钢铁冶金学炼钢部分知识汇总

应山月

一、        填空
1.        出钢的方法有挡渣出钢、钢渣混出。
2.        炼钢中五大危害元素有：S、P、O、H、N。
3.        转炉和平炉的不同点有：供氧源（转炉：鼓入空气；平炉：氧化铁）、热来源（转炉：反应热；平炉：蓄热炉）
4.        钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。
5.        炼钢的基本任务包括：（1）脱碳、脱磷、脱硫、脱氧 ；  （2）去除有害气体和夹杂；  （3）.提高温度；     （4）.调整成分
6.         完成炼钢任务的工艺手段：供氧，造渣，升温，加脱氧剂、合金化操作。
7.        钢中磷的含量高会引起钢的 “冷脆”，即从高温降到0℃以 下，钢的塑性和冲击韧性降低。
8.        硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。
9.        硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀性。硫还是连铸坯中偏析最为严重的元素。
10.        一般测定的是钢中的全氧，即氧化物中的氧和溶解的氧之和。
11.        钢中气体主要是指氢与氮，它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。
12.        在钢材的纵向断面上，呈现出圆形或椭圆形的银白色斑点称之为“白点”。
13.        钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响体现出双重性。
14.        钢中氮含量高时，在250-4500C温度范围，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。
15.        钢中非金属夹杂按来源分可以分成外来夹杂和内生夹杂。
16.        平炉冶炼的发明人：西门子、马丁。
17.        夹杂物按成分可以分为：氧化物夹杂、氮化物夹杂、硫化物夹杂、各种钙铝的复杂氧化物。
夹杂物按加工性能可以分为：塑性夹杂、脆性夹杂、点状不变形夹杂。
18.        从钢的性质  可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加钢的强度和硬度，但对韧性产生不利影响。
19.        锰是一种非常弱的脱氧剂，锰还可以略微提高钢的强度。
20.          对炼钢原料的基本要求：既要保证原料具有一定的质量和相对稳定的成分，又要因地制宜充分利用本地区的原料资源，不宜苛求。炼钢原料分为金属料，非金属料和气体。
21.        对铁水要求有： （1）成分； （2）带渣量；  （3）温度
22.        硅含量过高会使渣料和消耗增加，易引起喷溅，金属收得率降低，同时渣中过量的SiO2，也会加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。
23.        过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，造成喷溅，降低炉衬寿命，因此，进入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%。
24.        常用铁合金种类有：简单合金、复合脱氧剂、纯合金。
25.        通常把在1050-1150℃温度下焙烧的石灰，具有高反应能力的体积密度小，气孔率高，比表面积大，晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软性石灰。
26.        合成造渣剂是用石灰加入适量的氧化铁皮 、萤石、氧化锰或其他氧化物等熔剂，在低温下预制成型。
27.        常用的增碳剂有增碳生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉和焦炭粉。
28.        通常将内摩擦系数或黏度系数称为黏度。
29.        影响钢液黏度因素主要是温度和成分。
30.        黏度的倒数即为流体的流动性。
31.        钢液的表面张力就是指钢液和它的饱和蒸气或空气界面之间的一种力。
32.        影响钢导热系数的因素主要有钢液的成分、组织、温度、非金属夹杂物含量以及钢中晶粒的细化程度等。
33.        造好渣是炼钢的重要条件，造出成分合适、温度适当并具有适宜于某种精炼目的的炉渣，发挥其积极作用，抑制其不利作用。
34.        熔渣中碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比称之为熔渣碱度，常用符号R表示。
35.        熔渣R<1.0时为酸性渣，由于SiO2 含量高，高温下可拉成细丝，称为长渣，冷却后呈黑亮色玻璃状。  R>1.0为碱性渣，称之短渣。
36.        熔渣的氧化性也称熔渣的氧化能力，熔渣的氧化性是指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量。熔渣的氧化性通常用∑（%FeO）表示，主要是指FeO、Fe2O3。
37.        影响熔渣黏度的因素主要有：熔渣的成分，熔渣中的固体熔点，温度。
38.        影响熔渣表面张力的因素有温度和成分。  
39.        硅的氧化和还原反应的影响因素有温度、炉渣成分、金属液成分和炉气氧分压。
40.        将炼钢熔池中实际的含氧量与碳氧平衡的理论含氧量之间的差距，称之为过剩氧。
41.        钢液的脱硫主要是通过两种途径来实现，即炉渣脱硫和气化脱硫。
42.        脱硫的有利条件：高温，高碱度，低（FeO），好流动性。
43.        按脱氧原理分：脱氧方法有三种，即沉淀脱氧法，扩散脱氧法和真空脱氧法。
44.        脱氧反应可分以下几个步骤：1)脱氧剂加热熔化，溶解到钢水；2)脱氧元素[Mn]和钢水中[O]反应生成脱氧产物，有时在渣，钢界面和渣中（O）反应生成；3)脱氧产物上浮至渣中。
45.        脱氧元素被钢水吸收的部分与加入总量之比，称为脱氧元素收得率。
46.        转炉的分类按炉衬耐火材料性质—碱性转炉和酸性转炉； 按供入氧化性气体种类—空气和氧气转炉; 按供气部位—顶吹、底吹、侧吹及复合吹转炉;  按热量来源—自供热和外加热燃料转炉。
47.        转炉冶炼工艺制度有： 装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点控制和出钢。
48.        转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。
49.        影响硅氧化规律的主要因素：[Si]与[O]的亲和力，熔池温度，熔渣碱度和FeO活度。
50.        吹炼终了时，钢中的锰含量也称余锰或残锰。
51.        影响碳氧化速度的变化规律的主要因素有：熔池温度、熔池金属成分、熔渣中(∑FeO)和炉内搅拌强度。
52.        控制装入量的方法有：定量装入量、定深装入量和分阶段定量装入法。
53.        供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和枪位控制。
54.        氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。
55.        供氧操作分为恒压变枪、恒枪变压和恒压变枪几种方法。
56.        造渣制度是确定合适的造渣方法、渣料的种类、渣料的加入数量和时间以及加速成渣的措施。
57.        影响石灰溶解速度的因素主要有：石灰本身质量、铁水成分、炉渣成分、供氧操作。
58.        常用的造渣方法有单渣法、双渣法和双渣留渣法。
59.        爆发性喷溅、泡沫性喷溅和金属喷溅是氧气顶吹转炉吹炼常见的喷溅。
60.        出钢温度首先取决于炼钢中的凝固温度，凝固温度则根据钢种的化学成分而定。
61.        终点控制主要是指终点温度和成分的控制。
62.        终点的控制实质就是脱碳和温度的控制，把停止吹氧又俗称为“拉碳”。
63.        采用的挡渣法有挡渣球法、挡渣塞法、气动挡渣器法，气动吹渣法。
64.        电炉中增C的作用是：提高热量、活跃熔池。
65.        铁水的成分：Si、Mn、P、S
66.        钢液的脱气速度取决于脱碳速度和原始钢液的气体含量。
67.        脱气过程三个环节有：由液相向气—液界面传质；在气夜界面的化学反应；由气夜界面向气相的传质。
68.        硫化物夹杂来源：（1）残留于钢中的脱硫产物（2）钢中硫在低温时析出的硫化物夹杂（3）在钢液中存在着氧化物夹杂表面寄生的硫化物夹杂物或者以氧化物为核心包围一层硫化物夹杂。
69.        按钢液降温过程中形成的硫化物夹杂分：一次夹杂、二次夹杂、三次夹杂、四次夹杂。
70.        夹杂物按在钢材中成不同形态分为：塑性夹杂、脆性夹杂、不变形夹杂；按夹杂物不同来源分：外来夹杂物、内生夹杂物。
71.        对于钢液给予搅拌的目的在于使钢液运动促使夹杂物的聚集和上浮。

