钢铁冶金学(炼钢部分)

1—1高炉炼铁工艺由哪几部分组成？答案（1）：在高炉炼铁生产在中，高炉是工艺流程的主体，从其上部装入的铁矿石燃料和溶剂向下运动，下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的还原性气体向上运动。

炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最后生成液态炉渣和生铁。

组成除高炉本体外，还有上料系统、装料系统、送风系统、冷却系统、液压系统、回收煤气与除尘系统、喷吹系统、动力系统1—2 高炉炼铁有哪些技术经济指标？答案：综合入炉品位(%)炼铁金属收得率(%)生铁合格率(%)铁水含硅(%)铁水含硫(%)风温(℃)顶压(KPa)熟料比(%)球矿比(%)高炉利用系数(t/m3.d)综合焦比(Kg/t)入炉焦比(Kg/t)焦丁比(Kg/t)喷煤比(Kg/t)1—3 高炉生产有哪些特点？答案：一是长期连续生产。

高炉从开炉到大修停炉一直不停地连续运转，仅在设备检修或发生事故时才暂停生产（休风）。

高炉运行时，炉料不断地装入高炉，下部不断地鼓风，煤气不断地从炉顶排出并回收利用，生铁、炉渣不断地聚集在炉缸定时排出。

二是规模越来越大型化。

现在已有5000m3以上容积的高炉，日产生铁万吨以上，日消耗矿石近2万t，焦炭等燃料5kt。

三是机械化、自动化程度越来越高。

为了准确连续地完成每日成千上万吨原料及产品的装入和排放。

为了改善劳动条件、保证安全、提高劳动生产率，要求有较高的机械化和自动化水平。

四是生产的联合性。

从高炉炼铁本身来说，从上料到排放渣铁，从送风到煤气回收，各系统必须有机地协调联合工作。

从钢铁联合企业中炼铁的地位来说，炼铁也是非常重要的一环，高炉体风或减产会给整个联合企业的生产带来严重影响。

因此，高炉工作者要努力防止各种事故，保证联合生产的顺利进行。

1—5 高炉生产有哪些产品和副产品，各有何用途？答案：高炉冶炼主要产品是生铁，炉渣和高炉煤气是副产品。

（1)生铁。

按其成分和用途可分为三类：炼钢铁，铸造铁，铁合金。

(2)炉渣。

钢铁冶⾦学（炼铁部分）钢铁冶⾦学(炼铁部分)第⼀章概论1、试述3种钢铁⽣产⼯艺的特点。

答：钢铁冶⾦的任务：把铁矿⽯炼成合格的钢。

⼯艺流程：①还原熔化过程（炼铁）：铁矿⽯→去脉⽯、杂质和氧→铁；②氧化精炼过程（炼钢）：铁→精炼（脱C、Si、P等）→钢。

⾼炉炼铁⼯艺流程：对原料要求⾼，⾯临能源和环保等挑战，但产量⾼，⽬前来说仍占有优势，在钢铁联合企业中发挥这重⼤作⽤。

直接还原和熔融还原炼铁⼯艺流程：适应性⼤，但⽣产规模⼩、产量低，⽽且很多技术问题还有待解决和完善。

2、简述⾼炉冶炼过程的特点及三⼤主要过程。

答：特点：①在逆流（炉料下降及煤⽓上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；②在投⼊（装料）及产出（铁、渣、煤⽓）之外，⽆法直接观察炉内反应过程，只能凭借仪器仪表简介观察；③维持⾼炉顺⾏（保证煤⽓流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。

三⼤过程：①还原过程：实现矿⽯中⾦属元素（主要是铁）和氧元素的化学分离；②造渣过程：实现已还原的⾦属与脉⽯的熔融态机械分离；③传热及渣铁反应过程：实现成分与温度均合格的液态铁⽔。

