《炼钢学》考试复习参考资料--最新版.docx

冶金工程炼钢学考试复习参考资料第一部分：填空题1、 耐火材料的“三高”技术是：高纯原料、高压成型、高温烧成，以得到高纯度、高密度、高强度的高效碱性耐火材料。2、 炼钢用原材料主要包括：金属料、造渣材料、氧化剂、冷却剂等。其中金属料有铁水、废钢、铁合金；造渣材料有石灰、萤石、生白云石、合成渣料、废粘土砖；氧化剂有氧气、铁矿石和氧化铁皮。3、 钢液的脱氧方法主要有：沉淀脱氧、钢、渣界面脱氧、真空下脱氧和扩散脱氧。4、 钢中夹杂物按不同来源分为外来夹杂和内生夹杂。5、 钢液中杂质的氧化方式：直接氧化和间接氧化。6、 顶吹氧气转炉吹炼工程的操作制度：装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度。7、 装料顺序一般是先加废钢，后兑铁水。目前国内外顶吹氧气转炉控制装入量的制度有定量装入、定深装入和分阶段定量装入。8、 供氧制度中几个主要工艺参数是：氧气流量、供氧强度、氧压、喷枪高度。9、 氧枪操作主要的三种方式是恒枪变压、变压变枪、恒压变枪。10、在造渣制度中，影响石灰溶解速度的因素有石灰本身的质量、铁水成分、炉渣成分和供氧操作。11、为保证钢水成分和减少温度损失，常采用红包出钢和挡渣出钢法，（用挡渣球和挡渣帽）并在盛钢桶内投加小粒石灰或白云石稠化炉渣，防止回磷。12、多段炼钢少渣吹炼新工艺是将炼钢过程分为三个独立的氧化阶段，分设于炼铁和连铸之间，其中，第一阶段是铁水脱硅，第二阶段是铁水脱磷（同时脱硫），第三阶段是在转炉少渣吹炼下进行脱碳和提温。13、炉外处理的基本方法分为加热、真空、搅拌、渣洗、喷吹、喂丝。14、顶底复合吹炼的三种类型为顶吹氧底吹惰性气体、顶底按比例复合吹氧、顶吹氧底吹氧并喷熔剂。15、炉渣的作用：脱除磷硫、向金属熔池传氧、减少炉衬侵蚀等。16、控制吹炼终点的方法有拉碳法（一次拉碳法，高拉补吹）和增碳法。17、工业中常用的铁水脱硫剂CaC2，Mg，CaO，Na2O。18、石灰融化因素：石灰质量、炉渣成分、熔池温度、比渣量、熔池搅拌。18、电炉冶炼六个阶段（老三期）：补炉，装料，熔化期，氧化期，还原期，出钢，钢液的合金化，其中，熔化、氧化、还原期组成，俗称老三期。19、补炉方法：补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料的混合方式不同，又分为干补、湿补和半干补三种。原则：快补，热补，薄补20、布料经验：下致密、上疏松、中间高、四周低、炉门口无大料21、熔化期任务：将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。22、熔化期操作：合理供电，及时吹氧，提前造渣。23、熔化期四个阶段及供电操作：点弧（低电压、较低电流）穿井（较大电压、较大电流）主熔化（最高电压、最大电流供电） 熔末升温（低电压、大电流）24、缩短熔化期的措施：1).减少停工时间，2).强化用氧，3).提高变压器输出功率，4).废钢预热。 25、氧化期的主要任务及主要操作；继续脱磷到要求脱磷； 脱碳至规格下限脱碳；去除气、去夹杂二去；提 高 钢 液 温度升温。氧化期操作：造渣与脱磷，氧化与脱碳，气体与夹杂物的去除，氧化期的温度控制。26、还原期主要任务：脱 氧 至 要 求脱氧；脱硫至一定值脱硫；调 整 成 分合金化；调整温度调温。其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。