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：
炉渣的作用：FexO过高不利于脱硫，碱性还原渣有利于脱硫，增大渣量有利于脱硫。
金属脱硫及气相脱硫：
回硫的原因及控制：回硫主要来自废钢和铁水脱硫渣；石灰带入的硫量很少。转炉炼钢工艺抑制回硫。
衡量脱硫渣能力的方法：炉渣碱度、还原性、[O]活度、[S]活度、（O2-）活度、（S2-）活度的高低。
第三部分脱氧反应与钢中非金属夹杂物
1、脱氧方式？
答：脱氧的重要性：氧气炼钢冶炼临近结束时，钢液实际上处于“过度氧化”状态。钢中原溶解的绝大部分氧以铁氧化物、氧硫化物等微细夹杂物形式在奥氏体或铁素体晶界处富集存在;在钢的加工和使用过程容易成为晶界开裂的起点，导致钢材发生脆性破坏;钢中氧含量增加降低钢材的延性、冲击韧性和抗疲劳破坏性能，提高钢材的韧－脆转换温度，降低钢材的耐腐蚀性能等。
总氧：包括自由氧（a0）以及固定氧（夹杂物所含的氧）。总氧T[O]表示钢的洁净度，值越低表示钢越“干净”。
终点氧：炼钢终点时钢液中总的溶解氧量。
挡渣技术：转炉炼钢终点炉渣FeO通常在15～25%。如出钢带入钢包内的炉渣过多，由于钢包内钢水的对流作用，造成Al2O3夹杂物量的增多。必须高度重视出钢的防下渣操作，主要的挡渣方法有挡渣球、机械挡渣塞、气动挡渣。为转炉炼钢生产特殊钢的关键技术。主要包括转炉下渣检测系统、滑动水口控制系统、转炉留钢留渣操作工艺、无渣出钢转炉自动开浇技术、无渣出钢转炉溅渣护炉技术、无渣出钢转炉冶炼低磷钢系统技术等。
脱氧方式：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧法。
沉淀脱氧：是用与氧亲和力较铁与氧亲和力强的元素作脱氧剂，脱氧剂与钢液中的氧直接作用，发生脱氧反应，反应产物由钢液上浮排除，从而达到脱氧目
