钢铁冶金炼钢部分课后作业复习题

7--1炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？

炼钢的基本任务：四脱（脱碳，氧，磷，硫）；两去（去气和去夹杂）；两调整（调整成分和温度），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

7--2磷和硫对钢产生哪些危害？

磷：引起钢的冷脆，钢的塑性和冲击韧性降低，降低钢的表面张力，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。

硫：使钢的热加红性能变坏，引起钢的热脆性。降低钢的焊接性能，引起高温龟裂。硫还是连铸坯中

偏析最为严重的元素。

7--3实际生产中为什么要将ω[Mn]/ ω[S]作为一个指标进行控制？

答：答：Mn在钢的凝固范围内生成MnS和少量FeS。这样可有效防止钢热加工过程中的热脆，故在实际生产中将ω（Mn）/ω（S）比作为一个指标进行控制，提高ω（Mn）/ω（S），可以提高钢的延展性，当ω（Mn）/ω（S）≧7时不产生热脆。

7—4氢和氮对钢产生那些危害？

氢在固态钢中溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢会和一氧化碳，氮气等气体一起析出，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，钢中还有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成发裂，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。

钢中的氮是以氮化物的形式存在，他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—４５０摄氏温度范围，其表面发蓝，钢的刚度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。氮含量增加，钢的焊接性能变坏。

7--5钢中的夹杂物是如何产生的，对钢的性能产生哪些影响？

答：①冶炼和浇注过程中，带入钢液中的炉渣和耐火材料及钢液被大气氧化所形成的氧化产物。②脱氧的脱氧产物。③随着钢液温度的降低，S、O、N等杂质元素的溶解度下降，于是这些不溶解的杂质元素就呈非金属化合物在钢中沉淀。④凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反应的产物。

钢中非金属夹杂物的存在通常被认为是有害的。主要表现对钢的强度、延性、韧性、疲劳等诸方面的影响。

7—7钢的力学性能指标有哪些，其含义是什么？

钢材常见的力学性能通俗解释归为四项，即：强度、硬度、塑性、韧性。简单的可这样解释：

强度，是指材料抵抗变形或断裂的能力。有二种：屈服强度σb、抗拉强度σs。强度指标是衡量结构钢的重要指标，强度越高说明钢材承受的力（也叫载荷）越大；

硬度，是指材料表面抵抗硬物压人的能力。常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV。

硬度是衡量钢材表面变形能力的指标，硬度越高，说明钢的耐磨性越好；即不容易磨损；

塑性，是指材料产生变形而不断裂的能力。有两种表示方法：伸长率δ、断面收缩率ψ。塑性是衡量钢材成型能力的指标，塑性越高，说明钢材的延展性越好，即容易拉丝或轧板；

韧性也叫冲击韧性，是指材料抵抗冲击变形的能力，表示方法为冲击值αk。冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标，数值越高，说明钢材抵抗运动载荷的能力越强。

一般情况下，强度低的钢材，硬度也低，塑性和韧性就高，例如钢板、型材，就是由强度较低的钢材生产的；而强度较高的钢材，硬度也高，但塑性和韧性就差，例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢，就很少看到轧成板或拉成丝。

7—8钢按用途可分为哪几类？

(1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。

(2) 结构钢

a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；?易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。

b.弹簧钢

c.轴承钢

(3) 工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。

(4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢；b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；

e.低温用钢；

f.电工用钢。

(5) 专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

8--1熔渣在炼钢中的作用体现在哪些方面？

答：①去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素，同时能将铁和其它有用元素的损失控制最低；

②保护钢液不过度氧化，不吸收有害气体，保温，减少有益元素烧损；③防止热量散失，以保证钢

的冶炼温度；④吸收钢液中上浮的夹杂物及反应产物。

8--2什么是熔渣的氧化性，在炼钢过程中熔渣的氧化性是如何体现的？

熔渣的氧化性也称炉渣的氧化能力，是指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数

量。

炉渣的氧化性在炼钢过程中的作用体现在对炉渣自身、对铁水和对炼钢操作工艺影响三个方面。

1、影响化渣速度，渣中的FeO能促进石灰溶解，加速化渣，改善钢铁反应动力学条件，加速传质

过程；影响熔渣粘度；影响熔渣向熔池传氧。2、影响钢水含氧量，当钢水含碳量相同时，钢水氧

化性强，则钢水含碳量高；影响钢水脱磷，熔渣氧化性强，有利于脱磷。3、影响铁合金收得率，氧化性强，降低铁合金收得率；影响炉衬寿命，熔渣氧化性强，炉衬寿命降低；影响金属收得率，

氧化性强金属收得率低。

8--3炼钢过程残余锰的含义是什么，钢液中残余锰有何作用？

答：简单的说就是在一炉钢水吹炼到终点时，钢水中会有一定含量的锰。

残锰的作用：（1）防止钢液的过氧化，或避免钢液中含过多的过剩氧，以提高脱氧合金的收

得率，减少钢液中氧化物夹杂。（2）可作为钢液温度高低的标态（3）节约Fe-Mn合金的用量

8—5炼钢过程的碳氧化反应的作用是什么，脱碳速度如何表达？

作用：①加大钢-渣界面，加快反应的进行；②搅拌熔池均匀成分和温度；③有利于非金属夹

杂物的上浮和有害气体的排出；④放热升温。

脱碳速率表达式：-dω[c]%/dt=k cω[c]%。

8—6什么是磷的分配系数和炉渣磷熔，影响炼钢过程脱磷的因素有哪些？

8—7什么是硫容，影响炼钢过程脱硫的因素有哪些？

8—8钢液的脱氧方式有哪几种，各有什么特点？

答：按脱氧原理分：脱氧方法有三种，即沉淀脱氧法，扩散脱氧法和真空脱氧法。

沉淀脱氧法：又叫直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧

直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。特点：在钢液内部进行，

脱氧速度快；但生成的脱氧产物有可能难以完全上浮而成为钢中非金属夹杂。

扩散脱氧法：又叫间接脱氧。将粉状的脱氧剂如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到炉渣中，降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱

氧方法。特点：在渣中进行，钢液中的氧需要向渣中转移，故脱氧速度慢，脱氧时间长；但脱

氧产物在渣相内形成，不在钢中生成非金属夹杂物。