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1、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-Fe；9121394之间转化为面心立方晶格，标作-Fe；13941538之间又是以体心立方晶格形式存在，标作-Fe；相应对应钢的组织分别是：铁素体、奥氏体、-Fe；钢的基本组织：铁素体、奥氏体、-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
2、/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-Fe中的最大溶解度F11486.69渗碳体成分G9120-Fe与-Fe相互转变温度()H14950.09碳在-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点K7276.69渗碳体的成分N13940-Fe与-Fe相互转变温度()P7270.0218碳在-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点()Q6000.00570时碳在-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700900范围？为什么碳含量在0.070.16最易出现裂纹？答：
3、在727912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：，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、-Fe三相平衡状态，发生，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0.070.16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，类似的金属碳化物、氮化物或其他小型的夹
4、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)+2Fe(4CaO.P2O5)+2(SiO2)=2(2CaO.SiO2)+(P2O5)(P2O5)+5Mn=5(MnO)+2P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
5、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)+(
6、FeO)(CaS)+3)=(CaO)+6(FeO)+ (CaS)+3/2=(CaO)+ 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
7、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0.100.15，形成低熔点七铝酸十二钙；精
8、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：C0.08%，Si0.03，Mn0.350.55%，P0.025%，S0.027%。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100150ppm降低倒2040ppm。4、叙述炼钢的成渣条件及控
9、制成渣的途径。P7375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0.55%，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。(
10、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
11、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。
12、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。（
13、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，
14、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
15、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