3、画出⾼炉本体图，并在其图上标明四⼤系统。

答：煤⽓系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。

4、归纳⾼炉炼铁对铁矿⽯的质量要求。

答：①⾼的含铁品位。

矿⽯品位基本上决定了矿⽯的价格，即冶炼的经济性。

②矿⽯中脉⽯的成分和分布合适。

脉⽯中SiO2和Al2O3要少，CaO多，MgO 含量合适。

③有害元素的含量要少。

S、P、As、Cu对钢铁产品性能有害，K、Na、Zn、Pb、F对炉衬和⾼炉顺⾏有害。

④有益元素要适当。

Mn、Cr、Ni、V、Ti等和稀⼟元素对提⾼钢产品性能有利。

上述元素多时，⾼炉冶炼会出现⼀定的问题，要考虑冶炼的特殊性。

⑤矿⽯的还原性要好。

矿⽯在炉内被煤⽓还原的难易程度称为还原性。

褐铁矿⼤于⾚铁矿⼤于磁铁矿，⼈造富矿⼤于天然铁矿，疏松结构、微⽓孔多的矿⽯还原性好。

⑥冶⾦性能优良。

冷态、热态强度好，软化熔融温度⾼、区间窄。

1、冶金的方法及其特点是什么提取冶金工艺方法：火法冶金、湿法冶金、电冶金、卤化冶金、羰基冶金等;1 火法冶金：在高温下利用各种冶金炉从矿石或其它原料中进行金属提取的冶金工艺过程;操作单元包括：干燥、煅烧、焙烧烧结、熔炼、精炼;2 湿法冶金：在水溶液中对矿石和精矿中的金属进行提取和回收的冶金过程;操作单元包括：浸取出、富3 电冶金：利用电能提取金属的冶金过程,包括电热冶金和电化学冶金;电热冶金：利用电能转变为热能进行金属冶炼,实质上属火法冶金;电化学冶金：利用电化学反应使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出;如：①水溶液电解：如Cu、Pb、Zn等;可列入湿法冶金;②熔盐电解：如Al、Mg、Ca、Na等;可列入火法冶金;钢铁冶金：火法、电热冶金有色冶金：火法、湿法、电化学冶金;通常为“火法＋湿法”联合;集净化和浓缩、提取金属或金属化合物等2、钢与生铁有何区别都是以铁为基底元素,并含少量C、Si、Mn、P、S——铁碳合金;1 生铁：硬而脆,不能锻造;用途：①炼钢生铁；②铸造生铁,占10%;用于铸造零、部件,如电机外壳、机架等;2 钢：有较好的综合机械性能,如机械强度高、韧性好、可加工成钢材和制品；能铸造、锻造和焊接；还可加工成不同性能的特殊钢种;3、钢铁冶炼的任务及基本冶炼工艺是什么把铁矿石冶炼成合格的钢：铁矿石：铁氧化物,脉石杂质;炼铁：去除铁矿石中的氧及大部分杂质,形成铁水和炉渣并使其分离;炼钢：把铁水进一步去除杂质,进行氧化精炼;铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁铁→精炼脱C、Si、P等→钢4、试述3种钢铁生产工艺及其特点;传统流程：间接炼钢法：高炉炼铁+ 转炉炼钢;优点：工艺成熟,生产率高,成本低缺点：流程工序多,反复氧化还原,环保差短流程：直接炼钢法：直接还原炉+ 电炉,将铁矿石一步炼成钢;优点：避免反复氧化还原缺点：铁回收率低,要求高品位矿,能耗高,技术尚存在一定问题;新流程：熔融还原法：熔融还原炉+ 转炉将铁矿石一步炼成钢;优点：工艺简单,投资少、成本低,资源要求不高,环境友善;缺点：能耗高,技术尚存在大量问题,仅Corex投入工业应用;5、一个现代化的钢铁联合企业有哪些主要工序和辅助工序用框图画出钢铁联合企业的生产工艺流程;目前,钢铁联合企业的主要生产流程还是传统流程：采矿——选矿——高炉炼铁——转炉炼钢——炉外精炼——连续铸钢——轧钢——成品钢材6、我国铁矿石资源有什么特点高炉炼铁常用铁矿石有哪几种各有什么特点我国铁矿石资源特点：分布“广”、品位“贫”、成分“杂”;分布广；贫矿多；多元素共生的复合矿多,难选难采的矿石多;天富矿石：可直接冶炼的矿石,含铁量为其理论含铁量70%以上的矿石;如：含铁50%的天然富块矿;然贫矿石：品位太低,需经选矿加工富集的矿石;矿富矿粉：富铁矿在破碎过程中得到的粉矿,粒度＜10mm;石精矿粉：贫铁矿经选矿加工处理后获得的高品位矿石,通常为粉矿,粒度-200目左右;人烧结矿：铁矿粉精矿粉、富矿粉、含铁粉尘和烟尘加入适量的燃料和熔剂烧结成块矿;造优点：可利用粉矿,扩大矿源,冶金性能好;富球团矿：把润湿的精矿粉和少量添加剂混合,在造球机中滚成8～15mm的圆球,再经过干燥和焙烧,矿使生球固结,成为适合高炉使用的含铁原料;7、铁矿石入炉前需进行哪些准备处理工作8、高炉炼铁对铁矿石的质量要求是什么成分稳定,含铁高,脉石少,含P、S等有害杂质低,粒度均匀,还原性好;9、粉矿造块的意义及其方法有哪些造块原因：①富矿越来越少,不得不大量利用贫矿;②富矿开采过程产生大量粉矿,粉矿不能直接入高炉冶炼;③改善和控制含铁原料的冶金性能;如：烧结矿优点：透气性好,还原性好,去除部分有害元素;④通过造块过程,可脱除某些杂质,如：S、P、K、Na等；⑤充分利用工业废物,如：高炉炉尘、轧钢铁皮、均热炉炉渣等;方法：烧结法和球团法;人造富矿：粉矿经造块后获得的烧结矿和球团矿冶金性能高于天然富矿;配加熔剂,去除有害杂质;熟料：粉矿经造块后获得的烧结矿、球团矿,统称人造富矿或熟料;10、焦炭在高炉炼铁中起何作用高炉对其质量有何要求焦炭的三大主要作用：1.发热剂：热源→在风口前燃烧,提供冶炼所需热量；2.还原剂→本身及其氧化产物CO均为铁氧化物的还原剂；3.骨架和通道→矿石高温熔化后,焦炭是唯一以固态存在的物料;·有支撑数十米料柱的骨架作用·有保障煤气自下而上畅流的通道作用作用③是任何固体燃料所无法替代的;对焦炭的质量要求：①强度高；②固定C高；③灰分低；④S含量低；⑤挥发分合适；⑥反应性弱C＋CO2→2CO；⑦粒度合适为矿石平均粒度的3～5倍为宜,d小/d 大≈;11、常用的高炉喷吹燃料有哪些对高炉喷吹用煤粉有哪些要求煤粉无烟煤、烟煤、褐煤、天然气、重油高炉喷吹用煤粉的质量要求：①固定C高,灰分低；②含S低；③粒度细－200网目占80%以上；④煤粉可磨性好,爆炸性弱；⑤燃烧性好,反应性强;12、高炉炼铁为什么要加入熔剂常用的熔剂有哪些对其有什么要求加入碱性熔剂目的：①降低矿石中脉石和焦炭灰分的熔点,与熔剂CaO生成低熔点的炉渣;②高炉中加入熔剂后,炉渣熔点降低,其粘度也下降,因而渣的流动性好,渣铁易分离;③有利于脱硫,改善铁水质量FeS + CaO + C ====== CaS + Fe + CO↑因矿石脉石、焦炭灰分为酸性,故高炉所用熔剂多属碱性;熔剂碱性熔剂——石灰、石灰石、白云石酸性熔剂——硅石特殊熔剂——萤石对碱性熔剂的要求：①有效成分含量高;碱性氧化物含量高,酸性氧化物含量低;②S、P含量低;③粒度均匀,强度好,粉末少;13、试述烧结矿的生产工艺流程;工艺流程：原料准备→配料→混合→铺底料→布料→点火→烧结→冷却→破碎→筛分→成品烧结矿→高炉;14、试述球团矿的生产工艺流程;1、高炉冶炼有什么特点用框图表示现代高炉炼铁车间生产工艺流程;特点①逆流：在逆流炉料下降及煤气上升过程中,完成复杂的物理化学反应；②“黑箱”：在投入装料及产出铁、渣、煤气之外,无法直接观察炉内反应过程；③顺行：维持高炉顺行保证煤气流合理分布及炉料均匀下降是冶炼过程的关键;2、从高炉解剖分析高炉冶炼过程大致可分为几个区域冶炼过程的主要物理化学变化有哪些写出反应式;高炉内炉料的形态：块状带、软熔带、滴落带、风口带、炉缸带高炉内的变化和化学反应：o 风口前燃料的燃烧：2C + O2== 2COo 逆向运动热交换o 水分蒸发、碳酸盐分解：H2O +C == CO + H2；XCO3== XO + C02o 还原反应：MeO +X == Me + XOo 固液转变o 脱硫反应：FeS+CaO+C == CaS+Fe+COo 渗碳反应和渣铁形成：2CO == CO2 + C;3Fe固+ 2CO == Fe3C + CO23、风口前燃料燃烧有何重要意义高炉内燃烧反应有什么特点何谓回旋区或燃烧带风口燃烧带的作用：①提供热源；②提供还原剂CO；③提供炉料下降的空间;特点：·焦炭75%以上C到达风口前燃烧,其它参与还原、气化、渗C;风口喷吹补充燃料煤粉、重油和天然气等要先热解后再燃烧;·风口区为高温、过剩C,故离开风口燃烧带的碳氧化物全为CO燃烧带煤气主要产物是CO、少量的H2以及风中的大量N2;燃烧带：风口前碳被氧化而气化的区域,又叫风口回旋循环区;它是高炉内唯一的氧化区域,故又称氧化带;4、铁氧化物还原的特点是什么还原反应的条件是什么特点：①分解压： Fe2O3＞Fe3O4＞FeO②逐级还原：t＞570 ℃, Fe2O3→ Fe3O4→FeO →Fet＜570 ℃, Fe2O3→ Fe3O4→Fe因为,570℃时,4FeO == Fe + Fe3O4③还原剂：气体还原剂：CO、H2；固体还原剂：C5、什么是直接还原和间接还原比较它们的特点;间接还原——用CO和H2还原铁氧化物：定义：还原剂为气态的CO和H2,产物为CO2和H2O的还原反应,称为间接还原直接还原——用固体碳C还原铁氧化物：定义：还原剂为固态C、产物为CO的还原反应,称为直接还原;比较：间接还原：还原剂为气态的CO或H2,还原产物为CO2或H2O,不直接消耗固体碳,但还原剂需要过剩系数n＞1直接还原：还原剂为碳素,还原产物为CO,直接消耗固体碳,伴随着强烈的吸热,但还原剂不需要过剩系数n = 16、什么是渗碳生铁是如何形成的如何控制铁水中的含C量渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程;铁水形成实质：渗碳和其它元素进入铁水的过程;C含量不能控制,主要受温度和合金元素的影响;1 Mn、Cr、V、Ti促进铁水渗碳：与碳形成稳定碳化物,并溶解于铁水中,使含碳量增加;2 Si、P、S阻碍铁水渗碳：Si、P碳化物不稳定,易与Fe形成稳定化合物合金,使Fe3C分解析出石墨碳;7、高炉造渣的作用是什么造渣过程分几个阶段各有什么特点炉渣作用：①实现铁水与脉石分离；②完成渣铁间的脱硫；③调整铁水成分：炼制钢铁,造碱性渣；炼铸造铁,造酸性渣;④促进高炉顺行：保持下部透气性良好⑤保护炉衬：“渣皮”保护,TiO护炉,洗炉等2造渣阶段及特点：1固相反应和矿石软化2初渣的形成：炉身下部或炉腰处刚开始出现的液相炉渣;熔融状态,流动性差,FeO 10%～30%;3中间渣：处于滴落下降过程中的成分、温度都不断变化的炉渣;FeO、MnO不断减少,CaO、SiO2、MgO、Al2O3不断增加;熔点升高,流动性变好;4终渣：达到炉缸并从渣、铁口定期排出的炉渣;FeO最低～%;8、分析高炉炉渣脱硫因素,写出炉渣脱硫反应式;高炉脱硫能力高于炼钢过程的原因是什么影响炉渣脱硫能力的因素：①温度：T↑,炉渣脱硫能力↑;因吸热反应,Kp↑,有利于Ls↑；T↑,η↓,有利于扩散;②炉渣碱度：R↑,即增加炉渣内碱性氧化物含量,有利于脱硫;③气氛影响还原：还原性气氛,渣中FeO ↓-> LS↑④提高铁水中S的活度系数fS：铁水C、Si、P↑-> fS↑-> LS↑总反应: FeS+CaO+C == CaS+Fe+CO kJ/mol 4660kJ/kgS原因：1. 何谓高炉四大操作制度,何谓“上部调剂”和“下部调剂”装料制度、送风制度、造渣制度、热制度;上部调节是通过改变装料制度来调节炉况;即通过对炉料在高炉上部的分布状况的调节来保证顺行、煤气利用等炉况的正常;下部调节是通过改变送风制度来调节炉况;即通过对各送分参数和喷吹参数的变动来控制风口燃烧带状况和煤气流的初始分布,从而来调控炉况;2. 如何实现高炉系统的高压操作高压操作以后对高炉冶炼的效果如何并说明原因;高压操作流程：风机→热风炉→高炉→炉顶煤气→除尘→高压阀组→净煤气管道;用控制高压阀组的开闭度和鼓风压力,提高高炉炉顶煤气压力;效果：提高高炉产量:在风量不增加时,①ΔP减小,高炉顺行容易,可接纳更多风量;②由于一方面压力增大,鼓风体积减小,鼓风动能降低；另一方面CO和O2分压增大,反应速度加快,导致燃烧带减小;因此可增加鼓风量,提高另外冶炼强度,从而提高产量降低高炉焦比:①炉况顺行,煤气利用率提高；②炉尘吹出量大幅减少；③产量提高单位生铁热损失减少；④有利于间接还原发展；⑤生铁含Si可控制在下限水平促进顺行改善铁水质量:①抑制了C+SiO2=CO2+Si的正反应进行,Si降低,有利于冶炼低硅生铁；②降低了焦比,减少了带入的有害元素,改善铁水质量减少炉尘吹出量3. 提高风温后对高炉冶炼的作用是什么并说明原因;①风温物理热补偿,焦比下降；②焦比降低,煤气量减少,炉顶煤气t顶降低,煤气带走热量减少；③高温区下移,间接还原区扩大,煤气CO利用率提高；④因产量增加,单位铁水热损失相应减少；⑤风温高可补偿喷吹热量,增大喷吹量,节省焦比;4. 