炼钢基本知识.doc

钢铁中微量金属元素的作用：-1、磷（p）： 使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性；但可改善钢的切削性能。 2、硅（si）：能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。 3、锰（mm）：能提高钢的强度和硬度及耐磨性。冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。 4、铬（cr）：能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力，增加钢的耐蚀性和耐热性等。 5、镍（ni）：可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。增加钢的淬透性及硬度。 6、钒（v）： 可赋于钢的一些特殊机械性能：如提高抗张强度和屈服点，明显提高钢的高温强度。 7、钛（ti）：可防止和减少钢中气泡的产生，提高钢的硬度、细化晶粒、降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。 8、铜（cu）：一般如p、s一样是残留有害元素。cu的存在会降低钢的机械性能，破坏钢的焊接性能，会使钢在锻轧等加工时产生热脆性。 钢中加入一定量的cu，可提高钢的退火硬度，降低成本。若含cu 0.150.25%时，可使钢的耐大气腐蚀的性能。 9、铝（al）：（1）低碳结构钢中 0.51%的al有助于增加钢的硬度和强度； （2）铬钼钢和铬钢中含al可增加其耐磨性； （3）高碳工具钢中al的存在可使产生淬火脆性。10、钨（w）：可提高钢的蠕变强度，又是钢中碳化物的强促进剂，每1%的w可提高钢的抗张强度和屈服点4#215;9.8n/cm²,并使其具有回火稳定性和高温强度。 11、钼（mo）：可增加钢的强度又不致降低钢的可塑性和韧性，同时又能使钢在高温下具有足够的强度，能改善钢的冷脆性和耐磨性等。 12、钴（co）：可以提高和改善钢的高温性能，增加其红硬性，提高钢的抗氧化性和耐蚀性能等。 13、铌（nb）：可使钢的晶粒细化，降低钢的过热敏感性及回火脆性；改善钢的焊接性能，提高耐热钢的强度和抗蚀性等。 14、钽（ta）：提高钢的质量及机械性能，提高合金的熔点、高温强度、碳化物及相的稳定性。 15、锆（zr）: 冶炼过程中的除氧、硫、磷剂，zr、hf能提高钢的强度与硬度，尤其是钢的持久强度及改善钢的焊接性能。 16、稀土（re）:是很好的脱氧、脱硫剂。能消除或见减弱钢中许多有害元素的影响，改善钢的质量。在不锈耐热钢中加入re可改善钢的热加工性能，结构钢中加入re可提高其塑性及韧性。 17、硼（b）：钢中的“维生素“。能成倍地增加淬火性；增加钢的硬度和抗张力；改善钢的焊接性能等。低碳钢中加入0.14.5%的b，有吸收中子的功能。 18、钙（ca）：可以提高钢的强度及切削性能。冶炼过程中的净化剂。（除氧、硫、磷等）。碳（c，carbon）是非金属元素，是炼钢不可缺少的成份，是炼钢时候与铁并存的元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，但韧性和抗腐蚀性能会随着碳含量的增加而降低。铬（cr，chromium）铬是不锈钢中的抗腐蚀组成成份，马氏体不锈钢铬含量不能低于12.5，铬含量越高抗腐蚀性能就越好，铬的抗腐蚀机理是铬能与氧在钢的表面形成一层致密的氧化膜（即是钝化膜），这钝化膜是非常稳定的，可以隔绝钢材里其他元素与外界具有腐蚀能力的物质（具有氧化能力的物质，如酸，碱等）的接触从而阻断了腐蚀行为的发生和进行。同时铬能与碳形成高硬度的碳化物（hrc76），是不锈钢中的强化相。钼（mo, molybdenum）具有细化钢微观晶粒而达到细晶强化的作用，提高钢的强度，并且能提高钢的回火抗力使回火时减少马氏体的分解，保持硬度。同时能与碳形成高硬度的碳化物（hrc78），是钢中的强化相，同时钼能提高不锈钢在稀硫酸和稀盐酸中的抗腐蚀能力和提高钢材的淬透性(淬透性是以材料在热处理淬火时形成马氏体距离表层的深度来衡量的，深度越深则表示淬透性越好，材料的强度就越高)。 钒（v，vanadium）和钼的作用相似，具有细晶强化和提高回火抗力和提高材料的淬透性的作用，也能和碳形成碳化物，碳化钒的硬度非常高,可达到hrc84，是钢的强化相，提高钢的力学性能。 硫（s，sulfur）和磷（p，phosphor）都是钢中的有害成份，过高的磷和硫含量会导致钢的强度急剧下降，会导致钢材变脆。高级优质钢材（如不锈钢，高级优质碳素钢）必须对磷和硫的含量作严格的控制，如p含量质量分数0.035%和s含量质量分数0.030炼钢工 1 氧气转炉吹炼过程控制的目的是什么？ 答案： 氧气转炉吹炼过程控制的目的是使操作稳定，缩短冶炼时间，降低各种能耗，提高终点命中率，从而达到 “ 高产、优质、低耗和省力 ” 。具体地讲，吹炼控制要求尽可能地形成碱性渣，使降低碳和成渣速度加快。