冶金概论复习题

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1.写出有石灰参与的氧化性脱磷反应的分子式或离子式,并讨论影响脱磷的因

素。

答:用碱性炉渣进行脱磷的反应为:在渣-金界面3(CaO)+2[P]+5[O]=(3CaO·P2O5)ΔGo=-+636.40T J/mol 3(CaO)+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P2O5)+5Fe ΔGo=-+374.40T J/mol 在渣-金-气界面3(CaO)+2[P]+5/2O2=(3CaO·P2O5)ΔGo=-+620.94T J/mol 提高炉渣脱P能力的措施:1)温度:脱磷反应是一个较强的放热反应。低温有利脱磷。2)合适炉渣的碱度:一般炼钢炉渣的终渣碱度控制在2.5~3.5为宜3)炉渣氧化性:提高炉渣氧化性,即增加炉渣中FeO的活度,可以提高磷的分配系数,从而提高脱磷效果。

但是,炉渣中的FeO对脱磷有双重影响,当(%FeO)=12%~18%时,炉渣的脱磷能力最强。4)金属液成分:铁液中C﹑Si﹑O﹑N﹑S的存在,可使fP增加。但有的元素氧化产物对炉渣的物理化学性质产生影响。如[Si]虽然能增加fP,但其氧化产物(SiO2)影响到炉渣碱度,反而不利于脱磷。[Mn]对fP影响不大,但其氧化产物(MnO)有助于石灰溶解,帮助化渣,从而促进脱磷。5)通过增加造渣量:增加渣量可以降低钢水中的磷含量,从而提高脱磷效果

2.传统的氧化法电炉炼钢冶炼工艺操作过程包括哪几个阶段,其中哪三个阶段

为老三期,老三期每个期的任务是什么?

答:传统的氧化法冶炼工艺操作过程包括:补炉、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶段组成。主要由熔化期、氧化期、还原期三期组成,俗称老三期。熔化期的主要任务:将块状的固体炉料快速熔化、并加热到氧化温度;

提前造渣,早期去磷,减少钢液吸气与挥发。氧化期的主要任务:造渣脱磷到要求;脱碳至规格下限;去气、去夹杂;提高钢液温度。还原期的主要任务:脱氧至要求;脱硫至一定值;调整钢液成分,进行合金化;调整钢液温度。

3.以高炉为中心,图示出高炉炼铁生产中的原料及其来源和各产品的去向。

4.为什么要选矿?选矿生产工艺过程分为几个阶段?各起什么作用?选矿方

法有哪些?如何选用?衡量选矿效果有哪些技术经济指标?

5.炼钢脱氧的方法有哪几种,它们有什么特点?

答:根据脱氧反应发生的地点不同,脱氧方法分为沉淀脱氧﹑扩散脱氧和真空脱氧。沉淀脱氧: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:脱氧反应在钢液内部进行,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:又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂加到炉渣中,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:由于脱氧反应在渣中进行,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。真空脱氧是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]-[O]反应。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。

6.风口前燃料燃烧有何重要的意义?高炉内燃烧反应的特点是什么?写出风

口前焦炭燃烧的化学反应式。什么是回旋区和燃烧带?

(2)风口前焦碳燃烧的作用:为高炉冶炼过程提供主要热源;为还原反应提供CO、H2等还原剂;为炉料下降提供必要的空间。回旋区:风口前产生焦炭和煤气流回旋运动的区域称为回旋区。回旋区和中间层组成焦炭在炉缸内进行燃烧反应的区域称为燃烧带。

7.高炉造渣的作用是什么?写出有炉渣脱硫反应的化学方程式(分子式或离子

式),并讨论影响脱硫的因素。

答:(1)高炉炉渣的作用有:1)、分离渣铁,具有良好的流动性,能顺利排出炉外。2)、具有足够的脱硫能力,尽可能降低生铁含硫量,保证冶炼出合格的生铁。3)、具有调整生铁成分,保证生铁质量的作用。4)、保护炉衬,具有较高熔点的炉渣,易附着于炉衬上,形成“渣皮”,保护炉衬,维持生产。(2)炉渣脱硫反应为:[FeS]+ (CaO)+C=(CaS)+[Fe]+CO+kJ (3)提高炉渣脱硫能力的措施:1)提高炉渣碱度,即增加渣中CaO量有利于脱硫,当碱度超过一定水平时,脱硫能力下降。2)提高温度:脱硫反应是

吸热反应,高温有利于脱硫;高温能降低炉渣粘度,有利于扩散过程进行,加速FeO的还原,提高脱硫速度3)低FeO:可使铁中[FeS]易转入渣中,高炉是强还原气氛,且铁水中C、Si高,有利于脱硫。4)合适的MgO、MnO含量:MgO是近似于CaO的碱性氧化物,渣中MgO含量增加,有利于下列脱硫反应进行。

8.氧对钢材质量有什么影响?请说出常用的脱氧方法有哪些?

答:(1)氧对钢材性能的影响1)在室温下,钢中氧含量的增加使钢的延伸率显著降低。2)在较低温度和氧含量极低时,钢的强度和塑性均随氧含量的增加而急剧降低。3)随氧含量的增加,钢的抗冲击性能下降,脆性转变温度很快升高。4)氧在钢中与其它元素形成氧化物夹杂,对钢的塑性、韧性和疲劳强度均有不利的影响。5)当FeO与其它夹杂形成低熔点的复合化合物而聚集在晶界上时,也可能造成钢的热脆。(2)脱氧的方法有:l) 沉淀脱氧又叫直接脱氧。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。2) 扩散脱氧:又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂如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。3) 真空脱氧:是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]-[O]反应。

9.转炉炼钢的基本任务是什么?其中影响钢液脱碳的因素有哪些?

答:(1)炼钢的基本任务1)脱碳:把铁水中的碳氧化脱除到所炼钢种的范围内。2)脱磷脱硫:通过造出成分合适的炉渣,去除铁水中的磷、硫。

3)脱氧和合金化:加入脱氧剂和铁合金,降低钢液中的氧和使钢液达到钢种要求的合金成分。4)脱气(氢、氮)和脱夹杂物:把溶解在钢液中的气体和来不及上浮排除的非金属夹杂物,通过一定的方法去除。4)升温:把冶炼过程的金属液温度升高至出钢温度。5)浇注:将成分和温度合格的钢水浇注成坯(2)其中影响钢液脱碳的因素有:1)温度:[C]的直接氧化反应是放热反应,而[C]的间接氧化反应是吸热反应。故在炼钢中进行脱碳操作时,根据采用的不同的氧化剂,对温度有不同的要求。2)气