提高风温可采取什么措施风温的进一步提高受何限制获得高风温的设备因素受限制：风温升高超过极限时,致使炉况不顺焦比升高、产量下降;接收高风温的条件：1精料,改善料柱的透气性；2高压操作,降低煤气流速ΔP↓；3降低风口理论燃烧温度,通过热分解①喷吹燃料②加湿鼓风在不喷吹燃料时;获得高风温：1烧出高风温：①空气预热添加预热炉；②高发热值燃料;2热风炉能够承受高风温①改进热风炉结构②改进材质钢、耐火材料③采用高温热风阀④改善保温问题;5. 高炉喷煤的效果何在原因是什么降低焦比：煤粉代替焦炭间接还原发展炉缸热状态稳定为接受高风温创造条件改善铁水质量：喷吹后,焦比降低,只要喷吹物含S量低于焦炭,铁水硫含量↓,质量普遍提高降低铁水成本6.已知：某高炉喷煤前焦比520kg/t,实施喷煤100kg/t后,高炉的综合冶炼强度为m3·d,高炉燃料比为540kg/t;求解：1高炉的有效容积利用系数；2喷煤置换比;卜知道只知道1 焦比定义：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数kg/t2 煤比定义：冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数kg/t3 燃料比焦比+煤比定义：冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和kg/t4 综合焦比焦比+煤比×煤焦置换比5 利用系数＝综合冶炼强度/综合焦比7. 何谓“加湿鼓风”、“脱湿鼓风”各自对高炉冶炼的主要特征是什么加湿鼓风：在鼓风中加入水蒸气以提高鼓风湿度;通常水蒸气在冷风管道中加入,最大特征—强化高炉冶炼、促进顺行;脱湿鼓风：把鼓风中的水分脱除一部分,使鼓风湿度保持在低于大气湿度的稳定水平;通常用氯化锂作脱湿剂吸收鼓风中水分,或用冷却法脱除鼓风中水分;最大特征—节省燃料消耗;不喷煤高炉全焦冶炼加湿鼓风;影响：①鼓风含氧量增加,冶强↑；焦比不变时,产量↑；②充分利用高风温水分耗热,为高风温创造了条件；③H2浓度↑,有利还原,rd↓；④消除大气湿度波动对高炉炉况的影响——稳定湿度；⑤可减少单位碳量在风口燃烧所需风量→煤气量↓,ΔP↓；⑥保持ΔP一定时,可加风,冶强↑,产量↑;对于不喷吹燃料的高炉,加湿鼓风不失为一种调剂炉况的手段;喷煤高炉脱湿鼓风;影响：①节省湿分的耗热以弥补喷煤分解耗热将湿分分解消耗的热量节省下来用于喷煤更合算；②可以消除大气湿度波动的影响—稳定湿度;8. 说明富氧鼓风对高炉冶炼的影响;喷吹煤粉的补偿手段有哪些影响：①提高产量每富氧1%,增产3%～5%②提高t理每富氧1%, t理↑45～50℃炉缸煤气量↓所致③燃烧带有缩小的趋势N2↓, t理↑→加快碳的燃烧过程④高温区下移,炉身、炉顶温度↓煤气量↓所致⑤直接还原度略有升高尽管CO↑→ rd↓,但是：炉身温度↓→ rd↑,I↑→停留时间↓→rd↑可通过运用高风温、高压操作和富氧来作为喷吹煤粉的补偿手段1、高炉冶炼的产品、副产品有哪些各有什么特点、用途各有哪些指标要求生铁：生铁是高炉生产的主要产品;按其成分和用途可分为三类：一类是供炼钢用的制钢铁,一类是供铸造用的铸造铁,还有一类是铁合金;高炉冶炼的铁合金主要是锰铁和硅铁;铁合金：1 高碳锰铁：含Mn 73%～82%,含碳高达6%～7%,主要由高炉碳热法生产;用途：炼钢用脱氧剂、锰合金化添加剂;2 高碳硅铁：含Si～40%,含碳～2% ;用途：炼钢脱氧剂或合金添加剂,部分金属的热还原剂;3 其他高炉产铁合金：高碳镍铁、高碳铬铁、高碳硅锰合金;高炉渣：冶炼过程中不能进入到铁水的氧化物、硫化物等形成的熔融体;用途：a制成水渣,做制砖和制水泥的原料b用蒸汽或压缩炉渣制成渣棉可做绝热材料c填料煤气：高炉冶炼过程中从炉顶上升管出来的荒煤气,经除尘、洗涤、脱水,进入净煤气总管,供用户使用;用途：钢铁厂加热设备自用,如热风炉、焦炉、混铁炉、均热炉、等,还有用于铁水罐、钢包、中间包、结晶器等的烘烤煤气等;2、高炉生产技术经济指标主要有哪些其概念和表达方式如何目前国内外水平如何产能指标有效容积利用系数ηv 定义：每M3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量t/M3·d休风率定义：休风时间占全年日历工作时间的百分数;焦炭冶炼强度定义：每M3高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数t/M3·d综合冶炼强度定义：每M3高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数t/M3·d燃烧强度定义：每M2炉缸截面积每昼夜燃烧的焦炭的吨数t/M2·d能耗指标焦比定义：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数kg/t 煤比定义：冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数kg/t 燃料比定义：冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和kg/t 综合焦比焦比+煤比×煤焦置换比工序能耗 Ci＝燃料消耗+动力消耗－回收二次能源/产品产量吨标准煤/t操作指标风温、煤气利用率、铁水含Si量、铁水含S量等;经济指标生铁铁水合格率定义：合格铁水产量占总产量的百分数%生铁铁水成本定义：生产每吨合格铁水所消耗原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和元/t一代炉龄定义：从高炉点火开始生产到停炉大修之间实际运行的时间或每m3高炉有效容积的产铁总量年,或t/m31炼钢的基本任务脱碳；脱硫脱磷；脱氧去除非金属夹杂物；脱氮脱氢；合金化；升温；凝固成形；废钢、炉渣返回利用；回收煤气、蒸汽等;2炉渣在炼钢过程中有哪些作用3炼钢炉渣的来源以及主要组成是什么1 由造渣材料或炉料带入的物质;如加入石灰、白云石、萤石等,金属材料中的泥沙或铁锈,也将使炉渣中含有FeO、SiO2等;这是炉渣的主要来源;2 元素的氧化产物;含铁原料中的部分元素如Si、Mn、P、Fe等氧化后生成的氧化物,如Si02、Mn0、Fe0、P205等;3 