钢中的非金属夹杂物分类方法如何

钢中的非金属夹杂物分类方法如何？来源何处

2009-05-21 11:17 评论（0） 浏览（289）

一）分类方法很多，但常见的有以下四种：

1．按来源分类，可分为两类：

(1)内在的：包括在冶炼过程中所形成的化合物、脱氧时产生的脱氧产物、或在钢水凝固过程产生的化合物，当这些化合物来不及从钢水中彻底排出，而残存在钢中者，叫做内在的非金属夹杂物。

(2)外来的：包括从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣迸人钢水中的夹杂物（有人还将钢水二次氧化生成的夹杂物包括在内）。

一般说来外来夹杂物颗粒较人，在钢中比较集中，而内在夹杂物则一与此相反。

2．按化学成分分类，一般分三类。

(1)氧化物：如FeO, Si02 , Al2O3等，有时它们各自独立存在，有时形成尖晶石(如MnO.Al203）或固溶体 (如FeO

和MnO)。

(2)硫化物：如FeS、MnS及(Fe. Mn) S的固溶体。当加Al过多时可能以A12S3出现。

(3)氮化物：如TiN, ZrN 等

3．按夹杂物的变形性能分类，当钢进行热加工时，例如：轧制时，夹杂物此时是否也变形，它对钢的性能有明显的影响。为此，把夹杂物分为三类：(1)脆性：这类夹杂物完全没有塑性，在热加工时，尺寸和形状都没有变化，属于这一类的主要是A1203、Cr203等，‘它们属于高熔点

的夹杂物。

(2)塑性：钢在加工变形时，夹杂物也能随之变形，形成条状，属于这类的有硫化物以及含SiO240--60％的铁、锰硅酸盐。

(3)球状（或点状）不变形：属于这类的有Si02 及SiO2 >70％的硅酸盐。

4．按尺寸大小分类，可分三类：(1)大型：尺寸> 100微米。

(2）中型：也叫显微型，尺寸1-100微米。(3)小型：也叫超显微型，尺寸＜100微米。

（二）钢中非金属夹杂物主要来源于：

1．钢中杂质氧化的产物、脱氧产物和钢在浇注与凝固过程中的反应产物、因溶解度下降的析出物；

2．原材料带人的杂质；

3．混人的炉渣或炉衬与浇注设备的耐火材料等。

来源：中国钢铁新闻网

钢铁冶金学（炼钢部分）复习思考题

2 炼钢的任务、原材料和耐火材料

（1）炼钢的三个任务？1）去除杂质2）调整钢的成分3）浇注成内外部质量好的铸坯

（2）去除杂质是指去除钢中的什么？去除钢中S、P、O、N、H和夹杂物。

（3）热脆原因及防止措施？ S高Mn低钢种凝固时，在晶界产生低熔点的FeO-FeS共晶化合物 (熔点940℃)，其熔点远低于轧制温度（1150℃），热加工时在铸坯液体处开裂，称为热脆。 防止措施：降低钢中S含量；提高[Mn]/[S]比。

（7）钢中非金属夹杂来源有哪些？

(1)脱氧脱硫产物，特别是一些颗粒小、或密度大的夹杂物没有及时排除。

(2)随着温度降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应下降，以非金属夹杂物形式在钢中沉淀。(3)带入钢液中的炉渣和耐火材料。(4)钢液被大气氧化所形成的氧化物。

（10）白点的产生原因及防止措施？

钢中[H]在小孔隙中析出的压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过了钢的强度，则会产生白点。防止措施：（1）原材料（尤其是石灰）干燥清洁；（2）转炉和电弧炉炼钢脱碳沸腾去氢；（3）RH/VD真空下去除。

（16）石灰、萤石、生白云石和轻烧白云石在炼钢中的作用？

石灰是转炉、电炉炼钢的主要造渣材料，主要成分是CaO。是脱磷脱硫、提高钢液纯净度和减少热损失不可缺少的材料。

萤石 主要成分是CaF2，助熔剂，帮助化渣，改善炉渣流动性

轻烧白云石主要成分是MgO和CaO，生白云石主要成分是MgCO3，CaCO3，用白云石造渣的目的是使炉渣保持一定的MgO含量，以减少炉渣对炉衬的侵蚀，利于提高炉衬寿命。

