炼钢学复习题
第二章
一．思考题
1.炼钢的任务。
1)脱碳：含碳量是决定铁与钢定义的元素，同时也是控制性能最主要的元素，一般来用向钢中供养，利于碳氧反应去除。2）脱硫脱磷：对绝大多数钢种来说，硫磷为有害元素，硫则引起钢的热脆，而磷将引起钢的冷脆，因此要求炼钢过程尽量去除。3）脱氧：在炼钢中，用氧去除钢中的杂质后，必然残留大量氧，给钢的生产和性能带来危害，必须脱除，减少钢中含氧量叫做脱氧。（合金脱氧，真空脱氧）4）去除气体和非金属夹杂物：钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮，非金属夹杂物包括氧化物，硫化物以及其他化合物，一般采用CO气泡沸腾和真空处理手段。5）升温：炼钢过程必须在一定高温下才能进行，同时为保证钢水能浇成合格的钢锭，也要求钢水有一定的温度，铁水最温度很低，1300摄氏度左右 Q215钢熔点1515摄氏度6）合金化：为使钢有必要的性能，必须根据钢中要求加适量的合金元素。7）浇成良锭：液态钢水必须浇铸成一定形状的固体铸坯，采用作为轧材的原料，同时要求质量良好，一般有模铸和连铸两种方式。
2.S的危害原因和控制方式。 （1） 产生热脆。（硫的最大危害）（2）形成夹杂：S在固体钢中基本上是以硫化物夹杂的
形式存在。降低塑性，危害各向同性（采用Mn抑制S的热脆），影响深冲性能和疲劳性能，夹杂物的评级，强度（S对钢的影响不大）（3）改善切削性能（这是硫的唯一有用用途）
（2） 控制措施有两种方法：（1）提高Mn含量：Mn/S高则晶界处形成的MnS量多、FeS
量生成量少，提高了钢的热塑性，减少了钢裂纹倾向。（2）降低S含量：过高的S会产生较多的MnS夹杂，影响钢的性能。
3.Mn控制S的危害的原理，要求值。Mn影响S的原理：钢中的Mn在凝固过程中同样产生选分结晶，在晶界处与S反应生产MnS。Mns的熔点高，在轧制和连铸过程中仍处于固态，因此消除了低熔点FeS引起的热脆现象。Mn\\S:Mn对S的控制力，一般用Mn和S的质量百分数的比值表示，称为“锰硫比”。一般认为Mn\\S>7即可消除热脆，但在连铸过程中Mn\\S>20才能有效的控制鋳坯裂纹。
4.P含量与性能的关系。（1）产生冷脆（2）降低抗裂纹性能（3）影响强度和塑性（4）改善钢的特殊性能。
5.为什么脱氧。
（1）影响浇注过程：沸腾、侵蚀、水口堵塞（2）铸坯中产生气泡：C和O的凝固富集产生CO气体，气量小时在铸坯中产生气泡（3）影响热脆性：在凝固过程中在晶界富集形成FeO，与FeS形成共晶体（4）形成夹杂物：凝固过程中O偏析使脱氧反应重新进行，形成凝固夹杂。
6.(O)和T（O）的意义和区别。
溶解氧：液态钢水中以溶解状态存在的氧元素称为溶解氧，以【O】表示。
全氧：钢中（包括液态和固态）所有的氧元素称为全氧，以T【O】表示。包括溶解氧和夹杂物中的所有氧元素。
7.减少气体含量的措施。减少入炉原料带入的气体元素。2）控制温度、裸露时间和面积。3）改善脱气条件。4）真空脱气。5）保护浇注。
8.H和N的来源。
N的来源：铁水，氧气，空气（电炉空气电离增N,转炉倒炉时增N,浇注时从空气中增N），合金料，
H的来源：氧气，石灰，耐火材料，铁水和废钢。
二．名词解释：
热脆：钢在某一略高的温度范围内产生断裂的现象。
溶解氧：液态钢水中以溶解状态存在的氧元素称为溶解氧，以【O】表示。 全氧：钢中（包括液态和固态）所有的氧元素称为全氧，以T【O】表示。
第三章
一．思考题
1.脱碳反应对炼钢的影响。
（1）降低熔池中的[C]含量2搅拌熔池，均匀熔池温度和成分3促使形成乳化液和泡沫渣4清除杂质，改善钢水质量5影响熔池温度6导致吹炼过程中的喷溅。
2.钢液增碳的热效应。○1碳溶解是吸热反应。○2增碳剂由室温升高到钢水温度也要吸热，因此碳量增大，出钢温降较大。
3.铁水Si含量对炼钢的影响。过低：1）钢水温度低2）废钢用量小，产量低3）渣量少，脱S、P困难。过高：1）渣量大容易喷溅2)石灰消耗高3)吹损大，金属收得率低4)侵蚀炉衬，降低炉龄5)铁水成本高。
