炼钢学复习资料
钢铁冶金学(炼钢学)
炼 钢 方 法（6）
• 瑞典人罗伯特·杜勒首先进行了氧气顶吹 转炉炼钢的试验，并获得了成功。1952 年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维兹城 (Donawitz)先后建成了30吨的氧气顶吹 转炉车间并投入生产，所以此法也称为 LD法。美国称为BOF法（Basic Oxygen Furnace）或BOP法。
钢铁冶金学(炼钢学)
钢 O铁B冶M金学/ Q(炼-钢B学O) P
炼 钢 方 法（8）
• 在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时，19781979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工 艺，即从转炉上方供给氧气（顶吹氧）， 从转炉底部供给惰性气体或氧气，它不仅 提高钢的质量，降低了消耗和吨钢成本， 更适合供给连铸优质钢水。
钢铁冶金学(炼钢学)
钢铁冶金学(炼钢学)
钢铁冶金学(炼钢学)
LD/ BOF/ BOP
炼 钢 方 法（7）
• 1965年加拿大液化气公司研制成双层管氧 气喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公 司引进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢 法，即OBM法(Oxygen Bottom Maxhuette) 。1971年美国钢铁公司引进 OBM法，1972年建设了3座200吨底吹转 炉，命名为Q-BO钢铁P冶金(学Q(炼钢u学i)et BOP)。
钢L铁D冶金- 学Q(炼- 钢B学O) P
炼 钢 方 法（9）
•我国首先在 1972-1973 年 在沈阳第一炼钢 厂成功开发了全 氧侧吹转炉炼钢 工艺。并在唐钢 等企业推广应用。
钢铁冶金学(炼钢学)
总之，炼钢技术经过200多 年的发展，技术水平、自动化程 度得到了很大的提高，21世纪炼 钢技术会面临更大的挑战，相信 会有不断的新技术涌现。
1.1 炼钢的发展历程
钢铁冶金学炼钢部分
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”。
5、炼钢基本反应资料
2[P]＋5(FeO)＝(P2O5)＋5[Fe](界面反应) △G°=-209327＋40.3
T J/mol
3(FeO)＋(P2O5)＝(3FeO.P2O5) (熔渣反应)
(3FeO.P2O5)＋n(CaO)＝(nCaO.P2O5)＋3(FeO) (熔渣反应)
[C]+[O]={CO}(熔池粗糙表面反应) △G°=-22364-39.63T J/mol
[C]+1/2{O2}={CO}（氧射流冲击区，直接氧化反应） △G°=136900-43.51T J/mol
(3)脱碳反应
铁水中溶解的碳和氧反应式：
[C]+[O]={CO}
△G°=-22364-39.63T J/mol
[P]/(P)的传质；
(4)脱磷反应
w( P) %
dw[ P]%
LP
A
.
dt
Vm 1 / k m 1 /( K .k s )
w[ P]%
研究表面：
• 氧的传质不是限制环节；
• 界面两侧[P]/(P)的传质为限制性环节。
有利于脱磷反应的动力学条件：
• 增大LP－提高炉渣碱度，增加FetO含量，减低温度等；
J/mol
(SiO2)+(MnO)=MnO.SiO2 (熔渣反应：吹炼初期)
2(CaO)+(MnO.SiO2)=(2CaO.SiO2)+(MnO) (熔渣反应：吹炼中期)
[C]+(MnO)={CO}+[Mn] (熔渣反应：吹炼后期)
(2)锰的氧化与还原
用下式代表Mn在渣-金属间的反应 ：
炼钢工复习大全
一、填空题1．吹炼前期调节和控制枪位的原则是：早化渣、化好渣，以利最大限度的去( 磷)。
2．氧气顶吹转炉中氧的传递方式一般有(直接传氧)和间接传氧两种方式。
3．炼钢温度控制是指正确地控制一炉钢的吹炼过程温度和( 吹炼终点)温度。
4．炉渣返干的根本原因是碳氧反应激烈，渣中( FeO )大量减少。
5．氧枪由三层同心钢管组成，内管道是( 氧气)通道，内层管与中层管之间是冷却水的( 进)水通道，中层管与外层管之间是冷却水的( 出)水通道。
6．炉衬的破损原因主要有高温热流的作用、（急冷急热）的作用、(机械冲击)的作用、化学侵蚀等几方面作用。
7．转炉冶炼终点降枪的主要目的是均匀钢水温度和( 成份)。
8．控制钢水终点碳含量的方法有拉碳法、高拉补吹法和（增碳法）三种。
