炼钢工的那些常识论述题

01一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？

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。 

 

02脱磷的基本条件是什么？写出化学反应式。

在炼钢条件下，P不可能被氧直接氧化而去除，只有氧化物(P2O5)与(CaO)相结合，生成稳定的复杂化合物，才能有效的去除。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。

2[P]＋5(FeO)＋4(CaO)＝(4CaO·P2O5)＋5[Fe]

2[P]＋5(FeO)＋3(CaO)＝(3CaO·P2O5)＋5[Fe]

 

03脱碳反应对炼钢过程有什么重大意义？

(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。 

 

04绘图说明并简要分析在吹炼过程中脱碳速度的变化规律。

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。

 

05“钢包大翻”的原因，有哪些预防措施？

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。

 

06吹炼过程熔池温度过高、过低有什么不好？

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。

 

07为什么在碱性转炉中有Mn的还原，而没有Si的还原？

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。

 

08简述炉渣在炼钢过程中的主要作用？

炉渣的主要作用是：⑴铁水中的有害元素—P、S只有通过炉渣才能有效的去除；⑵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；⑶炉渣对熔池的传热有重要的作用，可减少熔池的散热损失；⑷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；⑸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。

 

09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？

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。

 

10论述冶炼洁净钢需要哪些技术措施？

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。

 

11论述底部供气元件端部的“炉渣-金属蘑菇头”是怎样形成的？

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。

 

12简述吹炼过程的脱硫规律。(单渣法操作)

(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。

 

13泡沬渣是怎样形成的，它对吹炼有什么影响，如何控制泡沬渣？

在吹炼的过程中，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。分散在炉渣中的小气泡的总体积，往往超过熔渣本身的体积。熔渣成为薄膜，将气泡包住并使其隔开，引起熔渣发泡膨胀，形成泡沬渣。正常泡沬渣的厚度经常在1-2m及至3m。

由于炉内的乳化现象，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。从而达到了良好的吹炼效果。倘若控制不当，严重的泡沬渣也会导致事故。

在吹炼初期，炉渣碱度低，并含有一定量的FeO、SiO2、P2O5 等成分，主要是这些表面活性物质稳定了气泡。在吹炼中期，碳激烈氧化产生大量的CO气体，由于炉渣碱度提高，形成了硅酸盐及磷酸盐等高熔点矿物，表面活性物质减少，稳定气泡主要是固体悬浮微粒。此时如果能控制得当，避免或减轻熔渣返干现象，就能得到合适的泡沬渣。在吹炼后期，脱碳速度降低，只要熔渣碱度不过高，稳定泡沬的因素就大大减弱了，一般难度不会产生严重的泡沬渣。

在吹炼过程中，氧压低，枪位过高，渣中（TFe）大量增加，会促进泡沬渣的发展，严重时还会产生泡沬性喷溅或溢渣。相反，枪位过低，尤其是在碳氧化激烈的中期，（TFe）含量低，又会导致熔渣的返干而造成金属喷溅。所以，只有控制得当，才能保持正常的泡沬渣。

 

14石灰渣化的机理是怎样的？

开吹后，各元素的氧化产物FeO、SiO2、MnO、Fe2O3等形成了熔渣。加入的石灰块就浸泡在初期渣中，被这些氧化物包围着。被这些氧化物从石灰表面向其内部渗透，并与CaO发生化学反应，生成一些低熔点的矿物，引起了石灰表面的渣化。这些反应不仅在石灰块的外表面进行着，而且也在石灰气孔的内表面进行着。石灰在渣化过程中其表面会形成质地致密、高熔点的2CaO·SiO2，阻碍着石灰进一步的渣化。若渣中含有足量的FeO，可使2CaO·SiO2解体。MnO和Fe2O3同样也能够破坏2CaO·SiO2的生成。CaF2和少量MgO能够扩大CaO-FeO-SiO2三元系统的液区，对石灰渣化有利。

