冶炼专业基础与实务（中级）考试大纲

《冶炼专业基础与实务（中级）》考试大纲

第一部分 专业基础知识

1.1冶金热力学基础 1.1.1[基本要求]

掌握活度的概念、活度的标准态 掌握氧势图的分析及其应用 熟悉脱硫、脱磷的热力学分析

掌握标准吉布斯自由能及平衡常数的计算 了解冶金熔体相图的若干基本规则 1.1.2 [考试内容]

（1）活度的基本概念和活度的标准态（掌握）

常用的溶液组成表示方法；溶液的亨利定律和拉乌尔定律的基本内容；活度的标准态选择依据；活度相互作用系数的应用。

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活度标准态－条件：活度为1，浓度亦为1。

1）纯物质标准态：摩尔分数xi?1，符合拉乌尔定律。此时标准态蒸汽压P标＝Pi。

PiPi???xi?i?aR,i

2）亨利标准态：摩尔分数xi?1，符合亨利定律。此时标准态蒸汽压kH,i。

PikH,i?xifH,i?aH,i

3）1%溶液标准态：活度为1，质量百分浓度亦为1，且符合亨利定律的状态，标准态蒸汽压P标＝k%,i。

Pik%,i??%i??f%,i?a%,i

（2）氧势图的分析及其应用（掌握）

氧势图的原理及其在钢铁冶金过程中的应用分析。

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（3）脱硫、脱磷的热力学分析（熟悉）

钢铁冶金过程中的脱硫、脱磷的化学反应及其影响因素。 脱磷反应：

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脱硫反应：6

（4）标准吉布斯自由能及平衡常数的计算（掌握）

化学反应等温方程式及其应用。标准吉布斯自由能及平衡常数的计算。

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（5）冶金熔体的二元相图（了解）

利用炉渣相图确定渣中氧化物的不同组分，各相的成分和相对量，以及炉渣的熔化温度与组成的关系等。

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重要的二元熔渣系相图有：CaO-SiO2二元系、Al2O3- SiO2二元系、CaO - Al2O3二元系、CaO-Fe2O3二元系。

1.2冶金动力学基础 1.2.1 [基本要求]

掌握气/固和液/液反应的动力学模型 掌握冶金多相反应动力学 熟悉扩散传质理论 熟悉对流传质理论 了解固/液反应的动力学 1.2.2 [考试内容]

（1）扩散传质和对流传质 （熟悉）

扩散传质和对流传质的定义。菲克第一定律、菲克第二定律、边界层理论、渗透理论和表面更新理论的基本内容。

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图13-36 钢的高温脆性曲线

（1）高温区：从液相线以下50℃到1300℃。在此区域内，钢的延伸率在0.2%~0.4%，强度为1~3MPa，塑性与强度都很低，尤其是有磷、硫偏析存在时，更加剧了钢的脆性，这也是固—液相界面容易产生裂纹的原因。

（2）中温区：由1300℃到900℃。钢在这个温度范围内，处于奥氏体相区，它的强度取决于晶界析出的硫化物、氧化物数量和形状。若由串状改为球状分布，则可明显提高强度。

（3）低温区：从900℃到700℃。是钢处于由???相变温度区，若再有AlN、Nb(CN)的质点沉淀于晶界处，钢的延性大大降低，容易形成裂纹，并加剧扩展。900℃到700℃时，钢的延性最低，极易产生裂纹。

二冷区的冷却制度分为强冷与弱冷。在矫直前铸坯表面温度达到900℃以上，采用弱冷却制度，二次冷却的比水量一般

0.5~1.0 L/kg（单位重量钢水所使用的冷却水量）；铸坯维持在700℃到650℃，待奥氏体完全转变后再矫直，避开脆性“口袋区”，冷却水量相应要高一些，一般为2~2.5 L/kg。

（3）连铸坯的质量缺陷（掌握）

表面缺陷、内部缺陷和形状缺陷的成因及防止措施。

表面裂纹就其出现的方向和部位，可以分为面部纵裂纹，角部纵裂纹与横裂纹，星状裂纹等。

纵向裂纹在板坯多出现宽面的中间部位，方坯多方式在棱角处。表面纵裂纹直接影响钢材质量。若铸坯表面存在深度为2.5mm，长度为300mm的裂纹，轧成板材后就会形成1125mm的分层缺陷。严重的裂纹深度达10mm以上，将造成漏钢事故或废品。