（18）耐火材料的定义？一般是指耐火度在1580℃以上的材料。

（19）耐材按原料的化学性质、加工方式和外观、使用温度是如何分类的？

按化学性质：碱性：MgO、CaO为主要组分；酸性：SiO2为主要组分；中性：Al2O3、C、SiC为主要组分。

按加工方式和外观分为烧成砖、不烧成砖、电熔砖、不定形耐火材料（浇注料、捣打料、可塑料、喷补料等）、绝热材料、耐火材料、耐火纤维、高温陶瓷材料等。

按材料：氧化物系耐火材料；非氧化物系耐火材料；氧化物和非氧化物系复合耐火材料。

按使用温度：普通耐火制品（1580～1770℃）、高级耐火制品（1770～2000℃）、特级耐火制品（>2000℃）。

（20）耐材的重要性质有哪些？（1）耐火度和荷重软化点 （2）高温抗折强度（3）热震稳定性（4）气孔率和密度 （5）抗渣性

（21）耐材的损毁有哪三个原因？（1）溶渣的浸蚀（2）耐火材料在高温高真空下的损毁（3）耐火材料的剥落

3 钢生产的理论基础

（5）炉渣的粘度影响因素有哪些？（1）炉渣熔点越高，粘度也越大；（2）粘度与熔体中离子团大小有关（3）渣中含有未溶解的质点（如MgO、CaO、Cr2O3、C）时，粘度增大。

（6）单渣法和双渣法的定义？什么情况下采用双渣法？什么情况下采用单渣法？

(1)单渣法。在冶炼炉中炉渣能一次完成冶炼所规定的要求。转炉炼钢在铁水[S]、[P]含量不高时采用。(2)双渣法。在冶炼炉中造两次渣（造渣-扒渣-造渣）。转炉炼钢在铁水[S]、[P]含量高、冶炼取向硅钢时采用。

（9）氧的饱和溶解度随温度的升高而降低。对吗？错误。氧的饱和溶解度随温度的升高而升高。

（12）钢中气体对钢质的影响主要有？中心孔隙和显微孔隙,发纹,机械性能差,白点。

（20）根据炉渣脱磷反应式，分析转炉炼钢脱磷热力学条件？

2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) = 3CaO·P2O5 + 5[Fe]

2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) = 4CaO·P2O5 + 5[Fe]

按离子模型写为：

2[P] + 5(Fe2+) + 8(O2-) = 2(PO43-) + 5[Fe]

脱磷热力学分析：

（1）钢渣界面上产生的脱磷反应为放热反应，降低熔池温度利于脱磷。

（2）碱性CaO、MgO都能和酸性P2O5结合，降低渣中 系数

碱性更强的BaO、Li2O、Na2O增强渣的脱磷能力；

R2≥3.0，可保证顺利脱磷；

碱度过高时渣中会有很多CaO、MgO微粒悬浮在液体渣中，降低炉渣流动性，使炉渣变粘降低不利于脱磷。

（3）没有(FeO)是不能脱磷的，渣中(FeO)是脱磷的首要因素。

初期渣(P2O5) + 3(FeO) = 3FeO·P2O5

高(FeO)促进CaO在渣中的溶解，在R2≥2.5-4.0范围内，提高(FeO)对脱磷有利。

（4）金属成分对脱磷的影响：[Si]、[Mn]、[Cr]、[C]含量高不利于脱磷。一般影响不大。

（5）磷的脱氧反应能力不强，增加渣量可增大脱磷量，多次扒渣对脱磷有利。

（22）还原脱磷的产物是 Ca32

（23）按温降过程形成的硫化物夹杂分为哪4种？

一次夹杂（原始夹杂）：在冶炼温度下形成，一般是强脱硫剂与硫生成的硫化物（CaS、MgS、CeS等），或者是硫氧化物（如Ce2O2S、La2O2S）。

二次夹杂：在钢液降温时，元素的脱硫能力增强所产生的夹杂物，如MnS、TiS等。

三次夹杂：在凝固（结晶）过程中，硫按液相和凝固线的比例析出，并与Mn、Fe等元素生成硫化物夹杂。 四次夹杂：凝固完毕后的降温过程中从固相析出的新相—硫化物夹杂。

（24）根据炉渣脱硫反应式，分析转炉炼钢脱硫热力学条件？

按炉渣分子理论，碱性氧化渣与金属间的脱硫反应如下：

[S] + (CaO) = (CaS) + [O]

按炉渣离子理论脱硫反应式：[S] + (O2-) =(S2-) + [O]