炉衬的侵蚀和剥落材料;由于高温、化学侵蚀、机械冲刷等方面原因使炉衬剥落,则耐火材料进入渣中; 4合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物; 如用Al脱氧化生成的Al2O3,用Si脱氧生成的SiO2,以及脱硫产物CaS等;化学分析表明,炼钢炉渣的主要成分是：Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS等,这些物质在炉渣中能以多种形式存在,除了上面所说的简单分子化合物以外,还能形成复杂的复合化合物,如2Fe0·Si02、2Ca0·Si02、4Ca0·P205等;4何为炉渣的氧化反应,如何表示5脱碳反应在炼钢过程中有什么作用脱碳反应是贯穿于炼钢过程始终的一个主要反应;反应热升温钢水；影响生产率；影响炉渣氧化性；影响钢中O含量;6转炉熔池中碳氧浓度间存在怎样的关系熔池中的碳氧平衡浓度具有等边双曲线函数关系,碳氧浓度是互相制约的8为什么要脱磷,试写出脱磷的化学反应并分析脱磷的基本条件磷对于大部分钢种来说都是有害的,降低塑性和韧性,随着碳氮含量的增加作用更加明显,而且磷容易偏析,加剧这种有害作用;2P＋5O＝P2O52P＋5FeO＋3CaO＝＋5Fe2P＋5FeO＋4CaO＝＋5Fe9硫对钢的性能有什么影响,如何才能提高炉渣脱硫的效率热加工性红脆；降低低温韧性；焊接性能；抗氢致裂纹性能；各向异性;高碱度,低氧化性炉渣;增加渣量,提高温度;10为什么要脱氧,脱氧的原理和任务氧气炼钢临近结束时,钢液实际处于“过度氧化”状态;氧对钢性能的影响：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11脱氧的方法有几种,各有什么优点1.沉淀脱氧；2. 扩散脱氧；3. 真空脱氧法;真空脱氧是指将钢液置于真空条件下,通过降低CO气体分压,促使钢液内C－O反应继续进行,利用C－O反应达到脱氧的目的；真空脱氧方法的最大特点是脱氧产物CO几乎全部可由钢液排除,不玷污钢液；钢液温度降低较大,且投资和生产成本较高;12试分析钢中氢氮的来源及其对钢质量的危害,以及降低钢中气体的措施氮的危害：降低塑性、低温韧性、焊接性能等；增加钢材时效；铸坯表面裂纹等缺陷;氢的危害：钢材脆断；厚板、大型锻件内部裂纹等;炼钢过程去除氮、氢：氧气转炉吹炼过程脱除N、H；钢水真空处理脱除N、H13何为钢中非金属夹杂物,其主要组成和来源有哪些非金属夹杂物：氧化物夹杂物,硫化物,氮化物析出物；非金属夹杂物类别1. 内生类非金属夹杂物脱氧产物；钢-渣反应、钙处理等化学反应生成的夹杂物；二次氧化产物；钢液冷却和凝固过程生成的夹杂物;2. 外来类非金属夹杂物炉渣卷入形成的夹杂物；耐火材料浸蚀形成的夹杂物;14非金属夹杂物对钢的性能有什么影响,降低其含量的主要途径有哪些夹杂物对疲劳性能的影响夹杂物尺寸愈大,对疲劳性能影响愈大；夹杂物愈靠近钢材表面,对疲劳性能的影响愈大；形状不规则和多棱角的夹杂物较球形夹杂物对疲劳性能的危害更大;15什么叫转炉炉龄,何为溅渣护炉技术转炉从开新炉到停炉,整个炉役期间炼钢的总炉数;利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣,通过高压氮气的吹溅,使其在炉衬表面形成一层高熔点的熔渣层,并与炉衬很好地粘结附着,称为溅渣护炉技术17何为硬吹和软吹软吹：低压、高枪位, 吹入的氧在渣层中, 渣中FeO升高、有利于脱磷；硬吹：高压低枪位与软吹相反,脱P不好,但脱C好,穿透能力强,脱C反应激烈 ;18氧气顶吹转炉吹炼反应的特点是什么反应速度快,和平炉相比脱碳速度提高100倍；热效率高,可以熔化20~25%的废钢；钢中气体含量 O、 N、 H低;存在问题：钢渣反应不平衡,后期钢渣过氧化;19供氧制度包括哪些内容,吹炼过程中一般可以调节哪些参数供氧强度；氧气流量；操作氧压；氧枪枪位21成渣速度对转炉吹炼有什么重要意义,它和哪些因素有关成渣速度快则吹炼时间短,石灰石的熔解速度22转炉吹炼终点控制的目的是什么,通常终点控制的方法转炉炼钢终点控制是控制转炉炼钢过程的进行时间,以保证钢水温度和成分在吹炼结束时符合要求的操作技术;转炉炼钢终点控制的好可以提高炼钢的生产率、金属收得率、资源利用率、钢的品质,降低生产成本、能耗;一吹到底增碳法、拉碳补位法、副枪测定法、成分测算法和气相分析法,通常分为经验控制,静态控制,动态控制以及自动控制;24氧气底吹转炉与顶吹转炉相比有什么优缺点优点：钢渣反应接近平衡,消除了过氧化现象；终点锰的收得率提高；吹炼平稳,钢铁量消耗降低；脱硫效率高;渣中氧化铁含量低；钢中氧含量低；吹炼终点残锰含量比顶吹转炉约提高1倍；脱磷、脱硫效率高于顶吹转炉;25什么叫顶底复合吹炼转炉,他有什么优点炉顶吹氧气,炉底吹惰性气体;成渣较底吹转炉好；搅拌较顶吹转炉强；反应平衡程度高；复吹转炉基本保留了顶吹转炉和底吹转炉的优点,避免各自的缺点;26为什么电弧炉大都为碱性电弧炉碱性电弧炉可以有效的去除钢中的硫磷等杂质元素,进一步提高钢的纯净度,使成品钢的性能更加优越,符合特钢冶炼的要求,因此特钢冶炼多采用碱性电弧炉;27电弧熔化期的任务是什么熔化钢液,脱部分磷,防止吸气、金属挥发,达到所需温度28电弧炉炼钢缩短融化期的主要措施是什么吹氧助燃,用燃料辅助加热,炉外预热废钢29氧化期的任务是什么脱磷脱碳,去氢去氮,去除夹杂物30为什么说电炉炼钢脱碳不是目的而是一种手段生成CO造成沸腾,搅动钢液,从而均匀钢液的温度成分,去除气体和夹杂物31如何造好还原渣,什么样的渣才算好渣如何造好：确定合适造渣方法、渣料的加入数量和时间、成渣速度;好渣：一定的碱度、良好的流动性、合适的FeO及MgO、正常泡沫化的熔渣;32普通功率电弧炉与超高功率电弧炉有和区别电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉33辅助燃料助熔在电炉炼钢中的作用多元化的燃料利用技术,包括氧气、油、天气等体现电弧炉炼钢高效、节能、低消耗的基本技术思想;34什么叫炉外精炼炉外精炼一般是指把转炉、电弧炉中初炼的钢水移到另一个容器中一般是钢包,为得到比初炼更高的生产率、更高的质量,而进行的冶金操作;也称为“二次精炼”35炉外精炼对特殊钢将产生什么作用进一步去除有害元素,降低夹杂物以及气体含量,调整合金成分。