在吹炼前期，由于（TFe）含量高，虽然炉温不太高，石灰也可以部分渣化；在吹炼中期，由于碳的激烈氧化，（TFe）被大量消耗，熔渣的矿物组成发生了变化，由2FeO·SiO2→CaO·FeO·SiO2→2CaO·SiO2，熔点升高，石灰的渣化有些停滞，出现返干现象。大约在吹炼的最后的1/3时间内，碳氧化的高峰已过，（TFe）又有所增加，因而石灰的渣化加快了，渣量又有增加。

 

15比较铁水预处理、转炉、LF炉三个环节的脱硫条件。

由脱硫反应式[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)看出：铁水预处理采用石灰和镁粉脱硫时主要是利用渣的高碱度并且扒净脱硫渣；同时铁水中的碳、硅、氧等元素含量低，提高了铁水中硫的活度系数，故铁水脱硫效率高；而且铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。

转炉吹炼中由于整个过程是氧化气氛，(FeO)一直较高大于15％～20％，不利于脱硫反应进行，但转炉后期利用高温、高碱度和良好的炉渣流动性，改善动力学条件仍可以实现部分脱硫，脱硫效率仅为30％～40％。

由反应式看出只有脱氧良好、(FeO)极低的情况下才能有效脱硫，LF炉精炼通过加铝脱氧后使(FeO)〈1%形成还原渣，[Al]+[FeS]+(CaO)=(CaS)+(Al2O3)+[Fe]，脱硫反应充分进行，脱硫效果好，可以实现深脱硫。

 

16溅渣护炉工艺操作要点是什么？

溅渣用终点熔渣要“溅得起、粘得住、耐侵蚀”。为此要：1)调整熔渣成分，控制终渣合适的(MgO)和(TFe)含量。改渣剂就是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)溅渣枪位，最好使用溅渣专用枪,控制在吹炼时最低枪位溅渣。4)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)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。

 

17试述如何改进冶炼操作以提高炉龄？

(1)合理的溅渣护炉工艺,确保终渣(MgO)含量，氮气流量和压力；2)改进入炉原料质量。入炉铁水的含硅、磷、硫不宜太高，控制入炉废钢的块度和单重；(3)控制好炉渣碱度和氧化性。前期应适当提高炉渣的氧化性加快石灰的熔化以快速形成一定碱度的炉渣，减轻SiO2对炉衬的侵蚀；后期应降低炉渣的氧化性以减轻氧化铁对炉衬的侵蚀；(4)合理的供氧制度以加速成渣减少喷溅；(5)严格控制过程和终点温度不能过高，尽量减少补吹次数和倒炉次数；(6)加强生产组织，减少辅助时间和缩短上下炉间隔时间；

 

18物料平衡与热平衡计算对指导生产有什么意义？

通过物料平衡和热平衡的计算，结合炼钢生产的实践，可以确定许多重要的工艺参数。对于指导生产和分析、研究、改造冶炼工艺、设计炼钢车间、选用炼钢设备以及实现炼钢过程的自动控制都具有重要意义。

 

19什么是锰硫比？为什么连铸钢水要规定一定的锰硫比？

锰硫比是指钢中锰和硫两种元素重量百分含量的比值。

硫是一种有害元素，它在钢中以FeS和MnS的形态存在。当钢水凝固时，FeS和Fe形成低熔点的共晶体，如果钢液中有氧，则硫的氧化物共晶会使其熔点更低。在连铸钢水冷却过程中，这种共晶体最后凝固、并呈网状薄膜在晶界处析出。这时由于坯壳外部的收缩力、钢水凝固过程的热应力以及坯壳受到的钢水静压力等作用，极易使晶界处出现裂纹缺陷，称为铸坯的“热裂”。

由于锰和硫的亲和力较大，高熔点MnS的生成可取代FeS。这种取代是随着钢中Mn/S值的增大而增加。因此，为减少裂纹，保证铸坯质量，尽量消除FeS共晶体的影响，通常规定钢中锰硫比应大于15—20以上。

 