（1）钢渣间脱硫反应是放热反应，温度升高有利于脱硫。高温主要增加了脱硫速度。

（2）低（FeO）有利于脱硫。（3）高碱度有利于脱硫。（4）大渣量有利于脱硫。

没有低的氧含量[O]和（FeO）是不能顺利脱硫的。

（25）炉渣脱硫和气化脱硫各占总脱硫量的多少？氧化渣脱硫占总脱硫量的90%，气化脱硫占10%左右。

（26）加快脱硫的措施有哪些？加快脱硫措施：（1）增大碱度不仅使 提高，而且也在一定范围内提高脱硫的传质系数。（2）提高温度以提高硫在渣中的扩散系数（3）搅拌熔池增大钢渣界面以加速脱硫。（4）在高碱度、渣钢脱氧良好的条件下进行，以保证大的脱硫速度。

（27）氧化物夹杂按成份如何分类？

Ø 氧化物夹杂按成分分类：

（1）简单氧化物：SiO2、Al2O3、MnO等；（2）复杂氧化物：尖晶石类和各种钙的铝酸盐； 尖晶石类：AO·B2O3 如MgO·Al2O3

（3）硅酸盐及硅酸盐玻璃 通用式为：lFeO·mMnO·nAl2O3·SiO2

（28）夹杂物按加工后形态如何分类？举出该种夹杂最典型的例子？

Ø 按加工形态，夹杂物分类：(1)塑性夹杂物：沿加工方向延伸成条带状。MnS。

（2）脆性夹杂物：沿加工方向破裂成串。Al2O3。（3）不变形夹杂物：保持原来的球点状。CaS。

（29）夹杂物按来源如何分类？按形成阶段分类氧化物夹杂？

Ø 夹杂物按来源分类：

（1）外来夹杂物：由于耐材、熔渣在冶炼、精炼及浇注过程中进入钢中并滞留在钢中造成的。特征：外形不规则，尺寸比较大，随机分布。（2）内生夹杂物：在液体或固体钢中，由于脱氧和凝固时进行的各种物理化学反应而形成。主要是和钢中氧、硫、氮的反应产物。

内生夹杂物形成4个阶段：（1）一次（原生）夹杂物：钢液脱氧反应时生成；（2）二次夹杂物：在出钢和浇注过程中钢液温降平衡移动时生成；（3）三次（再生）夹杂物：凝固过程中生成；（4）四次夹杂物：固态相变时因溶解度变化生成。

（30）钢液的脱氧方法有哪三类？

（1）沉淀脱氧。溶于钢液中的脱氧元素和氧反应，在钢液内部生成脱氧产物。脱氧反应速度快，一般为放热反应，其脱氧产物需要控制一定的条件去除。（2）钢渣界面脱氧。充分发挥脱氧元素的脱氧能力，不需要什么过饱和度。脱氧产物基本在渣中。（3）真空脱氧。热损失较大。

（34）钢中非金属夹杂来源有哪些？

1.脱氧脱硫产物，特别是一些颗粒小、或密度大的夹杂物没有及时排除。2.随着温度降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应下降，以非金属夹杂物形式在钢中沉淀。 3.带入钢液中的炉渣和耐火材料。

4.钢液被大气氧化所形成的氧化物。

4 顶底复吹转炉炼钢

（1）请写出点火、返干、喷溅、拉碳、冶炼周期、供氧时间、炉容比、氧气流量、供氧强度、软吹、硬吹的概念（或定义）？

A当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点火”。B吹炼中期脱碳反应激烈，渣中（%FeO）降低，致使炉渣熔点增高和粘度加大，并可能出现稠渣（“返干”）现象。C通常把随炉气携走而不从炉口周围降落的金属和炉渣微粒称为烟尘，而与炉气分离从炉口周围降落者（粒度比烟尘大）称为喷溅，由于熔池上涨而使炉渣—金属熔体沿炉口冒流而出者，称为溢出（常见的是溢渣）。广义的喷溅是上述金属、炉渣喷溅和溢出的统称。D吹炼末期，[%C]降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。确定吹炼终点，并提枪停止供氧（称为“拉碳”）E冶炼周期：上炉钢出钢到本炉钢出钢的间隔时间。F供氧时间（纯吹炼时间）：吹氧过程的时间。G炉容比是指转炉内自由空间的容积（V）与金属装入量（t）之比。H氧气流量是指在单位时间内向熔池供氧的数量。I供氧强度是单位时间内每吨金属氧耗量，