9．氧气顶吹转炉炼钢过程的自动控制分为( 静态控制)和动态控制两类。
10．马赫数就是气流速度与当地温度条件下的( 音速)之比。
11．合理的喷嘴结构应使氧气流股的( 压力能)最大限度的转换成动能。
12．为了达到炉衬的均衡侵蚀和延长炉龄的目的，砌炉时采用( 综合砌炉)。
13．副枪作用主要是(测温)、（取样）、（定碳）、（定氧）、（测液面），它带来的好处是降低劳动强度、缩短冶炼时间、容易实现自动化控制。
14．影响转炉终渣耐火度的主要因素是( MgO )、TFe和碱度（CaO/SiO2）.15．氧气流量是指单位时间内向熔池供氧的( 体积)。
16．钢水温度过高，气体在钢中的( 溶解度)就过大，对钢质危害的影响也越大。
17．以( CaO )、( MgO )为主要成分的耐火材料是碱性耐火材料。
18．在溅渣护炉工艺中，为使溅渣层有足够的耐火度，主要措施是调整渣中的( MgO )含量。
19．供氧制度的主要内容包括：确定合理的(喷头结构)、(供氧强度)、(氧压)以及(枪位控制)。
20．造渣制度是确定合适的（造渣方法）；渣料种类；渣料数量；加入时间及加速造渣的措施。
21．脱氧元素的脱氧能力是指在一定温度下，和一定浓度的脱氧元素成(平衡状态)的钢液中氧的浓度。
《炼钢学》考试复习资料参考材料资料整理完全版
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—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 _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。
冶金学炼钢学
1 钢液的物理性质
2 熔渣的物理化学性质
3熔渣与钢液之间的反应
1 钢液的物理性质
一 钢的密度 单位体积钢液所具有的质量，常用符号ρ 表示，单位 通常用kg/m3。
影响钢液密度的主要因素：温度和钢液的化学成分
固体纯铁密度：7880kg/m3
1550℃时液态的密度：7040kg/m3
钢的变化与纯铁类似。
控制钢液的氧化、还原反应；
脱除磷、硫等杂质元素，吸收夹杂物；
防止钢液的吸气和散热；
稳定电弧燃烧； 电渣重熔时，熔渣是电阻发热体； 做保护渣，可减少氧化，防止散热，提高铸坯质量。
（2）来源
炼钢过程有目的加入的造渣材料，如石灰、石灰石、
萤石、硅石、铁矾土及火砖块。
钢铁材料中Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物。
钛、钨、钒、钼、铬含量增加，钢液的黏度增加 （3）钢中非金属夹杂物的含量 含量增多，黏度增加， 流动性变差
温度高于液相线50℃时，碳含量对钢液黏度的影响
四 钢液的表面张力
钢液的表面张力：使钢液表面产生自发缩小倾向的力， 用符号σ表示，单位为N/m。
影响钢液表面张力的因素：
（1）温度
钢液的表面张力是随着温度的升高而增大。
0. 10
0.20 0.30 0.40 0.60
6.98
7.06 7.14 7.14 6.97
6.96
7.01 7.06 7.05 6.89
6.95
6.97 7.01 7.01 6.81
6.89
6.93 6.98 6.97 6.80
6.81
6.81 6.82 6.83 6.70
0.80
1.00 1.20 1.60
钢液密度随温度T（单位为℃）的变化： ρ =8523-0.8358（T+273） 成分对钢液密度的影响： ρ1600℃=ρ01600℃-210[C]%-164[Al]% -60[Si]%-550[Cr]%-7.5[Mn]% + 43[W]%+6[Ni]%
炼钢基础的知识点
炼钢的基础知识3、按金相组织分类按钢的奥氏体分解转变方式不同可分为亚共析钢、共析钢、过共析钢。
按正火后的组织不同可分贝氏体钢、珠光体钢、马氏体钢及奥氏体钢。
4、按加工和热处理工艺分类按加工成形的方式不同可分为压力加工用钢和切削加工用钢等。
按热处理工艺的不同可分为调质钢、低温回火钢、渗碳钢、氰化钢等。
5、按用途分类（1）结构钢。
目前生产最多，使用最广的是结构钢。
它包括碳素结构钢和合金结构钢，主要用于制造机器和结构零件及建筑工程用的金属结构等。
（2）工具钢。
它包括碳素工具钢和合金工具钢及高速钢。
（3）特殊性能钢。
就是具有特殊物理性能或力学性能的钢，称为特殊性能钢。
如轴承钢、不锈钢、弹簧钢及其他磁性钢或高温合金钢等。
第二节炼钢的任务和方法一、炼钢的任务熔炼的主要原料是废钢和一部分生铁。
外购进来的废钢锈多，夹有泥砂及其他脏物，钢中硫磷的含量也较高。