20炉底为什么有时会上涨，如何防止炉底上涨？

应用溅渣护炉技术之后，转炉炉底容易上涨。主要原因是溅渣用终渣碱度高，(MgO)含量达到或超过饱和值，倒炉出钢后炉膛温度降低，有MgO结晶析出，高熔点矿物C2S、C3S也同时析出，熔渣黏度又有增加；溅渣时部分熔渣附着于炉衬表面，剩余部分都集中留在了炉底，与炉底的镁炭砖方镁石晶体结合，引起了炉底的上涨。复吹工艺溅渣时，底部仍然供气，上、下吹人的都是冷风，炉温又有降低，熔渣进一步变黏；高熔点晶体C2S、C3S发育长大，并包围着晶体MgO或固体颗粒，形成了坚硬的致密层。在底部供气不当时会加剧炉底的长高。

为避免炉底上涨，应采取如下措施：

(1)应控制好终点熔渣成分和温度，避免熔渣过黏；(2)采用较低的合适溅渣枪位溅渣；(3)足够的氮气压力与流量；(4)溅渣后及时倒出剩余熔渣；(5)合理的溅渣频率；(6)发现炉底上涨超过规定时，通过氧枪吹氧熔化，或加入适量的硅铁熔化上涨的炉底。

 

21什么是活性石灰，活性石灰有哪些特点，使用活性石灰有什么好处?

通常把在1050～1150℃温度下，在回转窑或新型竖窑(套筒窑)内焙烧的石灰，即具有高反应能力的体积密度小、气孔率高、比表面积大、晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软烧石灰。

活性石灰的水活性度大于310mL，体积密度小，约为1.7～2.0g/cm3，气孔率高达40％以上，比表面积为0.5～1.3cm2/g；晶粒细小，熔解速度快，反应能力强。使用活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱硫、脱磷效果，减少转炉热损失和对炉衬的蚀损，在石灰表面也很难形成致密的硅酸二钙硬壳，有利于加速石灰的渣化。

 

22对铁水带渣量有什么要求，为什么?

铁水带来的高炉渣中Si02、S等含量较高，若随铁水进入转炉会导致石灰消耗量增多，渣量增大，容易造成喷溅，增加金属料消耗，影响磷、硫的去除，并损坏炉衬等。因此，要求入炉铁水带渣量比不超过0.50％。铁水带渣量大时，在铁水兑入转炉之前应进行扒渣。

 

23转炉炼钢用原材料为什么要用精料?

原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。国内外大量生产实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径。根据所炼钢种、操作工艺及装备水平合理地选用和搭配原)I身料可达到低费用投入，高质量产出的目的。

转炉入炉原料结构是炼钢工艺制度的基础，主要包括三方面内容：一是钢铁料结构，即铁水和废钢及废钢种类的合理配比；二是造渣料结构，即石灰、白云石、萤石、铁矿石等的配比制度；三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果，即钢铁料和造渣料的科学利用。炉料结构的优化调整，代表了炼钢生产经营方向，是最大程度稳定工序质量，降低各种物料消耗，增加生产能力的基本保证。

 

24为什么要脱除钢中磷，对钢中磷含量有什么要求?

对绝大多数钢种来说磷是有害元素。钢中磷含量高会引起钢的“冷脆”，降低钢的塑性和冲击韧性，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差；磷对钢的这种影响常随着氧、氮含量的增高而加剧。磷在连铸坯(或钢锭)中的偏析度仅次于硫，同时它在铁固溶体中扩散速度又很小，不容易均匀化，因而磷的偏析很难消除。所以脱磷是炼钢过程中的重要任务之一。

鉴于磷对钢的不良影响，不同用途的钢，对磷含量都有严格规定。例如：非合金钢中普通质量级钢w[P]≤0.045％；优质级钢w[P]≤0．035％；特殊质量级钢w[P]≤0.025％，有的钢种甚至要求w[P]低于0.010％。

　 但是，有些钢种如炮弹钢、耐腐蚀钢等，是要加入合金元素磷的。

 

25炼钢为什么要脱硫，对钢中硫含量有什么要求?

