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1、钢的分类及其对性能的要求
(1)按功能分为结构材料和功能材料两类。
按使用特性分为工程结构用钢和机械结构用钢。
按化学成分分为非合金钢、低合金钢和合金钢
(2)强度、韧性、成形性、耐蚀性、焊接性、耐疲劳性
填空:钢的化学成分和生产工艺决定其组织结构,组织结构决定其性能,而性能则必须满足使用要求,它们之间的关系是:化学成分→生产工艺→组织结构→性能→使用要求。
2、钢的强化机制有哪些?对钢的强韧性有何种影响? 钢的强化机制:细晶强化、固溶强化、析出强化、位错及亚结构强化。
固溶强化:提高钢的强度、会严重损害钢的韧性和焊接性能
析出强化:提高强度、降低韧性
细晶强化:唯一能够同时提高强度和韧性
3、现代钢铁材料的主要特征和发展前景?
(1)超细晶;高洁净度;高均匀性;良好的性价比;强韧性良好配合;可持续发展并具有环境友好性;
(2)发展前景:
4、现代钢铁生产工艺流程是什么?
在现代化炼钢工艺中,采用“铁水脱硫预处理→转炉复合吹炼→炉外精炼→连铸→连轧”的现代化转炉炼钢生产流程和以大型超高功率电炉为主体、实现“炼钢→精炼→连铸→连轧“四位一体的短流程生产线
5、系 钢的化学成分、组织结构、使用性能和生产工艺之间的关
钢的化学成分和生产工艺决定其组织结构,组织结构决定其性能,而性能则必须满足使用要求,它们之间的关系是:化学成分→生产工艺→组织结构→性能→使用要求。
6、炼钢的基本任务是什么?
炼钢的基本任务有:
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;凝固成型;废钢、炉渣返回利用;回收煤气、蒸汽;
7、炼钢过程中炉渣的主要作用和组成是什么?
1)控制钢液的氧化还原反应;2)脱除杂质(S、P),吸收夹杂物;3)反之钢液的吸气; 4)防止钢液的散热,以保证钢的冶炼温度;5)稳定电弧燃烧(对于电弧炉和钢包炉); 6)炉渣可以作为电阻发热体;7)防止钢液的二次氧化。炼钢过程中的炉渣一般选用CaO-SiO2-Al2O3三元渣系的基础渣系
8、炼钢过程中的脱碳反应对炼钢的主要影响是什么?热力
学、动力学条件是什么?
主要影响有: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。脱碳反应的热力学条件:增大碳的活度系数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。
脱碳反应的动力学条件:
碳的氧化反应是一个复杂的多相反应,包括扩散、化学反应和气泡生成等几个环节: 反应物[C]和[O]向反应区扩散;[C]和[O]进行化学反应;
反应界面气泡生成;反应产物CO或CO2离开反应区域。
9、脱碳过程分为哪几个阶段?
◦
◦
◦ 吹炼初期,以硅的氧化为主,脱碳速度较小; 吹炼中期,脱碳速度几乎为定值; 吹炼后期,随金属中含碳量的减少,脱碳速度降低。
10、炼钢用的金属原材料都有哪些分类,具体包括哪些材料? 按性质分类,炼钢原材料分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水(生铁)、废钢、铁合金、直接还原铁和碳化铁(电炉用);非金属了包括石灰、萤石、白云石、合成造渣剂以及耐火材料等;气体有氧气、氩气、氮气。
按照用途分类,原材料分为金属料、造渣剂、化渣剂、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。
11、炼钢用的造渣原材料有哪些?都有什么特征? 石灰:具有很强的脱磷、脱硫能力,不损害炉衬。
萤石:作为助熔剂使用。它在提高炉渣流动性的同时并不降低炉渣碱度。助熔的特点是作用快,但稀释作用时间不长,随着氟的挥发而逐渐消失,萤石用量过多,会严重侵蚀护衬。应限量使用
白云石:可提高渣中MgO的含量,减少炉渣对炉衬的侵蚀和炉材的熔损;同时也可保持革中MgO含量达到饱和或过饱和,使终渣达到溅渣操作要求。
合成造渣剂:预制料一般熔点较低、碱度高、颗粒小、成分均匀而且在高温下容易碎裂,是效果较好的成渣料。是一种提高成渣速度、改善冶金效果的有效措施。
12、铁水预处理的主要目的是什么?包括哪些种类和步骤,分别有什么意义?
