钢铁冶金炼钢部分课后作业复习题

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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?

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?

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。

ω[c]%。

脱碳速率表达式:-dω[c]%/dt=k

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。

真空脱氧法:是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。只

适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]----[O]反应。(常用于炉外精炼)特点:脱氧产物为气体,易于排除,不会对钢造成非金属夹杂的污染,故这种脱

氧方法的钢液洁净度高;但需要有专门的真空设备。

8—9什么是较为活泼的金属在炼钢过程中的转变温度,金属铬在不锈钢冶炼中如何保证其不被氧化?

当温度大于转变温度时,金属与氧的结合能力比碳与氧的结合能力差,当温度小于转变温度时,则相反。

脱碳保铬

9-1 转炉和电炉用的原材料各有哪些?

答:转炉:铁水(生铁),废钢,铁合金,造渣剂,冷却剂,增碳剂,燃料和氧化剂。

电炉:废钢,生铁,造渣剂,冷却剂,增碳剂,燃料和氧化剂。

9-2 转炉炼钢对铁水成分和温度有何要求?

(1)成分:Si为0.30%-0.60%、Mn为0.20%-0.80%、 [P]≤0.20%、S≤0.05%。(2)带渣量:进入转炉的铁水要求带渣量不得超过0.5%。

(3)温度:我国炼钢规定入炉铁水温度应大于1250℃,并且要相对稳定。

9—3什么是活性石灰,它有哪些特点?

答:通常把在1050℃-1150℃温度下,在回转窑或新型竖窖内焙烧的石灰叫活性石灰。它具有高反应能力,体积密度小,孔隙度高,比表面积大晶粒细小等特点。9—4萤石在炼钢中起什么作用?

答:加速石灰溶解,迅速改善炉渣流动性。