在尽可能少加入辅助材料消耗的条件下，保证钢水充分脱硫、脱磷；吹炼过程中喷溅和溢渣最少，炉龄长，金属收得率高，产品各项指标符合要求，能源消耗少。 2 一炉钢的吹炼一般分哪三个阶段？各阶段的脱碳反应有何规律？ 答案： 一炉钢的吹炼一般根据熔池脱碳特点可分为吹炼初期、中期和末期三个阶段。第一阶段的脱碳速度随吹炼时间几乎成直线增加。虽然这时金属中含碳量很高，有利于碳的氧化反应，但由于吹炼初期熔池温度较低、铁水中硅锰和少量铁的氧化优先于碳的氧化，因此碳的氧化速度尽管随吹炼时间几乎成直线增加，可碳的氧化速度还是很小。随着硅锰含量的下降和熔池温度的升高，脱碳反应加剧进入吹炼中期，此时脱碳反应速度基本恒定，这是因为熔池温度升高时，碳的氧化速度显著地增大，其脱碳速度几乎只取决于供氧强度。当碳的含量降到一定程度后，碳的扩散速度下降了，成为反应的控制环节。特别是当碳降至 0.20% 以下后，碳的氧化速度急剧下降，这时碳的氧化速度与吹炼初期相似，但取决于碳的浓度和扩散速度，并与含碳量成正比。 3 脱磷的基本条件是什么？写出化学反应式。 答案： 在炼钢条件下， p 不可能被氧直接氧化而去除，只有在经的氧化物 (p2o5) 与 (cao) 相结合，生成稳定的复杂化合物，才能有效的去除。根据 lgkp (p2o5)/p2(feo)5(cao)4 式看出影响因素有： (1) 炉渣碱度：提高 r 可以提高脱 p 效果，但若 r 过高，由于炉渣变粘，不利于脱 p 。 (2)(feo) 的影响：增加渣中 feo 含量，提高脱 p 能力。 (3) 温度的影响：脱 p 反应是一个强放热反应，适当降低温度有利于脱 p 。 (4) 渣量：增大渣量可以使钢中 p 含量降低。 (5) 炉渣粘度：脱 p 是钢渣界面反应，降低炉渣粘度有利于脱 p 反应的进行。 2p 5(feo) 4(cao) (4cao p2o5) 5fe 2p 5(feo) 3(cao) (3cao p2o5) 5fe 4 脱碳反应对炼钢过程有什么重大意义？ 答案：(1) 铁液中的碳通过脱碳反应被氧化到接近或等于出钢时钢液中的碳的规格范围内。 (2) 脱碳反应过程中所产生的大量 co 气泡对金属熔池起着循环搅拌作用。从而均匀了钢液的成分和温度并改善了各种化学反应的动力学条件，有利于炼钢各种化学反应的进行。 (3) 脱碳反应有利于去除钢中的气体和非金属夹杂物。 (4)c 与 o2 的化学反应是强放热反应，所以碳氧反应为转炉炼钢提供了大量热源。 (5) 在氧气顶吹转炉中，脱碳反应产生的 co 气泡可使炉渣形成泡沫渣，这有利于与金属珠滴间的化学反应。 5 绘图说明并简要分析在吹炼过程中脱碳速度的变化规律。 答案：吹炼初期由于 si 与氧的亲合力较大， si 迅速氧化，脱碳速度较小，随着 si 的氧化结束及熔池温度的升高，进入第二阶段，即碳的激烈氧化期，在第二阶段内，脱碳速度受到供氧强度控制，在供氧强度基本不变的情况下，脱碳速度几乎为一常数，当碳降低到一定程度时，碳的扩散为反应的限制性环节，所以随着碳含量的降低，脱碳速度降低。如右图所示。 6 炼钢造渣的目的？ 答案：( 1 )去除钢中的有害元素 p 、 s 。 ( 2 )炼钢熔渣覆盖在钢液表面，保护钢液不过氧化、不吸收有害气体、保温、减少有益元素烧损。 ( 3 )吸收上浮的夹杂物及反应产物。 ( 4 )保证碳氧反应顺利进行。 ( 5 )可以减少炉衬蚀损。 7脱碳反应对炼钢有什么重要作用 ? 答案： (1) 把铁液中的碳降到或接近钢的规格范围内； (2) 产生的 co 对溶池有搅拌作用，均匀熔池成分和温度，增加化学反应的动力学条件； (3)co 的“小真空”可消除部分 n1h 等； (4)co 的搅拌使钢液中夹杂物增加碰撞，使质点集聚长大，有利于夹杂物的上浮； (5) 产生大量的热，是炼钢的主要热源之一； (6)co 可使炉渣形成泡沫渣，有利于渣和金属珠滴之间的化学反应； (7) 当回收煤气时，可降低炼钢工序能耗。 8“钢包大翻”的原因，有哪些预防措施？ 答案：在钢包较深沉，成团合金裹渣未熔化，当合金熔开，有可能是合金所含水分形成的蒸汽或是钙形成的钙蒸汽，在高温下急剧膨胀，推开钢水向外排出；也有可能因为其它原因发生突发性反应，急剧产生大量气体，引起钢包大翻。预防措施如下： ( 1 )出钢脱氧合金化时，出钢前不得将合金加在钢包包底或出钢过程不要加入大量合金。 ( 2 )维护好出钢口，不得使用大出钢口出钢。 ( 3 )合金溜槽位置合适，合金应加到钢流冲击区。 ( 4 )避免钢包包底渣过多。 ( 5 )避免使用粘有高合金钢的钢包出钢。 ( 6 )在终点碳低时，不要先加增碳剂增碳。 ( 7 )提高终点碳，减少低碳出钢。 ( 8 )出钢过程采用钢包底吹氩搅拌。 9碱金属在高炉中的危害。 答案：碱金属在高炉中的危害很大,它能降低矿石的软化温度,使矿石尚未充分还原就已熔化滴落,增加了高炉下部的直接还原热量消耗；它能引起球团的异常膨胀而严重粉化；它能强化焦炭的气化反应能力,使反应后的强度急剧降低而粉化；造成料柱透气性严重恶化,危及生产冶炼过程进行；液态或固态碱金属附于炉衬上,既能使炉墙严重结瘤,又能直接破坏砖称。 