鋼鐵冶金概論復(fù)習(xí)資料

1、鋼鐵冶金概論期末復(fù)習(xí)（煉鐵部分）1比較說明不同鋼鐵生產(chǎn)工藝流程 鐵礦石 去脈石、雜質(zhì)和氧 鐵 鐵 精煉（脫S、P、Si等） 鋼 還原熔化過程 氧化精煉過程 （煉鐵） （煉鋼）1. 繪制高爐本體內(nèi)型結(jié)構(gòu)說明各部分名稱（畫白色部分即可：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸、風(fēng)口、渣口、鐵口）高爐五大附屬系統(tǒng)名稱及作用 （1）原料供應(yīng)系統(tǒng)：保證及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地將合格原料從貯礦槽送上高爐的爐頂； （2）送風(fēng)系統(tǒng)：保證連續(xù)可靠地供給高爐冶煉所需數(shù)量和保證足夠溫度的熱風(fēng)； （3）渣鐵處理系統(tǒng)：及時(shí)處理高爐排放出的渣鐵，保證高爐生產(chǎn)正常運(yùn)行，獲得合格的生鐵和爐渣產(chǎn)品； （4）煤氣清洗系統(tǒng)：保證回收高爐煤氣，使其含

2、塵量降到15mg/m3左右，以便利用； （5）燃料噴吹系統(tǒng)：保證噴入高爐所需燃料，以代替部分焦炭消耗。高爐內(nèi)按物料變化五個(gè)區(qū)域的劃分，并簡單了解各部分的變化過程（1） 塊狀區(qū) 主要特征：焦與炭呈交替分布層狀，皆為固體狀態(tài) 主要反應(yīng)：礦石間接還原，碳酸鹽分解（2） 軟熔區(qū) 主要特征：礦石呈軟熔狀，對煤氣阻力大 主要反應(yīng)：礦石的直接還原，滲碳和焦炭的氣化反應(yīng)（3） 滴落區(qū) 主要特征：焦炭下降，其間夾雜渣鐵液滴 主要反應(yīng)：非鐵元素還原，脫碳、滲碳、焦炭的氣化反應(yīng)（4） 焦炭回旋區(qū) 主要特征：焦炭作回旋運(yùn)動(dòng) 主要反應(yīng)：鼓風(fēng)中的氧和蒸汽與焦炭及噴入的輔助燃料發(fā)生燃燒反應(yīng)（5） 爐缸區(qū) 主要特征：渣鐵相對

3、靜止，并暫存于此 主要反應(yīng)：最終的渣鐵反應(yīng)熟練掌握高爐冶煉主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的表達(dá)方式1有效容積利用系數(shù) 定義：每立方米高爐有效容積每晝夜生產(chǎn)的合格鐵量（t/m3·d）我國=1.62.4（t/m3·d） 日本=1.82.8（t/m3·d）2焦比 定義：冶煉每噸生鐵所消耗的焦炭的千克數(shù)（kg/t）我國焦比為250650（kg/t）3煤比 定義：冶煉每噸生鐵所消耗的煤粉的千克數(shù)（kg/t）我國煤比為50220（kg/t）4燃料比（焦比+煤比）定義：冶煉每噸生鐵所消耗的固體燃料的總和（kg/t）我國燃料比為450700（kg/t）5綜合焦比（焦比+煤比×煤焦置換

4、比）6煤焦置換比 定義：噴吹1kg煤粉所能替代的焦炭的千克數(shù)，一般為0.8左右7焦炭冶煉強(qiáng)度 定義：每立方米高爐有效容積每晝夜燃燒的焦炭噸數(shù)（t/m3·d）8綜合冶煉強(qiáng)度 定義：每立方米高爐有效容積每晝夜燃燒的綜合焦炭的噸數(shù)（t/m3·d），一般為0.91.15t/m3·d利用系數(shù)、焦比及冶煉強(qiáng)度三者關(guān)系純焦冶煉時(shí)：利用系數(shù)=焦炭冶煉強(qiáng)度/焦比噴吹燃料時(shí)：利用系數(shù)=綜合冶煉強(qiáng)度/綜合焦比（5） 休風(fēng)率 定義：指高爐休風(fēng)時(shí)間占規(guī)定作業(yè)時(shí)間的百分比（6） 焦炭負(fù)荷 指每批爐料中鐵礦石的重量與焦炭重量之比，用以評估燃料利用水平和調(diào)節(jié)配料四種天然鐵礦石的名稱和分子式及特點(diǎn)