其实早在结晶器内坯壳表面就存在细小裂纹，铸坯进入二冷区后，微小裂纹继续扩展形成明显裂纹。由于结晶器弯月面区初生坯壳厚度不均匀，其承受的应力超过了坯壳高温强度，在薄弱处产生应力集中致使纵向裂纹。

坯壳厚度不均匀还会使小方坯发生菱变，圆坯表面产生凹陷，这些均是形成纵裂纹的决定因素。影响坯壳生长不均匀的原因很多，但关键仍然是弯月面初生坯壳生长的均匀性，为此应采用以下措施：

（1）结晶器采用合理的倒锥度。坯壳表面与器壁接触良好，冷却均匀，可以避免产生裂纹和发生拉漏。 （2）选用性能良好的保护渣。在保护渣的特性中粘度对铸坯表面裂纹影响最大，高粘度保护渣使纵裂纹增加。 （3）浸入式水口的出口倾角和插入深度要合适，安装要对中，以减轻铸流对凝固坯壳的冲刷，使其生长均匀，可防止纵裂纹的产生。

（4）根据所浇钢种确定合理的浇铸温度及拉坯速度。

（5）保持结晶器液面稳定。结晶器液面波动区间应控制在?5mm以内。

（6）钢的化学成分应控制在合适的范围。钢中含碳量对板坯纵裂纹影响，含碳量在0.10%左右时，由于凝固处于包晶区，此时温度在固相线以下20-50℃时，钢的线收缩最大，出现纵裂纹最为严重。当钢中w(C)>0.20%时，产生纵裂纹的几率很小。铸坯厚度不同，拉速不同，出现裂纹的严重程度也不相同。钢中w(P)>0.015%，w(S)>0.015%时，钢的强度与塑性降低较多，容易产生纵裂纹

（7）采用热顶结晶器。即在弯月面区75mm铜板内，镶人导热性差的材料，如不锈钢等，使结晶器此处的热流密度减少50%~70%，延缓坯壳的收缩，减轻铸坯表面的凹陷，从而减少了裂纹发生几率。

角部纵裂纹常常发生在铸坯角部10-15mm处，有的发生在棱角上，板坯的宽面与窄面交界棱角附近部位，由于角部是二

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维传热，因而结晶器角部钢水凝固速度较其他部位要快，初生坯壳收缩较早，形成了角部不均匀气隙，热阻增加，影响坯壳生长，其薄弱处承受不住应力作用而形成角部纵裂纹。角部纵裂纹产生关键在结晶器。通过试验指出，倘若将结晶器窄面铜板内壁纵向加工成凹面，呈弧线状，这样在结晶器1/2高度上，角部坯壳被强制与结晶器壁接触，由此热流增加了70%，坯壳生长均匀，因而避免了铸坯凹陷和角部纵裂纹。

另外，还发现当板坯宽面出现鼓肚变形时，若铸坯窄面能随之呈微凹时，则无角部纵裂纹发生；这可能是由于窄面的凹下缓解了宽面突起时对角部的拉应力.

小方坯的菱变会引起角部纵裂纹。为此结晶器水缝内冷却水流分布要均匀，保持结晶器内腔的正规形状，正确尺寸，合理倒锥度和圆角半径及规范的操作工艺，可以避免角部裂纹的发生。

横向裂纹多出现铸坯的内弧侧振痕波谷处，通常是隐蔽看不见的。经金相检查指出，裂纹深7mm，宽0.2mm，处于铁素体网状区，也正好是初生奥氏体晶界。晶界处还有AlN或Nb(CN)的质点沉淀，因而降低了晶界的结合力，诱发了横裂纹的产生。铸坯矫直时，内弧侧受拉应力作用，由于振痕缺陷效应而产生应力集中，如果正值700~900℃脆化温度区，促成了振痕波谷处横裂纹的生成。当铸坯表面有星状龟裂纹时，由于受矫直应力的作用，以这些细小的裂纹为缺口扩展成横裂纹。浇铸高碳钢和高磷硫钢时，若结晶器润滑不好，摩擦力稍有增加也会导致坯壳产生横裂纹。减少横裂纹可以从以下几方面着手： （1）结晶器采用高频率，小振幅振动。振动频率在200-400次/min，振幅2-4mm，是减少振痕深度的有效方法。