10简述成渣过程对高炉冶炼过程的影响。 答案：成渣过程是矿石软化粘结、形成软熔层和转变位液相渣滴落的过程.对高中下部的顺行和冶炼过程有重大影响。 初渣形成时期由于矿石软熔性能的差异,受软熔带形成的位置、软熔层的厚度和软熔带的形状影响,对炉况顺行及煤气流动阻力损失与分布会产生巨大影响。 造渣过程的稳定性十分重要,成渣过程的变化轻则影响炉况的顺行和煤气流的分布,重则造成炉况难行和下部崩、悬料现象的发生。 渣量多少是直接影响冶炼过程强化的根本因素。 11简述高炉结瘤的原因及预防。 答案：原因： (1)原燃料条件差,粉末多,软化温度低,矿石品种多,成分波动大；碱金属以及铅、锌等有害杂质多； (2)炉料分布不合适或石灰落在边缘； (3)操作制度与客观条件脱节,维持过高的冶炼强度,忽视稳定顺行； (4)炉形或炉顶装料设备有缺陷,造成炉料及煤气流分布不当； (5)冷却强度过大或落水,产生炉墙粘结； (6)处理低料线、崩料、悬料不当,长期堵风口操作,或长期休风后复风处理不当。 预防: ( 1 ) 禁止长时间过深的低料线操作； (2)炉身冷却强度合理,禁止冷却设备长期漏水； (3)上下部调剂相结合,在不影响顺行的条件下,采取加重边缘,控制边缘煤气流； (4)避免高炉长期的管道、塌料、悬料操作,一旦发生,要及时处理； (5)稳定配料比,稳定操作,稳定造渣制度,稳定热制度。 12为什么说高压操作可以降低焦比? 答案：(1)提高炉顶压力,则煤气体积缩小,在风量大致不变的情况下,煤气在炉内停留的时间延长,增加了矿石与煤气接触的时间,有利于矿石还原。 (2)由于现在使用的球团矿和烧结矿都具有微空隙和小空隙,存在着大量的内表面,高压加快了气体在这些微小空隙的扩散速度。 (3)气体扩散速度使得矿石还原速度加快,并且提高炉顶压力后,加速了co分解(2coco2+c)反应,分解出碳存于矿石之间,也能加速矿石还原反应。 (4)提高炉顶压力后瓦斯灰吹出量降低,吹出的碳量也相应减少。 13简述转炉氧枪烧枪的原因及预防措施 答案：烧枪的主要原因是氧枪粘钢，吹氧时发生回火造成。一般来说，当氧枪喷头部位干净时，不会导致烧枪，只有当喷头和喷头以上部位粘钢，溅完渣后被炉渣包住，下枪吹炼时若喷头部位还处于红热状态或枪位偏低就容易引发回氧点火，粘附在喷头附近的钢皮与氧发生剧烈的化学反应，放出大量热量，导致氧枪外套管烧穿漏水。为了杜绝烧枪，生产实践中采取如下措施： (1)优化过程冶炼控制，减少炉渣返干粘枪，减低金属喷溅。 (2)转炉钢水必须出尽。 (3)对氧枪铜头焊缝进行打磨处理。 (4)溅完渣后及时刮渣，保证氧枪干净，包括喷头及附近部位。若氧枪粘钢严重，溅完渣后粘钢刮不动，下炉下枪时开吹枪位应相对调整，防止回火烧枪。当无法清除冷钢时，应组织换枪。 (5)对刮渣器进行改进，改善刮渣效果。 14简述炉渣泡沫化的条件及影响因素？ 答案：要使炉渣泡沫化必须要有足够的气体进入熔渣；熔渣本身要有一定的发泡性。衡量炉渣发泡性的标准有一是泡沫保持时间，二是泡沫渣的高度。熔渣的泡沫化程度是形成泡沫渣的外部条件和内部条件作用的结果。在熔渣的诸多性质中，炉渣的表面张力的黏度对其发泡性的影响最大而且直接。炉渣的表面张力俞小，其表面积就易增大即小气泡易进入而使之发泡。增大炉渣的黏度，将增加气泡合并长大及从渣中溢出的阻力。 影响炉渣泡沫化程度的因素主要有四个： (1)进量和气体的种类； (2)熔池温度； (3)熔渣的碱度和( feo )含量； (4)熔渣的其它成份。影响 cao-feo-sio2 系熔渣表面张力和黏度的成份，都会影响炉渣的发泡性能。 15转炉炼钢减少回磷可采取哪些措施？ 答案：(1)转炉吹炼中期，要保持渣中氧化铁含量大于10%以上，较高氧化性可防止炉渣返干而产生回磷； (2)控制终点温度不要过高，并调整炉渣成分，使炉渣碱度处于较高的水平； (3)习题避免在炉内进行脱氧和合金化操作，防止渣中氧化铁含量下降白 (4)采取挡渣球或挡渣棒等方法，尽量减少出钢时的下渣量； (5)采用碱性包衬； (6)出钢时向包内投入少量石灰以提高钢包内渣层的碱度。 16试论氧气顶吹转炉脱碳反应有哪些特点？ 答案：氧气顶吹转炉炼钢过程中碳氧反应主要是在三相乳化液中进行，速度很快，这是转炉炼钢的特点之一，在转炉炼钢过程中的脱碳过程大致分为三个变化期。第期(硅锰氧化期)，脱碳反应速度随着吹炼的进行而不断加快。因为此期温度低、硅锰含量高，而且硅、锰与氧的亲和力大，所以此期以硅、锰的氧化为主，同时通过氧化放出热量使熔池的温度逐渐上升，而脱碳速度随着温度的上升和硅锰含量的下降而逐步提高；第期(碳氧化期)脱碳速度稳定，因为此期的熔池温度已提高到1450以上，硅、锰已被大量氧化，熔池内硅、锰所剩无几，此时碳处于活泼状态，加之由于碳氧反应产生的沸腾引起的强烈搅拌形成的乳浊液，更使脱碳速度大为加快，所以此期主要是碳的氧化，其反应速度快而稳定，脱碳速度大小取决于供氧强度；第期(冶炼后期)碳的氧化速度呈直线下降，因为此时碳经过第期的剧烈反应后已经下降到较低的水平，到达反应界面的碳大为减少，使脱碳反应变得困难，脱碳速度下降。