4.脱碳反应的产物。脱碳反应的产物大多数石CO，含少量的CO2。
5.脱碳反应的控制环节。气泡生成环节（气泡生成过程并不是脱碳反应的控制环节），化学反应环节（表现活化性），C和O扩散环节（是整个脱碳反应速度的控制环节）
6.气体溶解的热效应。气体溶解是吸热反应，其溶解度随温度升高而增加。
7.常用的三种脱气方式。脱碳（气泡真空，改善传质，扩大气液界面），吹氩脱气，真空脱气。
8.降低钢中气体含量的措施。1）减少入炉原料带入的气体元素。2）控制温度、裸露时间和面积。3）改善脱气条件。4）真空脱气。5）保护浇注。
9.脱C对脱气的影响方式。1）气泡真空：CO气泡对氧气、氮气来说是一个真空室。2）改善传质：CO气泡溢出对钢液形成强烈搅拌，改善了N和O的扩散传质。3）扩大气液界面，
减少了传质距离：钢中大量CO气泡扩大了气液界面。
10.脱S，脱P的热力学条件。脱P的热力学条件:高碱度，高氧化铁，大渣量，低熔池温度，脱S的热力学条件: 高碱度，高温，大渣量，低氧化铁
11.冶炼低P钢的措施。减少原料含P量，优化脱P工艺，减少回P。
12.钢铁脱S的方式。脱硫形式：元素脱硫、碱性氧化物、汽化脱硫和炉渣脱硫。
二．名词解释：
碳氧积，过剩氧。
碳氧积：在平衡条件下，钢液中的[%C]和[%O]的乘积成为碳氧积.
过剩氧：与熔池中[%C]平衡氧含量[%O]平衡和熔池内实际氧含量[O]之差称为”过剩氧”. 台阶形曲线：整个脱碳过程中脱碳速度变化的曲线。 临界碳含量：吹炼过程中脱碳速度开始下降的碳含量。
第四章思考题 一．名词解释
冶炼周期：冶炼一炉钢的时间，或相邻俩炉钢的间隔时间。
拉碳：根据操作因素和钢种要求，确定结束吹炼时机，提起氧枪停止吹氧，倒炉，测温，取样化验钢水成分，这个过程为拉碳。
补吹：在拉碳后,熔池成分或温度未达到出钢要求,需补充吹氧进行调整。 供氧时间：在一炉刚冶炼过程中，纯吹氧所用的时间。 装入量：每炉装入铁水和废钢的数量称为装入量。
炉龄：从开新炉到停炉的整个炉役期间炼钢的总炉数。即炉衬寿命。 炉役：从开新炉到停炉的整个期间。 氧气流量：单位时间内向熔池内供氧的量。
供氧强度：单位时间内每吨钢液的供氧量。
氧压：氧气入口前测定点的氧气压力，也称工作氧压。 氧枪高度（枪位）：氧枪喷头出口端距静止金属液面的高度。 冲击深度：氧气射流冲击区的凹坑深度。
冲击面积：氧气射流冲击区在熔池表面的面积。 硬吹：低枪位或高氧压的吹炼模式。
软吹：高枪位或低氧压的吹炼模式。
返干：在冶炼中期向乳化液中提供的FeO减少，而乳化液内部的FeO消耗增加，结果导致渣中FeO减少，炉渣内液体部分消失，炉渣重新变得粘稠和干燥，这种现象叫返干。 拉碳法：在吹炼终点时，不但熔池的P、S、符合出钢要求，而且熔池中的C加上铁合金带入的C 能够达到钢种要求，不需要再向钢包内加增碳剂增碳，这种操作工艺叫做~ 增碳法：在冶炼碳含量>0.08%的钢种时,把终点碳吹炼到0.05%左右,然后根据钢种要求,再用增碳剂在钢包内增碳,这种操作工艺叫增碳法。
合金收得率：在脱氧合金化中，合金元素被钢水吸收的量占总加入量的百分比。
二思考题
1.夹杂物对钢性能的影响和机理。非金属夹杂物对钢性能的影响（1）危害：○1降低塑性○2降低韧性○3恶化疲劳性能○4不利于冷加工性能○5扩大各向异性（2）作用：易切削钢、细化晶粒、沉淀硬化、促进晶粒取向。机理：夹杂物不溶于钢基体，以独立相存在，从而破坏了钢基体的连续性，造成了钢组织的不均匀和应力集中。
2内生夹杂与外来夹杂的特点。外来夹杂物特点1）成分复杂2）形状不规则3)颗粒大，属于大型夹杂4）随机存在，分布无规律5)含量少。内生夹杂物特点1)颗粒细小2）分布均匀有规律3）含量多4）形状与性质有关5）位置依形成时间而定。
3影响夹杂排除的因素。1）脱氧能力2）夹杂物尺寸3）夹杂物形态4）夹杂物性质5）钢液温度：温度降低，夹杂物上浮阻力增加6）钢液流动7）夹杂物吸附