硫主要来自原料，对绝大多数钢种来讲硫是有害元素。所以脱硫是炼钢的基本任务之一。

硫在钢中是以FeS形式存在。硫会造成钢的“热脆”性。FeS熔点为1193℃，而Fe与FeS组成的共晶体,其熔点只有985℃。液态Fe与FeS可以无限互溶，但FeS在固态铁的溶解度很小，仅为0.015％～0.020％。所以当钢的硫含量超过0.020％时，钢水在冷却凝固过程中由于偏析，Fe-FeS以低熔点的共晶体呈网状分布于晶界处；钢的热加工温度在1150～1200℃，在此温度下晶界处共晶体已熔化，当钢受压后造成晶界的破裂，这就是钢的“热脆”性。钢中氧含量较高时，FeO与FeS形成的共晶体熔点更低，只有940℃，更加剧了钢的“热脆”现象。

除此之外，硫还会明显地降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并在金属焊缝中产生许多气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。当硫含量超过0.06％时，显著恶化了钢的耐腐蚀性。对于工业纯铁和硅钢来说，随着钢中S含量的提高磁滞损失增加，影响钢的电磁性能。同时连铸坯(或钢锭)凝固结构中硫的偏析也最为严重。

基于硫对钢的上述危害，不同钢种对硫含量有着严格规定，例如：非合金钢中普通质量级钢w[s]≤0.045％，优质级钢w[S]≤0.035％，特殊质量级钢w[S]≤O.025％。为了提高钢的质量和满足连铸工艺的要求，钢水中的硫含量要比规格规定低得多，有的要求w[S]<0.005％，甚至更低。

但是，对于有些钢种，硫是作为合金元素加入的。例如含硫易切削钢，要求w[S]=O.08％～O.20％，甚至高达0.30％。

 

26一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。

 

27什么是非金属夹杂物?

在冶炼、浇铸和钢水凝固过程中产生或混入的非金属相，一般称之为非金属夹杂物。非金属相是一些金属元素(如Fe、Mn、A1、Nb等)和Si，与非金属元素(如O、S、N、P等)结合而成的化合物，如氧化物、氮化物、硫化物等。由于夹杂物的存在，破坏了钢基体的连续性，造成钢组织的不均匀，影响了钢的力学性能和加工性能。但非金属夹杂物对钢也有有利的影响，如控制本质细晶粒、沉淀硬化、促进晶粒取向、改善钢的切削性能等。

 

28什么是炉渣的氧化性，它对冶炼过程有什么影响？

答案：炉渣的氧化性：是指炉渣所具备的氧化能力的大小,它对炼钢过程中的成渣速度、去P、去S、脱C、喷溅、金属收得率及终点钢液含氧量和炉衬的侵蚀速度均有重大的影响。炉渣是氧的传递媒介，同时金属中铁氧化产生的FeO也有相当数量富集在渣中，因而渣中的氧化铁含量可代表炉渣所具备的氧化能力的大小。炉渣氧化铁过低，造渣困难，炉渣的反应能力低；炉渣的氧化铁过高，又会造成喷溅，增加金属损失及炉衬侵蚀。因此渣中∑FeO%含量应适当，在转炉冶炼过程中，一般控制在10—20%为好

 

29确定氧枪枪位应考虑哪些因素，枪高在多少合适?

调整氧枪枪位可以调节氧射流与熔池的相互作用，从而控制吹炼进程。因此氧枪枪位是供氧制度的一个重要参数。确定合适的枪位主要考虑两个因素：一是要有一定的冲击面积；二是在保证炉底不被损坏的条件下，有一定的冲击深度。枪位过高射流的冲击面积大，但冲击深度减小，熔池搅拌减弱，渣中TFe含量增加，吹炼时间延长。枪位过低，冲击面积小，冲击深度加大，渣中TFe含量减少，不利化渣，易损坏炉底。因此应确定合适的枪位。

氧枪枪位是以喷头端面与平静熔池面的距离来表示。氧枪枪位(H/㎜)与喷头喉口直径(d喉/㎜)的经验关系式为：

多孔喷头H=(35～50)d喉　　　

根据生产中的实际吹炼效果再加以调整。通常冲击深度L与熔池深度Lo之比为：L/Lo=0.70左右。若冲击深度过浅，脱碳速度和氧气利用率降低；若冲击深度过深，易损坏炉底，造成严重喷溅。

 

30氧枪喷头损坏的原因和停用标准是什么?