5、（1） 磁鐵礦：主要含鐵礦物為Fe3O4 特點(diǎn)：理論含鐵量72.4%，紅條痕，較軟，易還原。（2）赤鐵礦：主要含鐵礦物為Fe2O3 特點(diǎn)：理論含鐵量為 70%。黑條痕，較硬，難還原。（3）褐鐵礦：主要含鐵礦物為含結(jié)晶水的氧化鐵，mFe2O3· nH2O 特點(diǎn)：理論含鐵量為55.266.1%，黃褐條痕，疏松多孔，易還原。 （4） 菱鐵礦：主要含鐵礦物化學(xué)式為FeCO3 特點(diǎn)：理論含鐵量為48.2%，灰黃條痕，焙燒后易還原。焦炭在高爐冶煉中的作用如何？論述高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求三大作用：（1）熱源在風(fēng)口前燃燒，提供冶煉所需能量； （2）還原劑本身及其氧化產(chǎn)物CO均為鐵氧化物的還原劑；

6、（3）骨架和通道礦石高溫熔化后，焦炭是唯一以固態(tài)存在的物料。對焦炭的質(zhì)量要求：（1）強(qiáng)度高；（2）固定C高；（3）灰分低；（4）S含量低；（5）揮發(fā)份合適；（6）反應(yīng)弱（C+CO22CO）（7）粒度合適（為礦石平均粒度的35倍為宜，d小/d大0.7）2. 歸納高爐煉鐵對鐵礦石的質(zhì)量要求（1） 含F(xiàn)e品位高：即鐵礦石含鐵量高，有利于增產(chǎn)節(jié)焦 （2） 脈石少和分布均勻：SiO2要少、CaO要多、MgO要合適、 Al2O3要少。（3）有害雜質(zhì)少：如S、 P、 Pb、等（4）有益元素合適：如Mn、 Cr、 Ni、 V、 Ti、 Nb等（5）還原性好：高，有利。（6）軟熔性：指礦石的軟化熔滴性，要求荷重

7、軟化點(diǎn) 高且熔滴性好。（7）冶金性能優(yōu)良（8）粒度分布合適：影響透氣性和還原性，要適中、均勻。3. 人造富礦的種類名稱 燒結(jié)礦和球團(tuán)礦4. 鐵氧化物還原特點(diǎn)（逐級還原），寫出以H2/CO還原鐵氧化物的方程式還原特點(diǎn)：遵循逐級還原的原則T570：Fe2O3Fe3O4FeOFe T570：Fe2O3Fe3O4Fe（1） 用CO還原鐵氧化物T570：Fe2O3+COFe3O4+CO2 Fe3O4+COFeO+CO2 FeO+COFe+CO2T570：Fe2O3+COFe3O4+CO2 Fe3O4+COFe+CO2 用H2還原鐵氧化物T570：Fe2O3+H2Fe3O4+H2O Fe3O4+H2FeO

8、+H2O FeO+H2Fe+H2OT570：Fe2O3+H2Fe3O4+H2O Fe3O4+H2Fe+H2O5. 高爐內(nèi)間接還原和直接還原的定義和區(qū)別直接還原和間接還原的定義：還原劑是固體C，產(chǎn)物是CO的反應(yīng)，成為直接還原。還原劑是氣態(tài)以CO和H2，產(chǎn)物為CO2和H2O的鐵各級氧化還原反應(yīng)，稱為間接還原。區(qū)別：1還原劑和氣體產(chǎn)物不同 2直接還原為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，間接還原為弱吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng) 3直接還原發(fā)生在高溫區(qū)，間接還原發(fā)生在中、低溫區(qū) 4直接還原時(shí)一個(gè)C原子可以奪取氧化物中的一個(gè)氧原子，而間接還原需要過量CO+H26. 掌握高爐冶煉爐渣的來源、主要成分、形成過程以及造渣的目的和作用爐渣的主要

9、來源：（1）礦石中的脈石；（2）焦炭灰分；（3）熔劑；（4）侵蝕的爐襯爐渣的基本成分： CaO、MgO、SiO2、Al2O3。 高爐渣中還有少量FeO和硫化物爐渣的形成過程：（1） 初渣：礦石軟熔過程中（在軟熔帶內(nèi)），渣和金屬鐵分離，各自聚合，形成初渣（2） 中間渣：軟熔帶以下到風(fēng)口燃燒帶（滴落帶）之間的渣 （3） 終渣：在爐缸形成而排出爐外的渣造渣的目的及作用：（1）性能良好的爐渣，可以實(shí)現(xiàn)金屬與氧化物脈石的有效分離 （2）渣鐵間熱量及質(zhì)量的交換是決定金屬成品最終成分及溫度的關(guān)鍵 （3）爐渣對爐襯起保護(hù)作用7. 高爐內(nèi)有利于爐渣脫硫的熱力學(xué)條件有哪些？如何降低鐵水中硫的含量爐渣脫硫反應(yīng)式為