炼钢的任务就是要把上述条件的原料冶炼成气体和夹杂含量低、成分合格、温度符合要求的优质钢液。
具体说来，炼钢的基本任务是：（1）熔化固体炉料（生铁、废钢等）；（2）使钢水中的硅、锰、碳等元素达到规格成分；（3）去除有害元素硫和磷，将它们的含量降到规定的限量以下；（4）清除钢水中的气体和非金属夹杂，使钢水纯净；（5）加入合金元素（熔炼合金钢），使其符合要求；（6）将钢水过热至一定温度，保证浇注的需要；（7）为了提高产量和降低成本，必须快速炼钢；（8）浇注成良好的铸件。
二、炼钢的方法炼钢的方法有很多，主要有转炉炼钢、平炉炼钢、电弧炉炼钢和感应炉炼钢等。
在铸钢车间上普遍应用的电弧炉。
电弧炉炼钢对原材料要求较松，炼出的钢水质量较高，而且炼钢周期适合于铸钢生产的特点，开炉、停炉都比较方便，容易与造型、合箱等工序的进度相协调，便于组织生产。
另外，电炉炼钢的设备比较简单，投资少，基建速度以及资金回收快。
近年来，感应炉炼钢逐渐发展。
感应炉炼钢工艺比较简单，钢水质量也能得到保证。
不少的工厂用感应炉炼钢来浇注小铸件，特别是熔模精密铸造车间，广泛采用感应电炉来熔炼钢水。
炼钢学
1.去除杂质一般是指去除刚中的硫，磷，氧，氢，氮和夹杂物。
2.钢中含〔S〕≧0.08%时，在不加〔Ｍｎ〕的情况下凝固时，在晶界产生低熔点的共晶化合物FeO—FeS（熔点为940℃）高浓度的〔Ｏ〕加速了它的形成，其熔点远低于轧，锻温度（１１５０℃左右），因此热加工时在钢坯液体处开裂，称之为热脆。
3.脱磷的方法：炉内氧化法或炉外喷粉还原法。
4.一般测定的钢中氧含量是全氧，包括氧化物中的氧和溶解的氧。
5.钢中氢可使钢产生白点，发裂，疏松和气泡，使钢变脆。
6.用白云石造渣的目的是使炉渣保持一定的MgO含量，以减少炉渣对炉衬的侵蚀，利于提高转炉的炉衬寿命。
7.炼钢过程中，炉渣的作用：1.脱S，P，保护有益元素。
2.保护钢液避免二次氧化。
3.防止降温。
4.吸收钢液中的夹杂。
8. 全氧折合法：∑(%FeO)=（%FeO）+1.35∑(%Fe2O3 )全铁折合法：∑%FeO =（%FeO）+0.9∑(%Fe2O3 )9.硫化物夹杂有几个来源：1.残留于钢中的脱硫产物，如CaS，MnS，CeS，TiS或硫氧化合物。
2.钢中硫在低温时析出的硫化夹杂物。
3.在液态钢中存在着氧化物表面寄生的硫化物夹杂物或以氧化物为核心包一层硫化物夹杂。
10. 按钢的铸态组织（钢锭，钢坯）中存在的硫化物的形状可分为四类：ⅰ类夹杂：在脱氧不良的情况下，在大小不同的氧球状夹杂的表面结上一层硫化物外壳，形成复合夹杂物。
ⅱ类夹杂：用适量的铝进行脱氧时，钢中生成的MnS和Al2O3夹杂物析在晶界上形成链状结构，是凝固末期形成的，它是共晶反应的结果。
ⅲ类夹杂：哟美好过量的铝进行脱氧形成单相的硫化物夹杂，形状和ⅰ类相似。
ⅳ类夹杂：硫化物夹杂成片状。
11. 按钢液降温过程中形成的硫化物夹杂分为四种：一次夹杂：是在冶炼的温度下形成的硫化物夹杂，一般是强脱氧剂与硫生成的硫化物（CaS，MgS，CeS），或者是硫氧化物（Ce2O2S，La2O2S）二次夹杂：在钢液温度逐渐降低时，元素的脱硫能力增加所产生的夹杂物，如MnS，TiS等。
炼钢学复习资料
1、炼钢的基本任务和通过哪些手段来完成？炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和夹杂物，调整温度和钢液成分。
供氧、造渣、升温、搅拌、合金化是完成炼钢任务的手段。
2、简述钢中常见杂质元素对钢性能的影响。
答：⑴、钢中硫：S对钢的性能会造成不良影响，钢中S含量高，会使钢中的热加工性能变化，即造成“热脆”，S还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝强度，S还是连铸中恶化铸坯最严重的元素。
钢中[S]超过0.06%时，会显著恶化钢的耐磨耐蚀性能。
⑵、钢中磷：P是降低钢的表面张力的元素，随着钢中[P]含量的增加，钢液的表面张力显著降低，从而降低钢的抗裂性能。
P是仅次于S在钢的连铸坯中偏析度高的元素，而且在铁固溶体中扩散速度小，偏析难以消除。
⑶、钢中氧：钢中[O]高，会产生皮下气泡、疏松等缺陷，并加剧S 的热脆现象。
在钢的凝固过程中，O将会以氧化物的形式大量析出，形成三次夹杂物，降低钢的塑性、冲击韧性等加工性能。
⑷、钢中氮：N是使钢产生“老化”、“实效”和“蓝脆”的元素，使钢的冲击韧性降低，焊接性能变坏。
与此同时，[N]还是表面活性物质，因此降低了钢液的表面张力，使[N]容易析集在晶界，降低了钢的抗热裂纹的性能。
⑸、钢中氢：钢中H可使钢产生白点（发裂）、疏松和气泡，使钢变脆，即“氢脆”现象。