此期中，脱碳速度取决于碳的多少。 17如何控制炉渣的氧化性？ 答案：喷枪枪位及使用氧压起着主要作用，在一定的供氧强度下，高枪位或低氧压使炉渣氧化性增强；脱碳反应速度对炉渣氧化性有很大影响，强烈的脱碳反应，不仅消耗全部吹入的氧气，甚至使部分原有渣中的feo还原，使渣中feo保持在较低的水平上；熔池的搅拌强度越大，加速了炉渣向金属熔池的传氧，也使渣中feo降低；温度对炉渣氧化性的影响是间接的，温度升高，将加速脱碳反应的进行，从而降低渣中feo含量；加入铁矿石、氧化铁皮，可以短时地提高渣中feo含量；终点钢液中含碳及含锰量低时，渣中feo也将增高。 18怎样预防喷溅发生？ 答案：控制好熔池温度；控制好渣中feo，不使渣中氧化铁过高；吹炼中途加料，尽量采用小批量多批次的办法，以避免熔池温度明显降低，而使渣中氧化铁增高；炉渣不化，提枪化渣时，不要长时间在高枪位吹氧，否则炉渣一化，氧化铁大量增加，引起喷溅。一旦喷溅不能立即降枪、适当提枪降压； 19什么是假温度？如何避免？ 答案：在吹炼过程中，熔池内尚有大型废未完全熔化，或是石灰结坨未成渣，及至终点时，废钢或渣坨突然熔化，大量吸收熔池热量，致使熔池温度降低； 在炉役后期，此时炉子容量扩大，钢水量增加很多，由于对熔池搅拌不好，金属温度及化学成分出现不均匀现象熔池表面温度高，下部温度低，观测温度往往高于实际温度。 避免办法：如果如果入炉有重型废钢，过程温度的掌握应适当偏高一些；避免石灰结坨；吹炼末期，特别是老炉阶段喷枪位置要低，一方面降低渣中氧化铁含量，也可以加强熔池搅拌，均匀熔池，绝对要避免高枪位吊吹 20吹炼过程熔池温度过高、过低有什么不好？ 答案：过高： 难化渣，温度过高脱碳反应更为激烈，致使渣中feo保持很低水平，使石灰溶解更加困难，甚至出现严重“反干”。 炉衬侵蚀严重，白云石炉衬的耐火温度并不是很高的，炉温升高，炉衬软化趋势大，冲击侵蚀更加容易。 末期去磷困难，脱磷反应对温度的敏感性较强，虽然末期渣的碱度高，但高温下磷的分配比下降，致使钢液中的含磷量较难降到要求以下。 溶解于钢液中的气体增加，从而影响钢的质量。 出钢钢水温度过高，容易造成浇铸事故。 过低： 温度过低，前期化渣不好，后期难造高碱度渣，影响脱磷及脱硫。 为了提高炉温，要采用一些强制性措施，增加铁合金消耗、铁损增加。 使吹炼时间延长。 21碳氧反应在炼钢过程中有什么重要作用？ 答案：加速了反应物进入反应区和反应产物离开反应区的扩散速度。 大量的co气泡通过渣层是产生泡沫渣以及使气、渣和金属三相乳化的重要原因，因而大大的增加了界面反应速度，加快了炉内各种物理化学反应的进行。 上浮的co气泡有利于清除钢中气体和非金属夹杂，从而提高了钢的质量。 22吹炼过程中怎样预防爆发性喷溅？ 答案：控制好熔池温度。前期温度不要过低，中后期不要过高，均匀升温，碳氧反应应以均衡的进行，严禁突然冷却熔池。 控制（tfe）不出现聚集现象，以避免熔渣过分发泡或引起爆发性的碳氧反应。 吹炼过程一旦发生喷溅不要轻易降枪，可适当提枪，这样一方面可以缓和碳氧反应和降低熔池升温速度，另一方面也可以借助于氧气射流的冲击作用吹开熔渣，利于气体的排出。 在炉温很高时，可以在提枪的同时适当加一些石灰，稠化熔渣，但加入量不宜过多。 适当降低氧流量也可以减弱喷溅强度。 23为什么在碱性转炉中有mn的还原，而没有si的还原？ 答案：在碱性转炉中，mn的氧化不彻底，到后期温度升高，炉渣碱度逐渐升高，mn有还原现象，因为（mno）是自由状态存在于渣中，被碳还原： （mno）+c=mn+co，即所谓的余锰。 在碱性转炉中sio2是酸性氧化物，它与（cao）结合，生成稳定的硅酸盐，没有自由状态的机会，所以不会被还原。 24简述炉渣在炼钢过程中的主要作用？ 答案：炉渣的主要作用是： 铁水中的有害元素 p、s只有通过炉渣才能有效的去除 炉渣可吸附从金属液中上浮的各种反映产物及非金属夹杂物； 炉渣对熔池的传热有重要的作用，可减少熔池的散热损失； 炉渣对金属的收得率有重要影响，炉渣的物理性质控制不当就会造成喷溅或是增加渣中含铁量而造成金属损失； 炉渣是侵蚀炉衬的主要物质，炉渣的化学成分及物理性质对炉衬的使用寿命有重要影响。 25结合转炉去硫能力，分析吹炼终点s含量高的原因及处理措施？ 答案：钢水终点s含量高一般有以下原因，铁水、废钢、生铁块硫含量高超过标准，造渣剂、冷却剂含硫量高，因转炉去硫率只有30%左右，70%左右的硫留在钢中，致使钢水的s含量高于放钢要求，处理措施是：(1)如果钢种需硫很低，而铁水硫高。则采用铁水预处理。(2)如果终点硫略高于目标值可以采用多倒终渣，再加白灰造高碱度高温炉渣去硫，也可以加入一些锰铁合金生成(mns)去掉一部分炉渣。当终点硫高， 上述方法达不到要求可以采用炉外脱硫的方法，(1)出钢时在钢包内加入脱硫剂。(2)利用精炼炉进行精炼去硫。26论述冶炼洁净钢需要哪些技术措施？ 答案：冶炼洁净钢应根据品种和用途要求，铁水预处理-炼钢-精炼-连铸的操作都应处于严格的控制之下，主要控制技术对策如下： (1)铁水预处理。