鋼鐵冶金原理考試重點(diǎn)

1、 煉鋼的基本任務(wù)是什么，通過哪些手段實(shí)現(xiàn)？ 答：煉鋼的基本任務(wù)是脫碳，脫磷，脫硫，脫氧，去除有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度 和調(diào)整成分。 主要技術(shù)手段為：供養(yǎng)，造渣，升溫，加脫氧劑和合金化操作。 2、 磷和硫?qū)︿摦a(chǎn)生哪些危害？脫磷硫的機(jī)理，什么是磷容，硫容，影響脫磷硫的因素。 答：磷：引起鋼的冷脆，鋼的塑性和沖擊韌性降低，并使鋼的焊接性能與冷彎性能變差。 硫：使鋼的熱加紅性能變壞，引起鋼的熱脆性。 脫磷：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO ? P2O5)+5[Fe] 2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO ? P2O5)+5[Fe] 磷容：爐渣容納磷的能力Cp = Lj 1 5 P p f 2 - a 5 影響因素：溫度，堿度，爐渣氧化性。舊[0] 脫磷的條件：高堿度、高氧化鐵含量(氧化性)、良好流動性熔渣、充分的熔池攪動、適 當(dāng)?shù)臏囟群痛笤俊? 脫硫：[S]+(CaO)=(CaS)+[O] [S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O] 硫容：表達(dá)了爐渣容納硫的能力C = L -齢 S S f 脫硫的影響因素：溫度，堿度，渣中(FeO)金屬液成分[Si][C]能降低氧活度，有利于脫 硫。脫硫的有利條件：高溫，高堿度，低(FeO),低粘度，反應(yīng)界面大(攪拌)。 3、 實(shí)際生產(chǎn)中為什么要將a (Mn) /a (S)比作為一個指標(biāo)進(jìn)行控制？ 答：Mn在鋼的凝固范圍內(nèi)生成MnS和少量FeS。這樣可有效防止鋼熱加工過程中的熱脆， 故在實(shí)際生產(chǎn)中將® (Mn) (S)比作為一個指標(biāo)進(jìn)行控制，提高® (Mn) /® (S)，可 以提高鋼的延展性，當(dāng)® (Mn) /® (S)=7時不產(chǎn)生熱脆。 4、 氫和氮?dú)鈱︿摃a(chǎn)生哪些危害？ 答：氫在固態(tài)鋼中的溶解度很小，在鋼水凝固和冷卻過程中，氫和co、n2氣體一起析出， 形成皮下氣泡中心縮孔，疏松，造成白點(diǎn)和發(fā)紋。鋼中含有氫氣的氣孔會沿加工方向被拉長 形成裂紋，進(jìn)而引起鋼材的強(qiáng)度，塑性，沖擊韌性的降低，發(fā)生氫脆現(xiàn)象。 氮含量高的鋼材長時間放置，將會變脆。原因是鋼種氮化物析出速度很慢，逐漸改變鋼的 性能。鋼種含氮量高時，在250°C—450°C溫度范圍，表面發(fā)藍(lán)，鋼的強(qiáng)度升高，沖擊韌性 降低，稱之為藍(lán)脆。氮含量增加，鋼的焊接性能也變壞。 5、 外來夾雜和內(nèi)生夾雜的含義是什么？ 答：外來夾雜是指冶煉和澆鑄過程中，帶入鋼液中的爐渣和耐火材料以及鋼液為大氣所氧化 所形成的氧化物。 