4减少夹杂物的措施。1)减少和排除脱氧产物2）防止钢水二次氧化3）减少卷渣4）降低耐火材料熔损
6.LD钢的特点。1冶炼时间短，生产率高2可冶炼钢种多，品种范围广3原料适应性强4基建投资少，建设速度快5生产节奏均衡，有利于与连铸工艺匹配6气体含量少7杂质含量低8成本低。
7LD冶炼中FeO的变化规律。1.初期渣中（tO）较高，20~30% 2.中期脱碳加速，渣中FeO
消耗增加，含量逐渐降低3.后期C%降低，铁氧化量增加，且脱碳消耗减少，tO增加。
8装入量对生产的影响。（1）过大：反应空间减少，喷溅增加；限制供氧强度；冶炼时间增加；造渣困难；钢水无法出净，影响兑铁安全和溅渣护炉等。（2）过小：降低产量；损坏炉底：熔池深度小，炉底容易受到氧气射流冲击；影响炉外精炼：LF无法加热等
9冲击深度对冶炼的影响。冲击深度过大：1.熔池搅动曾加2.熔池升温速度快3.熔池吸氧程度大脱碳速度高4.渣中FeO含量低，不利于化渣，甚至引起炉渣返干。5.反应速度快，喷溅曾加6.易损坏炉底。冲击深度过小：1.熔池搅动弱2.熔池升温慢3.熔池吸氧减少，脱碳速度慢4.渣中FeO含量高，有利于化渣和脱P。
10吹炼模式对炉渣氧化性的影响？
软吹：氧流与炉渣接触面积大，直接传给炉渣的氧多，炉渣氧化性增强。 硬吹：氧直接传给炉渣的氧减少，tO减低
11LD转炉的主要氧化方式。（直接氧化，间接氧化，炉渣氧化）
12三相乳化液产生动力。（氧气射流和CO溢出）
13氧枪操作方式以及目前使用的主要方式：
恒枪变压，变压变枪，恒压变枪（目前采用的方式）
14枪位对冶炼的影响1熔池搅拌。低枪位形成硬吹模式，搅拌力大，枪位低熔池搅拌充分2渣中FeO。低枪位使渣中FeO降低，高枪位使渣中FeO升高3熔池温度：低枪位使熔池温度升高。
15FeO在不同时期应达到的水平。（前期20%~30%。中期10%~15%）
16LD对造渣的要求。1）快速造渣。2）适当的物理性质。3）合理的反应性能。4）有利于保护炉衬。5）避免喷溅等操作事故。6）控制终渣氧化性。
17萤石和白云石对造渣的作用。白云石用于提高渣中氧化镁的含量（促使石灰融化，保护炉衬）萤石是最常用的助溶剂，具有很好的化渣能力
18生烧石灰对炼钢的危害。1）石灰用量大。2）化渣时间长。3）降低熔池温度，减少废钢用量。4）影响冶炼操作。
19LD转炉内石灰融化机理。1）熔渣受到冷却在石灰表面形成渣壳，其熔化后石灰才开始溶解。2）炉渣渗透到石灰内部，与石灰间产生化学反应形成熔渣。3）防止和破坏C2S致密层，保持石灰继续熔化。
20改善石灰融化的措施。（1）改善石灰质量（2）适当提高枪位，增加熔渣内FeO（3）采用适量助溶剂（4）提高熔池温度（5）加强熔池搅拌，改善传质和传热条件
21FeO加速石灰融化的原因。1）显著降低炉渣粘度，加速熔渣传质。2）改善炉渣对石灰的润湿性能，提高炉渣向石灰孔隙中的渗透能力。3）FeO与氧化钙同是立方晶系，并且离子半径小，有利于FeO向石灰晶格中迁移和扩散。4）FeO能减少C2S的生成，同时也能穿透C2S层使其疏松，有利于C2S溶解。
22成渣途径有哪几个；及其优缺点。（1）钙质成渣途径；优点：炉衬侵蚀小，喷溅可能性小。缺点：前期化渣不利，脱P,S困难，容易粘枪（2）铁质成渣途径；优点：脱磷和脱硫效果好，能够实现高拉碳。缺点：容易喷溅，操作困难；高FeO炉渣容易侵蚀炉衬。（3）全程化渣；两个途径的折中方法。
23常见的造渣方法。单渣法，双渣法，留渣法
24留渣法的优缺点。优点：转炉终渣具有较高的R和FeO，熔点低流动性好，具有大量的物理热○1提高初期的成渣速度；○2提高前期的脱S和脱P效果；○3节省石灰用量；○4提高转炉的热效率；缺点：在兑铁时容易引起大喷事故。
25抑制喷溅的主要途径。（抑制泡沫渣的形成是控制喷溅的主要途径）
26防止喷溅的措施。1）控制熔池温度平稳上升。2）采用全程化渣工艺。3）合理加料工艺，防止炉温产生大的波动，4）控制中期枪位适中，避免喷溅和返干。5）合理装入制度，减少超装量。6）采用合理压渣工艺处理喷溅。
钢铁冶金学炼钢部分
