7--1炼钢的基本任务是什么,通过哪些手段实现?
7--2磷和硫对钢产生哪些危害?
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?
钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性。简单的可这样解释:
强度,是指材料抵抗变形或断裂的能力。有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs。强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;
硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力。常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV。硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;即不容易磨损;
塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力。有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ。塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;
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?
(1) 建筑及工程用钢:a.普通碳素结构钢;b.低合金结构钢;c.钢筋钢。
(2) 结构钢
a.机械制造用钢:(a)调质结构钢;(b)表面硬化结构钢:包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢;©易切结构钢;(d)冷塑性成形用钢:包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
b.弹簧钢
c.轴承钢
(3) 工具钢铁水温度:a.碳素工具钢;b.合金工具钢;c.高速工具钢。
(4) 特殊性能钢:a.不锈耐酸钢;b.耐热钢:包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢;c.电热合金钢;d.耐磨钢;e.低温用钢;f.电工用钢。
(5) 专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
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。
脱碳速率表达式:-dω[c]%/dt=kcω[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。
10-1氧气顶吹转炉冶炼过程中元素的氧化、炉渣成分和温度的变化体现出什么样的特征?
答:元素变化:吹炼初期,[Si]、[Mn]大量氧化,随着吹炼的进行,由于石灰的溶解,2FeO*SiO2转变为2CaO*SiO2 [Si]被氧化至很低程度。而吹炼后期,炉温上升(MnO)被还原,[Mn]含量上升。[C][P][S]均在吹炼中期,氧化脱去速度最快。
炉渣成分变化:位低时,(FeO)降低,矿石多时,(FeO)增高,脱碳速度高时,(FeO)低,吹炼初期,由于[Si]的氧化炉渣碱度不高,但随着石灰的溶解直至吹炼结束,炉渣碱度均呈上升。
温度变化:入炉铁水1300℃左右;吹炼前期结束:1500℃左右;吹炼中期:1500℃-1550℃;吹炼后期:1650℃-1680℃.
10—2什么是转炉的炉容比,确定装入量应考虑哪些因素?
装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量。
炉容比:它是指炉内自有空间的容积与金属装入量之比,通常在0.7—1.0波动,我国转炉炉容比一般在0.75.
熔池深度::合适的熔池深度应大于顶氧气射流对熔池的最大穿透深度,以保证生产安全,炉底寿命和冶炼效果。
炉子附属设备:应与钢包容量,浇注吊车起重能力,转炉倾动力矩大小,连铸机的操作等相适应。
10-3 供氧制度的含义是什么,氧的位对熔池中的冶金过程产生哪些影响?
供氧制度:确定合理的喷头结构、供氧强度、氧压和位控制。
氧的位的影响:位低,氧气射流对熔池的冲击力大,冲击深度深,炉内反应速度快,产生大量CO2使熔池内部搅拌充分,降低了熔渣中的全铁含量。位高反之。
10-4 转炉的成渣过程有何特点,成渣速度主要受哪些因素的影响,如何提高成渣速度?
吹炼初期:炉渣主要来自于铁水中的硅、锰、铁的氧化物,碱度逐渐得到提高。吹炼中期:
FeO含量逐渐降低,石灰熔化速度有所减缓,炉渣泡沫化程度迅速提高。吹炼末期:脱碳速度下降,渣中FeO含量再次升高,石灰加快熔化,熔池中乳化和泡沫现象趋于减弱和消失。
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