內(nèi)生夾雜是在脫氧和凝固過程中產(chǎn)生的，包括脫氧時的脫氧產(chǎn)物，鋼液溫度下降時，S、 O、N等元素溶解度下降而已非金屬夾雜型式出現(xiàn)的生成物；凝固過程中因溶解度降低，偏 析而發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物；固態(tài)鋼相變?nèi)芙舛茸兓傻漠a(chǎn)物。 6、 熔渣在煉鋼中的作用體現(xiàn)在哪些方面？ 答：①去除鐵水和鋼水中的磷、硫等有害兀素，同時能將鐵和其它有用兀素的損失控制最低； ②保護(hù)鋼液不過度氧化，不吸收有害氣體，保溫，減少有益元素?zé)龘p；③防止熱量散失，以 保證鋼的冶煉溫度；④吸收鋼液中上浮的夾雜物及反應(yīng)產(chǎn)物。 7、 什么是渣的氧化性，堿度，渣的指標(biāo)。 答：熔渣的氧化性是指在一定的溫度下，單位時間內(nèi)熔渣向鋼液供氧的數(shù)量。 全氧折合法：^(%FeO) = (%FeO) +1.35 (%Fe O ) 2 3 全鐵折合法：^(%FeO) = (%FeO) +0.90 (%Fe O ) 2 3 熔渣氧化性在煉鋼過程中的作用體現(xiàn)在對熔渣自身、對鋼水和對煉鋼操作工藝影響三個方 面。影響化渣速度，渣中FeO能促進(jìn)石灰溶解，加速化渣，改善煉鋼反應(yīng)動力學(xué)條件，加速 傳質(zhì)過程；影響熔渣粘度，渣中Fe2O3和堿性氧化物反應(yīng)生成鐵酸鹽，降低熔渣熔點(diǎn)和粘度， 避免煉鋼渣“返干”影響熔渣向熔池傳氧。 熔渣中堿性氧化物濃度總和與酸性氧化物濃度總和之比稱之為熔渣堿度。R=®CaO/®SiO2 指標(biāo)：熔點(diǎn)、黏度、密度、表面張力。 8、 碳氧反應(yīng)的作用是什么，脫碳速率如何表達(dá)？ 答：[C]+0.5O2=CO [C]+[O]=CO [C]+（FeO）=[Fe]+CO 作用：①加大鋼-渣界面，加快反應(yīng)的進(jìn)行；②攪拌熔池均勻成分和溫度；③有利于非金屬 夾雜物的上浮和有害氣體的排出；④放熱升溫。 脫碳速率表達(dá)式：-d®[c]%/dt=kc®[c]%。 9、 鋼液脫氧有哪幾種方式，各有什么特點(diǎn)？ 答：沉淀脫氧：效率高，應(yīng)用廣泛，可同時對鋼液合金化，脫氧產(chǎn)物會部分殘留，污染鋼液。 擴(kuò)散脫氧：不污染鋼液，但效率低。 真空脫氧：不污染鋼液，對鋼液有精煉作用，但設(shè)備成本咼。 10、 轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼的原材料各有哪些？ 答：轉(zhuǎn)爐：鐵水（生鐵），廢鋼，鐵合金，造渣劑，冷卻劑，增碳劑，燃料和氧化劑。 電爐：廢鋼，生鐵，造渣劑，冷卻劑，增碳劑，燃料和氧化劑。 11、 什么是活性石灰，它有哪些特點(diǎn)？ 答：通常把在1050°C-1150°C溫度下，在回轉(zhuǎn)窯或新型豎窖內(nèi)焙燒的石灰叫活性石灰。它具 有咼反應(yīng)能力，體積密度小，孑L隙度咼，比表面積大晶粒細(xì)小等特點(diǎn)。 12、 螢石在煉鋼中起什么作用？ 答：加速石灰溶解，迅速改善爐渣流動性。 13、 氧氣頂吹冶煉過程中元素的氧化，爐渣成分和溫度變化體現(xiàn)出什么樣的特征？ 