对铁水脱硫或三脱工艺入炉铁水硫含量应小于0.005%甚至小于0.002%。 (2)转炉复合吹炼和炼钢终点控制。改善脱磷条件，提高终点成分和温度一次命中率，降低钢种溶解氧含量，减少钢中非金属夹杂物数量。 (3)挡渣出钢。采用挡渣出钢，钢包内渣层厚度控制在50mm以下。可避免回磷和提高合金的收得率，降低氧化物夹杂。 (4)钢包渣改质。出钢过程向钢流加入炉渣改质剂。还原氧化铁并调整钢包渣成分。 (5)炉外精炼。根据钢种质量要求选择一种或多种精炼组合方式完成钢水精炼任务，达到脱氢，极低碳化，极低硫化，脱氮，减少夹杂物和夹杂物形态控制等。 (6)保护浇注。在浇注过程中采用保护浇注技术对生产洁净钢尤为重要。钢包-中间包-结晶器采用长水口氩封保护浇注，中包采用双层保护渣，结晶器采用保护渣等。具有吸附夹杂物和减少二次氧化的作用。 (7)中间包冶金。在中间包内组织合理的钢水流动，合理的钢水停留时间，促进夹杂物上浮等。 (8)结晶器操作技术。选择性能合适的保护渣；浸入式水口对中、合适的插入深度；拉速、液面稳定；应用结晶器电磁搅拌技术;控制钢水的流动，利于气体与夹杂物的上浮排出，改善铸坯质量。 (9)铸坯的内部质量控制。利用电磁搅拌和轻压技术减少中心疏松，中心偏析和缩孔。增加铸坯的致密度。 (10)采用直结晶器弧形连铸机，和立弯式连铸机，利于夹杂物上浮。 以上是目前国内冶炼洁净钢采用的技术措施，随着科学的发展，冶炼洁净钢的技术也会不断发展。 27论述底部供气元件端部的“炉渣-金属蘑菇头”是怎样形成的？ 答案：从炉渣-金属蘑菇头的剖析来看，它是由金属蘑菇头-气囊带、放射气孔带、迷宫式弥散气孔带三层组成。 开炉初期，由于温度较低，再加上供入气流的冷却作用，金属在元件毛细管端部冷凝形成单一的小金属蘑菇头，并在每个金属蘑菇头间形成气囊。 通过粘渣、挂渣和溅渣，又熔渣落在金属蘑菇头上面，底部继续供气，并且提高了供气强度，其射流穿透渣层，冷凝后即形成放射气孔带。 落在放射气孔带上面的熔渣继续冷凝，炉渣-金属蘑菇头长大。此时的炉渣-金属蘑菇头，加大了底部气流排出的阻力，气流的流动方向，形成了细小、弥散的气孔带，又称迷宫式弥散气孔带。 从迷宫式弥散气孔带流出的流股极细，因此冷凝后气流的通道也极小(1mm)；钢水与炉渣的界面张力大，钢水很难润湿蘑菇头，所以气孔不易堵塞。从弥散气孔流出的气流又被上面的熔渣加热，其冷却效应减弱，因而蘑菇头又难以无限长大。 “炉渣-金属蘑菇头”是这样形成的。 28论述计算机控制炼钢有哪些优点？ 答案：与经验相比，计算机控制炼钢具有以下优点： (1)较精确的计算吹炼参数。计算机控制炼钢计算模型是半机理半经验的模型，且可不断优化，比凭经验炼钢的粗略计算，精确的多，可将其吹炼的氧气消耗和渣料数量控制在最佳范围，合金和原材料消耗量有明显的降低。 (2)无倒炉出钢。计算机控制炼钢补吹率一般小于8%，其冶炼周期可缩短5-10分钟。 (3)终点命中率高。计算机控制终点命中率一般水平不小于80%，先进水平不小于90%;经验炼钢终点命中率约70%左右，大幅度提高命中率，因此钢中气体含量低，钢质量得到改善。 (4)改善劳动条件，计算机控制炼钢采用副枪或者其他设备测温、取样，能减轻工人劳动强度，也能减少倒炉冒烟的污染，改善劳动环境。 (5)无倒炉出钢，终点命中率高。使炉衬耐材消耗达到最低限度，有利于提高炉龄，减少吹损，提高经济效益。 29论述影响钢液粘度的主要因素是什么？ 答案：一般认为有以下几个方面： 1）温度：一般认为随着钢液温度的升高，粘度降低即流动性增加。 2）成份：元素加入钢液中后影响了熔铁的结构，使原子间空间数增加或减少，同时也改变了原有铁原子间相互使用力，因而使粘度发生变化。 3）夹杂物：主要是受夹杂物的熔点的影响，夹杂物的熔点高或低则钢液的粘度就相应的高或低。 30论述减少吹损的主要途径？ 答案：减少吹损的主要途径：（1）精料方针，即减少渣量。（2）合理造渣制度：即早化渣、化好渣、降低终渣中的氧化亚铁和铁粒含量。（3）采用合理供氧制度、合理的装入制度，以减少金属喷溅。（4）采用热补偿技术，多加废钢，降低铁的化学烧损。（5）合理的复吹吹炼技术，改善溶池搅拌，降低终点渣中（feo）。 31论述如何防止和减少钢包钢水的回磷？ 答案：为了防止钢包回磷或使回磷降低至最低限度，需要严格管理和维护好出钢口，避免出钢下渣；采取挡渣出钢，减少出钢带渣量；出钢过程向钢包内加入钢包渣改质剂，一方面抵消因硅铁脱氧后引起炉渣碱度的降低；另一方面可以稀释熔渣中磷的含量，以减弱回磷反应。精炼前扒除钢包渣。 32论述吹炼前、中、后期的情况，恒压变枪操作的情况？ 答案：恒压变枪：在整个吹炼过程中，保持吹氧压力不变，调节枪位控制过程，枪位的高低可根据吹炼过程的不同时期而变化。 1）吹炼初期si、mn大量氧化，对渣中feo的要求不宜过高，此时枪位应适中。 2）吹炼中期，熔池温度上升，碳急剧氧化，为不使炉渣“返干”，确保硫、磷的继续去除，可适当提高枪位，使渣中feo含量不致过低。 3）吹炼后期，脱碳速度减慢，活性炉渣已形成，为减少喷溅，保持渣中适量的feo，加强熔池搅拌，均匀熔池温度和成份 33论述题 5.