的切削加工性能。 磷在钢中是以或形式存在，其化学反应式为： 2[P]+5(FeO)+(CuO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe] 放热 或 2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5[Fe] 放热 3 .氮对钢性能的危害表现在（1）由于 Fe4N 析出，导致钢材的时效性； （2） 降低钢的冷加工性能； （3）造成焊接影响区脆化。