27、出钢方式：大口，深冲，渣、钢混出。28、钢中碳氧化的三种方式：气态氧和钢中碳相互作用（1/2O2+C=CO）、渣中氧和碳相互作用（FeO）+C=Fe+CO）、钢中氧和钢中碳相互作用（O+C=CO）29、氢气的危害是造成“白点（发纹）”，即是“氢脆”现象，氮气的危害是造成“蓝脆”，二者在高温下的溶解度小，即在“高温”下有利于二者排出。30、炉外精炼的方法：提升脱气法（DH法）、真空循环脱气法（RH法）31、石灰溶解时导致其不溶解的因素是：硅酸二钙层（C2S）的产生。32、温度控制:是指吹炼过程熔池温度和终点钢水温度的控制。第二部分：名词解释题1、软吹：若喷头距离液面较远，则氧流对液面的冲击力较小，氧气射流穿入熔池较浅，接触面积较大，这种情况称为“软吹”2、硬吹：当喷头距液面较近，则氧流对液面的冲击力较大，氧气射流穿入熔池较深，接触面积较小，这种情况称为“硬吹”3、冶炼周期：相邻两炉钢之间的间隔时间（即从装入钢铁料至倒渣完毕的时间）。4、双渣法：整个吹炼过程中需要倒出或扒出部分炉渣（约1/22/3），然后重新加加料造渣。5、单渣法：整个吹炼过程中不倒渣、不扒渣。6、双渣留渣法：将双渣法操作的高碱度、高氧化铁、高温、流动性好的终渣留一部分在炉内，然后在吹炼第一期结束是倒出，重新造渣。7、铁水预处理：铁水兑入炼钢炉之前的处理，普通铁水预处理，铁水脱硫，脱硅，脱磷。8、炉渣返干：在冶炼工程中，由于渣中富有大量CO气泡以及渣中（FeO）被金属液滴中的碳所还原，渣中的液态部分消失的现象，被称为炉渣“返干”。9、余锰：吹炼终了时，钢中的锰含量也称余锰或残锰。10、回磷：是在冶炼过程中如果炉温过高，碱度和过低，造成成品钢中的%P比冶炼终了时钢水中高的现象叫“回磷”。其反应：4（CaO）+5(FeO)+2P=(4CaO.P2O5)+5Fe，出钢后钢中的回磷一般为0.010.02%。 避免回磷的措施：挡渣出钢，尽量避免下渣；适当提高脱氧前的炉渣碱度； 出钢后向钢包渣面加一定量石灰，增加炉渣碱度；尽可能采取钢包脱氧，而不采取炉内脱氧；加入钢包改质剂。11、炉容比：转炉腔内的自由空间的容积与金属装入量之比。12、熔渣的氧化性：指在一定温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量，也称熔渣的氧化能力，是熔渣的一个重要性质，决定了脱磷、脱碳，以及去除夹杂物等。13、转炉热效率：指加热钢水的物理热和炉渣的物理热占总热量的百分率。14、终点控制：主要指终点温度和成分的控制，终点的控制实质是脱碳和温度的控制。 吹炼到终点的具体条件：（1）钢中的碳达到所炼钢种要求的范围，（2)钢中S、P低于规定下限要求一定范围，(3)出钢温度保证能顺利经行精炼和浇铸，（4）达到钢种要求控制的氧含量。15、脱氧：向钢液加入某些脱氧元素，脱除其中多余氧的操作。16、合金化：加入一种或几种合金元素，使其在钢中的含量达到钢种规格要求的 操作。17、喷溅：通常把随炉气携走、从炉口溢出或喷出炉渣的金属的现象。 防止喷溅的基本措施：控制好的熔池温度，前期不过低，中、后期不过高。18、溅渣保护机制：（1）对镁碳砖表面脱碳层的固化作用（2）减轻了炉渣对衬砖面的直接冲刷侵蚀（3）抑制了镁碳砖表面层的氧化，防止炉衬砖基体收到严重的侵蚀（4）新溅渣层有效地保护了炉衬溅渣层的结合界面19、蚀损形式：1炉渣和钢水对溅渣层的机械冲刷2 溅渣层的高温熔化脱落3 炉渣对溅渣层的化学侵蚀20、溅渣护炉的基本原理：利用高速氮气射流冲击熔渣液面，将MgO饱和的高碱度炉渣喷溅涂敷在炉衬表面，形成一层具有一定耐火度的溅渣层。