怎样预防喷溅的发生？ 答案：a.控制好熔池温度，前期温度不过低，中后期温度不过高，防止熔池温度突然降低，保证脱碳反应能均衡进行，消除爆发性脱碳反应。 b.控制好渣中 feo，不使渣中氧化铁过高。在操作上前期化渣不宜过早，否则，因提枪过高，使渣氧化铁积聚过多，炉渣发炮，一旦升温，脱碳反应加速，必然引起大喷。当炉渣已化时，一定要降枪，减少渣中氧化铁。 c.吹炼中途加料，尽量采用小批量多批次的方法，以避免熔池温度明显降低，而使渣中氧化铁增高。 d.炉渣不好，提枪化渣时，不要长时间在高枪位吹炼，否则，炉渣一化过来，氧化铁大量增加，引起喷溅。 e.一旦发生喷溅，不能立即降枪，若此时降枪，脱碳反应更加激烈，反而加剧喷溅。应适当提枪降压，一方面减缓脱碳反应，另一方面，氧气流可以冲击炉渣，使气体排出，减轻炉渣发泡程度，当炉况正常时，才恢复正常吹炼。 34简述提高炉龄的措施。 答案：a.应用溅渣护炉技术，充分发挥护炉效果。 b.优化转炉冶炼工艺，提高自动化水平，提高终点控制的命中率，减少后吹，控制合适的终点渣成分和出钢温度，少出高温钢等。 c.加强日常炉衬的维护，及时测量炉衬厚度做好喷补，搞好动态管理。 d.采用优质材质的炉衬砖、综合砌炉、确保炉衬的修砌质量等。 35单渣操作时，转炉吹炼各期是如何利用脱硫反应要素进行脱硫的？ 答案：脱硫反应的要素是高（cao）、低（feo）、高温及大渣量。吹炼前期由于温度低，炉渣才开始熔化，碱度低不利于脱硫；吹炼中期随着炉温的升高，石灰进一步的渣化，熔渣碱度提高，具备脱硫的条件，是开始脱硫的好时机。吹炼中期关键是控制好炉温和调整好熔渣性质。吹炼后期温度达到最高，高碱度的熔渣已形成，随着碳的降低，应控制好渣中氧化铁含量，做到最大限度脱硫。 36炼钢厂欲冶炼 ml15mnvb ，该钢种除了成份要求外，还要求良好的深冲性能，气体含量极低，成份标准如下： 你认为从整个炼钢连铸工艺流程考虑，应采取哪些措施提高质量、降低成本？ 答案：因为 ml15mnvb 属于冷镦钢，应遵循冷镦钢的冶炼工艺： a.铁水预脱硫处理。 b.转炉出钢用al-mn-fe脱氧剂脱氧。 c.lf炉精炼脱硫、脱氧；喂铝丝调整铝含量达到0.020%以上，喂钙合金线控制夹杂物性态、防止水口堵塞、弱吹氩搅拌去除夹杂物。 d.fe-v、fe-b易氧化的贵重合金应在fe-mn、fe-si、铝等脱氧剂全部加完以后脱氧良好的情况下再加，以减少其烧损，也可以在精炼时加入。 e.方坯连铸采用全保护浇注。采用结晶器电磁搅拌，改善铸坯质量。 37精轧机组轧制规程的内容及制定原则是什么？ 答案：精轧机组轧制规程的主要内容是，根据带坯情况及成品带钢的要求确定各架轧机的空载辊缝和空载速度，也就是确定各架轧机的压下制度、速度制度和温度制度，其中主要是各架轧机压下量或轧出厚度的确定。厚度确定以后，才能确定各架轧机的轧制速度。由于各架轧机的轧出厚度实际上等于空载辊缝加上轧机的弹跳值，故欲确定各架轧机空载辊缝值，就必须由实际轧出厚度减去轧机弹跳值。制定精轧机组压下规程的原则，一般是充分利用高温的有利条件，把压下量尽量集中在前几架。在后几架轧机上，为了保证板形、厚度精度及表面质量，压下量逐渐减小。精轧机组的总压下量一般占板坯总压下量的10%25%。 38精轧机的设定控制是怎样的？ 答案：精轧机设定控制在轧件尚未进入精轧机f1之前，精轧设定模型根据来料尺寸、温度、成分及成品规格等参数，计算出空载辊缝及主电机转速的预设定值，并通过自动位置控制apc功能设定好辊缝及速度，这就是计算机的第一次设定计算。当轧件到达精轧机f1入口时，基于第一次设定后轧件的温度变化做修正计算，即计算机进行第二次设定计算。待轧件刚进入f1、f2精轧机时，用实际测得的轧制力立即修正后面f3f7精轧机的轧制力预报值，即用f1、f2精轧机所取的轧制力实测值偏差量修正后面几个机座的空载辊缝设定值，即进行第三次设定，这种功能在计算机控制上叫做“自适应”。轧辊磨损、热膨胀、同一批来料成分的微量变动等缓慢变化因素影响已经预设定好的辊缝时，则利用已经轧过去一批料的实测值来修正后续轧制的下一板坯的设定值，这在计算机控制上叫做“自学习”。 39如何进行速度设定？速度设定应考虑哪些问题？ 答案：精轧机的速度设定包括穿带速度、加速度、最高速度三种。采用的设定方式是表格式，这种设定方式的优点是：便于掌握记忆，稳定操作。缺点是终轧温度对粗轧来料温度的依赖性太大，难以保证带钢全长温度的一致性。 速度设定重点考虑的问题是： ( 1 )保证带钢全长上的温度稳定在规定的目标值范围内。 ( 2 )精轧机有较高的小时生产能力，并能与轧制线上的其它机组的生产能力相匹配。 ( 3 )根据秒流量相等的原则，各机架的速度值在精轧机组速度锥规定的范围内。 ( 4 )由最高速度引发的轧制负荷在机电设备允许的能力以内。 40终轧温度和冷却速度对带钢性能有什么影响？ 答案：终轧温度对带钢质量有直接影响。终轧温度的高低，在很大程度上决定了轧后钢材内部的金相组织和力学性能。为了得到细小而均匀的铁素体晶粒，亚共析钢的终轧温度应略高于ar3相变点，此时为单相奥氏体晶粒，组织均匀，轧后带钢具有良好的力学性能。