答：元素變化：吹煉初期，[Si]、[Mn]大量氧化，隨著吹煉的進(jìn)行，由于石灰的溶解,2FeO*SiO2 轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO*SiO [Si]被氧化至很低程度。而吹煉后期，爐溫上升（MnO）被還 原，[Mn]含量上升。[C][P][S]均在吹煉中期，氧化脫去速度最快。 爐渣成分變化：槍位低時，（FeO）降低，礦石多時，（FeO）增高，脫碳速度高時， （FeO）低，吹煉初期，由于[Si]的氧化爐渣堿度不高，但隨著石灰的溶解直至 吹煉結(jié)束，爐渣堿度均呈上升。 溫度變化：入爐鐵水1300C左右；吹煉前期結(jié)束：1500C左右；吹煉中期：1500C -1550C ；吹煉后期：1650C-1680C. 14、 什么是終點(diǎn)控制，終點(diǎn)的標(biāo)志是什么？終點(diǎn)制度有哪些？終點(diǎn)控制的方法有哪些？ 答：終點(diǎn)控制是轉(zhuǎn)爐吹煉末期的重要操作，主要指終點(diǎn)溫度和和成分的控制。 達(dá)到終點(diǎn)的表現(xiàn)為：①鋼中碳含量達(dá)到所煉鋼種要求的范圍；②鋼中P、S含量低于規(guī)定 下限要求一定范圍;③出鋼溫度保證能順利進(jìn)行精煉和澆鑄;④達(dá)到鋼種要求控制的含氧量。 終點(diǎn)控制多采用副槍點(diǎn)測和靜、動態(tài)相結(jié)合的控制方法。對于終點(diǎn)的控制，可分為軌道跟 蹤法和動態(tài)停吹法。 15、 轉(zhuǎn)爐的五大制度。 答：裝料制度，供氧制度，造渣制度，溫度制度，脫氧合金化制度。 16、 側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)的特點(diǎn)體現(xiàn)在哪些方面？ 答：使碳的發(fā)熱能力顯著增加，是熔池溫度升溫迅速，渣中的FeO含量較高，吹煉效率較 高，熱損小，有利于控制渣中工（FeO）含量，有利于熔池攪拌，有利于靈活控制冶金過程。 17、 頂?shù)讖?fù)吹工藝與頂吹工藝相比有哪些特點(diǎn)？ 答：①成渣速度快，需要的時間比頂吹轉(zhuǎn)爐短； ② 渣中工（FeO）含量從吹煉初期到中期逐漸降低，中期變化平穩(wěn)，后期稍有升高； ③ 頂?shù)讖?fù)吹工藝比頂吹工藝的脫氮效率高； ④ 出鋼前鋼水中的殘錳比頂吹轉(zhuǎn)爐高； ⑤ 脫磷率、脫硫率比頂吹轉(zhuǎn)爐咼； ⑥ 石灰單耗低，渣量少，能形成高堿度氧化性爐渣，提前脫磷，直接拉碳。 18、 何謂短流程相比它有哪些優(yōu)點(diǎn)？電爐煉鋼工藝路線的三位一體、四個一指什么？ 答：廢鋼一電爐煉鋼流程，其流程短，設(shè)備布置、工藝銜接緊湊，投入產(chǎn)出快，故稱為“短 流程” 優(yōu)點(diǎn)：投資少，建設(shè)周期短，生產(chǎn)能耗低，操作成本低，勞動效率高，占地面積小，環(huán) 境污染小。 “三位一體”電爐冶煉一爐外精煉一連鑄 “四個一”：電爐一爐外精煉一連鑄一連軋 19、 傳統(tǒng)電爐氧化法冶煉過程包括哪幾個階段，其中熔化，氧化，及還原各期的主要任務(wù) 是什么？ 答：六個階段：補(bǔ)爐、裝料、熔化、氧化、還原、出鋼。 熔化期主要任務(wù)：①將塊狀固體爐料快速熔化，并加熱到氧化溫度；②提前造渣，早期去 磷；③減小鋼液吸氣與揮發(fā)。 