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炼钢精炼技师培训学习指导及形成性考核参考答案首钢高级技工学校三、形成性考核课程作业题目（一）1、固态纯铁有几种同素异形结构？对应钢的组织有哪些名称？钢的基本组织有哪些？复合组织有哪些？答：固态纯铁同素异晶：912℃以下以体心立方晶格形式存在，标作α-Fe；912~1394℃之间转化为面心立方晶格，标作γ-Fe；1394~1538℃之间又是以体心立方晶格形式存在，标作δ-Fe；相应对应钢的组织分别是：铁素体、奥氏体、δ-Fe；钢的基本组织：铁素体、奥氏体、δ-Fe、渗碳体；钢的复合组织：铁素体与渗碳体组成的珠光体、曲氏体、索氏体。2、画出铁碳相图，标明各个点、线、区、碳含量和温度。表铁碳相图中的特性点符号温度/℃碳含量/%说明A15380纯铁熔点B14950.53包晶转变时液态合金成分C11484.30共晶点D12276.69渗碳体熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69渗碳体成分G9120α-Fe与γ-Fe相互转变温度(3A)H14950.09碳在δ-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点K7276.69渗碳体的成分N13940γ-Fe与δ-Fe相互转变温度(4A)P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点(1A)Q6000.00570℃时碳在α-Fe中的溶解度3、用铁碳相图说明连续铸钢矫直温度为什么要避开700～900℃范围？为什么碳含量在0.07~0.16％最易出现裂纹？答：在727～912℃发生的共析转变，碳含量在0.77%的S点，同时析出铁素体与渗碳体的混合物珠光体。其过程是：%67.63%0218.0727%77.0CFeFA℃，体积发生膨胀，造成应力，进而造成内部裂纹。在铁碳相图上，包晶转变发生在1495℃的HJB线，碳含量为0.17%的J点，处于液相、奥氏体、δ-Fe三相平衡状态，发生%17.01495%09.0%53.0AL℃，凡是碳含量在0.09%~0.53%的铁碳合金都会出现这个包晶反应。由于晶型的转变，导致体积膨胀，在0.07~0.16％体积线收缩最大，是铸坯出现裂纹的一个主要原因。4、用缺陷理论具体分析说明提高钢强度的措施有哪些？答：固溶体以及晶体中的空位原子是点缺陷，使金属的晶格变形的位错是线缺陷，而晶界是面缺陷，类似CFe3的金属碳化物、氮化物或其他小型的夹杂物是体缺陷，这些缺陷的适当运用可以在一定范围内综合提高钢的力学性能。纳米级夹杂物可以提高钢的强度，微米级夹杂物降低钢的强度。课程作业题目（二）1、磷对钢性能有哪些影响？运用化学平衡移动理论，分析炼钢(从转炉炼钢到精炼)为什么会发生回磷反应，回磷量与哪些因素有关，如何抑制回磷？冷脆，焊接、冷弯性能，偏析。回磷反应[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe](4CaO.P2O5)+2(SiO2)=2(2CaO.SiO2)+(P2O5)(P2O5)+5[Mn]=5(MnO)+2[P]吸热反应原因：温度升高，碱度降低、氧化性降低减少脱磷反应物，渣中磷回到钢中。回磷原因预防措施钢液温度过高终点温度不能过高，保持高碱度炉渣脱氧剂加入降低(FeO)，返干中期适当提枪，保持(FeO)大于10%，防止“返干”硅铁、硅锰合金脱氧，生成大量(SiO2)，降低炉渣碱度；脱氧剂和合金在包内加入，最好在出钢至2/3前加完；向钢包内加入钢包渣改质剂浇铸系统耐火材料中SiO2溶于渣降低碱度；采用碱性包衬，或加入少量小块石灰出钢过程中下渣或钢渣混冲降低碱度；出钢时采用挡渣措施，严防下渣；加入小块清洁石灰，稠化钢水包内熔渣，挡渣不好时精炼时扒除钢包渣。2、硫对钢性能有哪些影响？从平衡移动理论分析炼钢(从铁水预处理到精炼)各阶段各因素对脱硫条件影响的好坏？