16、、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
17、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？每种要素又包括哪些方式？答：炉外精炼要素包括：1)搅拌：包括吹氩搅拌和电磁搅拌，吹氩搅拌又分为顶吹氩和底吹氩；2)加热升温：包括物理升温(电弧加热)和化学升温(加铝吹氧加热)；3)渣洗：包括钢渣混冲和精炼炉造渣；4)真空处理；5)夹杂变性：包括喷粉和喂线。2、说明LF炉包括哪些精炼要素。LF炉为什么要采用白渣精炼？如何保证白渣精炼效果？答：LF炉包括：吹氩搅拌、电弧加热、白渣精炼、微调成分，还可扩展增加喂线夹杂变性。LF炉为了保证脱硫
18、、脱氧和改善夹杂物形态，采用白渣精炼。保证白渣精炼效果的关键在于对精炼渣化渣做到快、白、稳，并且做到精炼炉内微正压操作，同时保证初期中流量吹氩，和电极升降联锁。3、LF精炼炉在不同阶段如何防止钢液增碳。答：LF炉增碳原因是：断电极、钢水舔电极、包衬增碳和合金增碳剂增碳。预防措施：1)检查电极质量，螺丝扣；2)选择合适的加热档位，造好泡沫渣，保证电极升降与吹氩连锁；3)采用无碳包衬或者合理配渣，少用萤石，减少包衬增碳；4)不同阶段控制合适的吹氩搅拌强度；5)取样有代表性，成分均匀后加入增碳剂，先粗调，后精调。6)使用低碳保温剂。4、说明RH包括哪些精炼要素。RH精炼炉有哪些扩展方式？RH精炼工艺
19、浅处理与深处理含义是什么？适合处理什么钢种？答：RH包括吹氩搅拌、真空脱气、成分微调，扩展要素有吹氧升温、喷粉、喂线等。RH扩展方式有：RH-OB、RH-KTB、RH-MFB、RH-PB等。RH轻处理 400001333Pa低真空度，脱碳脱氧去气，降低合金消耗，减少铝加入量，准沸腾钢(Si0.01%)，时间短，转炉终点碳高，余锰高，铁低，适用于质量要求一般高的钢种；RH深(本)处理高真空度100Pa，加脱硫剂脱硫，适用于质量要求高的钢种；深脱碳处理极限真空度2.8可以形成熔点为1251的MnO.SiO2(Mn/Si=2.0)或者1345的2MnO.SiO2(Mn/Si=4.0)，保证了形成低熔
20、点大颗粒夹杂物上浮排出，也避免了钢水流动性的降低，利于提高铸坯质量、改善操作。2、运用二元状态图解释连铸钢水为何需要保证钙铝比？絮状Al2O3熔点2050以上，在浇注过程中易粘结在水口内表面造成水口结瘤套眼，影响连浇操作。若形低成熔点1395的12CaO.7Al2O3(Ca/Al=0.12)，夹杂物在连铸过程以液态存在，不会造成套眼，并且有利于形成大颗粒上浮排除，实际生产钙铝比按照0.080.15控制。3、三元状态图成分三角形三个顶点代表什么？下面成分三角形中的P点A、B、C三个组元成分各是多少？其等温线疏密代表什么？三个顶点代表：P点，A60；B20；C20；等温线疏代表：随着成分变化，熔点
21、变化比较快；等温线密代表：随着成分变化，熔点变化比较慢；4、在以下三元状态图中画出转炉炼钢化渣区和返干区，并标明返干过程成分变化途径。课程作业题目（七） 1、由你来制订品种冶炼要点，主要包括哪些内容？1）、列出钢种的成分标准，国际及内控标准，判定要求，特别要求的按协议标准2）、生产工艺路线确定3）、冶炼条件确定，铁水条件，废钢条件及特别要求4）、确定装入量5）、吹氧特殊要求，供氧量调整6）、使用渣料要求，双渣或单渣方式7）、终点控制。确定终点温度，终点成份，终点控制方式8）、出钢要求。时间、挡渣、合成渣、净空9）、脱氧合金化。脱氧剂种类、用量、合金种类、吸收率、加入方式10）、供精炼钢水要求。
22、氧活度、温度、成份、渣厚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？1）、有害元素包括P、S、N、H、O，超低碳钢种需要严格控制碳含量，纯净钢控制有害元素总量不超过80PPM2）、控制措施 转炉可以采用预脱P、S铁水，降低P、S如炉总量 去P还可采用双联法、双渣法、降低拉碳温度、降低终点碳、减少钢水带渣量 去S还可采取提高炼钢过程温度，高拉补吹，向炉内补加锰铁、挡渣出钢、出钢加合成渣、采用LF炉精炼 氢的控制a、减少原料水分，有条件对合金烘烤b、炼钢避免后吹c、钢水吹氩搅拌d、钢水真空精炼、氮的控制a、稳定氧气纯度b、避免后吹c、供氧量不低、不延长吹炼时间d、避免拉碳高温e