3、炼钢过程中，为什么将Mn/S的比值作为一个指标来控制？因为由于两种元素的存在，可生成MnS和FeS，而共晶化合物FeS-MnS 的熔点很高，能够有效防止钢在热加工过程中产生“热脆”，即避免了S的危害，但是过高的硫会产生较多的MnS夹杂物，其在轧制时被拉长，降低了钢的强度，使钢的磨损增加，明显降低横向性能和深冲压性能。
因此一般要求Mn>0.4-0.8%，Mn/S≥7。
4、耐火材料的三高工艺是：高纯度、高密度、高强度。
--5、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>1200～1300°C，小转炉控制的温度偏高些。
《炼钢学》考试复习参考资料
钢的标准密度：45#钢在20℃为7.81；相对密度系数=某种钢的密度÷标准密度。
钢的密度公式[]B ωρρ*∆+=∑88.7 。
，该元素的质量百分含量时，密度的变化量，纯铁中某元素含量增加纯铁的密度，%][;/%1m t 88.733--∆-B m t ωρ钢的熔点 []71538-*∆-=∑B t T ω熔 []。
该元素的质量百分含量时，熔点降低值。
纯铁中某元素含量增加纯铁的熔点，钢的熔点，熔--∆--B t T ω%11538 钢液黏度及影响因素：温度；成分；夹杂物。
具有强结合力的金属键熔体的表面张力值最大；熔渣的表面张力为0.4mN/m 左右。
影响表面张力的因素：1与物质的本性有关；2与表面所接触的物质有关；3与温度有关；4与液体组成有关。
温度对液体表面张力影响较大：随着温度的升高，质点的热运动增强，体积膨胀，质点间距加大，表面张力减小。
在达到沸点时，液相和气相之间的界面消失，表面张力为零。
扩散是当物质系统中存在浓度差时的物质自动迁移过程。
物质总是从浓度高的地点移向浓度低的地点，最后使系统物质浓度趋于均匀。
扩散系数两点距离浓度差扩散面积扩散速度--∆-∆--∆∆-=D X C S V XCDS V熔渣的来源和组成（MgO FeO O Ca SiO 2）： 1冶炼中，生铁、废钢、铁合金等金属原料中各种元素的氧化产物及脱硫产物；2人为加入的造渣材料如石灰、萤石、电石、和氧化剂铁矿石、烧结矿等；3被腐蚀下来的耐火材料；4各种原材料带入的泥沙和铁锈。
熔渣的作用：1通过调整熔渣成分来控制炉内反应进行的方向及防止炉衬被过分侵蚀；2覆盖钢液，减少散热和吸收氢、氮等气体；3吸收钢液中的非金属夹杂物；4氧气顶吹转炉中，熔渣、金属液滴和气泡形成高度弥散的乳化相，增大了接触面积，可加速吹炼过程。
熔渣的不利作用：氧化性渣严重侵蚀炉衬；粘稠渣中常混有小的钢珠，会降低铁的收的率；微小的渣粒混入钢中将成为外来夹杂等。
炼钢专业考试复习题
炼钢专业复习题一、填空题1.炼钢的基本任务有（）（）（）（）（）（）。
2.铁水予处理主要指（）（）（）。
3.转炉炼钢的化学反应主要是（）。
4.氧气顶吹转炉控制金属装入量的方法有（）（）（）三种。
5.确定转炉装入量应考虑到一定的（）合适的（）。
6.在转炉冶炼过程中，首先氧化的元素是（）。
7.冶金过程中，有利于脱S的三个热力学条件为（）（）（）。
8.冶金过程中，有利于脱P的三个热力学条件为（）（）（）。
9.在氧气顶吹炼钢过程中的造渣料有（）（）、氧化剂和冷却剂等。
10.萤石的主要成分是（），它的熔点较低。
11.金属料有（）（）（）等。
12.溶于纯铁的磷能使铁的晶粒急剧歪扭，使钢在低温时的韧性降低很厉害，这种现象成为（）。
13.钢中硫易使钢产生（）现象。
14.氧气顶吹转炉的传氧方式一般有（）（）两种。
15.氧气顶吹转炉炼钢的造渣方法大致有（）（）（）和喷吹石灰法四种。
16.氧气顶吹转炉的吹损包括（）、烟尘损失、渣中铁珠损失、渣中的FeO和Fe2O3损失和机械喷溅损失等五项。
17.转炉钢水的氧化性是由终点钢水温度、（和是否拉后吹决定的。
18.转炉吹炼末期降枪的目的是（）（），以利于终点控制。
19.终点碳的控制方法有增碳法和（）两种。
20.炼钢过程中脱氧的方法有（）（）（）三种21.转炉炼钢中，正常情况下，合金加入为先加脱氧能力（）的合金，后加入脱氧能力（）的合金。
22.为了减轻然轧制过程中的“热脆”现象，炼钢中应控制比较高的（）含量。
23.碳主要以碳化物形式存在于钢中，是决定钢的（）的主要元素。
24.转炉炼钢过程中造成磷出格的因素有冶炼化渣、（）和合金增磷等。
25.钢中非金属夹杂物按其来源可以分为（）（）两类。
26.炉衬的损坏原因有高温热流的作用、急冷急热的作用、机械损坏和（）等。
27.在钢的断口上由氢引起裂纹的部位常呈银白色圆点，称为（）。
28.按冶炼方法炼钢分为（）（）（）三种。
