炼钢部分 习题答案

冶金学炼钢部分习题答案

课后思考题—1 (1)

1、简述现代钢铁工业所采用的炼钢生产流程。 (1)

2、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？ (1)

3、钢铁的分类，按化学成分、用途钢的分类？ (1)

课后思考题—2 (2)

4、熔渣在炼钢中的主要作用，熔渣的组成与分类。 (2)

5、熔渣的物理性质有哪些，主要影响因素？ (3)

6、熔渣的化学性质主要有哪些？什么是熔渣的氧化性，如何表示？ (3)

课后思考题—3 (4)

7、钢液的物理性质主要有哪些，温度、成分有何影响？ (4)

8、炼钢过程中残锰有什么作用? (5)

课后思考题—1

1、简述现代钢铁工业所采用的炼钢生产流程。

目前基本形成了两类：

（1）以铁矿石、煤炭为源头的“高炉—转炉炼钢流程”

（2）以废钢、电力为源头的“废钢—电炉炼钢流程”

炼钢生产流程：

高炉——铁水预处理——转炉炼钢——炉外精炼——连铸——轧钢

电炉炼钢——炉外精炼——连铸——轧钢

2、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？

炼钢的基本任务是是：脱磷、脱碳、脱氧、脱硫，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。

归纳为：“四脱”（碳、磷、氧和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。

采用的主要技术手段为：供氧（脱C、脱P），造渣（脱P、脱O、脱S），加热（调温），加脱氧剂（脱O）和合金化操作（调成分）。

3、钢铁的分类，按化学成分、用途钢的分类？

（1）按化学成分按是否加入合金元素分：碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢以碳元素为主，除脱氧及保证钢的性能而加入一定量硅（一般≤0.40%）和锰（一般≤0.80%）等合金元素外，不含其他合金元素的钢。根据钢中碳元素总含量的多少，可分为低（≤0.25）、中（0.25~0.6）、高（≥0.6）碳钢。

合金钢是在碳素钢的基础上，为改善钢的性能而特意加入一定量的合金元素的钢（对硅、锰含量超过脱氧的需要而作为合金化目的加入的钢种，也列入合金钢一类）。

依钢中合金元素总含量的多少，可分为低、中、高合金钢：

低合金钢∑i＜5％；中合金钢∑i = 5％～10％；高合金钢∑i ＞10％。

（2）按用途可分为三大类：结构钢，工具钢，特殊性能钢

结构钢：是目前生产最多、使用最广的钢种，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的零件及建筑工程用的金属结构等。

工具钢：根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢，包括碳素工具钢、合金工具钢及高速钢。

特殊性能钢：指的是具有特殊化学性能或力学性能的钢，如轴承钢、不锈钢、弹簧钢、高温合金钢等。

课后思考题—2

4、熔渣在炼钢中的主要作用，熔渣的组成与分类。

1)熔渣在冶炼过程中起分离杂质，完成氧化、还原精炼等作用，主要作用如下：

（1）去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素；

（2）参与熔池传氧，靠氧化渣供氧、还原渣除氧；

（3）保温，防止钢液吸气（H、N），防止钢液过度氧化以及减少有益元素烧损；（4）吸收钢液中上浮非金属夹杂物及反应产物；

（5）电弧炉过程，熔渣稳定电弧燃烧，提高炉子热效率、保护炉衬；电渣炉过程，熔渣作为发热体为冶炼提供所需热源。

熔渣的不利作用:

（1）熔渣可以侵蚀和冲刷炉衬，尤其是低碱度熔渣，降低炉衬使用寿命

（2）熔渣可带走大量的热，增加能量消耗。

（3）熔渣中夹裹小颗粒金属及未被还原的金属氧化物，降低金属的回收率。2)熔渣的组成，以氧化物为主有：

CaO MnO FeO MgO Fe2O3 Al2O3 SiO2 P2O5 ……

碱性————中性——酸性

这些自由氧化物本身熔点都很高，如CaO 2570，SiO2 1710℃，在炼钢温度（1600 ℃）难以熔化，但它们之间能相互化合，生成低熔点复杂化合物。

3）熔渣的分类

根据熔渣的组成及性质不同，可将它们分为：碱性渣与酸性渣，氧化渣与还有渣。

碱性渣以碱性氧化物CaO 为主，它可以去除磷、硫有害元素

酸性渣以酸性氧化物SiO2 为主，它不能去除磷、硫有害元素

氧化渣炉渣具有氧化能力，FeO含量高（15％～25％），能向钢液中供氧还原渣炉渣具有还原能力，FeO含量低（0.5％～1.0％），能吸收钢液中氧

5、熔渣的物理性质有哪些，主要影响因素？

主要有熔点、黏度、密度及表面张力等。

（1）熔渣的熔点

熔渣的熔点是指固态渣完全转变为均匀液态或液态渣冷却时开始析出固相的温度。它是确定冶炼、浇铸温度依据。

与成分及其含量有关，一般说来，杂质降低纯物质熔点，但当熔渣中高熔点组元增加时，熔点提高。

（2）熔渣的黏度

熔渣黏度是非常重要的物理性质，它直接关系到熔渣的流动性，它对元素的扩散、渣-钢间反应、气体逸出、热量传递，铁损及炉衬寿命等均有很大的影响。

熔渣的黏度与熔渣的成分、温度、未熔质点的数量及块度有关，凡是加入能降低熔渣熔点的成分（如CaF2）、提高熔池温度、减少未熔质点数量及块度，均能改善熔渣的流动性

（3）熔渣的密度

熔渣的密度决定熔渣所占的体积，也影响钢液液滴在渣中的沉降速度。

与成分和温度有关

（4）熔渣的表面张力

使液体表面自动缩小的力称为液体的表面张力，熔渣的表面张力主要影响渣-钢间的物理化学反应及熔渣对夹杂物的吸附等。

熔渣表面张力受渣组成和温度影响：

渣组成影响：SiO2、P2O5（酸性氧化物）增加，降低FeO熔体的表面张力；Al2O3则相反，可提高表面张力；当加入CaO、MnO（碱性氧化物）时，开始降低表面张力，之后逐渐增加表面张力，原因是复合阴离子在相界面的吸附量发生了变化。

温度影响：对于单一氧化物的熔渣，一般是随着温度的升高而降低；对于复杂多元的熔渣，由于温度的升高引起渣的成分及浓度均匀性改变，使对表面张力的影响不确定；

6、熔渣的化学性质主要有哪些？什么是熔渣的氧化性，如何表示？

熔渣的化学性质主要有熔渣的碱度、熔渣的氧化性、熔渣的还原性。

熔渣的氧化性也称熔渣的氧化能力，指熔渣向金属熔池供氧的能力，即指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量，它是熔渣一个重要的化学性质。

熔渣的氧化能力表示方法有三种：

（1）（%FeO）即直接用渣中氧化亚铁含量表示氧化能力，忽略高价铁的氧化物（Fe2O3）的传氧作用；

（2）∑（%FeO）即总氧化亚铁含量法，它是将渣中高价铁的氧化物（Fe2O3）也折合成FeO来考虑折合方法有两种：全氧折合法与全铁折合法，分别如下：

全氧法：（按质量换算的）

全铁法：

()()

3

2

%

35

.1

%

)

(%O

Fe

FeO

FeO+

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