23、、选择低氮合金f、出钢时间不过长，钢流不散g、钢水吹氩和真空精炼h、连铸采取全保护浇注、氧的控制a、避免终点后吹低碳b、尽量降低炼钢终点温度c、确定合理脱氧剂用量d、挡渣出钢e、采用脱氧精炼工艺，采用真空脱气处理f、连铸采用全保护浇注3、冶炼普通低合金钢应注意的问题冶炼普通低合金钢应注意以下要点：（1） 强化造渣工艺，早化渣、化好渣，终渣碱度保持在3.0-4.0，确保脱磷、脱硫效果；（2） 采用一次拉碳，避免补吹，降低钢中O；（3） 严格脱氧合金化操作，确保成分命中，同时控制好温度及防止吸氮；（4） 采用挡渣出钢防止回磷，并加适量钢包渣改质剂，提高钢的洁净度。（5）对于普通低合金钢，成份均匀最
24、为重要，需要对出钢时间、合金加入时间严格控制，杜绝二次出钢等不正常操作，出完钢后观察钢液面看有无未熔化的合金4、试介绍冶炼中高碳钢碳含量的控制中高碳钢冶炼的关键是脱磷和终点碳的控制。常用的是低碳低磷操作和高拉碳低氧操作。低碳低磷操作。终点碳的控制目标是根据终点硫、磷情况而确定的，只有在低碳状况下炉渣才具有充分脱鳞的条件，在出钢过程再进行增碳，到精炼工序最终微调以达到目标成分要求。高拉碳低氧操作。高拉碳的优点是终渣氧化铁低、金属收得率高、氧耗低、合金收得率高、钢水气体含量较低。但高拉碳法终渣氧化铁低，除磷很困难，同时，在中高碳范围转炉终点命中率也很低，通常须等成分补吹。因此，要根据成品磷的要求，
25、决定高拉碳范围，既能保证终点钢水氧低，又能达到成品磷的要求，并减少增碳量。课程作业题目（八） 1、某厂180吨转炉采用一段式砌筑，衬砖原厚度为750mm。该厂采用溅渣护炉后，炉龄为5000炉左右。停炉时激光侧厚结果为：左耳轴80mm，右耳轴150mm，左渣线75mm，右渣线81mm，出钢侧和装入侧分别为180mm和350mm。因渣线薄停炉。试述如何将该厂炉龄提高到800010000炉。（已知：该厂铁水硅平均为0.50%；铁水温度平均为1350，铁水比为90%；出钢温度平均为1690； 冶炼钢种主要为08Al、X65、ML15，约占40%。）答：（1）提高溅渣质量：调整好溅渣渣系，炉渣成分控制：
26、（MgO%）=813%，（TFe%）=1015%，R=3.23.6。从该厂冶炼品种结构看，低碳品种较多，因此渣线浸蚀较快。因此针对低碳品种出钢后溅渣前应对炉渣适当调渣，渣中FeO控制在1015%。调渣剂中最好含碳，以降低渣中FeO，提高炉渣粘度。 （2）加强炉衬维护：加强装入测的维护，保证装入侧厚度维持在400500mm。利用补炉时，使用袋料对渣线进行投补。 （3）控制偏侵蚀：调整氧枪，使左右耳轴侵蚀均匀，条件具备采用双向副原料溜槽供料。 （4）适当降低出钢温度。2、某厂三座25吨转炉，平均出钢量为37吨/炉。该厂在生产过程中，烟罩粘渣较为严重，氧枪寿命较低。试说明该厂工艺上可能存在的问题，及
27、应采取的措施。答：经测算，该厂炉容比较低，约为0.67；因此欲解决上述问题应适当提高炉容比，即将炉容比控制在0.7，出钢量控制在35吨以下。表面上因出钢量的降低会带来减产，但实际上装入量降低后，冶炼时间会缩短，单炉单班产量并不会降低；而且，炉容比降低后，因操作的顺行，生产会更加稳定。3、为什么炼钢严禁低氧压、低流量软吹和过高枪位吊吹？ 在实际操作中如何防止此类事故的出现？答：低氧压吹炼和过高枪位吊吹，熔池搅拌弱，形成软吹。软吹时渣中FeO增加，在与氧气接触处积聚了FeO的那一部分熔池又聚集了C，渣中的（FeO）和熔池钢液中的C反应生成大量CO气体，容易产生爆发性喷溅，引起大喷事故，威胁人身和设
28、备安全。低氧压吹炼和高枪位吊吹，由于熔池搅拌弱，钢水过氧化，不但产生氧化物夹杂多，而且难于排除，对钢质量带来严重影响，同时使钢水收得率降低、合金吸收率降低。因此，炼钢应禁止低氧压和过高枪位吊吹。A、 每班测金属液面，确定合适的吹炼枪位；B、 每班校验氧枪实际高度；C、 氧气压力与氧枪控制联锁可靠。D、 发现软吹果断提枪，检查处理；再次下枪前应倒渣、加适量白灰稠渣后开氧。4、钢水到站温度合适，3分样Si是中限，继续吹Ar后温度合适出站，但成品Si低出格，而Mn变化很小。试分析Si低原因。分析：1）、炼钢终点钢水氧化性强，或出钢下渣，而脱氧剂用量不够，钢水脱氧不良。2）、脱氧合金化后，钢水氧在较高温度下与合金元素反应后暂时达到平衡，出完钢的前段时间Si的氧化受到一定抑制。3）、由于脱氧不良，钢水氧化性仍较强，继续吹Ar过程中，钢液温度不断下降，提供了Si的氧化反应向正向进行的条件，再次加剧了Si的氧化，直至达到较低温度下的基本平衡，致使成品Si低。4）、Mn变化不大是因为钢中氧与Si的反应基本平衡后，氧活度大大降低，已不是以再大量氧化Mn。
