【免费下载】北京科技大学钢铁冶金学炼钢部分知识点复习

钢铁冶金学（炼钢部分）

第一部分炼钢的基本任务

1、钢和生铁的区别？

答：C < 2.11%的Fe-C合金为钢；C > 1.2%的钢很少实用；还含Si、Mn等合金元素及杂质。生铁硬而脆，冷热加工性能差，必须经再次冶炼才能得到良好的

金属特性；钢的韧性、塑性均优于生铁，硬度小于生铁。

2、炼钢的基本任务？

答：钢铁冶金的任务是由生产过程碳、氧位变化决定的。炼钢的基本任务分为

脱碳，脱磷，脱硫，脱氧，脱氮、氢等，去除非金属夹杂物，合金化，升温（1200°C→1700°C），凝固成型，废钢、炉渣返回利用，回收煤气、蒸汽等。3、钢中合金元素的作用？

答：C：控制钢材强度、硬度的重要元素，每1％[C]可增加抗拉强度约

980MPa；Si：增大强度、硬度的元素，每1％[Si]可增加抗拉强度约

98MPa；Mn：增加淬透性，提高韧性，降低S的危害等；Al：细化钢材组织，

控制冷轧钢板退火织构；Nb：细化钢材组织，增加强度、韧性等；V：细化钢

材组织，增加强度、韧性等；Cr：增加强度、硬度、耐腐蚀性能。

4、钢中非金属夹杂物来源？

答：

5、主要炼钢工艺流程？

答：炒钢→坩埚熔炼等→平炉炼钢→电弧炉炼钢→氧气顶吹转炉炼钢→氧气底

吹转炉和顶底复吹炼钢。主要生产工艺为转炉炼钢工艺和电炉炼钢工艺。与电

炉相比，氧气顶吹转炉炼钢生产率高，对铁水成分适应性强，废钢使用量高，

可生产低S、低P、低N的杂质钢，可生产几乎所有主要钢品种。顶底复吹工

艺过氧化程度低，熔池搅拌好，金属-渣反应快，控制灵活，成渣快。

现代炼钢流程：炼铁，炼钢（铁水预处理、炼钢、炉外精炼），连铸，轧钢，主要产品。

第二部分炼钢的基本反应

1、铁的氧化和熔池的基本传氧方式？

答：火点区：氧流穿入熔池某一深度并构成火焰状作用区(火点区)。

吹氧炼钢的特点：熔池在氧流作用下形成的强烈运动和高度弥散的气体－熔渣－金属乳化相，是吹氧炼钢的特点。乳化可以极大地增加渣－铁间接触面积，因而可以加快渣－铁间反应。

乳化：在氧流强冲击和熔池沸腾作用下，部分金属微小液滴弥散在熔渣中；乳化的程度和熔渣粘度、表面张力等性质有关。乳化可极大增加渣－铁接触面积，因而可加快渣－铁间反应。

杂质的氧化方式：分为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FexO以后再同其他杂质进

行反应。

氧气转炉炼钢以间接氧化为主：氧流是集中于作用区附近而不是高度分散在熔池中；氧流直接作用区附近温度高，Si和Mn对氧的亲和力减弱；从反应动力学角度来看，C向氧气泡表面传质的速度比反应速度慢，在氧气同熔池接触的表面上大量存在的是铁原子，所以首先应当同Fe结合成FeO。

2、脱碳反应？

答：脱碳的重要性：反应热升温钢水；影响生产率；影响炉渣氧化性；影响钢[O]含量。

脱碳产物CO的作用：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。

“C-O”关系：

热力学条件：增大f[C]有利于脱碳；增加[O]有利于脱碳；降低气相PCO有利于脱碳；提高温度有利于脱碳。

3、脱碳反应动力学？

答：限制性环节：C高O低时，O的扩散为限制性环节；C低O高时，C的扩散为限制性环节。

脱碳过程：1.吹炼初期以硅的氧化为主，脱碳速度较小；

2.吹炼中期，脱碳速度几乎为定值；

3.吹炼后期，随金属中含碳量的减少，脱碳速度降低。

4、硅的氧化反应？

答：脱硅的作用：硅高，增加渣量，需多加石灰提高炉渣碱度，影响前期脱磷，影响炉龄，增加氧气消耗，降低金属收得率；硅低，渣量少，石灰用量少，氧气消耗低，金属收得率提高。

有利于[Si]氧化反应因素：

[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。

5、锰的氧化与还原？

答：有利于[Mn]氧化反应因素：

温度对脱锰反应的影响：初期温度低，渣中MnO活度低，大量Mn氧化；中后期温度升高、渣中FeO含量降低，碱度提高，炉渣中部分MnO被还原；

末期炉渣FeO含量增高，Mn重新被氧化。

6、脱磷反应？

答：有利于脱磷的工艺条件：降低温度；提高炉渣碱度；增加炉渣氧化铁活度；增加渣量；增加[P]活度系数。

炉渣的重要性：通过造碱性炉渣能够降低P2O5的活度系数，同时，碱度CaO/SiO2越高，磷分配比越大，有利于脱磷；渣量增大有利于脱磷。

回磷的原因：吹炼中期炉渣“反干”，炉渣FexO含量减少（炼钢过程）；出

钢带渣量多，炉渣碱度降低，[O]含氧量降低（脱氧过程）。

回磷的解决措施：高磷铁水吹炼过程中采用“倒包”方法。

吹炼高磷铁水技术：利用“后吹”脱磷；“双渣”工艺。

超低磷冶炼工艺技术：采用铁水“三脱”预处理；采用氧气转炉进行脱磷预

处理；转炉铁水脱磷工艺。

7、脱硫反应？

答：脱硫的方法及工艺：

方法：KR（机械搅拌）脱硫；喷粉脱硫。

工艺：LF炉精炼脱硫渣系；真空喷粉钢水脱硫（铁水预处理

－BOF－LF－RH－CC工艺；铁水预处理－BOF－真空喷粉精炼－CC工艺）；V-KIP工艺；RH喷粉脱硫；RH-PB工艺；RH顶喷粉脱硫；IR-UT工艺。

有利于脱硫的因素：

硫容量：