（4）转炉装入制度有哪三种？大型转炉采用什么装入制度？

定量装入制度：每炉装入量保持不变。 定深装入制度：每炉的熔池深度保持不变。

分阶段定量装入制度 ：按炉膛容积扩大程度划分为几个阶段，每个阶段实行定量装入。

大型转炉采用定量装入制度。

（5）在确定合理的装入量时，必须考虑哪些因素? 国内炉容比一般为多少？装入量过大/过小的害处？在确定合理的装入量时，必须考虑以下因素：（1）要有合适的炉容比（2）合适的熔池深度（3）装入量要与钢包容量、铸机拉速、浇注吊车起重能力等相适应。我国炉容比一般≥0.75。

装入量过大，则炉容比相对减少，吹炼过程中喷溅增加，因而迫使降低供氧强度，熔池搅拌不好，造渣困难。若装入量过小，熔池深度变浅，炉底易被氧气射流冲击而过早损坏，甚至造成漏钢。同时降低了炉子的生产能力。

（6）什么是熔池深度？熔池深度是指熔池在平静状态时金属液面到炉底最低点的距离。

（9）FeO加速石灰溶解的原因？ FeO之所以能加速石灰溶解，主要是由于：1）它能显著降低炉渣的粘度，因而加速石灰熔化过程中的传质； 2）改善炉渣对石灰的润湿程度和提高炉渣向石灰孔隙的渗透能力； 3）FeO和CaO同是立方晶系，有利于FeO向石灰晶格中迁移并与CaO生成低熔点化合物，促进石灰的熔化； 4）能减少石灰块表面2CaO·SiO2的生成，能穿透2CaO·SiO2使壳层松动，有利于壳层溶解。

（10）萤石的化渣作用原因？（P167）（11）喷溅的危害有哪些？爆发性喷溅的原因及防止措施？ 爆发性喷溅的原因：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。

碳在激烈氧化时，对于温度的变化非常敏感，如果由于操作上的原因使熔池骤然冷却，温度下降，抑制了正在迅速进行的碳氧反应，供入的氧气生成了大量FeO，并开始积聚。一旦熔池温度升高到一定程度（一般在1470℃以上）, TFe积聚至20％以上时，碳氧反应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，还挟带着大量的钢水和熔渣，造成较大的喷溅。

根据爆发性喷溅产生的原因，预防喷溅的原则如下：

(1)控制好熔池温度。前期温度不过低，中后期温度不过高，均匀升温，严禁突然冷却熔池，碳氧反应得以均衡的进行，消除爆发性的碳氧反应。(2)控制好熔渣中TFe含量，保证TFe不出现积聚现象，以避免造成炉渣过分发泡或引起爆发性的碳氧反应。

（12）拉碳法和增碳法的不足之处是什么？（13）底吹气体有哪几种？（14）静态控制和动态控制的控制对象是什么？（15）什么是溅渣护炉？（16）溅渣层的分熔现象是什么意思？（17）转炉内溅渣有哪

两种机制？浪涌溅渣和喷射溅渣（20）铁水预处理后，少渣冶炼与常规冶炼相比，在碳的氧化速度、残锰量、磷硫氢含量、渣量等方面有什么不同？

5 电弧炉炼钢

（1）解释二次燃烧、二次燃烧率、手指？

1.二次燃烧技术就是通过控制氧枪向炉内喷吹氧气，使炉内ＣＯ气体进一步氧化生成ＣＯ2气体并放出化学潜热，随后热量被废钢或熔池有效吸收。2.二次燃烧率PC定义为:

3.“手指”是指在竖炉和电弧炉连通接口之间有单排或双排的可通过机械装置开启和关闭的手指状托架。（3）熔化期的任务？ 主要目的是将固体炉料熔化成液体。在熔化期还应减少钢液的吸气，去除部分硫、磷，去除炉料中的硅、锰、铝等元素。

（6）熔化期提前造渣的作用？1）稳定电弧燃烧；2）覆盖钢液减少热量损失；3）减缓钢液吸收H、N；

4）去除钢液中的P、S，吸收上浮到钢液面上的夹杂；5）减少元素的挥发，为氧化期创造条件；

（7）氧化期的任务？去P；去除钢中气体（N、H）；去除钢液中氧化物夹杂 ；升温；氧化调整钢液含碳量

（21）请解释4以下4种竖炉电弧炉的主要特征：手指式竖式电弧炉(Finger Shaft Furnace)、倾斜电极竖炉直流电弧炉(Comelt Process)、环形竖炉直流电弧炉(ContiArc)、双电极竖炉直流电弧炉(IHI Shaft Furnace)