10、FeS（CaO）（CaS）（FeO） 或表示成離子反應(yīng)式： S(O2-)O(S2-) G012445550.26T提高爐渣脫硫能力的措施（1）提高溫度； （2）提高爐渣堿度； （3）降低渣的氧勢； （4) 改善動(dòng)力學(xué)條件，提高鐵液中硫的活度系數(shù)fs及渣鐵 交界面積。 鐵水滴下穿過渣層時(shí)，在渣層中脫硫，此時(shí)渣鐵接 觸好，脫硫反應(yīng)快。 渣鐵界面上，雖接觸面積不如前者大，但接觸時(shí)間 長，可保證充分反應(yīng)，最終完成脫硫反應(yīng)。 （5）保證高爐穩(wěn)定順行。8. 強(qiáng)化高爐生產(chǎn)有哪些方法（1） 提高入爐料含鐵品位，優(yōu)化入爐料結(jié)構(gòu) （2） 提高焦炭質(zhì)量。特別是焦炭的高溫性能 以上兩條是強(qiáng)化高爐冶煉需要具備的條件，技

11、術(shù)措施如下1、高爐大型化、矮胖 2、高壓操作，采用高頂壓，采用無料鐘爐頂 3、高風(fēng)溫（大修或新建的高爐均采用了高溫內(nèi)燒式熱風(fēng)爐，一般情況下風(fēng)溫在1200左右） 4、高富氧 5、燃料噴吹 6、綜合鼓風(fēng) 7、精料技術(shù)8、高煤比 9、取消渣口，停止放上渣10、采用中心加焦、大批重分裝技術(shù)。11、計(jì)算機(jī)控制高爐機(jī)械化和自動(dòng)化12、TRT余壓發(fā)電13、長壽技術(shù)9. 高爐冶煉操作制度有哪些高爐基本操作制度為：送風(fēng)制度，裝料制度，爐缸熱制度和造渣制度。隨著高爐冶煉技術(shù)的進(jìn)步和高爐長壽的需要，在操作管理上又增加了噴吹制度和冷卻制度。10. 計(jì)算題某廠擬建年產(chǎn)500萬噸制鋼生鐵的高爐煉鐵車間，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：有效

12、容積利用系數(shù)2.5，綜合焦比450kg，煤比180kg，年計(jì)劃休風(fēng)15天，允許鐵損率1%。試計(jì)算高爐有效容積，綜合冶煉強(qiáng)度，高爐車間年消耗焦炭及煤粉總量。解：（1）實(shí)際工作日：365-15=350（天） =2.5 鐵損率1% 據(jù)公式：P=·V 得：·V ×350×（1-1%）=5000000 V=5000000/（×350×（1-1%） 有效容積：V=5772 m3（2）已知綜合焦比=450kg 綜合焦比=焦比+煤比×0.8 即： 450=焦比+180×0.8 焦比=306 kg 所以：年消耗焦炭量=306

13、5;5000000/（1-1%）=1.545×109 kg 年消耗煤粉量=180×5000000/（1-1%）=9.09×108 kg（3） 綜合冶煉強(qiáng)度 據(jù)：利用系數(shù)、焦比及冶煉強(qiáng)度三者關(guān)系 純焦冶煉時(shí)：利用系數(shù)=焦炭冶煉強(qiáng)度/焦比 噴吹燃料時(shí)：利用系數(shù)=綜合冶煉強(qiáng)度/綜合焦比 綜合冶煉強(qiáng)度=綜合焦比×利用系數(shù) =0.45×2.5=1.125 t/m3·d（煉鋼部分）煉鋼的基本任務(wù)四脫：C、O、P、S 二去：去氣體（溶解在鋼中的氫氣、氮?dú)猓┖蛫A雜（非金屬夾雜：氧化物、硫化物、氮化物及它們所形成的更復(fù)雜的化合物）兩調(diào)整：調(diào)整成分和溫度