氧化期主要任務(wù)：①當(dāng)脫磷任務(wù)重時，繼續(xù)脫磷到要求值（＜0.02%）；②脫碳至規(guī)格下限； ③去氣，去夾雜；④提高鋼液溫度。 還原期主要任務(wù)：①脫氧至要求值；②脫硫至一定值；③調(diào)整鋼液成分，進(jìn)行合金化；④ 調(diào)整鋼液溫度。 20、 試述現(xiàn)代電爐煉鋼工藝的操作特點(diǎn)，差別？ 答：配以爐外精煉，電爐采用留鋼留渣操作，達(dá)到快速熔化與升溫操作，脫磷操作，脫碳操 作，合金化，良好的溫度控制，泡沫渣操作。 21、 試述現(xiàn)采用超高功率（uhp）電爐的目的及其主要優(yōu)點(diǎn)。 答：目的：利用廢鋼原料，提高生產(chǎn)率，發(fā)展電爐煉鋼。 主要優(yōu)點(diǎn)：縮短熔化時間，提高生產(chǎn)率，提高電熱效率，降低電耗，容易與爐外精煉、 連鑄相配合，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的目標(biāo)。 22、 電爐煉鋼采用無渣出鋼的意義，渣鋼分離技術(shù)有哪些，偏心底出鋼電爐的優(yōu)點(diǎn)有哪些？ 答：意義：電爐煉鋼的無渣出鋼操作會使?fàn)t內(nèi)留有部分鋼水和幾乎全部的爐渣，這為下一爐 煉鋼時的加速熔化、早期脫磷創(chuàng)造了條件。同時，由于液體熔池的存在，熔化初期的電弧穩(wěn) 定性得以提高，平均出入功率增加，這對提高生產(chǎn)率有利。 渣鋼分離技術(shù)：低位出鋼法，偏心底出鋼法，偏位底出鋼法。 偏心底出鋼電爐的優(yōu)點(diǎn)：①出鋼傾動角度減小，簡化電爐傾動結(jié)構(gòu)，降低短網(wǎng)的阻抗，增 大水冷爐壁使用面積，提高爐體壽命；②留鋼留渣操作：無渣出鋼，改善鋼質(zhì)，有利于精煉 操作，節(jié)能；③爐底部出鋼：減少出鋼時間，降低出鋼溫度，節(jié)約電耗，減少鋼水的吸氣和 二次氧化，提高鋼的質(zhì)量，提高鋼包壽命。 23、 試述直流電弧爐與交流電弧爐設(shè)備的主要區(qū)別，以及直流電弧爐的優(yōu)越性。 答：主要區(qū)別：直流電弧爐增加了可控硅整流裝置，爐頂石墨電極由三根變成一根，增設(shè)爐 底電極，其中，爐底電極的設(shè)置是直流電弧爐的最大特征。 優(yōu)越性：①大幅降低石墨電極的消耗，可降低50%左右；②降低電能消耗，節(jié)電5%-10%； ③對電網(wǎng)干擾和沖擊小，電壓閃爍降低50%左右；④爐襯壽命增高；⑤噪聲降低；⑥電磁攪 拌力強(qiáng)，鋼液成分溫度均勻。 24、 比較傳統(tǒng)煉鋼流程與現(xiàn)代煉鋼流程，指出傳統(tǒng)煉鋼流程的缺點(diǎn)，試述鋼水二次精煉的 優(yōu)越性。 答：傳統(tǒng)煉鋼流程的缺點(diǎn)：低效率，高成本，鋼種質(zhì)量低，合格率低，冶煉時間長，環(huán)境污 染嚴(yán)重，工藝控制難于掌控。 二次精煉的優(yōu)越性：提高鋼的質(zhì)量，擴(kuò)大品種，縮短冶煉時間，提高生產(chǎn)率，調(diào)節(jié)煉鋼爐 與連鑄的生產(chǎn)節(jié)奏，降低煉鋼成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 25、 什么是鐵水預(yù)處理，鐵水預(yù)處理的種類有哪些？ 