二、简答题1. 枪位高低对熔池搅拌有何影响?
采用硬吹时,因枪位低,氧流对熔池的冲击力大,冲击深度深,气-熔渣-金属液乳化充分,炉内的化学反应速度快,特别是脱碳速度加快,大量的CO气泡排出,熔池得到充分的搅动,同时降低了熔渣的TFe含量,长时间的硬吹易造成熔渣“返干”。枪位越低,熔池内部搅动越充分。
2. 在冶炼高、中碳钢时如何提高钢水质量?
冶炼高、中碳钢时提高钢水质量的方法包括:
(1)高拉碳,终点碳控制在0.15%以上,减少增碳;
(2)尽可能降低钢水中磷、硫含量;
(3)控制好钢水成分,保证锰硅比在3.0以上;
(4)在连铸温度允许的条件下,尽可能降低出钢温度,减少出钢下渣量。
3. 在优质碳素结构钢生产中为什么要求锰硅比大于3?
原因包括:
(1)改善连铸钢水的流动性;
(2)以便把脱氧产物控制为液态;
(3)保证钢中氧含量较低,不至于在铸坯中产生气泡缺陷。
4. 氧气转炉吹炼过程控制的目的是什么?
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”的目的。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。
5. 钢水中加入脱氧剂越多,钢中氧就一定越少的说法是否正确,为什么?
不正确,因为脱氧元素加入钢中后,一方面可以与氧发生脱氧反应,使氧的浓度降低,另一方面却影响氧的活度系数。当脱氧元素浓度很高时,由于它降低氧的活度系数,妨碍了脱氧反应的进行,结果使钢中氧含量反而增加。
6. 出钢过程下渣对钢水如何处理?
处理方法包括:
(1)及时取包样确认成分,对普碳钢还要观察脱氧效果;
(2)包样成分确实低时,钢水到精炼站进行成分调整,保证吹氩时间;
(3)如因下渣出现普碳钢脱氧不良,必须补加脱氧剂,并保证吹氩时间;
(4)经处理确认钢水正常后,方可转到下道工序。
7. 炉渣的来源主要包括哪几个方面?
炉渣来源主要有三个方面:
(1)铁水和废钢中元素被氧化生成的氧化物,如硅锰、磷以及铁的氧化物;
(2)炉衬被侵蚀下来的耐火材料;
(3)加入的造渣材料和冷却剂,如石灰、白云石、矿石等。
三、论述题1. 试论钢的微合金化是中国打开钢铁强国之门的钥匙。
微合金化钢(亦称高强度低合金钢)是采用现代冶金生产工艺生产出来的高技术含量、高附加值产品,是国民经济建设中用量最大、用途最广的钢铁材料。它的强度高、韧性好,可以为用户节能节材降成本。如在建筑和基础设施建设用钢中,采用微合金化钢可以节约20%~30%的钢材,节省15%的施工时间和20%的加工费用。西方工业发达国家,发展工业走的就是微合金化钢的道路。自20世纪70年代以来,世界范围内以数百亿美元的科技投入,开展对微合金化钢的品种开发,使微合金技术成为20世纪以来冶金技术发展中最具影响力的成就之一。
近10多年来,我国许多普钢企业都把发展微合金化钢作为企业钢材品种结构调整的主要内容和首要工作来抓。微合金化钢材的研究和开发,已为国内许多钢铁企业带来生机,带来了市场竞争力的提高和更多的经济效益。
我国的钢铁工业要想赶超世界先进水平,只有坚定不移地走微合金化钢的道路。
2. 溅渣护炉工艺操作要点是什么?
溅渣用终点熔渣要“溅得起、黏得住、耐侵蚀”,为此要:
(1)调整熔渣成分,控制终渣合适的MgO含量和TFe含量,调渣剂就是MgO质材料,常用的有轻烧白云石、生白云石、轻烧菱镁球、菱镁矿等;
(2)合适的留渣量,在确保炉衬内表面形成足够厚度的溅渣层后,还要留有满足对装料侧和出钢侧进行倒炉挂渣的需用量;
(3)控制好溅渣枪位,最好使用溅渣专用枪,控制在吹炼时以最低枪位溅渣;
(4)控制好氮气的压力与流量,根据转炉吨位大小应控制合适的氮压与流量;
(5)控制好溅渣时间,一般在3min左右。必须注意:氮气压力低于规定值或炉内有未出净的余钢液时不得溅渣。
3. 泡沫渣是怎样形成的,它对吹炼有什么影响,如何控制泡沫渣?