喷头损坏的原因有：

(1)高温钢渣的冲刷和急冷急热作用。喷头的工作环境极其恶劣，氧流喷出后形成的反应区温度高达约2500℃，喷头受高温和不断飞溅的熔渣与钢液的冲刷和浸泡，逐渐地熔损变薄；由于温度频繁地急冷急热，喷头端部产生龟裂，随着使用时间的延续龟裂逐步扩展，直至端部渗水乃至漏水报废。

(2)冷却不良。研究证明，喷头表面晶粒受热长大，损坏后喷头中心部位的晶粒与新喷头相比长大5～10倍；由于晶粒的长大引起喷孔变形，氧射流性能变坏。

(3)喷头端面粘钢。由于枪位控制不当，或喷头性能不佳而粘钢，导致端面冷却条件变差，寿命降低。多孔喷头射流的中间部位形成负压区，泡沫渣及夹带的金属液滴熔渣被不断地吸入，当高温并具有氧化性的金属液滴击中和粘附在喷头端面的一瞬间，铜呈熔融状态，钢与铜形成Fr勘固溶体牢牢地粘结在一起，影响了喷头的导热性(钢的导热性只有铜的1/8)，若再次发生炽热金属液滴粘结，会发生[Fe]-[O]反应，放出的热量使铜熔化，喷头损坏。

(4)喷头质量不佳。制作喷头用的铜，其纯度、密度、导热性能、焊接性能等比较差，造成喷头寿命低。经金相检验铜的夹杂物为CuO，并沿着晶界呈串状分布，有夹杂物的晶界为薄弱部位，钢滴可能从此侵入喷头的端面导致喷头被损坏。

氧枪喷头停用的标准如下：

(1)喷孔出口变形大于等于3mm，应更换。

(2)喷孔蚀损变形，冶炼指标恶化，应及时更换。

(3)喷头、氧枪出现渗水或漏水，要更换。

(4)喷头或枪身涮进大于等于4mm时，应更换。

(5)喷头或枪身粘钢变粗达到一定直径，应立即更换。

(6)喷头被撞坏、枪身弯曲大于40mm时，应更换。

 

31氧枪枪位对熔池搅动、渣中TFe含量、熔池温度有什么影响?

A 枪位与熔池搅拌的关系

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。

软吹时，因枪位高，氧流对熔池的冲击力减小，冲击深度变浅，反射流股的数量增多，冲击面积加大，加强了对熔池液面的搅动；而熔池内部搅动减弱。脱碳速度降低，因而熔渣中的TFe含量有所增加，也容易引起喷溅，延长吹炼时间。

如果枪位过高或者氧压很低，吹炼时，氧流的动能低到根本不能吹开熔池液面，只是从表面掠过，这种操作叫“吊吹”。吊吹会使渣中(TFe)积聚，易产生爆发性喷溅，应该禁止“吊吹”。

合理调整枪位，可以调节熔池液面和内部的搅拌作用。如果短时间内高、低枪位交替操作，还有利于消除炉液面上可能出现的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。

B 枪位与渣中TFe含量的关系

枪位不仅影响着(FeO)的生成速度，同时也关系着(FeO)的消耗速度。当枪位低到一定的程度，或长时间使用某一低枪位吹爝时，熔池内脱碳速度快，FeO的消耗数量也多，因此熔渣中TFe能含量会减少，导致熔渣返干，进而引起金属喷溅。高枪位吹炼时，由于氧流对熔池搅拌作用减弱，熔池内的化学反应速度减慢，熔渣中FeO聚积，起到提高(TFe)含量的作用；但长时间高枪位吹炼也会引起喷溅。