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。

2.S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。

3.Mn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”。

钢铁冶金学炼铁部分第三版摘要：一、钢铁冶金概述二、炼铁原理与工艺1.高炉炼铁2.直接还原炼铁3.熔融还原炼铁三、炼铁原料与配料四、高炉操作与管理1.炉料准备2.炉内过程控制3.炉况判断与调整4.休风与焖炉五、炼铁环境保护与节能六、炼铁新技术与发展趋势正文：一、钢铁冶金概述钢铁冶金是指通过熔融、氧化还原、凝固等过程，将铁矿石等原料转化为钢铁的过程。

钢铁冶金主要包括炼铁、炼钢和轧制等环节。

其中，炼铁是钢铁冶金的基础，其目的是将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。

二、炼铁原理与工艺1.高炉炼铁高炉炼铁是将铁矿石、焦炭、熔剂等原料经过高温加热，使铁矿石中的铁氧化物被焦炭还原成金属铁的过程。

高炉炼铁具有生产能力大、成本低、金属回收率高等优点。

2.直接还原炼铁直接还原炼铁是将铁矿石等原料在高温下直接还原成金属铁的过程。

与高炉炼铁相比，直接还原炼铁具有能耗低、投资省、占地面积小等优点。

3.熔融还原炼铁熔融还原炼铁是将铁矿石等原料在高温下熔融，然后通过还原剂将铁氧化物还原成金属铁的过程。

熔融还原炼铁具有生产效率高、产品质量好等优点。

三、炼铁原料与配料炼铁原料主要包括铁矿石、焦炭、熔剂等。

铁矿石是炼铁的主要原料，其质量直接影响到炼铁过程和产品质量。

焦炭作为还原剂，在炼铁过程中起到关键作用。

熔剂主要用于调节炉内气氛和矿石的熔化。

四、高炉操作与管理1.炉料准备炉料准备包括铁矿石、焦炭、熔剂等原料的采购、储存、破碎、筛分等环节。

合理的炉料准备有利于保证高炉炼铁的稳定运行。

2.炉内过程控制炉内过程控制是高炉炼铁的关键，主要包括煤气流量、温度、压力等参数的调节。

通过炉内过程控制，可以使高炉达到最佳状态，提高金属回收率。

3.炉况判断与调整炉况判断与调整是根据高炉运行参数，判断高炉内发生的问题，并采取相应措施进行调整。

合理的炉况判断与调整有助于提高高炉炼铁的生产效率。

4.休风与焖炉休风是指高炉在短时间内停止煤气供应，以清理炉内积料和调整炉内气氛。

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。

钢铁冶金学炼钢部分一、填空1.出钢的方法有挡渣出钢、钢渣混出。

2.炼钢中五大危害元素有：S、P、O、H、N。

3.转炉和平炉的不同点有：供氧源（转炉：鼓入空气；平炉：氧化铁）、热来源（转炉：反应热；平炉：蓄热炉）4.钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。

在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。

5.炼钢的基本任务包括：（1）脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；（2）去除有害气体和夹杂；（3）.提高温度；（4）.调整成分6.完成炼钢任务的工艺手段：供氧，造渣，升温，加脱氧剂、合金化操作。

7.钢中磷的含量高会引起钢的“冷脆”，即从高温降到0℃以下，钢的塑性和冲击韧性降低。

8.硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。

9.硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。

硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀性。

硫还是连铸坯中偏析最为严重的元素。

10.一般测定的是钢中的全氧，即氧化物中的氧和溶解的氧之和。

11.钢中气体主要是指氢与氮，它们可以溶解于液态和固态纯铁和钢中。

12.在钢材的纵向断面上，呈现出圆形或椭圆形的银白色斑点称之为“白点”。

13.钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响体现出双重性。

14.钢中氮含量高时，在250-4500C温度范围，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。

15.钢中非金属夹杂按来源分可以分成外来夹杂和内生夹杂。

16.平炉冶炼的发明人：西门子、马丁。

17.夹杂物按成分可以分为：氧化物夹杂、氮化物夹杂、硫化物夹杂、各种钙铝的复杂氧化物。

夹杂物按加工性能可以分为：塑性夹杂、脆性夹杂、点状不变形夹杂。

18.从钢的性质可看出碳也是重要的合金元素，它可以增加钢的强度和硬度，但对韧性产生不利影响。

钢铁冶金学（炼铁部分）第一部分基本概念及定义1.高炉法：传统的以焦炭为能源，与转炉炼钢相配合，组成高炉―转炉―轧机流程，被称为长流程，是目前的主要流程。

2.非高炉法：泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分成轻易还原成和熔融还原成，通常与电炉协调，共同组成轻易还原成或熔融还原成―电炉―轧机流程，被称作长流程，就是目前的辅助流程。