21、负能炼钢:转炉工序能耗计算中消耗能量小于回收能量时，称为负能炼钢。22、扩散脱氧：是一种只在冶炼纯铁，或在实验室条件下的一种借助炉渣中氧化、铁减少而使钢中O减少的脱氧方法。23、沉淀脱氧：指向钢液中加入对氧的亲和力比铁大的元素，夺取溶解在钢液中的氧，并生成不溶于钢液中的氧化物或复合氧化物而排至炉渣中的脱氧方法。（直接向钢液中加入块状的硅铁、硅锰铝、硅钙、铝等脱氧剂叫做沉淀脱氧）24、钢渣界面脱氧：在钢渣界面进行，渣中不稳定氧化物及钢液中溶解的氧和钢液中的脱氧元素反应，其脱氧产物向炉渣中溶解。25、真空脱氧：利用真空条件下碳的高脱氧能力和金属氧化物的蒸汽压比金属的蒸汽压高的特点进行脱氧的方法。26、熔渣的碱度：指熔渣中碱性成分量的总和与酸性成分量的总和之比。27、保护渣的作用： 1、隔热保温，防止钢液通过氧化；2、吸收钢液表面的非金属夹杂物；3、改善钢锭也模壁之间的传热条件，减少钢锭凝固过程中产生的热应力，有利于减少钢锭裂纹；第三部分：简答题1、 简述转炉炼钢对铁水成分和温度的要求。答：转炉炼钢要求铁水的温度12001300C，小转炉控制的温度偏高些。 对铁水中元素的要求：Si是发热元素，转炉用吹氧法冶炼时硅在0.50.8%之间为宜；Mn是发热元素，一般要求在0.2%左右；P是高炉中不能去除的元素，在转炉中要求其尽量有稳定的含P成分，以稳定转炉的吹炼制度；S在氧化渣下脱硫并不太多，且是钢中有害元素，转炉炼钢要求能将铁水中硫脱至S1500，Si、Mn含量减少，P-O亲和力小于C-O,碳氧化消耗较多的（FeO），熔渣中（FeO）有所下降，熔池搅拌强烈，使脱碳反应激烈进行；吹炼后期，T继续升高至超过1600，C含量随着中期脱碳反应的进行而降低，渣中降低，从而脱碳反应速率逐渐降低。、磷的氧化规律：根据脱磷的有利条件低温度、高炉渣碱度、高（FeO）、增加渣量，增加P的活度系数。反应前期，温度低，（FeO）升高，不利条件是R较低，中期，温度上升，（FeO）下降，C-O反应加剧，这两个时期有利于P氧化脱除。而反应后，随着温度的进一步升高，会出现“回磷”。、硫的氧化规律：根据脱硫的有利条件-高温度、高碱度、低（FeO）、增加渣量。吹炼前期，由于熔池T低，R低，（FeO）较高，渣的流动性较差，因此，脱硫速度很慢；吹炼中期，熔池T逐渐上升，（FeO）降低，R因大量石灰熔化而增加，熔池乳化效果好，是脱硫的最好时期；吹炼后期，熔池温度已升至出钢温度，（FeO）开始回升，R增加，熔池搅拌较中期差，因此脱硫速度稍低于中期。7、 转炉炼钢吹炼过程中熔渣中（FeO）含量有什么变化规律，它的来源与消耗与什么因素有关？答：转炉炼钢吹炼过程中熔渣中（FeO）含量的变化规律为：吹炼前期，由于原料带入一定量的FeO，所以前期熔渣中的（FeO）较高，而在吹炼中期，由于脱碳、脱磷、脱硫等一系列反应的进行，引起熔渣中（FeO）有所降低，吹炼后期，钢中C含量已被脱至较低水平，而转炉的吹氧仍在继续，所以后期熔渣中（FeO）又有所回升。熔渣中（FeO）取决于来源和消耗两个方面，（FeO）的来源主要与枪位和加矿量有关，消耗主要与脱碳速度有关：枪位：枪位低时，高压氧气流冲击熔池，熔池搅拌剧烈，渣中金属液滴升高，形成渣、金属乳浊液，脱碳速度加快，消耗渣中（FeO）。加矿量：渣料中加矿石多，（FeO）含量增加。