炼钢工艺学作业答案

炼钢任务：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 。 主要炼钢工艺：铁水预处理, 脱硫预处理； 三脱(脱硅、脱磷、脱硫)预处理 ；转炉或电弧炉炼钢； 炉外精炼（二次精炼）；连铸 1、氧气射流对熔池的物理作用？ 顶吹氧O2出口速度通常可达300～350m/s； 氧流与熔池作用，将动量传递给金属液； 金属熔池产生循环运动 2、比较炼钢条件下铁氧化物的稳定性。 Fe＋[O]＝FeO G＝－112442＋46.56 T [1,2] 2/3Fe+[O]=1/3Fe2O3 G＝－152988＋87.94 T [1,2] 3/4Fe+[O]=Fe3O4 G＝－177232＋92.96 T [1,2 Fe3O4可以看作为FeOFe2O3； FeO最稳定； Fe2O3/FeO平均为0.8。 3、炉渣是如何发挥传氧作用的？ 炉渣中FeO与氧化性气氛接触，被氧化成高价氧化物Fe2O3； 渣－铁界面，高价Fe2O3被还原成低价FeO； 气相中的氧因此被传递给金属熔池。 当传氧过程达到平衡时，铁液中[O]达到饱和，[O]饱和含量由炉渣的氧化性所确定。 4、什么是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FetO以后再同其它杂质进行反应。 5、脱碳反应的产物－CO在炼钢过程中具有什么作用？ 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。 6、什么是过剩氧[O]？其主要影响因素是什么？ 实际熔池的[O]含量与碳－氧化学平衡的[O]含量之差称为过剩氧[O]: [O]＝[O]实际 － [O]平衡 过剩氧[O]的大小与脱碳反应动力学有关，脱碳速度快，[O]低；熔池搅拌强， [O]低；底吹、顶底复吹转炉炼钢[O]低 7、有利于[Si]氧化反应因素是什么？ [Si]的氧化反 应对炼钢过程有何影响？ 有利于[Si]氧化反应因素：提高[Si]的活度；降低渣中(SiO2)的活度；较低温度。 [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。 1、有利于[Mn]氧化反应因素是什么？ 有利于[Mn]氧化反应因素：提高[Mn]的活度；提高渣中(FeO)的活度；降低渣中(MnO)的活度；较低温度。 2、有利于脱磷的工艺条件有哪些？ 有利于脱磷的工艺条件：降低温度有利于脱磷反应； 提高炉渣碱度有利于脱磷反应； 增加炉渣氧化铁活度有利于脱磷反应； 增加渣量有利于脱磷反应； 增加[P]活度系数有利于脱磷反应。 3、炼钢炉渣成分范围是怎样的？ 炼钢炉渣成分范围：CaO SiO2 MgO Al2O3 45～55% 12～20% 4～13％ 2~4％ MnO P2O5 FetO CaO/SiO2 2～6% 1~5% 12～28% 3~4.5 4、什么是回磷？造成炼钢过程和脱氧过程回磷的原因是什么？ 1) 回磷 炼钢过程回磷；脱氧过程回磷。 2) 炼钢过程回磷原因：吹炼中期炉渣返干， FetO含量减少； 温度偏高。 脱氧过程回磷原因：出钢带渣量多；炉渣碱度降低；[O]含量降低。 5、如何生产低磷钢？、低磷钢生产(铁水预处理、氧气炼钢);超低磷钢(P<20ppm)生产(铁水预处理＋二次精炼脱磷) 6、有利于脱硫的因素有哪些？提高温度；提高[S]的活度系数；提高炉渣(O2-)活度；降低炉渣(S2-)活度系数；降低[O]活度。 1、什么是回硫？造成回硫的原因是什么？炉渣碱度对回硫有重要的影响 炼钢炉料中的硫主要来自废钢、铁水渣和铁水， 石灰等带入的硫很少。 1)回硫主要发生在吹炼的前半期； 2)吹炼前半期炉渣碱度低是促使回硫的重要原因，如 能在吹炼前期快速将碱度提高到2.3以上，将能够减 轻回硫； 3)炉料中的硫主要来自废钢和脱硫渣，减少带渣对抑 制回硫十分重要。 4)冶炼超低硫钢时应采用减少废钢用量或使用低硫优 质废钢、尽可能减少铁水带渣方法。 2、对钢液进行脱氧的方法有哪些？（1）直接（沉淀）脱氧法； （2）扩散脱氧法； （3）真空脱氧法。 3、沉淀脱氧与扩散脱氧相比有何优缺点？直接（沉淀）脱氧是用与氧亲和力较铁与氧亲和力强的元素作脱氧剂，脱氧剂与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。沉淀脱氧是目前广为采用的脱氧方法。脱氧时将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（例如铝、钙、镁等）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，但由于部分脱氧产物会滞留在钢中。 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。由氧在渣－钢之间的分配平衡关系式可知，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。 4、1650℃下，元素脱氧能力的强弱顺序如何？Ca > Al > Ti > C >Si > V > Cr > Mn 5、为何要采用复合脱氧剂？硅－锰复合脱氧 硅比锰的脱氧能力强，但是用硅－锰同时脱氧，可以降低SiO2的活度，得到更低的残余氧含量锰同样能提高铝的脱氧能力，锰硅同时存在时可进一步提高铝的脱氧能力。2、钙－硅复合脱氧 非常强的脱氧能力； 炼钢温度下Ca的蒸汽压很高(1.6～3.7大气压); Ca在钢液中溶解度很低 (0.15～0.16%)；仅用Ca脱氧损耗很大3为了提高Ca的脱氧效率，需要同时加入第三元素， 提高Ca在钢液中的溶解度。碳、硅、铝能够显着提高Ca的溶解度；每加入1％的C、Si、Al，Ca的溶解度分别增加90％、25％、20％；硅－钙合金、铝－钙合金被广泛采用。 6、非金属夹杂物对钢有什么危害，如何减少钢 中非金属夹杂物？疲劳寿命；延性、韧性；焊接性能；HIC性能；各向异性(链状Al2O3)；耐蚀性；表面质量； 加工性能。  减少钢中非金属夹杂物的途径: 减少脱氧产物对钢液的污染  采用合适的脱氧制度  吹氩或电磁搅拌  真空脱氧  确保足够的镇静时间  防止钢液的二次氧化  减少外来杂质的污染 7、钢中气体的来源有哪些？通过哪些方法可以 脱除？ 钢中气体的来源：空气（N2、H2O）；炉料（石灰、废钢、合金、耐火材料等）。 1）利用脱碳反应脱除[N]、[H] 脱碳可以强烈搅拌熔池，加速[N]、[H]向 液－气反应界面的传递； 脱碳反应生成大量CO气泡，在CO气泡内氮、 氢的分压近似为零； CO气泡可成为N2、H2核心。 （2）钢水包内吹氩脱除[N]、[H] 3）钢水真空精炼脱除[N]、[H]