钢铁冶金学炼钢部分修订稿Word文档下载推荐.docx
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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。
4.P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。
8.H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。
第三章
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。
碳溶解是吸热反应。
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。
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。
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。
拉碳:
根据操作因素和钢种要求,确定结束吹炼时机,提起氧枪停止吹氧,倒炉,测温,取样化验钢水成分,这个过程为拉碳。
补吹:
在拉碳后,熔池成分或温度未达到出钢要求,需补充吹氧进行调整。
供氧时间:
在一炉刚冶炼过程中,纯吹氧所用的时间。
装入量:
每炉装入铁水和废钢的数量称为装入量。
炉龄:
从开新炉到停炉的整个炉役期间炼钢的总炉数。
即炉衬寿命。
炉役:
从开新炉到停炉的整个期间。
氧气流量:
单位时间内向熔池内供氧的量。
供氧强度:
单位时间内每吨钢液的供氧量。
氧压:
氧气入口前测定点的氧气压力,也称工作氧压。
氧枪高度(枪位):
氧枪喷头出口端距静止金属液面的高度。
冲击深度:
氧气射流冲击区的凹坑深度。
冲击面积:
氧气射流冲击区在熔池表面的面积。
硬吹:
低枪位或高氧压的吹炼模式。
软吹:
高枪位或低氧压的吹炼模式。
返干:
在冶炼中期向乳化液中提供的FeO减少,而乳化液内部的FeO消耗增加,结果导致渣中FeO减少,炉渣内液体部分消失,炉渣重新变得粘稠和干燥,这种现象叫返干。
拉碳法:
在吹炼终点时,不但熔池的P、S、符合出钢要求,而且熔池中的C加上铁合金带入的C能够达到钢种要求,不需要再向钢包内加增碳剂增碳,这种操作工艺叫做~
增碳法:
在冶炼碳含量>
0.08%的钢种时,把终点碳吹炼到0.05%左右,然后根据钢种要求,再用增碳剂在钢包内增碳,这种操作工艺叫增碳法。
合金收得率:
在脱氧合金化中,合金元素被钢水吸收的量占总加入量的百分比。
二思考题
1.夹杂物对钢性能的影响和机理。
非金属夹杂物对钢性能的影响
(1)危害:
降低塑性
降低韧性
恶化疲劳性能
不利于冷加工性能
扩大各向异性
(2)作用:
易切削钢、细化晶粒、沉淀硬化、促进晶粒取向。
机理:
夹杂物不溶于钢基体,以独立相存在,从而破坏了钢基体的连续性,造成了钢组织的不均匀和应力集中。
2内生夹杂与外来夹杂的特点。
外来夹杂物特点1)成分复杂2)形状不规则3)颗粒大,属于大型夹杂4)随机存在,分布无规律5)含量少。
内生夹杂物特点1)颗粒细小2)分布均匀有规律3)含量多4)形状与性质有关5)位置依形成时间而定。
3影响夹杂排除的因素。
1)脱氧能力2)夹杂物尺寸3)夹杂物形态4)夹杂物性质5)钢液温度:
温度降低,夹杂物上浮阻力增加6)钢液流动7)夹杂物吸附
4减少夹杂物的措施。
1)减少和排除脱氧产物2)防止钢水二次氧化3)减少卷渣4)降低耐火材料熔损
6.LD钢的特点。
1冶炼时间短,生产率高2可冶炼钢种多,品种范围广3原料适应性强4基建投资少,建设速度快5生产节奏均衡,有利于与连铸工艺匹配6气体含量少7杂质含量低8成本低。
7LD冶炼中FeO的变化规律。