14、分析脫磷、硫影響因素脫磷 2P+4(CaO)+5(FeO)=(4CaO·P2O5)+5Fe+Q 脫硫 FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO)-Q 影響因素：（1）溫度 為放熱 為吸熱 所以高溫抑制脫磷 促進(jìn)脫硫 （2）R 促進(jìn)脫磷脫硫 （3）氧化性（FeO） 對脫磷有利 對脫硫不利 （4）渣量 不要大渣量，渣量越多，含P、S越多 （5）加速攪拌 促進(jìn)脫硫 脫磷 （6）金屬液中成分 SiMnCrC與氧的親和力大于磷與氧的親和力時(shí)，阻礙磷的氧化，不利脫磷；CSi有利于脫硫2. 如何促進(jìn)脫磷脫磷 2P+4(CaO)+5(FeO)=(4CaO·P2O5)+5Fe+Q 適當(dāng)?shù)娜鄢?/p>

15、溫度、較高的爐渣堿度、高的氧化鐵含量、良好的流動(dòng)性爐渣、充分的攪拌速度、大渣量3. 爐渣脫硫反應(yīng)式脫硫 FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO)4. 脫氧的方法（1） 沉淀脫氧（脫氧劑加入鋼水中）（直接） xM+yO=MxOy MxOy=（MxOy） 用于轉(zhuǎn)爐 缺點(diǎn)：污染鋼水 優(yōu)點(diǎn)：速度快（2） 擴(kuò)散脫氧（脫氧劑加入渣中）（間接） Lo=（%O）/%O 用于電爐 缺點(diǎn)：速度慢 優(yōu)點(diǎn)：不污染鋼水（3） 真空脫氧 C+O=CO 用于爐外精煉 氧分壓降低，置于真空條件下，抽真空促使O與C反應(yīng)，同時(shí)脫氧脫碳6.三種脫氧名稱及優(yōu)點(diǎn)（1） 沉淀脫氧 優(yōu)點(diǎn)：速度快、操作簡單、效率高、成本低（2） 擴(kuò)散脫氧

16、 優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)散脫氧的產(chǎn)物存在于熔渣中，有利于提高鋼水潔凈度（3） 真空脫氧 優(yōu)點(diǎn)：脫氧比較徹底，脫氧產(chǎn)物為CO氣體，不污染鋼液，同時(shí)還具有脫氫脫氮作用7.活性石灰的優(yōu)點(diǎn)活性石灰的活度大于310ml，體積密度17002000mg/m3,氣孔率高達(dá)40%，比表面積0.050.13m2/kg.使用活性石灰能減少石灰、螢石消耗量和煉鋼渣量，有利于提高脫硫、脫磷效果，減少爐內(nèi)熱損失和對爐襯的腐蝕8.氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的三種裝入制度（1） 定量裝入：指整個(gè)爐役期間，保證金屬料裝入量不變（2） 定量裝入：指整個(gè)爐役期間，隨著爐子容積的增大，依次逐漸增大裝入量，保證每爐的金屬熔池深度不變（3） 分階段定量裝入：指將爐

17、子按爐膛的擴(kuò)大程度劃分為若干個(gè)階段，每個(gè)階段實(shí)行定量裝入，分階段定量裝入兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)中最常見的裝入制度。9.氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的供氧制度的內(nèi)容供氧制度是指向熔池中供氧的方法，其內(nèi)容包括確定恰當(dāng)?shù)墓┭鯊?qiáng)度，選擇合理的噴頭類型、結(jié)構(gòu)和尺寸，采用適宜的噴槍高度與工作氧壓。當(dāng)噴頭的類型和尺寸確定后，吹煉過程中能夠調(diào)節(jié)的供氧參數(shù)是槍位和工作氧壓。10.成渣過程（1）吹煉初期，爐渣主要來自鐵水中硅、錳、鐵的氧化產(chǎn)物，加入爐內(nèi)的石灰塊由于溫度低，表面形成冷凝外殼，阻礙了熔化。由于硅、錳、鐵的氧化反應(yīng)，爐內(nèi)溫度升高，促進(jìn)了石灰熔化，爐渣的堿度逐漸提高（2）吹煉中期，隨著溫度的升高和石灰的進(jìn)一步熔化，脫

18、碳反應(yīng)速度加快，導(dǎo)致渣中（FeO）逐漸降低，石灰熔化速度減緩，但爐渣泡沫化程度迅速提高（3）吹煉末期，脫碳速度下降，渣中（FeO）再次升高，石灰繼續(xù)熔化，并加快了熔化速度。同時(shí)，熔池中乳化和泡沫現(xiàn)象趨于減弱和消失11.石灰渣化機(jī)理煉鋼過程中成渣速度主要指的是石灰熔化速度，快速成渣是轉(zhuǎn)爐造渣制度的核心問題。吹煉初期，各元素的氧化產(chǎn)物FeO、SiO2、MnO 、Fe2O3等形成了熔渣。加入的石灰塊浸泡在初期渣中，初期渣中的氧化物從石灰表面向其內(nèi)部滲透，并與CaO 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一些低熔點(diǎn)的礦物，引起石灰表面的渣化，這些反應(yīng)不僅在石灰塊的外表面進(jìn)行，而且也在石灰氣孔的內(nèi)表面進(jìn)行。但是在吹煉初期，