热脆、焊接、偏析、抗腐蚀性脱硫反应式[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)(CaS)+332(OFe)=(CaO)+6(FeO)+{2SO}(CaS)+3/2{2O}=(CaO)+{2SO}脱硫条件：增加反应物浓度高碱度减少生成物浓度适当大渣量适当低氧化性放热反应低温高温3、以下炉渣相图中三个顶点的含义是什么？在相图中标明最低熔点的点、转炉炼钢炉渣化渣区和返干区。三顶点：三个纯氧化物及熔点，最低熔点点靠近CaO.FeO.SiO2，熔点1200℃；炼钢化渣区：从2CaO.SiO2组成点开始，熔点也随FeO含量的升高而降低，但最低温度仍在1300℃以上，转炉炼钢熔渣成分在氧化亚铁10％以上区域内变化。炼钢返干区：从2CaO.SiO2组成点开始，在氧化亚铁10％以下区域内变化。4、运用多种表述方法，表达“转炉炼钢硅比碳先氧化”的原因。氧化物分解压不同、元素活泼程度不同、元素的金属性不同、金属与氧的亲合力不同、不同金属被氧化能力不同、金属活动顺序不同、元素脱氧能力不同、氧化物标准生成自由能不同。课程作业题目（三）1、冶炼一炉钢过程中枪位确定因素有那些？篇子――供氧制度――思维导图2、某厂冶炼板坯高铝钢，钢中酸熔铝含量要求控制在0.040%。试述如何稳定控制含铝量以及采取那些措施避免浇注过程套眼？炼钢出钢完全脱氧，精炼或者连铸喂铝线；精炼、连铸过程钢液面、钢流防止二次氧化；出钢合成渣、中包保护渣、结晶器保护渣氧化铝低些，保证吸收三氧化二铝；精炼喂钙线，保证钙铝比0.10~0.15，形成低熔点七铝酸十二钙；精炼保证吹氩时间8分钟，上浮夹杂；连铸中间包冶金技术，大容量、深熔池、挡坝挡墙，过滤、吹氩。连铸结晶器喂铝线，可杜绝套眼，但成分不均匀。3、连铸焊条钢H08A钢种成分为：C≤0.08%，Si≤0.03，Mn0.35~0.55%，P≤0.025%，S≤0.027%。根据该钢种成分，试述为保证供应连铸钢水合格，炼钢脱氧合金化对策。焊条要求低碳、低硅，降低碳当量，保证焊接性。采用低硅合金脱氧，加金属铝脱氧效果不好，电石会增碳，用铝锰铁脱氧，复合脱氧优点。措施：挡渣出钢、加入钢包渣改质剂、炉前加铝锰铁预脱氧、少量铝在渣面上。精炼喂铝线终脱氧，将氧由100~150ppm降低倒20~40ppm。4、叙述炼钢的成渣条件及控制成渣的途径。P73~75课程作业题目（四）1、说明吹炼过程喷溅原因及带来的不良后果以及预防措施？喷溅的危害如下：(1)喷溅造成金属损失在0.5~5%，避免喷溅就等于增加钢产量。(2)喷溅会加剧炉衬的蚀损，造成氧枪粘钢等事故。(3)由于喷出大量的熔渣，还会影响脱除P、S，加大热量损失，并影响操作的稳定性。限制了供氧强度的进一步提高。(4)喷溅冒烟污染环境。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。可以从以下几方面预防喷溅：(1)控制好熔池温度。前期温度不过低，中后期温度不要过高，均匀升温；严禁突然冷却熔池，碳氧反应得以均衡的进行，消除爆发性碳氧反应的条件。(2)控制(TFe)不出现积聚现象，以避免熔渣过份发泡或引起爆发性的碳氧反应。具体讲应注意以下的情况：若初期渣形成过早，应及时降枪以控制渣中TFe；同时促进熔池升温，碳得以均衡的氧化。避免碳焰上来后的大喷。适时加入二批料，最好分小批多次加入，这样熔池温度不会明显降低，有利于消除因二批渣料的加入过分冷却熔池而造成的大喷。在处理炉渣“返干”或加速终点渣形成时，不要加入过量的萤石，或者过高的枪位吹炼，以免终点渣化得过早，或(TFe)积聚。终点适时降枪，枪位不宜过低；降枪过早熔池碳含量还较高，碳的氧化速度猛增，也会产生大喷。炉役前期炉膛小，前期温度低，要注意适时降枪，避免(TFe)含量过高，引起喷溅。补炉后炉衬温度偏低，前期温度随之降低，要注意及时降枪，控制渣中(TFe)含量，以免喷溅。若采用留渣操作时，兑铁前必须采取冷凝熔渣的措施，防止产生爆发性喷溅。溅渣护炉后渣未倒净也会造成喷溅。(3)吹炼过程一旦发生喷溅就不要轻易降枪，因为降枪以后，碳氧反应更加激烈，反而会加剧喷溅。