若终轧温度在ar3相变点以下，不仅在两相区中金属塑性不好，还会产生带状组织，并且由于卷取后的退火作用，完成相变部分的的晶粒因承受压力加工而粗大，结果会得到不均匀的混合晶粒组织，在力学性能方面使屈服极限稍微降低，延伸率减小，深冲性能急剧恶化，加工性变坏。一般终轧温度在850左右，约为800900。 带钢的冷却速度对金相组织和力学性能的影响很大。轧后冷却速度的大小决定了奥氏体组织相变的完成程度，以及相变后的组织和结构。冷却缓慢将出现粗晶粒组织，加快冷却，可以获得细而均匀的铁素体组织和弥散度较大的珠光体组织。 41为什么精轧机组采用升速轧制？ 答案：为了安全生产防止事故，精轧机组穿带速度不能太高，并且在带钢轧出最终机架之后，进入卷取机之前，带钢运送速度也不能太高，以免带钢在辊道上产生飘浮。因此，采取低速穿带然后与卷取机同步升速进行高速轧制的办法，可使轧制速度大幅度提高。现在一般的精轧速度图如下所示，图中(a)段从带钢进入f1f7机架，直至带钢头部到达计时器设定值p点为止，保持恒定的穿带速度；(b)段为带钢前端从p点到进入卷取机为止，进行较低的加速轧制；(c)段从带钢前端进入卷取机卷上后开始到预先给定的最高速度为止，进行较高的升速轧制；(d)段从轧制速度达到最高后，至带钢尾部离开开始减速的机架(fi)为止，维持最高速度；(e)段从带钢尾部离开最终机架后，到达卷取机之前要使带钢停住，但若减速过急，则在输出辊道上会使带钢堆叠，因此，当尾部尚未出精轧机组之前，就应提前减速到规定的速度；(f)段带钢离开最终机架(f7)以后，立即将轧机转速降至后续带钢的穿带速度。 采用升速轧制，可使带钢终轧温度控制得更加精确和使轧制速度大为提高，减小了带钢头尾温度差，从而为轧制更薄的带钢创造了条件。 42试分析轧辊氧化膜剥落的原因及控制措施？ 答案： 1 、氧化膜剥落原因： 1) 轧制节奏不均衡。生产顺利轧制间隙时间非常短，轧辊表面得不到充分冷却，造成辊面温度迅速升高，氧化膜厚度快速增大，氧化膜在轧辊基体表面的附着力降低，稳定性变差，在轧制过程中的磨损和挤压下氧化膜产生剥落。 2) 轧辊冷却水嘴堵塞时有发生，造成轧辊局部温度过高，氧化膜过厚而产生剥落。 3) 新辊上机轧制的前十几块钢轧制节奏太快，氧化膜正在形成，还没有稳定下来，此时容易被过快的频繁冲击所损坏。 4) 由于轧机打滑、负荷分配过大等原因，造成轧辊受到的冲击加剧，辊面所受剪切力加大，超过了氧化膜的承受能力，从而造成剥落。 2 、应采取的控制措施： 1) 新上机轧辊生产前期，由于氧化膜处在初期生长过程中，还未覆盖整个轧辊基体组织，稳定性较差，容易剥落，因此，需要轧制一些较软，轧制难度较小的烫辊材，以免造成对氧化膜的过早破坏。 2) 改善轧辊冷却水水质，防止粗大杂质进入冷却水喷嘴中堵塞喷嘴，造成轧辊冷却不均。 3) 合理分配各机架轧制负荷，避免轧制中的打滑和前段轧机负荷过大。 4) 增强轧辊冷却水的冷却能力，降低轧辊的辊面温度。 43试列出常用的厚度控制的方法，并利用 p-h 图详细说明调压下控制厚度的基本原理。 答案：常用的厚度控制的方式有调整压下、调整张力和调整轧制速度，其原理可以通过 p-h 图加以说明。 调整压下是厚度控制的最主要和最有效的方式。它通过改变空载辊缝的大小来消除各种因素的变化对轧件厚度的影响。 图 a 为消除来料厚度变化影响的厚控原理图。当来料厚度为 h 时，弹跳曲线为 a ，塑性曲线为 b ，轧后轧件厚度为 h 。如果来料厚度有一个增量 h ，则塑性曲线由 b0 移动到 b1 ，轧后轧件厚度就有一个增量 h 。为了消除这一偏差，就要调整压下量，使空载辊缝 s0 减小一个调整量 s0 ，弹跳曲线由 a 变为 a1 ， a1 与 b1 的交点的横坐标为 h ，即轧后轧件的厚度保持不变。 图 b 为消除张力、摩擦系数和变形抗力变化影响的厚控原理图。当这些因素的影响 ( 单独作用或同时作用 ) 使塑性曲线从 b 变到 b1 时，轧件厚度 h 就有一个增量 h ，为了消除这一厚度偏差，调整压下使空载辊缝减小 s0 ，弹跳曲线由 a 变到 a1 ，就可使轧后轧件厚度恢复到 h 。 44如何选用热带连轧机支承辊的材质？ 答案：金属对热轧工作辊的巨大压力大部分传递到支承辊上，支承辊要承受很大的弯曲应力，还应具有很大的刚度来限制工作辊的弹性变形，以保证钢板厚度均匀。支承辊始终与工作辊滚动接触，易产生加工硬化现象，在过载时局部屈服使硬化层底部产生皮下微裂纹，微裂纹扩展最终造成辊身剥落，这就要求支承辊具有较高的疲劳屈服强度，良好的应力状态和抗裂纹扩展能力。支承辊中部磨损形成凹陷辊形，辊身两端接触应力剧增，导致掉肩剥落，要求轧辊耐磨性优良，延缓和减轻凹陷辊形的形成。支承辊使用周期长，辊颈也长期承受交变应力，要求辊颈具有良好的屈服强度，韧性和抗断裂性能。辊身具有高耐磨性，高屈服强度和高抗剥落能力，支承辊材质应按上述要求来选择。 45请论述影响板带轧机辊缝形状的因素有哪些？ 答案：轧辊的弹性弯曲变形；轧制力越大弹性变形越大，轧辊直径越大弹性变形越小。 轧辊的热膨胀；中部比二边膨胀大。 