在吹炼的不同时期，应根据吹炼的任务，通过枪位的改变控制渣中TFe含量。如吹炼初期要求稍高枪位操作，渣中TFe含量高些可及早形成初期渣脱除磷、硫；吹炼中期，适当降低枪位控制合适(TFe)含量以防喷溅；吹炼后期最好降低枪位以降低渣中TFe含量，提高钢水收得率。

C 枪位与熔池温度的关系

枪位对熔池温度的影响是通过炉内化学反应速度来体现的，采用低枪位操作，气-熔渣-金属液乳化充分，接触密切，化学反应速度快，熔池搅拌力强，升温速度快，吹炼时间短，热损失部分相对减少，炉温较高。

采用高枪位操作，熔池搅拌力弱，反应速度减慢，因而熔池升温速度也缓慢：吹炼时间延长，热损失部分相对增多，温度偏低。

 

32喷枪漏水有什么征兆？发现喷枪漏水应如何处理？

答案：喷枪漏水的征兆是火焰发蓝、发黄而异常。另外，还出现高压水压力突然下降，高压水流量突然加大等征兆。主控操作者要随时注意高压水的进出水流量等差值。

发现喷枪漏水，应迅速关闭高压水切断阀，并严禁动炉。炉内水量较大时严禁炉子周围有人，要防止烟罩上的钢渣等物掉入炉内，只有确认炉内水分已经全部蒸发完毕，方能缓慢动炉。此时转炉正前方人员必须躲开，防止喷溅出的钢、渣将人烫伤。

 

33什么是双渣操作，它有什么特点？

在吹炼中途倒出或扒除约1/2～2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣为双渣操作。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒渣造新渣。

在铁水磷含量高且吹炼高碳钢、铁水硅含量高，为防止喷溅，或者在吹炼低锰钢种时，为防止回锰等均可采用双渣操作。但当前有的转炉终点不能—次拉碳，多次倒炉并添加渣料补吹，这也是一种变相的双渣操作；这对钢的质量、材料捎耗以及炉衬都十分不利。

双渣操作脱磷效率可达95％以上，脱硫效率约60％左右。双渣操作会延长吹炼时间，增加热量损失，降低金属收得率，也不利于过程自动控制，恶化劳动条件。对炼钢用铁水最好采用预处理进行三脱。

 

34寻找天空中最亮的星

熔池内碳氧反应不均衡发展，瞬时产生大量的CO气体，这是发生爆发性喷溅的根本原因。

碳氧反应：[C]+(FeO)=ICO1+[Fe]是吸热反应，反应速度受熔池碳含量、渣中(TFe)含量和温度的共同影响。由于操作上的原因，熔池骤然受到冷却，抑制了正在激烈进行的碳氧反应；供入的氧气生成了大量(TFe)并聚积；当熔池温度再度升高到一定程度(一般在1470℃以上)，(TFe)聚积到20％以上时，碳氧反应重新以更猛烈的速度进行，瞬时间排出大量具有巨大能量的CO气体从炉口夺路而出，同时还挟带着一定量的钢水和熔渣，形成了较大的喷溅。例如因二批渣料加入时间不当，在加入二批料之后不久，随之而来的大喷溅，就是由于上述原因造成的。

在熔渣氧化性过高，熔池温度突然冷却后又升高的情况下，就有可能发生爆发性喷溅。

 

35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。

 

36什么是终点控制，终点的标志是什么?