脱碳速度：脱碳高，（FeO）降低。8、 枪位调节与铁水温度、成分、渣的成分、供氧压力和炉料装入量等的关系是什么？答：铁水温度：若T铁偏低，应先压枪提温，后提枪化渣，以防止渣中（FeO）集聚发生引发大量喷溅，即采用低高低枪位操作。铁水成分：铁水中Si、P含量高时，若采用双渣操作，可先低枪位脱硅、磷，倒掉酸性渣；若采用单渣操作，由于石灰加入量大，应较高枪位化渣，铁水中含Mn高时，有利于化渣，枪位可适当低些。炉内留渣：采用双渣留渣法时，由于渣中（FeO）升高，有利于石灰熔化，因此，吹炼前期枪位适当低些，以防渣中（FeO）过高而引发泡沫喷溅。供氧压力：高氧压与低枪位同时。装入量变化：炉内超装时，熔池液面高，枪位应相应提高。9、 简要叙述造渣过程，以及各时期对造渣的要求。答：造渣过程：吹炼前期，炉渣主要来自铁水中Si、Mn、Fe的氧化产物，加入炉内的石灰块，由于温度降低，表面形成冷凝外壳，造成熔化滞止期。由于发生Si、Mn、Fe的氧化反应，炉内温度逐渐升高，促进石灰熔化，炉渣碱度逐渐上升。各时期对造渣的要求：吹炼初期，要保持炉渣有较高的氧化性，（FeO）稳定在2530%，以促进石灰熔化，迅速提高碱度，尽量提高前期脱磷、硫率和避免酸性渣侵蚀炉衬。吹炼中期，炉渣的氧化性不得过低，（FeO）保持在1016%，避免炉渣“返干”。吹炼后期，要保证脱磷、硫所需要的炉渣高碱度，同时控制好终渣氧化性，避免终渣氧化性过强或过弱。10、影响石灰溶解速度的因素有哪些？如何提高石灰的溶解速度？答：影响石灰溶解速度因素有石灰本身质量、铁水成分、炉渣成分和供氧操作。冶炼初期石灰表面C2S层的生成是石灰溶解缓慢的重要原因。因此，为了加速石灰溶解过程，必须设法破坏并去除C2S壳层，其方法之一是加入能够急剧降低C2S熔点的组元，如萤石、铝矾土、矿石、氧化铁皮等溶剂，使C2S的形态发生改变，形成分散的聚集体状态直至解体。除此之外，还可以采用所能允许的最小石灰块度、实行石灰预热和加入活性石灰等方法。在吹炼过程中，加入氧化铁皮、铁矿石等，对保持渣中合理的氧化铁含量，以加速石灰的溶解也有较好的效果。由于在吹炼中期，炉渣返干是石灰溶解缓慢的另一个重要原因，所以防止吹炼中期炉渣返干也可以提高石灰溶解速度。此外，提高熔池温度和加强熔池的搅拌均可加速石灰熔化的传质过程，加速渣壳和C2S的溶解，有利于石灰块的迅速熔化。11、什么叫泡沫渣，影响渣泡沫化的因素是什么，如何控制泡沫渣的产生？答：泡沫渣是指在吹炼过程中，在氧射流与熔池的相互作用下，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炉渣本身体积的十倍之多的现象。影响渣泡沫化的因素主要有：进入渣中气体的量，这是熔渣泡沫化的外部条件，单位时间内进入炉渣的气体越多，炉渣的泡沫化程度越高，例如吹炼中期脱碳速度快，产生气体量大，容易出现炉渣严重泡沫化现象。气体在渣中停留的时间，这是熔渣泡沫化的内部条件，它取决于熔渣的粘度和表面张力。炉渣的表面张力愈小，其表面积就愈易增大即小气泡愈易进入而使之发泡；增大炉渣的粘度，将增加气泡合并长大及从渣中逸出的阻力，渣中气泡的稳定性增加。泡沫渣的控制：转炉吹炼的初期和末期，因脱碳速度小而炉渣的泡末化程度较低，因而控制的重点是防止吹炼中期出现严重的泡沫化现象。通常是因枪位过高，炉内的碳氧反应被抑制，渣中聚集的(FeO)越来越多（内部条件具备），温度一旦上来便会发生激烈的碳氧反应，过量的CO气体充入炉渣（外部条件具备），使渣面上涨并从炉口溢出或喷出，形成所谓的喷溅。