北京科技大学 钢铁冶金学(炼钢部分)知识点复习.doc

炼钢学钢铁冶金学(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< % 的 Fe-C 合金为钢; C>% 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)。炼钢学吹氧炼钢的特点: 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: ,脱碳速度较小; ,脱碳速度几乎为定值; ,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: 炼钢学[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 、锰的氧化与还原? 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