轧辊的磨损；沿辊身长度方向磨损不均，影响辊缝形状。 轧辊的弹性压扁；影响辊缝形状的是压扁值沿带钢宽度方向的不同大小。 轧辊的原始辊型；原始辊型不同，辊型形状不同。 弯辊、窜辊等主动控制措施，补偿辊缝形状的变化。 46试用 ph 图分析当中间坯厚度产生波动时，如保持轧件出口厚度不变，轧机应如何调整？ 答案：根据题意，假设来料变厚，即 h1h2 ，则如下图所示： 当原料厚度为 h1 时，其轧件出口厚度为 h1 。 当原料厚度为 h2 时，其轧件出口厚度为 h2 。 其厚度差为 h2-h1 ，如保持 h1 厚度不变，则画 h1a 延长线 ( 等厚线 c) 与轧件塑性线 l2 交于 b 点，过 b 点画轧机刚性线 l1 的平行线 m 与 oh 轴交于 s1 点，即压辊缝 s=s0-s1 ，轧制力变化为 p=p2-p1 ，这样可保持轧件出口厚度不变，即轧件出口厚度为 h=h1 。 47利用相图及 c 曲线分析终轧温度和冷却速度对带钢性能有什么影响？ 答案：终轧温度对带钢质量有直接影响。终轧温度的高低在很大程度上决定了轧后钢材内部的金相组织和力学性能。为了得到细小而均匀的铁素体晶粒，亚共析钢的终轧温度应略高于 ar3 线，此时为单项奥氏体晶粒，组织均匀，轧后带钢具有良好的力学性能。若终轧温度在 ar3 线以下，不仅在两相区中金属塑性不好，还会产生带状组织，并且由于卷取后的退火作用，完成相变部分的晶粒粗大，结果得到不均匀的混合晶粒组织，力学性能降低，深冲性能急剧恶化，加工性能变坏。一般终轧温度在 850 左右。 带钢的冷却速度对金属的力学性能和金相组织影响很大，冷却速度的大小决定了相变后的组织与结构。冷却缓慢，将出现粗晶粒组织，加快冷却可以获得细而均匀的铁素体组织和弥散度较大的珠光体组织。 轧制厚带钢时，为控制终轧温度，在进精轧前进行冷却，或采用降低轧制速度和喷水冷却的方法。轧制薄带钢时，为保证终轧温度，应提高进入精轧的温度和提高精轧的轧制速度。 48试利用弹塑曲线 (p-h 图 ) 分析轧机调整过程。 答案：由于 p-h 图可综合分析轧件与轧机之间相互作用力和变形的关系。利用 p-h 图可以形象地分析造成带钢厚度差的各种原因及轧机的调整过程，主要有以下几个方面： (1) 轧辊的热膨胀和轧辊的磨损。这些缓慢变化量都使辊缝 s0 发生变化，出口厚度由 变为 或 ，操作中可移动压下 来补偿实际辊缝 的变化 ( 图 a) 。 (2) 来料厚度增加 ( 图 b) 。原来轧制力为 ，轧出厚度为 。当来料厚度增加 时，塑性曲线由 2 变到 3 ，轧制力变为 ，轧后厚度变为 。为了消除厚度差 ，需移动压下 ，弹性曲线由 1 变到 4 ，轧制力变为 ，使轧后厚度仍保持 不变。 (3) 轧件变形抗力的波动。轧件变形抗力增高 ( 如温度降低 ) 时，塑性曲线由 2 变为 3( 图 c) ，轧制力 变到了 ，轧后厚度为 。为了消除厚度差 ，调节压下 ，使弹性曲线由 1 变到 4 ，轧制力变为 ( 图 c) 。 (4) 当来料厚度增加 时，塑性曲线由 2 变到 3 ，我们可以不调节压下，而改变张力使塑性曲线由 3 变到 4 ，轧后厚度仍保持不变 ( 图 d) 。 49论述轧机出口飞剪保证剪切质量良好，飞剪的结构在剪切中满足哪些要求？ 答案：剪刃的水平速度应该等于或稍大于带材运行速度； 两个剪刃应具有最佳的剪刃间隙； 剪切过程中，剪刃最好做平面运动，即剪刃垂直于带材的表面； 飞剪按一定的制度工作，以保证定尺长度。 50论述轧机调零有什么作用？ 答案：因为轧机的弹跳曲线不是一个完全线性的直线，在轧制力较小时，机械零件之间的间隙较大，轧机的弹跳曲线的飞线性比较严重，只有在轧制力较大时，各种机械间间隙被消除，轧机的弹跳曲线才基本成为一条直线，轧机调零就是为了确定一个比较可靠的相对零点，避开低轧制力的飞线性，提高设定精度。51多辊轧机有哪些特点？ 答案：(1)多辊轧机的最大特点之一就是采用小直径的工作辊。轧机辊子越多，工作辊直径就可以减小，轧制带材越薄。 (2)塔型辊系是典型的多辊轧机结构的另一特点。塔型辊系结构能更好的保证小直径工作辊在垂直平面和水平面内具有较大的刚度和稳定性，从而保证轧制的稳定性，减小轧辊挠曲变形量。 (3)典型的多辊轧机具有多支点梁支撑辊结构，一般冷轧机仅通过简支梁结构的支撑辊辊颈将轧制力传递给轧机机架的两片牌坊，而大多数的多辊轧机，是将轧制力经多支点支撑梁结构的外层支撑辊通过鞍座均匀的传递给机架。 (4)轧机体积小，重量轻。 52简述轧机主电机轴上的力矩？ 答案：传动轧机轧辊所需的电动机轴上的力矩由四部分组成：轧机力矩，空转力矩，附加摩擦力矩，动力矩。 m总m轧m摩+m空m动 m轧轧制力矩； m摩传至电动机上的附加摩擦力矩，此摩擦力是当轧件通过轧辊时，在轧辊轴承和传动机构以及轧机其它部分中产生的，但没有考虑轧机空转时所需的力矩； m空空转力矩，即在空转时传动轧机所需的力矩； m动在电机机轴上的动力矩，即克服由于轧辊不均匀转动而产生的惯性力所需的动力矩。 53论述csp生产线管线钢x60的关键控制要素。 答案：低碳微合金化设计，p0.020%，s0.0