为此，生产中应是在满足化渣的条件下尽量低些，切忌化渣枪位过高和较高枪位下长时间化渣，以免渣中(FeO)过高。 出钢前压枪降低渣中的(FeO)，破坏泡沫渣，以减少金属损失。 12、常用冷却剂有哪些，什么叫冷却效应，实际生产过程如何实现温度的终点控制？答：顶吹氧气转炉炼钢通常使用的冷却剂有废钢、铁矿石、氧化铁皮。 冷却剂的冷却效应是指为加热每千克冷却剂到一定的温度消耗物理热和冷却剂发生化学反应消耗的化学热之和。实际生产过程实现温度的终点控制为：接近终点（据耗氧量及吹氧时间判断）时，停吹测温，并进行相应调整：若温高，加石灰降之：温低，加Fe-Si并点吹提之。13、碳的终点控制有哪些方法，各有何特点，简要描述。答：终点碳的控制方法有两种，即拉碳法和增碳法。1）拉碳法控制方式：在实际生产中拉碳法又分为一次拉碳和高拉补吹两种控制方式。转炉吹炼中将钢液的含碳量脱至出钢要求时停止吹氧的控制方式称为一次拉碳法。冶炼中高碳钢时，将钢液的含碳量脱至高于出钢要求0.20.4%时停吹，取样、测温后，再按分析结果进行适当补吹的控制方式称为高拉补吹法。主要优点：（1）终渣的（FeO）含量较低，金属收得率高，且有利于延长炉衬寿命；（2）终点钢液的含氧低，脱氧剂用量少，而且钢中的非金属夹杂物少；（3）冶炼时间短，氧气消耗少2）增碳法吹炼平均含碳量大于0.08%的钢种时，一律将钢液的碳脱至0.05%0.06%时停吹,出钢时包内增碳至钢种规格要求的操作方法叫做增碳法。主要优点：（1）终点容易命中，省去了拉碳法终点前倒炉取样及校正成分和温度的补吹时间，因而生产率较高； （2）终渣的（FeO）含量高，渣子化得好，去磷率高，而且有利于减轻喷溅和提高供氧强度；（3）热量收入多，可以增加废钢的用量。（4）操作稳定，易于实现自动控制。采用拉碳法的关键在于，吹炼过程中及时、准确地判断或测定熔池的温度和含碳量努力提高一次命中率。而采用增碳法时，则应寻求含硫低、灰分少和干燥的增碳剂。14、终点判断是什么，如何实现？答：终点判断就是在吹炼终了时，对钢水的温度和碳含量做出判断，看是否符合出钢要求。1）碳含量的判断常用的判断仪器是热电偶结晶定碳仪，其特点是简单、准确，但速度慢。有前途的是红外、光谱等快速分析仪。生产中多凭经验对钢液含碳量进行判断，常用的方法有看火花、看火焰、看供氧时间和耗氧量。（1）看火花：吹炼中会从炉口溅出金属液滴，遇空气被氧化而爆裂形成火花并分叉，火花分叉越多，金属含碳越高，当C小于0.1%时，爆裂的碳火花几乎不分叉，形成的是小火星。（2）看火焰：金属含碳量较高时，碳氧反应激烈，炉口的火焰白亮、有力，长且浓密；当含碳量降到0.2%左右时，炉口的火焰稀薄且收缩、发软、打晃。（3）看供氧时间和耗氧量：生产条件变化不大时，每炉钢的供氧时间和耗氧量也不会有太大的出入，因此，当吹氧时间及耗氧量与上炉接近时，本炉钢也基本到达终点。2）温度的判断 目前常用插入式热电偶测定钢液的温度，生产中还可以借倒炉的机会观察炉内情况凭经验进行判断。 若炉膛白亮、渣面上有火焰和气泡冒出，泡沫渣向外涌动，表明炉温较高；反之，若渣面暗红，没有火焰冒出，则炉温较低。 16、简要叙述少渣吹炼工艺的特点。 答：少渣吹炼工艺：分设于炼铁和连铸之间，第一阶段是铁水脱硅；第二阶段是铁水脱磷（同时脱硫）第三阶段是在转炉少渣吹炼下进行脱碳和提温。 