此时可适当的提枪，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流股的冲击作用吹开熔渣，利于气体的排出。(4)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，有时对抑制喷溅也有些作用，但加入量不宜过多。也可以用如废绝热板、小木块等密度较小的防喷剂，降低渣中(TFe)含量，达到减少喷溅的目的。此外适当降低氧流量也可以减轻喷溅强度。2、生产纯净钢主要是降低钢中那些有害元素，试述怎样采取措施控制？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。铁水脱硫或铁水三脱（脱Si、脱P、脱S），入炉铁水硫应小于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，降低钢中溶解氧含量，减少钢中非金属夹杂量。（3）挡渣出钢。采用挡渣锥或气动挡渣器，使钢包内渣层厚度控制在小于50mm，转炉内流出的氧化性炉渣会增加氧化物夹杂。出钢防下渣可避免回磷和提高合金收得率。（4）钢包渣改质。出钢过程向钢流加入炉渣改质剂，还原FeO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方式组合完成钢水精炼任务，达到脱氢、极低C化、极低S化、脱氮、减少夹杂物、夹杂物形态控制等。1）LF炉。包盖密封，造还原渣，可扩散脱氧、脱硫、防止渣中FeO和MnO对钢水再氧化。调整和精确控制钢水成分、温度，排除夹杂物并进行夹杂物形态控制。2）真空处理。冶炼超低碳钢和脱氧、脱氢、脱氮，排除脱氧产物。（6）保护浇注。在浇注过程中为防止钢水与空气作用再污染钢水，因此保护浇注技术对生产洁净钢尤为重要。1）钢包→中间包注流长水口+吹氩保护；使钢水吸氮量小于1.5PPm，甚至为零。2）中间包→结晶器浸入式水口保护浇注，浸入式水口与中间包连接处采用氩密封，钢水吸氮小于2.5PPm。3）浇注小方坯时，中间包→结晶器采用氩气保护浇注，气氛中O21%。4）在第一炉开浇时中间包内充满空气，为防止钢水中生成大量的Al2O3和吸氮，中间包盖与本体应用纤维密封，中间包内充满氩气。（7）中间包冶金。改善钢水在中间包内的流动路线，延长钢水停留时间，促进钢水中夹杂物物上浮。1）大容量中间包，大的钢液深度，碱性包衬；2）中间包采用挡墙+坝、多孔挡墙、过滤器、吹氩搅拌、阻流器；3）中间包覆盖剂，保温、避免与空气接触，吸附夹杂物。生产洁净钢中间包采用碱性覆盖剂为宜；4）高的滑动水口自开率，自开率应大于95%；5）开浇、换包、浇完时防止卷渣；6）中间包热态循环使用技术；7）中间包真空浇注技术。（8）结晶器操作。1）选择性能合适的保护渣（熔化温度、熔化速度、粘度）及合适的加入量；2）浸入式水口的插入深度，对中，控制钢水流出方向；3）结晶器液面稳定；4）拉速稳定；5）板坯电磁制动；6）采用可进行流动控制的电磁流动结晶器。（9）铸坯内部质量控制。1）结晶器电磁搅拌（增加等轴晶、减少中心偏析和缩孔，同时可改善表面质量，促进夹杂物上浮）；2）凝固末端电磁搅拌和轻压下（减少高碳钢中心偏析、V形偏析、缩孔）。3）采用立弯式连铸机，促进夹杂物上浮。3、由你来制订品种冶炼要点，主要包括哪些内容？用途、成分（国标、内控、协议）、工艺路线、原材料条件（铁水、废钢、石灰）、装入制度（装入量、铁水废钢比）、供氧制度（氧流量、氧压、氧耗量）、造渣制度（是否双渣，倒渣时机）、终点控制（挡渣否、合成渣、出钢时间、真空精炼钢包净空）、合金化（种类、特殊合金加入量、吸收率、加入地点）；精炼要求（方法、吹氩强弱时间、温度、控制成分、渣厚）；连铸要求（浇铸温度、保护浇注等）4、炼钢过程出现以下问题如何处理：1）吹炼过程氧枪掉电同时氧气切断阀关闭如何处理？2）吹炼过程氧枪烧，炉内进水如何处理？3）兑铁过程补炉料掉，开吹打不着火如何处理？1）提枪、检查氧枪喷孔、处理堵渣后使用。2）提枪、关氧枪水、不动炉、蒸发完才能吹炼，等待期间换枪。3）摇炉、枪位降低、氧流量增大、再次少量兑铁。课程作业题目（五）1、炉外精炼包括哪些要素？每种