答:所謂鐵水預(yù)處理是指鐵水對入煉鋼爐之前對其進(jìn)行脫除雜質(zhì)元素或從鐵水回收有價值元 素的一種鐵水處理工藝。 分兩類（1）普通鐵水預(yù)處理：鐵水脫硅，脫磷，脫硫。（2）特殊鐵水預(yù)處理：針對鐵水中 的特殊元素進(jìn)行提純精煉或資源綜合利用而進(jìn)行的處理過程，如鐵水提釩提鎢等 26、 簡單分析金屬鎂預(yù)脫硫的基本原理。深脫硫的方法，設(shè)備，脫硫劑。 答：（1）金屬鎂溶于鐵水：Mg（固）——Mg （液）——Mg （氣）——［Mg］（溶于鐵水） （2）高溫下，鎂和［s］有強(qiáng)親和能力，鐵水中［Mg］和氣態(tài)的鎂都能與鐵水中的硫迅速反應(yīng) 生成固態(tài)的硫化鎂，反應(yīng)生成的硫化鎂再鐵水溫度下是固態(tài)的并進(jìn)入渣中。 方法：鋪撒法，搖動法，機(jī)械攪拌法，噴吹法，吹氣攪拌法，鎂脫硫法，連續(xù)處理法 27、 LF爐主要有哪些冶金功能？ 答：（1）創(chuàng)造還原氣氛使鋼液可以進(jìn)一步脫氧，脫硫以及除去非金屬夾雜（2）氬氣攪拌有 利于鋼液脫氧脫碳反應(yīng)，加快夾雜物上浮，清除夾雜（3）埋弧加熱，輻射熱小，對爐襯有 保護(hù)作用，熱效率高，提高渣的還原性，提高合金收的率（4）自渣精煉，渣對鋼中氧化物 吸附溶解，達(dá)到脫氧效果，堿度高，硫分配比大 28、 RH真空處理的工作原理及冶金功能是什么？ 答：原理：在脫氣室下部設(shè)有與其相通的兩根循環(huán)流管，脫氣處理是將環(huán)流管插入鋼液，靠 脫氣室抽真空的壓差使鋼液由管子進(jìn)入脫氣室，同時又兩根管子中的上升管吹入驅(qū)動氣體氬 氣，利用氣泡泵原理引導(dǎo)鋼水通過脫氣室和下降管產(chǎn)生循環(huán)運(yùn)動，并在脫氣室內(nèi)脫除氣體。 功能：真空脫碳，真空脫氣，脫硫，脫磷，升溫，均勻鋼水溫度，均勻鋼水成分和除夾雜物。 29、 深脫硫的方法，設(shè)備，脫硫劑。 答：鋼包噴粉脫硫，頂渣（或覆蓋渣）吹A(chǔ)r和真空處理噴粉脫硫，其它還有喂線等方法。脫 硫劑有CaO- CaF2。 30、 試述不銹鋼爐外精煉的種類，AOD與VOD發(fā)各自特點(diǎn)，解釋降碳保鉻的含義。 答：種類：AOD 法、VOD 法、CLV 法、ASEA-SKF 法、RH-DB 法、LFV 法。 AOD法：①可吸入大量氣體，對爐料選擇靈活性大，脫碳速度大，生成效率高，成本低； ②AOD法熱效率好；③采用電爐生產(chǎn)效率高；④AOD爐可以隨時扒渣和二次造渣，生產(chǎn)含 硫極地的鋼；⑤設(shè)備簡單，投資少，維修方便；⑥易控制，易于實(shí)現(xiàn)自動化。 VOD法：①通過對真空度的控制，可完全控制［c］氧化進(jìn)行脫碳，減少還原劑用量；②在鋼 包精煉后不吸收［N］,［O］,易于冶煉超低碳，氮以及氧不銹鋼；③VOD法的氬氣消耗量少 “去碳保鉻”的含義：在一定溫度時，對一定成分的鋼來說，Cr］3fcr3/kfc為常數(shù)，鋼中［C］ 4 Cr4 c 只與PCO有關(guān)，降低PCO就可以達(dá)到降低含碳量的目的，從而達(dá)到降碳保鉻的目的。