3.钢铁联合企业：将铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢锭或连铸坯，经轧制等塑形变形方法加工成各种用途的钢材。

4.高炉有效率容积：由高炉出来铁口中心线所在平面至大料钟上升边线下沿水平面之间的容积。

5.铁矿石：凡是在一定的技术条件下，能经济提取金属铁的岩石。

6.富矿：一般含铁品位超过理论含铁量70%的矿，对于褐铁矿、菱铁矿及碱性脉石矿含铁量可适当放宽。

7.还原性能够：矿石中铁融合的氧被还原剂夺回的深浅程度。

主要依赖于矿石的球状程度、空隙及气孔原产状态。

通常还原性不好，碳素燃料消耗量高。

8.熔剂：由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定数量的助熔剂，该物质就称为熔剂。

9.耐火度：抗炎高温熔融性能的指标，用耐热锥变形的温度则表示，它表观耐火材料的热性质，主要依赖于化学共同组成、杂质数量和集中程度。

实际采用温度必须比耐火度高。

10.荷重软化点：在施加一定压力并以一定升温速度加热时，当耐火材料塌毁时的温度。

它表征耐火材料的机械特性，耐火材料的实际使用温度不得超过荷重软化点。

11.耐急冷急热性（抗热震性）：就是所指在温度急剧变化条件下，不脱落、不碎裂的性能。

12.抗蠕变性能：荷重工作温度下，形变率。

13.抗渣性：在使用过程中抵御渣化的能力。

14.高炉有效率容积利用系数（吨/米日）=合格生铁约合产量/（有效率容积×规定工作日）。

15.入炉焦比：干焦耗用量/合格生铁产量（kg/t），一般250~550kg/t。

16.冶炼强度：干焦耗用量/（有效容积×实际工作日），t/m3h。

第二章炼钢的任务生铁和废钢是炼钢的主要原料，而生铁中除了含有较多的碳外，还含有一定量的硅、锰、磷、硫等元素（它们统称为钢铁中五大元素）；同时废钢中元素含量也很复杂，有些对钢的要求性能有害。

除五大元素外，钢中还含有氮、氢、氧和非金属杂质物。

它们在冶炼过程中随原材料、炉气、或反应产物的形式残留在钢液。

这些物质对钢的性能有重大影响，必须调整或尽量降低有害物含量。

炼钢定义：用氧化的方法去除生铁中的这些杂质，再根据钢种的要求加入适量的合金元素，使之成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢，这一工艺过程称为“炼钢”。

综上所述，可将炼钢基本任务归纳如下：1．脱碳：含碳量是决定“铁与钢”定义的因素，同时也是控制材料性能的最主要元素。

一般采用向钢中供氧，利用碳氧反应去除。

2．脱硫、脱磷：对绝大多数钢种来说，磷、硫为有害元素。

硫则引起钢的热脆，而磷将引起钢的冷脆。

因此要求在炼钢过程中尽量除之。

3．脱氧：在炼钢中，用氧去除钢中杂质后，必然残留大量氧，给钢的生产和性能带来危害，必须脱除。

减少钢中含氧量的操作叫做脱氧。

一般有合金脱氧和真空脱氧两种方法。

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、硫化物以及其它复杂化合物。

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液态下才能完成，同时为保证钢水能浇成合格钢锭，也要求钢水有一定的温度。

铁水温度很低1300℃左右，Q215钢熔点1515℃。

6．合金化：为使钢具有必要的性能，必须根据钢中要求加入适量合金元素。

7．浇成良锭：液态钢水必须浇注成一定形状的固体铸坯，采用作为轧材的原料。

同时要求其质量符合良好。

一般有模注和连铸两种方式。

许多书中按上述方法来讨论“炼钢的基本任务”，但本教材中进行了另一种总结，以下按教材中的方式和顺序来讲解。

也就是包括三大方面：去除杂质、调整成份、和浇注成良坯。

第一节去除杂质钢中的杂质，一般是指去除钢中S、P、O、H、N和夹杂物。

1、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？答：炼钢的基本任务是脱碳，脱磷，脱硫，脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。

主要技术手段为：供养，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。

2、磷和硫对钢产生哪些危害？脱磷硫的机理，什么是磷容，硫容，影响脱磷硫的因素。

答：磷：引起钢的冷脆，钢的塑性和冲击韧性降低，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。

脱磷：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO ·P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO ·P2O5)+5[Fe] 磷容：炉渣容纳磷的能力 影响因素：温度，碱度，炉渣氧化性。

脱磷的条件：高碱度、高氧化铁含量（氧化性）、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。

脱硫：[S]+(CaO)=(CaS)+[O] [S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O]硫容：表达了炉渣容纳硫的能力 脱硫的影响因素：温度，碱度，渣中（FeO ），金属液成分[Si][C]能降低氧活度，有利于脱硫。

脱硫的有利条件：高温，高碱度，低（FeO ），低粘度，反应界面大（搅拌）。

3、实际生产中为什么要将ω（Mn ）/ω（S ）比作为一个指标进行控制？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。

4、氢和氮气对钢会产生哪些危害？答：氢在固态钢中的溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢和CO 、N 2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。

钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹，进而引起钢材的强度，塑性，冲击韧性的降低，发生氢脆现象。

钢铁冶金学（炼铁学部分）试卷（A ）院(系) 班级 学号 姓名（注：答题需在答题纸上进行，请不要在试卷上答题，否则将被扣分。

）一、名词解释题（每题3分，共18分）1. 高炉有效容积利用系数2. SFCA3. 煤气CO 利用率4. 高炉的管道行程5. 高炉的碱负荷6. COREX 炼铁工艺二、判断题 ( 每题 1.5分 ，共 30 分 ) （对：√，错：×。