终点控制主要是指终点温度和成分的控制。对转炉终点的精确控制不仅要保证终点碳、温度的精确命中，确保S、P成分达到出钢要求，而且要求控制尽可能低的钢水氧含量〔O〕

转炉兑入铁水后，通过供氧、造渣等操作，经过一系列物理化学反应，而达到该钢种所要求的成分和温度的时刻，称为“终点”。

到达终点的具体标志如下。

(1)钢中碳含量达到所炼钢种要求的控制范围；

(2)钢中P、S含量低于规定下限要求的一定范围；

(3)出钢温度保证能顺利进行精炼和浇注；

(4)达到钢种要求控制的氧含量。

 

37后吹会给转炉冶炼造成什么危害？

(1)钢水碳含量降低，钢中氧含量升高，从而钢中夹杂物增多，降低了钢水纯净度，影响钢的质量。

(2)渣中TFe增高、降低炉衬寿命。

(3)增加了金属铁的氧化，降低钢水收得率，使钢铁料消耗增加。

(4)延长了吹炼时间，降低转炉生产率。

(5)增加了铁合金和增碳剂消耗量，氧气利用率降低，成本增加。

 

38如何判断终点钢水中的碳含量?

现代炼钢是通过副枪探头测定碳含量，或对烟道中炉气连续检测分析预报终点碳。如尚未使用副枪和炉气分析预报等动态控制手段，仍然需要凭经验入工判断终点。用红外碳硫分析仪、直读光谱仪分析成分决定出钢。人工凭经验判断终点碳的方法如下。

A  看火焰

转炉内碳氧化在炉口形成了火焰。炉口火焰的颜色、亮度、形状、长度随炉内脱碳量和速度有规律地变化，所以能够从火焰的外观来推断炉内的碳含量。

在吹炼前期碳氧化量少温度低，所以炉口火焰短，颜色呈暗红色；吹炼中期碳开始激烈氧化，火焰白亮，长度增加，也显得有力；当碳含量进一步降低到0.20％左右时，由于脱碳速度明显减慢，这时火焰要收缩、发软、打晃，看起来火焰也稀薄些。炼钢工根据自己的具体体验可以把握住拉碳时机。

B  看火花

在炉口有炉气带出的金属小粒，遇到空气后被氧化，产生火花。碳含量越高(ω〔c〕>1.0%)火花呈火球状和羽毛状，火花弹跳有力；随碳含量的逐渐降低火花依次爆裂成多叉、三叉、二叉，弹跳力也随之减弱；当碳ω〔c〕<0.10％时，火花几乎消失，跳出来的均是小火星和流线。

C  取钢样

在正常吹炼条件下，吹炼终点拉碳后取钢样，将样勺表面的覆盖渣拨开，根据钢水沸腾情况可判断终点碳含量。

ω〔c〕=0.3％～0.4％时：火花分叉较多且碳花密集，弹跳有力，射程较远。

ω〔c〕=0.18％一0。25％时：火花分叉较清晰，一般分为4～5叉，弧度较大。

ω〔c〕=0.12％～0.16％时：碳花较稀，分叉明晰可辨，分为3～4叉，落地呈“鸡爪”状，跳出的碳花弧度较小，多呈直线状。

ω〔c〕<0.10％时：碳花弹跳无力，基本不分叉，呈球状颗粒。

ω〔c〕再低时，火花呈麦芒状，短而无力，随风飘摇。

同样，由于钢水的碳含量不同，在样模内的碳氧反应和凝固也有区别，因此可以根据凝固后钢样表面出现结膜和毛刺，凭经验判断碳含量。

此外还可以用吹炼一炉钢的供氧时间和氧气消耗量作为拉碳的参考。

同时采用红外碳硫分析仪、直读光谱仪等成分的快速测定手段验证经验判断的准确性。

 

39影响钢水氧含量的因素有哪些?

吹炼终点钢水氧含量也称为钢水的氧化性。钢水氧化性对钢的质量、合金吸收率以及对沸腾钢的脱氧，都有重要的影响。

影响钢水氧含量的因素主要有：

(1)钢中氧含量主要受碳含量控制。碳含量高，氧含量就低；碳含量低时，氧含量相应就高；它们服从碳—氧平衡规律。

(2)钢水中的余锰含量也影响钢中氧含量。在ω〔c〕<0.1％时，锰对氧化性的影响比较明显，余锰含量高，钢中氧含量会降低。

(3)钢水温度高，增加钢水酌氧含量。

(4)操作工艺对钢水的氧含量也有影响。例如高枪位，或低氧压，熔池搅拌减弱，将增加钢水的氧含量，当ω〔c〕<0.15％时，进行补吹会增加钢水氧含量；拉碳前，加铁矿石或氧化铁皮等调温剂，也会增加钢水氧含量。因此，钢水要获得正常的氧含量，首先应该稳定吹炼操作。

 

40转炉出钢时对出钢口有什么要求，为什么?