29.钢材在常温下长时间放置，氮原子慢慢从钢的晶粒中析出，使钢材硬化变脆，这就是钢的（）。
炼钢学资料
炼钢学资料第一章绪论1．从化学成分和机械性能分析钢与生铁的区别？答：化学成分：钢：含碳量小于2.11﹪的铁碳合金。
铁：碳含量在2.11％以上的铁碳合金。
机械性能：钢：具有很好的物理化学性能和力学性能。
铁：强度、硬度高，而塑性和冲击韧性低。
2.列举炼钢任务？答：四脱：脱C,O,S,P。
二去:去除有害气体（N,H），去除非金属夹杂物。
二调整：调整温度，调整合金化成分。
凝固成型。
3.何谓钢铁生产的长流程和断流程？那种流程的能耗高？排放量大？为什么？答：长流程：铁矿石-高炉-铁水-转炉-钢水-浇注-钢坯-轧钢-钢材。
短流程：废钢-转炉-钢水-浇注-钢坯-轧钢-钢材。
转炉：铁水物理热+碳洋反应化学热。
电炉：电能+化学热+物理热（预热废钢、加入铁水）所以电炉能耗高。
高50﹪. 转炉排放量大。
4.主要的炼钢方法有那些？LD,BOF,BOP,OBM,Q-BOP,K-BOP,LD-Q-BOP,LD-KG,EAF各指那种炼钢方法？答：主要炼钢方法有氧气底吹转炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢和顶底复吹转炉炼钢。
顶吹：LD,BOF,BOP底吹：Q-BOP,OBM顶底复吹：K-BOP,LD-KGEAF：电弧炉炼钢第二章炼钢的基础理论1.熟悉钢的密度、熔点、黏度、导热能力等物理性质。
答：密度ρ=8523-0.8358（t+273） kg/m3熔点：1450-1500℃黏度：钢液1600℃时为0.002-0.003Pa.s 纯铁液1600℃时为0.0005Pa.s导热能力：体系内维持单位温度梯度时，在单位时间内流经单位面积的热量。
通常钢中合金元素越多，导热能力就越低。
2.分析单渣法和双渣法的区别及使用条件？答：单渣法：就是在冶炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣、直到终点出钢。
当铁水Si、P、S含量较低时，或者钢种对P、S 要求不严格，以及冶炼低碳钢种时，均可以采用单渣操作。
双渣法：就是在冶炼过程中倒两次渣，第一次倒渣后继续冶炼再次造渣，第二次倒渣后才出钢，这种方法主要是为了深脱磷。
《炼钢工艺学》复习题知识点
《炼钢工艺学》复习题知识点1.铁水预处理的“三脱”是指脱硅、脱磷、脱硫。
2.铁水预处理指铁水在兑入炼钢炉之前，为除去某种有害成分( 如S、P、Si等)或提取/回收某种有益成分(如V、Nb 等)的处理过程。
或铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素（如S、P、Si等）或从铁水中回收有价值元素的一种处理工艺。
3.铁水预处理可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理，前者包括铁水脱硅、脱硫和脱磷(即“三脱”)或同时脱磷脱硫；后者是针对铁水中的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用而进行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。
4.铁水预处理目的及意义：主要是使其中硫、硅、磷含量降低到所要求范围，以简化炼钢过程，提高钢的质量。
有效提高铁水质量；?减轻炼钢负担；为优化炼钢工艺，提高钢材质量创造良好条件；对特殊铁水预处理而言，可有效回收利用有益元素，实现综合利用。
5.铁水预处理优点：铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性的元素，在使用各种脱硫剂时，脱硫剂的烧损少，利用率高，有利于脱硫。
铁水中的碳、硅能大大提高铁水中硫的活度系数，改善脱硫的热力学条件，使硫较易脱至较低的水平。
铁水中含氧量较低，提高渣铁中硫的分配系数，有利于脱硫。
铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。
铁水脱硫的费用低。
可以提高高炉炼铁和转炉炼钢的生产能力。
6.铁水预脱硅技术的目的：铁水脱磷前必须脱硅。
减少转炉石灰耗量（硅氧化形成的SiO2大大降低渣的碱度），减少渣量和铁损，改善操作和提高炼钢经济技术指标。
铁水预脱P的需要，可减少脱磷剂用量、提高脱磷、脱S效率。
当铁水[Si]＞0.15%时，脱磷剂用量急剧增大。
因此，脱磷处理前需将铁水含[Si]脱至＜0.15％，这个值远远低于高炉铁水的硅含量，也就是说，只有当铁水中的硅大部分氧化后，磷才能被迅速氧化去除。
