炼钢工艺学作业答案

1、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？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？顶吹氧枪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＋46.56T[1,2]2/3Fe+[O]=1/3Fe2O3G＝－152988＋87.94T[1,2]3/4Fe+[O]=Fe3O4G＝－177232＋92.96T[1,2Fe3O4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：CaOSiO2MgOAl2O345～55%12～20%4～13％2~4％MnOP2O5FetOCaO/SiO22～6%1~5%12～28%3~4.54、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(P20ppm)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？CaAlTiCSiVCrMn5、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、铝能够显著提高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]