出钢口应保持一定的直径、长度和合理的角度，以维持合适的出钢时间。若出钢口变形扩大，出钢易散流、还会大流下渣，出钢时间缩短等，这不仅会导致回磷，而且降低合金吸收率。出钢时间太短，加入的合金未得到充分熔化，分布也不均匀，影响合金吸收率的稳定性。出钢时间过长，加剧钢流二次氧化，加重脱氧负担，而且温降也大，同时也影响转炉的生产率。

出钢口要定期更换，可采用整体更换的办法，也可采用重新做出钢口的办法。在生产中对出钢口应进行严格的检查维护。为延长出钢口的使用寿命，一方面要提高出钢口材质，另一方面在不影响质量的前提下，造黏渣减少熔渣对出钢口的侵蚀、冲刷。此外采用挡渣出钢的方法，也能延长出钢口的使用寿命。

 

41“钢包大翻”的原因，有哪些预防措施？

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。

 

42对脱氧剂有哪些要求？

①脱氧元素与氧的亲和力必须比铁与氧、碳与氧的亲和力都大。

②脱氧剂的熔点应低于钢水温度，以便能迅速熔化，并均匀分布于钢水之中，通常脱氧剂均以合金的形式使用。

③脱氧剂应有足够的密度，以便能沉入钢水内部，提高脱氧效率。

④为了加速脱氧产物的排除，脱氧产物的熔点要低，密度要小，在钢水中溶答案度要低，与钢水的界面张力要大。

⑤残留于钢中的脱氧元素，对钢的性能无害。

⑥价格合理。

 

43什么叫复合脱氧？它有哪些优点？

沉淀脱氧时同时向钢中加入两种或两种以上脱氧元素叫复合脱氧。

复合脱氧的优点是：(1)可以提高脱氧元素的脱氧能力，因此复合脱氧比单一元素脱氧更彻底；(2)倘若脱氧元素的成分比例得当，有利于生成液态的脱氧产物，便于产物的分离与上浮，可降低钢中夹杂物含量，提高钢质量；(3)有利于提高易挥发元素在钢中的溶解度，减少元素的损失，提高脱氧元素的脱氧效率。

 

44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”。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。

 

45论述底部供气元件端部的“炉渣-金属蘑菇头”是怎样形成的？

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。

 

46炉底为什么有时会上涨，如何防止炉底上涨？

应用溅渣护炉技术之后，转炉炉底容易上涨。主要原因是溅渣用终渣碱度高，(MgO)含量达到或超过饱和值，倒炉出钢后炉膛温度降低，有MgO结晶析出，高熔点矿物C2S、C3S也同时析出，熔渣黏度又有增加；溅渣时部分熔渣附着于炉衬表面，剩余部分都集中留在了炉底，与炉底的镁炭砖方镁石晶体结合，引起了炉底的上涨。复吹工艺溅渣时，底部仍然供气，上、下吹人的都是冷风，炉温又有降低，熔渣进一步变黏；高熔点晶体C2S、C3S发育长大，并包围着晶体MgO或固体颗粒，形成了坚硬的致密层。在底部供气不当时会加剧炉底的长高。

为避免炉底上涨，应采取如下措施：

(1)应控制好终点熔渣成分和温度，避免熔渣过黏；

(2)采用较低的合适溅渣枪位溅渣；

(3)足够的氮气压力与流量；

(4)溅渣后及时倒出剩余熔渣；

(5)合理的溅渣频率；

(6)发现炉底上涨超过规定时，通过氧枪吹氧熔化，或加入适量的硅铁熔化上涨的炉底。