所以脱磷前必须先脱硅。
铁水预脱P的最佳[Si]初始：①苏打脱P：[Si]初始<0.1%②石灰熔剂脱P：[Si]初始0.10～0.15%对含V或Nb等特殊铁水，预脱Si可为富集V2O5和Nb2O5等创造条件。
炼钢学复习资料
名词解释：金属化球团矿（预还原球团矿）：将生球或经氧化焙烧后的球团矿，在还原装置中用还原剂（固体和气体）进行预还原，除去铁氧化物中的氧，从而可得到部分或绝大部分金属铁的球团矿。
铁矿粉烧结：将细粒含铁物料与细粒燃料细粒溶剂按一定比例混合，再加水湿润、混匀和制粒成为烧结料，铺于烧结机台车上，通过点火、抽风、借助燃料燃烧生产高温和一系列物理化学变化，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生一定数量的液相，将铁矿物颗粒粘结起来，冷却后即成为具有良好物理性能、化学性能、物理化学性能稳定的块状烧结矿。
质量配料法：电子皮带秤按质量计量物料流量，由自动调节系统控制圆盘转速，从而控制物料流量。
容积配料法：假设物料堆积密度不变，借助给料设备控制其容积从而控制物料质量辅以质量检查。
铁精矿球团：将准备好的原料（细磨铁精矿或其它细磨粉状物料、粘结剂、或熔剂、或添加剂、或固体燃料等）按一定的比例配料、混匀，在造球机上经滚动而制成一定尺寸的生球，然后采用干燥、焙烧或其它方法使其发生一系列的物理、化学变化而硬化固结，成为具有一定物理、化学性能的球团矿，这一过程叫做铁精矿球团。
固相反应：烧结过程中，混合料的某些组分被加热到熔融之前，在它们的接触界面上发生化学反应，生成固态的低熔点化合物或共熔体的过程。
固相固结：球团内的矿粒在低于其熔点的温度下的互相粘结，并使颗粒之间连接强度增大。
点火强度：在点火过程中，供给单位面积混合料的热量，kJ/m2。
供热强度：在点火过程中，单位时间供给单位面积混合料的热量，kJ/(m2•min)。
比表面积：单位重量或单位体积的固体物料所具有的表面积。
透气性：固体散料层，允许气体通过的难易程度。
烧结速度：燃烧带中温度最高点的移动速度。
燃烧速度：碳与氧反应在单位时间内消耗碳的重量。
传热速度：传热前沿单位时间向下推进的距离。
烧结工艺流程1.原料的接受、贮存、混匀、中和2.熔剂、燃料的粒度准备3.配料4.混合5.布铺底料、布混合料6.点火、抽风烧结7.热破碎、（热筛分）8.冷却9.整粒分出：成品（50~ 5mm）铺底料（25~15mm）返矿（ 5~ 0mm）烧结过程烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带、过湿带、原始料带、铺底料层。
钢铁冶金学炼钢部分
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”。
钢铁冶复习资料
钢冶金一、炼钢的基本任务？答：炼钢的基本任务是脱碳、脱硫、脱磷、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。
（“四脱”、“二去”、“二调整”。
）二、铁水预脱硫的优势（意义）？答：①铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性好的元素，能够大大提高硫在铁水中的活度系数，在使用不同类型的脱硫剂，特别是强脱硫剂，不会发生大量的烧损以致影响脱硫反应的进行，与炼铁、炼钢相结合可以实现深度脱硫。
②对炼铁来说，能减轻高炉负担，降低焦比，减少渣量，提高生产率。
③对炼钢来说，能减轻负担，简化操作，减少渣量，提高炼钢生产率和金属回收率，提高钢的品种质量。
④可以在出铁水沟，鱼雷罐车或者铁水罐中进行，设备简单，操作方便。
三、铁水预脱硅的目的及方法？答：目的：由于铁水中硅的氧势比磷的氧势低得多，当脱磷过程加入氧化剂后，硅与氧的结合能力远远大于磷与氧的结合能力，所以硅比磷优先氧化。
为了减少脱磷剂用量，提高脱磷效率，开发了铁水预脱硅技术。
脱硅剂：固体氧化剂有氧化铁皮、铁矿石等（即FeO，Fe2O3，Fe3O4）气体氧化剂有空气或O2方法：A.高炉出铁沟脱硅法B.鱼雷罐车或铁水罐中喷射脱硅剂脱硅法C.“两段式”脱硅法（前两种的综合先A后B）四、有利于脱磷反应进行的工艺条件。
答：高碱度、高（FeO）含量（氧化性）、流动性良好的熔渣、充分的熔池搅拌、适当的温度和大渣量。
五、转炉炼钢的工艺流程。
答：装料：废钢、铁水；吹炼：供氧，造渣；取样测温；出钢；脱氧合金化；溅渣护炉；出渣。
六、转炉炼钢脱硫的基本途径、原理及有利条件。
答：转炉炼钢有两个基本途径：炉渣脱硫和气化脱硫。