应山月

二、判断题   （以下都是正确表述）
72.         随着磷含量的增加，钢液的表面张力降低显著，从而降低了钢的抗裂性能。
73.        钢中大部分内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产生的。
74.        碳能显著改变钢的液态和凝固性质。
75.          硅能提高钢的机械性能，增加了钢的电阻和导磁性。
76.         废钢的长度应小于转炉口直径的1/2，废钢单重一般不应超过300kg。
77.        海绵铁中金属铁含量较高，S、P含量较低，杂质较少。
78.        高碳钢的流动性比低碳钢钢液的好。
79.        表面层质点受内部质点的吸引力大于气体分子对表面层质点的吸引力。
80.        钢液的表面张力是随着温度的升高而增大。
81.        通常钢中合金元素越多，钢的导热能力就越低。
82.        转炉炼钢造碱性氧化渣，而电炉炼钢造碱性还原渣。
83.        温度越高，则熔渣的流动性越好，熔渣中（FeO）反应能力增强，熔渣的氧化性增强。
84.        熔渣中高熔点组元越多，熔化温度越高。
85.        温度升高，熔渣的黏度降低。
86.        熔渣的表面张力一般是随着温度的升高而降低
87.        硅的氧化有利于保持或提高钢液的温度。
88.        在炼钢过程中，应尽量控制锰的氧化，以提高钢水残（余）锰量，发挥残锰的作用。
89.        炉渣成分的影响主要表现为炉渣碱度和炉渣氧化性的影响。
90.        在一般情况下，为了达到脱铬保碳的目的，熔池温度不超过1400℃。
91.        温度是钒选择氧化最重要的影响因素。
92.        （FeO）的来源主要与枪位、加矿量有关，（FeO）的消耗主要与脱碳速度有关。
93.        硬吹时，载氧液滴大量进入钢中，碳氧反应激烈，
94.        熔池氧化性较弱；软吹时，则进入钢中氧少，熔渣氧化性提高。
95.        切忌化渣枪位过高或长时间高枪位化渣，避免∑(FeO) 过高。
96.        总之，炉渣碱度高，有利于渣中铬的还原，炉渣氧化性强，促进钢水中钢水铬的氧化。温度高、CO分压低，可达到脱碳保铬的目的。
97.        要实现还原脱磷，必须加入比铝更强的脱氧剂，使钢液达到深度还原。通常加入Ca，Ba或CaC2 等 强还原剂。