1.初期渣中(%FeO)较高,20~30%2.中期脱碳加速,渣中FeO消耗增加,含量逐渐降低3.后期C%降低,铁氧化量增加,且脱碳消耗减少,%FeO增加。
8装入量对生产的影响。
(1)过大:
反应空间减少,喷溅增加;
限制供氧强度;
冶炼时间增加;
造渣困难;
钢水无法出净,影响兑铁安全和溅渣护炉等。
(2)过小:
降低产量;
损坏炉底:
熔池深度小,炉底容易受到氧气射流冲击;
影响炉外精炼:
LF无法加热等
9冲击深度对冶炼的影响。
冲击深度过大:
1.熔池搅动曾加2.熔池升温速度快3.熔池吸氧程度大脱碳速度高4.渣中FeO含量低,不利于化渣,甚至引起炉渣返干。
5.反应速度快,喷溅曾加6.易损坏炉底。
冲击深度过小:
1.熔池搅动弱2.熔池升温慢3.熔池吸氧减少,脱碳速度慢4.渣中FeO含量高,有利于化渣和脱P。
10吹炼模式对炉渣氧化性的影响
氧流与炉渣接触面积大,直接传给炉渣的氧多,炉渣氧化性增强。
氧直接传给炉渣的氧减少,%FeO减低
11LD转炉的主要氧化方式。
(直接氧化,间接氧化,炉渣氧化)
12三相乳化液产生动力。
(氧气射流和CO溢出)
13氧枪操作方式以及目前使用的主要方式:
恒枪变压,变压变枪,恒压变枪(目前采用的方式)
14枪位对冶炼的影响1熔池搅拌。
低枪位形成硬吹模式,搅拌力大,枪位低熔池搅拌充分2渣中FeO。
低枪位使渣中FeO降低,高枪位使渣中FeO升高3熔池温度:
低枪位使熔池温度升高。
15FeO在不同时期应达到的水平。
(前期20%~30%。
中期10%~15%)
16LD对造渣的要求。
1)快速造渣。
2)适当的物理性质。
3)合理的反应性能。
4)有利于保护炉衬。
5)避免喷溅等操作事故。
6)控制终渣氧化性。
17萤石和白云石对造渣的作用。
白云石用于提高渣中氧化镁的含量(促使石灰融化,保护炉衬)萤石是最常用的助溶剂,具有很好的化渣能力
18生烧石灰对炼钢的危害。
1)石灰用量大。
2)化渣时间长。
3)降低熔池温度,减少废钢用量。
4)影响冶炼操作。
19LD转炉内石灰融化机理。
1)熔渣受到冷却在石灰表面形成渣壳,其熔化后石灰才开始溶解。
2)炉渣渗透到石灰内部,与石灰间产生化学反应形成熔渣。
3)防止和破坏C2S致密层,保持石灰继续熔化。
20改善石灰融化的措施。
(1)改善石灰质量
(2)适当提高枪位,增加熔渣内FeO(3)采用适量助溶剂(4)提高熔池温度(5)加强熔池搅拌,改善传质和传热条件
21FeO加速石灰融化的原因。
1)显着降低炉渣粘度,加速熔渣传质。
2)改善炉渣对石灰的润湿性能,提高炉渣向石灰孔隙中的渗透能力。
3)FeO与氧化钙同是立方晶系,并且离子半径小,有利于FeO向石灰晶格中迁移和扩散。
4)FeO能减少C2S的生成,同时也能穿透C2S层使其疏松,有利于C2S溶解。
22成渣途径有哪几个;
及其优缺点。
(1)钙质成渣途径;
优点:
炉衬侵蚀小,喷溅可能性小。
缺点:
前期化渣不利,脱P,S困难,容易粘枪
(2)铁质成渣途径;
脱磷和脱硫效果好,能够实现高拉碳。
容易喷溅,操作困难;
高FeO炉渣容易侵蚀炉衬。
(3)全程化渣;
两个途径的折中方法。
23常见的造渣方法。
单渣法,双渣法,留渣法
24留渣法的优缺点。
转炉终渣具有较高的R和FeO,熔点低流动性好,具有大量的物理热
提高初期的成渣速度;
提高前期的脱S和脱P效果;
节省石灰用量;
提高转炉的热效率;
在兑铁时容易引起大喷事故。
25抑制喷溅的主要途径。
(抑制泡沫渣的形成是控制喷溅的主要途径)
26防止喷溅的措施。
1)控制熔池温度平稳上升。
2)采用全程化渣工艺。
3)合理加料工艺,防止炉温产生大的波动,4)控制中期枪位适中,避免喷溅和返干。
5)合理装入制度,减少超装量。
6)采用合理压渣工艺处理喷溅。
低P铁水内对温度影响最大的影响。
低磷铁水中C含量变化不大,Si含量和铁水温度是影响的主要因素
冷却效果最好的冷却剂。
(废钢)
过程温度的控制要求。