1）炉渣脱硫：①原理：[S]+(CaO)=(CaO)+[O][S]+(MnO)=(MnS)+[O][S]+(MgO)=(MgS)+[O]②有利条件：高温，高碱度，低（FeO）含量，良好的流动性。
2）气化脱硫：①原理：[S]+2[O]={SO2}(FeS)+2[O]=Fe+{SO2}②有利条件：具有一定的氧势，即氧的浓度。
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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”
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”
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）。
双渣法：整个吹炼过程中需要倒出或扒出部分炉渣（约1/2~2/3），然后重新加加料造渣。
单渣法：整个吹炼过程中不倒渣、不扒渣。
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。
VOD真空吹氧脱碳法VAD真空电弧加热精炼法
供氧强度指每单位时间内每吨金属的供氧量。
脱氧方法：沉淀:溶于钢液中的脱氧元素和氧反应，在钢液内部生成氧化物夹杂（脱氧生成物），由于比重较轻上浮去除。
扩散：是一种只在冶炼纯铁，或在实验室条件下的一种借助渣中氧化铁减少而使钢中[O]减少的脱氧方法。
真空：在真空下产生的脱氧反应，钢液面上压力降低是能促使钢液中的[C]-[O]反应。
均衡侵蚀：炉内不同部位工作状况不同，选择不同的耐火材料和耐火材料厚度，使侵蚀速度相同。
直接氧化：对杂质的氧化方式，气体氧是直接同金属的杂质进行反应。
间接氧化：对杂质的氧化方式，气体氧优先同铁发生反应，待生成氧化铁以后同其他杂质进行反应（间接氧化为主）。
一、耐火材料的三高工艺：高纯原料、高压成型、高温烧成。
损坏原因:1加入废钢对炉底有冲击2渣铁反应时，形成的酸性氧化物和碱性氧化物对炉底有强烈的侵蚀作用 3高温热应力，选择耐火度高，质量好的耐火材料4出钢对内衬的冲刷二、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。
三、影响石灰溶解的因素：1、冶炼初期石灰块表面硅酸二钙层的生产是石灰溶解缓慢的重要原因，2、适宜的炉渣成分时，石灰的溶解速度有很大的影响，3、吹炼中期炉渣反干是石灰溶解缓慢的另一因素。
溶解过程的三个环节：1、液态炉渣经过石灰块外部扩散边界层想反应区扩散，并沿着石灰块的空隙向石灰块内部渗透；由于C2S的熔点很高（2403K）而且结构致密，很难脱磷石灰表面，而且妨碍了液态炉渣向石灰块内部渗透，严重阻碍石灰块的继续溶解，所以冶炼初期石灰块表面硅酸二钙层的生成是石灰溶解缓慢的重要原因， 2、在石灰块外表面和石灰块的空隙的表面上液态炉渣与石灰进行化学反应，并形成新相；炉渣成分对石灰的溶解速度有很大的影响，当（FeO+MnO）总含量增加而（SiO2）/(FeO+MnO)比值减小时，石灰的溶解速度增加，当（FeO）含量增加而比值FeO/(SiO+Al2O3)增加时，石灰的溶解速度则大 3、反应产物离开反应区通过扩散边界层向渣层中扩散。
这种“返干”现象常出现在冶炼中期脱碳反应激烈而渣中氧化铁降到较低含量的时候，所以吹炼中期炉渣返干是石灰溶解缓慢的另一重要原因，石灰的溶解速度和石灰的性质也有关，活性石灰具有体积密度小，气孔率高，比表面积大、晶粒细小等特点，因而提高了石灰的反应能力，加速了石灰的溶解。
四、控制吹炼终点的方法（拉碳法和增碳法）
拉碳法是在熔池含碳量达到出钢要求是停止吹炼，即吹炼终点时，不但熔池的磷，硫和温度符合出钢要求，而且熔池中的碳加上铁合金带入金属的碳也能符合所炼钢种的规格，不需要专门向金属追加增碳剂增碳，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。
拉碳法的优点：1、终渣氧化铁含量较低，金属收得率较高，且有利于延长炉龄，； 2、终点钢水氧、氮、氢、含量低，且不加增碳剂，因而钢中非金属夹杂少； 3、终点钢水残锰较高，可减少锰铁消耗；4、氧气消耗量少，且节约了增碳剂。
增碳法的优点：1、终点容易命中，比拉碳法省去了中途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、终渣氧化铁含量高，化渣好，去磷率高，吹炼过程课简化操作，有利于减少喷溅，提高了供氧强度和稳定吹炼工艺；3、热收入较多，可增加废钢用量。