其特点：1、还原性功能，吹入的锰矿精，可利用渣少，（FeO）低，熔池较高的特点，是（MnO）直接还原，回收锰矿中的Mn,从而提高钢液中的锰含量 2、钢中的氢含量明显减少，由于散装料及铁锰消耗量减少，少渣精炼是钢水和炉渣的含量明显降低，3、铁损明显减少，由于渣量减少，渣带走的铁损明显减少。17、分析脱磷和脱硫的热力学和动力学条件 脱硫反应：（CaO）+S=（CaS）+O H0；（MgO）+S=（MgS）+O H0；(MnO)+S=(MnS)+O H0；钢渣间脱硫是吸热反应，脱硫的碱度较高，炉渣呈弱还原性，有良好的流动性，（CaO）含量高有利于脱硫，（FeO)含量高不利于脱硫，但一定量的（FeO）可助熔化渣。温度高有利于脱硫反应的进行，搅拌熔池增大钢渣界面积以加速脱硫。 脱磷反应：2P+5（FeO）+3（CaO）=3CaO*P2O5 + 5Fe H0； 2P+5（FeO）+4（CaO）=4CaO*P2O5 + 5Fe H0；钢渣界面的脱磷反应是放热反应，降低温度有利于脱磷，脱磷炉渣为氧化性炉渣，在相同的氧化条件下，碱度越高，脱磷能力越强，碱性CaO、MgO都能和酸性P2O5结合，从而降低渣中的P2O5系数。高（FeO）含量会促进脱磷，使Lp增大，（FeO）升高，表面的氧化性能力强，钢渣具有高的氧化性，能促进脱磷的顺利进行。良好的流动性熔渣，充分的熔池搅拌有利于增大脱磷的界面，有利于脱磷，脱磷反应为放热反应，为保证一定的反应速度，应保持适当的温度。大渣量有利于脱磷量的增大。所以多次扒渣操作队脱磷有利。18、 炼钢脱碳的好处及脱碳的限制性环节：作用：（1）促进熔池成分和温度均匀（2）加大钢渣界面，提高了化学反应速度（3）有利于非金属夹杂物的上浮和有害气体的排出，降低了钢中气体含量和夹杂物数量（4）脱碳反应与炼钢中其他反应有着密切的联系（5）有利于熔渣的形成（6）放热升温限制性环节：（1）反应物C和O向反应区扩散（2）碳和氧在反应区进行化学反应（3）反应后产物的排出CO或CO+CO（4）混合物的逸出19、石灰的作用、要求、活性石灰作用：主要用于造渣、脱P、脱S，用量比较大；能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱S，脱P效果，减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。要求：石灰CaO含量高，SiO2和S含量低；生过烧率低，活性高；块度适中；保持清洁、干燥和新鲜；粒度要求：转炉 20-50mm，电炉 20-60mm。活性石灰：通常把在1050-1150温度下焙烧的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。20、萤石作用；白云石作用；合成造渣剂：萤石（CaF2）作用：助熔作用加速石灰溶解，迅速改善炉渣流动性。但大量使用萤石增加喷。白云石（CaCO3.MgCO3）作用：转炉中代替部分石灰造渣减轻炉渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命。溅渣护炉操作中调整渣中的MgO含量。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。21、熔渣的作用、来源、分类与特点、组成1). 熔渣的作用：控制钢液的氧化还原反应；脱除杂质（S、P），吸收夹杂物；防止钢液的吸气；防止钢液的散热；稳定电弧燃烧（对EAF和LF）；防止钢液的二次氧化（钢包/中包覆盖剂、结晶器保护渣）；炉渣是电阻发热体（对电渣