(1)满足快速造渣:
保证尽快形成成分和性质符合要求的炉渣
(2)顺利脱磷脱硫:
在不同时期保证不同的精炼要求(3)维持温度平稳上升:
满足吹炼过程平稳和顺利进行的要求,防止喷溅(4)保证选择性氧化:
如高温脱碳保铬(5)达到终点温度要求:
协调熔池升温和脱碳,准确控制终点。
废钢融化机理。
1)铁水在废钢上凝固2)废钢表面的凝固铁熔化3)废钢升温和渗碳熔化4)废钢熔化
终点控制的基本要求。
在吹炼结束时,熔池内钢水的化学成分和温度同时满足出钢要求。
具体来讲,一般是C,S,PT四个指标同时满足出钢要求。
由于S,P去除困难,生产中尽可能在终点钱使其达到目标要求。
出钢温度包括哪三个部分。
钢种的液相线温度,过程温度,中间包过热温度。
出钢温度对生产的影响。
(1)温度过低:
不利于浇注,甚至水口冻结回炉
(2)温度过高1)加剧炉衬侵蚀,降低炉龄2)增加终点氧含量,恶化钢质量3)钢铁料和合金消耗增加4)降低氧枪和出钢口寿命
降低出钢温度的措施。
1)维护出钢口2)钢包烘烤3)减少出钢时间4)合金料烘烤5)改善钢包保温层6)减少钢包数量7)钢包清洁、无包底8)钢包加盖9)钢包和中间包液面保温10)减少钢水的等待时间
拉碳法和增碳法的优点。
拉碳法的优点:
直接优点石终点碳含量高。
拉碳法的缺点:
与增碳法有点对立。
增碳法的优点:
1.操作简单,控制稳定;
2.终点命中率高;
3.减小冶炼周期,供养强度高,减少拉碳和补吹次数;
4.化渣好,脱S,P率高;
5.喷溅小:
不要求提前化渣;
6.废钢用量大:
Fe氧化增加热量多。
增碳法的缺点:
与拉碳法对立(拉碳发最常用)
挡渣的目的。
1)减少回磷2)降低合金料消耗3)稳定脱氧操作和成分4)减少对精炼影响5)减少夹杂物6)增加出钢口寿命7)减轻钢包衬侵蚀
出钢时间对生产的影响。
(1)时间长:
刚水温度降大;
冶炼周期长;
搅拌力弱;
吸气量大
(2)时间短:
搅拌不充分;
下渣量大;
影响合金加入控制
影响转炉终点氧含量的措施。
终点高拉碳,2增大供氧强度。
3采用多孔喷头,4消除和减少补吹次数,5终点前适当降低枪位,6保证炉内一定的镇静时间。
终点氧化对生产的影响。
1)直接影响脱氧元素的收得率2)钢水成分的命中率3)夹杂物含量4)炉衬寿命
降低氧含量的措施。
终点高拉碳,
增大供氧强度。
采用多孔喷头,
消除和减少补吹次数,
终点前适当降低枪位,
保证炉内一定的镇静时间。
脱氧的四种方式。
1)沉淀脱氧2)钢渣界面脱氧3)渣中脱氧4)真空脱氧
沉淀脱氧的优缺点。
脱氧速度快;
脱氧产物容易滞留在钢液中形成夹杂物。
影响合金收得率的因素。
1)终点氧含量。
氧含量高吸收率低。
2)脱氧能力。
脱氧能力高吸收率低。
3)钢种元素含量:
元素含量高吸收率多。
4)下渣量:
下渣量多元素收得率低。
5)其他脱氧元素:
其他脱氧元素高,合金收得率高。
6)出钢时间:
时间长收得率低。
7)钢流状态:
钢流圆滑,吸氧量少,合金收得率高。
钢包底吹Ar的作用。
均匀成分、均匀温度、夹杂上浮、精炼中加快传质。
复吹转炉的优点和冶金特点。
复吹冶金特点:
由于增加底部供气,与LD相比,加强熔池搅拌,是熔池更加均匀。
熔池搅拌增强,改善了钢——渣反映条件使其更接近平衡,过氧化现象降低。
底吹惰性气体,使气泡中CO的分压低,有利于脱碳反映。
通过改变顶枪位置和底吹炼制度,可以控制化渣,有利于充分发挥炉渣的作用。
采用复吹方法,使熔池富余热量减少,降低了废钢比(喷吹燃料和炉气燃料除外)。
复吹冶金优点:
吹炼平稳,喷溅减少,金属收得率高;
降低夹杂提高质量.延长炉龄;
合金收得率高;
脱磷能力强,石灰消耗降低;
极限终点碳降低,有利于炼超低C钢;
提高生产率
底吹供应的种类。
(Ar、N2、CO2、O2和空气。
)
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