五、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；
六、氧枪操作方式主要有三种：恒枪变压，变压变枪，恒压变枪。
目前我国广泛采用恒压变枪。
钢中非金属夹杂按来源分可以分成外来夹杂和内生夹杂。
钢中大部分内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产生的。
内生夹杂：1、脱氧脱硫产物，特别是一些颗粒小，或密度大的夹杂物没有及时排除 2、随着温度降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应下降，以非金属夹杂物形式在钢中沉淀。
外来夹杂：是指冶炼和浇铸过程中，带入钢液中的炉渣和耐火材料以及钢液被大气氧化所形成的氧化物。
七、脱磷反应：
按分子理论，将方程式写成：
2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe] 2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5[Fe]
以4CaO•P2O5为例热力学分析，提高脱磷的条件：1、高氧化铁，高碱度2、脱磷反应为放热反应，低温有利于脱磷3、金属熔池中C、O的存在课提高磷的活度系数。
动力学分析：脱磷反应为界面反应，扩散是限制性环节，
影响脱磷因素有：扩散速度和分配系数Lp 为了提高脱磷速率应在炉内选W(FeO)/W(CaO)比适当的熔渣；增大熔池的搅拌强度，提高扩散速率。
八、脱S反应：
按炉渣的分子理论，碱性氧化渣与金属间的脱S反应如下：[S]+(CaO)=(CaS)+[O]
[S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O]
以CaO为例热力学分析提高脱硫条件：1、升高温度，Ks升高，Ls升高，高温有利于脱硫2、高碱度3、低（FeO）含量4、金属液中Si、C等元素能提高Fs，易于脱硫。
动力学分析：脱硫反应在钢渣界面进行，扩散为限制性环节，
影响脱硫反应的因素有：扩散速度，熔渣粘度，分配系数。
提高脱硫反应的措施有：1、提高温度，2、增加搅拌强度，以提高Ls
九、钢中气体的危害：
降低钢的机械性能，形成裂纹，皮下气泡，中心疏松等缺陷，氢还是产生白点的元素。
（1）氢在固态钢中溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢会和CO、N2等气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔、疏松、造成白点和发纹。
钢热加工过程中，钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成微裂纹，进而引起钢材的强度、塑性、冲击韧性的降低，即发生“氢脆”现象。
在钢材的纵向断面上，呈现出圆形或椭圆形的银白色斑点称之为“白点”，实为交错的细小裂纹。
主要原因是钢中的氢在小孔隙中析出的压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过了钢的强度，产生了“白点”。
一般白点产生的温度低于2000℃。
（2）钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响体现出双重性。
氮含量高的钢种长时间放置，将会变脆，这一现象称为“老化”或“时效”。
原因是钢中氮化物的析出速度很慢，逐渐改变着钢的性能。
低碳钢产生的脆性比磷还严重。
钢中氮含量高时，在250-4500℃温度范围，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。
氮含量增加，钢的焊接性能变坏。
钢中气体的去除的三个环节：1、由液相向气液液面传质 2、在气液界面发生化学反应3、由气液界面向气体的传质。
脱碳反应中脱碳速度增加，通过钢液的CO气泡增加，搅拌加剧，使钢的气液反应界面增大，传质系数增大，促使[H]、[N]易转化为H2、N2而脱除。
十、炼钢的基本任务：是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，调整温度和成分、浇注成合格的钢锭。
归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度），一浇注。
采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。
浇注原则：高温慢注、低温快注。