应山月

三、简答
98.        避免钢水回磷的措施：（1）挡渣出钢，尽量避免下渣；（2）适当提高脱氧前的炉渣碱度； （3）出钢后向钢包渣面加一定量石灰，增加炉渣碱度；（4） 尽可能采取钢包脱氧，而不采取炉内脱氧；（5） 加入钢包改质剂
99.        脱氧方式极其特点
沉淀脱氧法是指将脱氧剂加到钢液中，它直接与钢液中的氧反应生成稳定的氧化物，即直接脱氧。沉淀脱氧效率高，操作简单，成本低，对冶炼时间无影响，但沉淀脱氧的脱氧程度取决于脱氧剂能力和脱氧产物的排出条件。
扩散脱氧的速度慢，时间长，可以通过吹氩搅拌或钢渣混冲等方式加速脱氧进程。另外，进行扩散脱氧操作前，需换新渣，以防止回磷。
真空脱氧法：将钢包内钢水置于真空条件下，通过抽真空打破原有的碳氧平衡，促使碳与氧的反应，达到通过钢中碳去除氧的目的。此法的优点是脱氧比较彻底，脱氧产物为CO气体，不污染钢水，而且在排出CO气体的同时，还具有脱氢、脱氮的作用。
100.        黏度的意义：（1）直接影响元素扩散速度（2）直接影响氧化还原的扩散速度（3）直接影响气体的逸出（4）黏度过大，渣中带铁严重（5）黏度过低，炉衬损失严重，冲刷损失、产物离开迅速
101.        泡沫渣：在吹炼过程中，由于氧射流与熔池的相互作用，形成了气—熔渣—金属液密切混合的三相乳化液。分散在炉渣中的小气泡的总体积往往超过熔渣本身体积的数倍甚至数十倍。熔渣成为液膜，将气泡包住，引起熔渣发泡膨胀，形成泡沫渣。
102.        为加快脱硫应采取的措施有哪些？
（1）        增大碱度不仅使Ls提高，而且也在一定范围内提高脱硫的传质系数；
（2）        提高温度以提高硫在渣中的扩散系数；
（3）        搅拌熔池增大钢渣界面积以加速脱硫；
（4）        为加速脱硫应在碱度高、渣钢脱氧良好的条件下进行，以保证大的脱硫速度。
104.装料次序
对使用废钢的转炉，一般先装废钢后装铁水。先加洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，以保护炉衬不被大块废钢撞伤，而且过重的废钢最好在兑铁水后装入。
为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应立即兑入铁水。炉役末期,以及废钢装入量比较多的转炉也可以先兑铁水,后加废钢。
105. （简答3选1）氧气流量：指在单位时间内向熔池供氧的数量，常用标
准状态下体积量度，其单位为m3/min或m3/h。
供氧强度：指在单位时间内每吨钢的氧耗量，  它的单位是m3/(t•min)。
喷枪高度：指氧枪喷头出口端距静止金属液面的高度，单位为厘米。
氧压：指测定点的压力。单位为帕
107.返干：当炉渣的溶化温度与当时的熔池温度非常接近时，炉渣变得粘稠而不活跃，往往成为半熔融状态而失去精炼能力，即为出现“返干”现象。

计算题
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渣量计算-----元素平衡法
•  已知：原料中，Mn0.58%，终点余锰0.17%（一般会剩余30~40%），渣中MnO3.92%，钢水量900kg，求渣量。
•  解题思路：利用Mn的总量平衡
•  1）原料中的Mn=1000×0.58%=5.8kg
•  2）钢水中的Mn=900×0.17%=1.53kg
•  3）进入渣中Mn=5.8-1.53=4.27kg
•  4）渣量=4.27/3.92%=108.9kg
•  5）渣量占钢水量的比例：108.9÷900=12.1%