钢铁冶金学(炼钢部分)
钢铁冶金炼铁部分课后作业题及答案()

1—1高炉炼铁工艺由哪几部分组成?答案(1):在高炉炼铁生产在中,高炉是工艺流程的主体,从其上部装入的铁矿石燃料和溶剂向下运动,下部鼓入空气燃烧燃料,产生大量的还原性气体向上运动。
炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程,最后生成液态炉渣和生铁。
组成除高炉本体外,还有上料系统、装料系统、送风系统、冷却系统、液压系统、回收煤气与除尘系统、喷吹系统、动力系统1—2 高炉炼铁有哪些技术经济指标?答案:综合入炉品位(%)炼铁金属收得率(%)生铁合格率(%)铁水含硅(%)铁水含硫(%)风温(℃)顶压(KPa)熟料比(%)球矿比(%)高炉利用系数(t/m3.d)综合焦比(Kg/t)入炉焦比(Kg/t)焦丁比(Kg/t)喷煤比(Kg/t)1—3 高炉生产有哪些特点?答案:一是长期连续生产。
高炉从开炉到大修停炉一直不停地连续运转,仅在设备检修或发生事故时才暂停生产(休风)。
高炉运行时,炉料不断地装入高炉,下部不断地鼓风,煤气不断地从炉顶排出并回收利用,生铁、炉渣不断地聚集在炉缸定时排出。
二是规模越来越大型化。
现在已有5000m3以上容积的高炉,日产生铁万吨以上,日消耗矿石近2万t,焦炭等燃料5kt。
三是机械化、自动化程度越来越高。
为了准确连续地完成每日成千上万吨原料及产品的装入和排放。
为了改善劳动条件、保证安全、提高劳动生产率,要求有较高的机械化和自动化水平。
四是生产的联合性。
从高炉炼铁本身来说,从上料到排放渣铁,从送风到煤气回收,各系统必须有机地协调联合工作。
从钢铁联合企业中炼铁的地位来说,炼铁也是非常重要的一环,高炉体风或减产会给整个联合企业的生产带来严重影响。
因此,高炉工作者要努力防止各种事故,保证联合生产的顺利进行。
1—5 高炉生产有哪些产品和副产品,各有何用途?答案:高炉冶炼主要产品是生铁,炉渣和高炉煤气是副产品。
(1)生铁。
按其成分和用途可分为三类:炼钢铁,铸造铁,铁合金。
(2)炉渣。
钢铁冶金学(炼铁部分)

钢铁冶⾦学(炼铁部分)钢铁冶⾦学(炼铁部分)第⼀章概论1、试述3种钢铁⽣产⼯艺的特点。
答:钢铁冶⾦的任务:把铁矿⽯炼成合格的钢。
⼯艺流程:①还原熔化过程(炼铁):铁矿⽯→去脉⽯、杂质和氧→铁;②氧化精炼过程(炼钢):铁→精炼(脱C、Si、P等)→钢。
⾼炉炼铁⼯艺流程:对原料要求⾼,⾯临能源和环保等挑战,但产量⾼,⽬前来说仍占有优势,在钢铁联合企业中发挥这重⼤作⽤。
直接还原和熔融还原炼铁⼯艺流程:适应性⼤,但⽣产规模⼩、产量低,⽽且很多技术问题还有待解决和完善。
2、简述⾼炉冶炼过程的特点及三⼤主要过程。
答:特点:①在逆流(炉料下降及煤⽓上升)过程中,完成复杂的物理化学反应;②在投⼊(装料)及产出(铁、渣、煤⽓)之外,⽆法直接观察炉内反应过程,只能凭借仪器仪表简介观察;③维持⾼炉顺⾏(保证煤⽓流合理分布及炉料均匀下降)是冶炼过程的关键。
三⼤过程:①还原过程:实现矿⽯中⾦属元素(主要是铁)和氧元素的化学分离;②造渣过程:实现已还原的⾦属与脉⽯的熔融态机械分离;③传热及渣铁反应过程:实现成分与温度均合格的液态铁⽔。
3、画出⾼炉本体图,并在其图上标明四⼤系统。
答:煤⽓系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。
4、归纳⾼炉炼铁对铁矿⽯的质量要求。
答:①⾼的含铁品位。
矿⽯品位基本上决定了矿⽯的价格,即冶炼的经济性。
②矿⽯中脉⽯的成分和分布合适。
脉⽯中SiO2和Al2O3要少,CaO多,MgO 含量合适。
③有害元素的含量要少。
S、P、As、Cu对钢铁产品性能有害,K、Na、Zn、Pb、F对炉衬和⾼炉顺⾏有害。
④有益元素要适当。
Mn、Cr、Ni、V、Ti等和稀⼟元素对提⾼钢产品性能有利。
上述元素多时,⾼炉冶炼会出现⼀定的问题,要考虑冶炼的特殊性。
⑤矿⽯的还原性要好。
矿⽯在炉内被煤⽓还原的难易程度称为还原性。
褐铁矿⼤于⾚铁矿⼤于磁铁矿,⼈造富矿⼤于天然铁矿,疏松结构、微⽓孔多的矿⽯还原性好。
⑥冶⾦性能优良。
冷态、热态强度好,软化熔融温度⾼、区间窄。
钢铁冶金学(炼钢学)