泡沫渣的形成:在吹炼过程中,由于氧流与熔池的相互作用,形成了气-熔渣-金属液密切混合的三相乳化液,分散在炉渣中小气泡的总体积往往超过熔渣本身的体积,当熔渣成为薄膜将气泡包住并使其隔开时,引发熔渣发泡膨胀的现象。泡沫渣对吹炼的影响是:大大发展了气-熔渣-金属液的界面,加快了炉内化学反应速度,从而达到良好的吹炼效果;但若控制不好,严重的泡沫渣也会导致事故。控制泡沫渣的措施有:
(1)吹炼前期:氧压适中,枪位不得过高,防止渣中TFe含量大量增加,产生泡沫渣喷溅或溢渣;
(2)吹炼中期:降低氧压,适当提高枪位,防止返干,就可得到合适的泡沫渣;
(3)吹炼后期:缩短吊枪操作时间,控制熔渣碱度。
4. 吹炼过程熔池温度过高、过低有什么不好?
熔池温度过高将导致的不良后果是:
(1)难化渣,温度过高脱碳反应更为激烈,致使渣中FeO含量保持在很低水平,使石灰溶解更加困难,甚至出现严重“返干”;
(2)炉衬侵蚀严重,白云石炉衬的耐火温度并不是很高,炉温升高,炉衬软化趋势加大,冲击侵蚀更加容易;
(3)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,致使钢液中的磷含量较难降到要求以下;
(4)溶解于钢液中的气体增加,从而影响钢的质量;
(5)出钢钢水温度过高,容易造成浇铸事故。
熔池温度过低将导致的不良后果是:
(1)前期化渣不好,后期难造高碱度渣,影响脱磷及脱硫;
(2)为了提高炉温,要采取一些强制性措施,将增加铁合金消耗,造成铁损增加;
(3)使吹炼时间延长。
5. 如何控制炉渣的氧化性?
控制炉渣氧化性的方法如下:
(1)喷枪枪位及使用氧压起着主要作用,在一定的供氧强度下,高枪位或低氧压可使炉渣氧化性增强;
(2)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含量保持在较低的水平上;
(3)加大熔池的搅拌强度,可加速炉渣向金属熔池的传氧,也使渣中FeO含量降低;
(4)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;
(5)加入铁矿石、氧化铁皮,可以短时地提高渣中FeO含量;
(6)终点钢液中碳含量及锰含量低时,渣中FeO含量也将增高。
6. 简述吹炼过程的脱硫规律(单渣法操作)。
吹炼过程的脱硫规律是:
(1)吹炼前期由于开吹后不久熔池温度较低,石灰成渣较少,所以脱硫能力很低,甚至石灰带入的硫会使金属中硫含量增加;
(2)吹炼中期熔池温度已升高,石灰大量熔化,炉渣碱度上升,由于碳的强烈氧化,渣钢有良好的搅拌作用,且形成乳浊状,渣中氧化铁含量适中,所有这些条件均有利于脱硫的进行;
(3)吹炼后期碳的氧化速度减慢,搅拌不如中期,但熔池温度高,石灰溶解的多,炉渣碱度高,流动性好,因此仍能有效脱硫。
四、计算题1. 终渣的MgO含量为8%,采用溅渣工艺后需将渣中MgO含量提高到9.5%,已知改渣剂中的MgO含量为60%。问吨钢需加入改渣剂多少公斤,150t出钢量需加入多少公斤(吨钢渣量按100kg计算)?
(1)100kg×(9.5%-8%)/60%=2.5kg/t
(2)150t×2.5kg/t=375kg
答:吨钢需加入2.5kg改渣剂,150t出钢量需加入375kg改渣剂。
2. 铁水中[Si]=0.4%,石灰成分:w(CaO)=87%,w(SiO
2)=2%,取炉渣碱度R=3.5,计算每吨铁水消耗石灰量。
从分子量可以算出,1kg Si可以生成2.14kg SiO2,所以石灰加入量=每吨铁水需要纯CaO数/石灰中有效CaO含量=(2.14×[Si]×R×1000)/[w(CaO)-R×w(SiO2)]=(2.14×0.4%×3.5×1000)/(87%-3.5×2%)=37.45kg
答:每吨铁水消耗石灰量为37.45kg。