(1)铁水预处理是一个调整高炉铁水的成分和温度的过程,为随后的氧气转炉熔炼提供优化的合金成分。
(2)铁水预处理分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理两大类。
普通铁水预处理包括:铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱磷。
(3)满足用户对超低硫、磷钢的需求,发展高附加值钢种。
减轻高炉脱硫负担,放宽对硫的限制,提高产量降低焦比;
炼钢采用低硫铁水冶炼,可获得巨大的经济效益
13、铁水预脱硫剂包含哪些类型,各有什么特色?
(1)苏打(Na2CO3)系:价格贵,挥发损失严重,环境污染大,侵蚀包衬 目前只作补
救脱硫之用。
(2)石灰系脱硫剂:价廉易得,高温、细磨、活性高脱硫效果较好。
石灰易吸水,脱硫渣夹带铁 不能进行深度脱硫。
(3)碳化钙(CaC2,电石)系脱硫剂:相对较便宜,高温、细磨、深喷,脱硫效率较高
脱硫效率受温度和粒度影响较大 安全性不高
(4)金属Mg系复合脱硫剂:
镁和硫的亲和力极高,对低温铁水,镁脱硫最好,用量少,对高炉渣不敏感;铁损少,无环境问题。
脱硫处理用的设备投资低 但镁价格高。
关键要保证插枪深度,精心控制,提高镁的收得率。
我国有便宜镁资源。
14、铁水预脱硅技术的冶金意义是什么?
是铁水脱磷的必要条件
利于减少石灰加入量和渣量
可在低碱度下实现脱硅,成本低
15、氧气转炉炼钢的概念、主要工艺方法及其特征是什么?
(1)氧气转炉炼钢法是一种快速炼钢法(一般在30~45min内完成一次精炼),使用的冶金设备是氧气转炉,以铁水作为主要金属原料,以纯氧作为氧化剂,靠杂质的氧化热提高钢水温度。
(2)氧气顶吹转炉炼钢法(LD法)、氧气底吹转炉炼钢法(如Q-BOP法)和顶底复合吹炼转炉炼钢法(复合吹炼法)。
(3)完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;
生产率高(冶炼时间在20分钟以内);
质量好,气体含量少:(因为CO的反应搅拌,将N、H除去)可以生产超纯净钢,有害成份(S、P、N、H、O)
冶炼成本低,耐火材料用量比平炉及电炉用量低;
原材料适应性强,高P、低P都可以。
16、氧气转炉炼钢的主要设备有哪些?
转炉本体系统:
a)转炉炉体:转炉由炉帽、炉身和炉底三部分组成。按熔池形状来分,常见的氧气顶
吹转炉炉型由筒球型(a)、锥球型(b)和截锥型(c)三种。
b)支撑系统:托圈、耳轴、耳轴轴承和支撑座
c)倾动装置
氧枪及其升降、换枪装置
副枪装置
散状料系统
烟气净化系统
17、顶吹转炉冶炼工艺流程是什么?
18、氧气转炉炼钢包含哪些工艺制度?具体特征是什么?需要
注意什么问题?
(1)装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度、终点控制及合金化制度
(2)
(3)
19、氧气转炉炼钢的自动控制方案有哪些?
a)静态控制模型
b)动态控制模型
c)全自动控制模型
20、电弧炉炼钢的冶炼方法有那几个类型?
氧化法、不氧化法、返回吹氧法
21、电弧炉炼钢的工艺特点是什么?
电能为热源,避免燃烧燃料对钢液污染,热效率高,可达65%以上;
冶炼熔池温度高且容易控制,满足冶炼不同钢种的要求;
电热转换,输入熔池的功率容易调节,因而容易实现熔池加热制度自动化,操作方便; 电弧炉炼钢可以消纳废钢,是一种铁资源回收再利用过程,也是一种处理污染的环保技术。炼钢过程的烟气污染和噪声污染容易控制;
设备简单,炼钢流程短,占地少,投资省、建厂快,生产灵活。
以废钢为主要原料的电弧炉炼钢生产线具有工序少、投资低和建设周期短的特点,因而被称为短流程。
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