钢铁冶金学炼钢部分
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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。
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。
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。
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。
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。