炼 钢 方 法(6)
• 瑞典人罗伯特·杜勒首先进行了氧气顶吹 转炉炼钢的试验,并获得了成功。1952 年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维兹城 (Donawitz)先后建成了30吨的氧气顶吹 转炉车间并投入生产,所以此法也称为 LD法。美国称为BOF法(Basic Oxygen Furnace)或BOP法。
钢铁冶金学(炼钢学)
钢 O铁B冶M金学/ Q(炼-钢B学O) P
炼 钢 方 法(8)
• 在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时,19781979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工 艺,即从转炉上方供给氧气(顶吹氧), 从转炉底部供给惰性气体或氧气,它不仅 提高钢的质量,降低了消耗和吨钢成本, 更适合供给连铸优质钢水。
钢铁冶金学(炼钢学)
钢铁冶金学(炼钢学)
钢铁冶金学(炼钢学)
LD/ BOF/ BOP
炼 钢 方 法(7)
• 1965年加拿大液化气公司研制成双层管氧 气喷嘴,1967年西德马克西米利安钢铁公 司引进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢 法,即OBM法(Oxygen Bottom Maxhuette) 。1971年美国钢铁公司引进 OBM法,1972年建设了3座200吨底吹转 炉,命名为Q-BO钢铁P冶金(学Q(炼钢u学i)et BOP)。
钢L铁D冶金- 学Q(炼- 钢B学O) P
炼 钢 方 法(9)
•我国首先在 1972-1973 年 在沈阳第一炼钢 厂成功开发了全 氧侧吹转炉炼钢 工艺。并在唐钢 等企业推广应用。
钢铁冶金学(炼钢学)
总之,炼钢技术经过200多 年的发展,技术水平、自动化程 度得到了很大的提高,21世纪炼 钢技术会面临更大的挑战,相信 会有不断的新技术涌现。
1.1 炼钢的发展历程
钢铁冶金学(炼钢部分)

耐火材料融损及 卷入
炼钢任务:
9)凝固成型
12
炼钢的基本任务:
1、脱碳; 2、脱磷; 3、脱硫; 4、脱氧; 5、脱氮、氢等; 6、去除非金属夹杂物; 7、合金化; 8、升温; 9、凝固成型 。
13
主要炼钢工艺: 铁水预处理; 转炉或电弧炉炼钢; 炉外精炼(二次精炼); 连铸。
14
3
伴随脱碳反应, 钢的熔点提高。
炼钢任务: 4)升温
1200℃ 1700℃
4
伴随脱碳反应,钢液[O]含量增加。
C(石墨)+1/2O2=CO C(石墨)=[C] 1/2O2=[O]
[C]+[O]=CO
G=-116204-83.617040-2.88T[2]
G=-20482-38.94T
[1]Reed Thomas, Free Energy of Formation of Binary Compounds, MIT Press, 1971 [2]J.F. Elliott, Thermochemistry for Steelmaking, Vol.2, Addison-Wesley 1963
30
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。
1-氧枪 2-乳化相 3-CO气泡 4-金属熔池 5-火点 6-金属液滴 7-作用区释放出的 CO气泡 8-溅出的金属液滴 9-烟尘
31
2、铁的氧化和还原
向熔池吹氧时
第一步,气体氧分子分解并吸附在铁的表面:
5
0.6
炼钢任务:
¬ wt% [O]£
1650¡ æ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
钢铁冶金学炼钢部分

炼钢学复习题第二章一.思考题1.炼钢的任务。
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式。
2.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S含量:过高的S 会产生较多的MnS夹杂,影响钢的性能。
3.Mn控制S的危害的原理,要求值。
Mn影响S的原理:钢中的Mn在凝固过程中同样产生选分结晶,在晶界处与S反应生产MnS。
Mns的熔点高,在轧制和连铸过程中仍处于固态,因此消除了低熔点FeS引起的热脆现象。
Mn\S:Mn对S的控制力,一般用Mn和S的质量百分数的比值表示,称为“锰硫比”。
钢铁冶金学炼铁部分第三版