） 1. 磁铁矿的理论含铁量为70％，黑色条痕，疏松结构，较易还原。

2. 焦炭的主要质量要求是：含碳量高，反应性高，反应后强度高。

3. 高炉炼铁要求喷吹用煤粉的爆炸性弱，可磨性指数大，燃烧性高。

4. 高风温热风炉的炉顶耐火材料一般使用高铝砖或碳砖。

5. 为确保烧结矿固结强度，一般要求烧结最高温度为1350～1380℃。

6. 烧结过程的焦粉偏析布料有利于烧结上、下料层温度的均匀化。

7. 厚料层烧结工艺的主要目的是为了提高烧结矿生产能力。

8. 酸性氧化焙烧球团矿的固结主要靠FeO 与SiO 2形成的低熔点化合物粘结。

9. 原燃料中的P 2O 5在高炉中不能被还原而全部进入生铁。

10. 耦合反应的平衡常数是与之相关的简单反应平衡常数的组合。

11. 阻止高炉内K 、Na 循环富集的对策之一是降低炉渣二元碱度。

12. 高炉风口燃烧带出来的煤气中既有CO 又有CO 2，但前者含量更高。

13. 增大高炉鼓风动能的措施之一，是扩大高炉风口直径。

14. 提高风口理论燃烧温度，有利于补偿喷吹煤粉热分解带来的温度变化。

15. 抑制“液泛现象”，有利于改善高炉下部的透气性、透液性。

16. 矿石的软熔性能影响高炉软熔带的位置，但不影响其厚度。

17. 加大矿石批重将有助于抑制高炉内的中心煤气流。

18. 与加湿鼓风不同，脱湿鼓风的主要作用在于提高高炉产量。

19. 富氧鼓风不仅可以给高炉带入热量，而且可以增加高炉产量。

20. 炉衬寿命的问题，是熔融还原炼铁法需要解决的关键技术。

第五章转炉顶底复合吹炼第一节复吹的发展随着氧气制取技术的发展，转炉炼钢开始采用氧气冶炼。

1952年奥地利发明了LD新工艺，使炼钢生产进入新阶段。

由于LD法在生产率、热效率、脱P、脱S以及钢质量等方面的优越性，在世界上得到了极迅速的发展。

受到LD转炉的启示，托马斯转炉（底吹空气）也开始采用纯氧吹炼试验，但因喷嘴侵蚀严重致使底部供氧工艺受阻。

1967年，德国和加拿大共同开发了OBM方法，发明了用碳氢化合物作为冷却剂的氧气喷嘴，使底吹氧气转炉得以产生，解决底部供氧带来的喷嘴侵蚀问题。

这两种炼钢工艺在冶金特性上有各自的优点，也存在自己的不足。

从70年代，开始顶底复吹新工艺的开发，1980复吹工艺开始大规模投入工业生产。

由于其具有顶吹及底吹的优点，因此得到了迅速推广与发展。

我国复吹工艺的发展与世界基本同步，在83年在首钢和鞍钢开始推广使用。

但是，在发展初期，由于耐火材料和Ar制备工艺落后，使我国的复吹发展受到限制。

为理解复合吹炼的工艺特点，应首先了解顶吹及底吹转炉的冶金特点。

一．顶吹和底吹转炉特点1．L D转炉（1）冶金特点：①脱碳反应在上部乳化区进行。

氧气流从顶部吹入熔池，把钢液及炉渣击碎成许多细小液滴，形成三相乳化区，脱碳反应主要在乳化区内进行。

②反应区在熔池上部，有利脱P和脱S。

由于O2与熔池的作用区处于熔池的上部，FeO易于聚集而有利于石灰熔化形成炉渣，使脱P、S与脱C同时进行。

同时，调节枪位，可以控制炉渣FeO的聚集及造渣速度。

③氧枪射流搅拌作用不大。

尤其冶炼后期，脱碳速度迅速降低，使熔池成分及温度的不均匀，特别是对大型转炉更为严重。

④C大约10%可以燃烧为CO2。

（2）优点：①操作控制灵活，实现早去S、P：可以通过调节喷枪高度，控制化渣速度，从而达到在吹炼终点前去除P，S。

②有较高的热效率，可以吃较多的废钢。

③转炉炉龄不受氧枪寿命的约束。

（3）缺点：①喷溅事故多：渣中FeO易聚集，喷溅较大。

②均匀性差：熔池成分和温度不均匀。

1电弧炉炼钢概述1．1电弧炉炼钢的发展概况：大致可分为三个阶段（1）研究阶段（从1800年至1900年）1800年，英国人戴维（Humphrey Davy）发明了碳电极；1849年，法国人德布莱兹（Deprez）研究用电极熔化金属；1866年，德国人冯·西门子（Werner Von Siemens）发明了电能发生器；1879年，德国人威廉姆斯·西门子（C Williams Siemens）采用水冷金属电极进行了实验室规模的炼钢试验，但电耗太高，无法投入大生产；1885年，瑞典ASEA（即瑞典通用电气）公司设计了一台直流电弧炉；1888年，法国人海劳尔特（Paul Heroult）用间接电阻加热炉进行熔炼金属实验；1889～1891年，同步发电机和变压器推广应用；1899年，海劳尔特研制成功交流电弧炉；1900年，海劳尔特开始用交流电弧炉冶炼铁合金；（2）初级阶段（从1900年至1960年）1905年，德国人林登堡（R.Lindenberg）建成第一台炼钢用二相交流电弧炉（海劳尔特式），该炉特点是采用方形电极，电极手动升降，炉盖固定不可移动，加料从炉门口人工加入；1906年，林登堡成功地炼出了第一炉钢水，浇注成钢锭，从此开创了电弧炉炼钢的新纪元；1909～1910年，德国和美国分别制成了6t和5t的三相交流电弧炉投产；1920年，采用了电极自动升降调节器，提高了电极升降速度；1926年，德国德马克公司将炉盖改为移出式，首次实现了顶装料；1930年，出现了炉体开出式电弧炉；1936年，德国人制造了18t 炉盖旋转式电弧炉；1939年，瑞典人特勒福斯提出了电弧炉电磁搅拌的思想；1960年，为使三相电抗平衡，美国出现了短网等边三角形布置；此阶段由于电力、电极、用氧水平、炉容量等的限制，故炼钢成本大大高于平炉，因而只适合于冶炼合金钢、特殊钢。

随着第二次世界大战的爆发，电炉钢的产量迅速增长。