19、SiO2易與CaO反應(yīng)生成鈣的硅酸鹽，沉積在石灰塊的表面上，如果生成物是致密、高熔點(diǎn)的2CaO·SiO2和2CaO·SiO2將阻礙石灰的進(jìn)一步渣化溶解。如果生成CaO·SiO2和3CaO·2SiO2則不會(huì)妨礙石灰溶解。吹煉中期，碳的激烈氧化消耗大量的（FeO），熔渣的礦物組成發(fā)生了改變，2FeO·SiO2CaO·FeO·SiO2，22CaO·SiO2，熔點(diǎn)升高，石灰的渣化有所減緩。吹煉末期，渣中（FeO）有所增加，石灰的渣化加快，渣量又有增加。12.影響石灰溶解速度的因素（1） 石灰質(zhì)量 為使石灰盡快吸收FeO和F

20、e2O3生成低熔點(diǎn)的鐵酸鈣，應(yīng)采用塊度小，比表面積大、晶粒度細(xì)、氣孔率高、反應(yīng)能力強(qiáng)的活性石灰。（2） 爐渣成分 渣中FeO對石灰溶解速度有較大的影響，它能顯著降低爐渣粘度，改善爐渣向石灰縫隙浸透的條件，有利于FeO在石灰中的擴(kuò)散，并與CaO形成低熔點(diǎn)化合物，促進(jìn)石灰的熔化，此外爐渣中的MnO、MgO也將改善爐渣流動(dòng)性，有利于石灰熔化。（3） 鐵水成分 鐵水中Mn在0.6%1.0%之間時(shí)，初渣形成快，中期渣“返干”現(xiàn)象減輕，鐵水中Si含量過低，爐渣熔化較難。（4） 助熔劑 螢石、鐵礬土、礦石或氧化鐵皮均有助于化渣（5） 供氧操作 適當(dāng)?shù)夭扇「邩屛唬校‵eO）含量增加，便于盡快形成堿性渣13

21、.簡述單渣法造渣整個(gè)吹煉過程中只造一次渣，中途不倒渣，不扒渣，直到吹煉終點(diǎn)出鋼。適用于Si、P、S含量較低，或者對P、S要求不太嚴(yán)格的鋼種。采用單渣操作，工藝簡單，吹煉時(shí)間短，勞動(dòng)條件好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。單渣操作脫磷效率一般在90%左右，脫硫效率約為30%40%。14.吹煉終點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)控制方法有哪幾種，具體說明經(jīng)驗(yàn)控制方法有兩種：拉碳法和增碳法拉碳法就是熔池中含碳量達(dá)到出鋼要求時(shí)停止吹氧，即吹煉終點(diǎn)符合終點(diǎn)的具體目標(biāo)，不需要再專門向熔池中追加增碳劑增碳增碳法是在吹煉平均含碳量不小于0.08%鋼種時(shí)，都采取吹到0.05%0.06%的碳時(shí)停吹，然后根據(jù)所煉鋼種的規(guī)格，在鋼包內(nèi)增碳。15.復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特征（1） 爐渣氧化性明顯降低（2） 鋼液中殘錳量明顯提高（3） 脫磷和脫硫反應(yīng)非常接近平衡，有較高的磷和硫分配系數(shù)（4） 吹煉平衡，噴濺量少，金屬收得率高16.什么叫熔化期，熔化期任務(wù)，縮短熔化期措施（1） 熔化期：裝完料后立即通電開始熔化爐料，一直到全部爐料基本熔畢，這段時(shí)間成為熔化期（2） 熔化期任務(wù)：采取各種有效措施加快爐料的熔化，提前造渣去磷，減少和防止熔化過程中金屬的蒸發(fā)和鋼液吸氣，并將鋼水盡快加熱到氧化期所需的溫度（3） 縮短熔化期措施：采取廢鋼預(yù)熱、合理供電、吹氧助熔和氧燃助熔等措施17.超高功率電爐簡介所謂超高功率，是指單位時(shí)間輸入到電爐中