钢铁冶金学炼铁部分第三版摘要:一、钢铁冶金概述二、炼铁原理与工艺1.高炉炼铁2.直接还原炼铁3.熔融还原炼铁三、炼铁原料与配料四、高炉操作与管理1.炉料准备2.炉内过程控制3.炉况判断与调整4.休风与焖炉五、炼铁环境保护与节能六、炼铁新技术与发展趋势正文:一、钢铁冶金概述钢铁冶金是指通过熔融、氧化还原、凝固等过程,将铁矿石等原料转化为钢铁的过程。
钢铁冶金主要包括炼铁、炼钢和轧制等环节。
其中,炼铁是钢铁冶金的基础,其目的是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
二、炼铁原理与工艺1.高炉炼铁高炉炼铁是将铁矿石、焦炭、熔剂等原料经过高温加热,使铁矿石中的铁氧化物被焦炭还原成金属铁的过程。
高炉炼铁具有生产能力大、成本低、金属回收率高等优点。
2.直接还原炼铁直接还原炼铁是将铁矿石等原料在高温下直接还原成金属铁的过程。
与高炉炼铁相比,直接还原炼铁具有能耗低、投资省、占地面积小等优点。
3.熔融还原炼铁熔融还原炼铁是将铁矿石等原料在高温下熔融,然后通过还原剂将铁氧化物还原成金属铁的过程。
熔融还原炼铁具有生产效率高、产品质量好等优点。
三、炼铁原料与配料炼铁原料主要包括铁矿石、焦炭、熔剂等。
铁矿石是炼铁的主要原料,其质量直接影响到炼铁过程和产品质量。
焦炭作为还原剂,在炼铁过程中起到关键作用。
熔剂主要用于调节炉内气氛和矿石的熔化。
四、高炉操作与管理1.炉料准备炉料准备包括铁矿石、焦炭、熔剂等原料的采购、储存、破碎、筛分等环节。
合理的炉料准备有利于保证高炉炼铁的稳定运行。
2.炉内过程控制炉内过程控制是高炉炼铁的关键,主要包括煤气流量、温度、压力等参数的调节。
通过炉内过程控制,可以使高炉达到最佳状态,提高金属回收率。
3.炉况判断与调整炉况判断与调整是根据高炉运行参数,判断高炉内发生的问题,并采取相应措施进行调整。
合理的炉况判断与调整有助于提高高炉炼铁的生产效率。
4.休风与焖炉休风是指高炉在短时间内停止煤气供应,以清理炉内积料和调整炉内气氛。
钢铁冶金学知识点总结

钢铁冶金学知识点总结一、钢铁冶金学概述钢铁是一种重要的金属材料,广泛用于建筑、机械、汽车、电子、航空航天等行业,对于国民经济的发展起着至关重要的作用。
钢铁冶金学是研究如何通过冶炼和加工原料来生产各种类型钢铁的学科。
本文将系统地介绍钢铁冶金学的相关知识,涉及原料、冶炼工艺、合金设计、热处理等内容。
二、原料1. 铁矿石铁矿石是钢铁冶金的原料,常见的有褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿等,其中以赤铁矿和磁铁矿为主要产状。
从原料稀缺角度来看,赤铁矿资源相对较丰富,但使用赤铁矿需要高温还原,而且其资源储量日益减少。
而磁铁矿则容易熔化,且熔点低,深受炼铁企业的喜爱。
2. 焦炭和燃料焦炭是冶金煤炭经高温干馏后得到的一种多孔性炭质燃料,是高炉炼铁的原料之一。
燃料也是冶金中常用的燃烧材料,其中包括煤、焦炭、天然气等。
3. 废金属资源钢铁冶金中还需要利用废钢、废铁等废弃金属资源进行熔炼,以提高资源利用率,降低能源消耗。
三、冶炼工艺1. 高炉冶炼高炉是一种用于生产铁水、生铁或合金铁的设备。
高炉内的冶炼过程较为复杂,主要包括炉料下料→还原→熔融→炉渣→收得铁水等步骤。
2. 炼钢炉冶炼炼钢炉冶炼采用的设备主要有转炉炼钢炉、电弧炉、氧气顶吹炼钢炉和底吹熔融锅炉等,是将生铁或铸铁通过熔化、脱碳、脱磷、分别半湿废气、装料等工艺,生产出合格钢的过程。
4. 电炉冶炼电炉冶炼是利用电能将废钢、废铁、生铁等熔化成合格的熔铁或合金。
其主要特点是能耗低、操作简便、保护环境等。
四、合金设计1. 合金元素合金元素是各种金属或非金属元素的混合物。
在钢材中,合金元素可以显著改变钢的组织和性能。
主要的合金元素有碳(C)、锰(Mn)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、铜(Cu)、钛(Ti)等。
2. 合金设计合金设计即根据钢材的使用要求和生产条件,选取合适的合金元素和比例,调整钢的成分和组织结构,以获得理想的性能和工艺性。
3. 合金设计的原则合金设计应根据具体用途确定设计要求。
钢铁冶金学(炼钢部分).

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°C→1700°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,每1%[C]可增加抗拉强度约980MPa;Si:增大强度、硬度的元素,每1%[Si]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。
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。
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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°C→1700°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,每1%[C]可增加抗拉强度约980MPa;Si:增大强度、硬度的元素,每1%[Si]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。
及电炉相比,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。
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: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;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f[C]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、锰的氧化及还原?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。
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-BOF-LF-RH-CC工艺;铁水预处理-BOF-真空喷粉精炼-CC工艺);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。
第三部分脱氧反应及钢中非金属夹杂物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T[O]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15~25%。
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、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:是用及氧亲和力较铁及氧亲和力强的元素作脱氧剂,脱氧剂及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[C]-[O]反应继续进行,利用[C]-[O]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>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;及单独元素脱氧相比,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)。
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,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。