（2）二冷区采用平稳的热冷却，矫直时铸坯的表面温度要高于质点沉淀温度或高于???转变温度，避开低延性区。 （3）降低钢中S、O、N的含量，或加入Ti、Zr、Ca等元素，抑制C-N化物和硫化物在晶界的析出。

（4）选用性能良好的保护渣。

（5）保持结晶器液面的稳定。

星状裂纹一般发生在晶间的细小裂纹，呈星状或呈网状。通常是隐藏在氧化铁皮之下难于发现，经酸洗或喷丸后才出现在铸坯表面。主要是由于铜向铸坯表面层晶界的渗透，或者有AlN，BN或硫化物在晶界沉淀，这都降低了晶界的强度，引起晶界的脆化，从而导致裂纹的形成。减少铸坯表面星状裂纹的措施： （1）结晶器铜板表面应镀铬或镀镍，减少铜的渗透。

（2）精选原料，降低Cu、Sn等元素的原始含量，以控制钢中残余成分w(Cu)<0.20%。 （3）降低钢中含硫量，并控制w(Mn)/w(S)>40，有可能消除星状裂纹。 （4）控制钢中Al、N的含量。

（5）选择合适的二次冷却制度。

表面夹渣是指在铸坯表皮下2-10mm镶嵌有大块的渣子，因而也称为皮下夹渣。就其夹渣的组成来看，锰-硅盐系夹杂物的外观颗粒大而浅，Al2O3系夹杂物细小而深。若不清除，会造成成品表面缺陷，增加制品的废品率。夹渣的导热性低于钢，致使夹渣处坯壳生长缓慢，凝固壳薄弱，往往是拉漏的起因，一般渣子的熔点高易形成表面夹渣。

皮下夹渣深度小于2mm，铸坯在加热过程中可以消除；皮下夹杂深度在2-5mm是，热加工前铸坯必须进行表面精整。为消除铸坯表面夹渣，应采取的措施为：

（1）控制结晶器表面波动，使其小于?5mm； （2）浸入式水口插入深度应控制在最佳位置；

（3）浸入式水口出孔的倾角要选择得当，以出口流股不致搅动弯月面渣层为原则； （4）控制中间包塞棒的吹氩气量，防止气泡上浮时，对钢渣界面强烈搅动和翻动；

（5）选用性能良好的保护渣，并且w(Al2O3)原始含量应小于10%，同时控制一定厚度的液渣层。

在铸坯表皮以下，直径约1mm，长度在10mm左右，沿柱状晶生长方向分布的气泡，这些气泡若裸露于铸坯表面称其为表面气泡；小而密集的小孔叫皮下气孔，也叫皮下针孔；在加热炉内铸坯皮下气泡表面氧化，轧制过程不能焊合，产品形成裂纹；若埋藏较深的气泡，也会使轧后产品形成细小裂纹；钢液中氧、氢含量高也是形成气泡的原因。为此要采取以下措施：

（1）强化脱氧，如钢中溶解w(Al)>0.008%，可以消除CO气泡的生成。

（2）凡是入炉的一切材料，与钢液直接接触所有耐火材料，如钢包、中间包衬及保护渣和覆盖剂等必须干燥，以减少氢的来源。

（3）采用全程保护浇铸。

（4）选用合适的精炼方式降低钢中含气量。

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（5）控制中间包塞棒的吹入Ar气量。

铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的凝固结构、偏析程度、内部裂纹、夹杂物含量及分布状况等。凝固结构是铸坯的低倍组织，即钢液凝固过程中形成的等轴晶和柱状晶的比例。铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统是密切相关的 中心偏析

钢液在凝固过程中，由于溶质元素在固液相中的再分配形成了铸坯化学成分的不均匀性，中心部位碳、磷、硫的含量明显高于其他部位，这就是中心偏析。中心偏析往往与中心疏松和缩孔相伴而存在的，从而恶化了钢的力学性能，降低了钢的韧性和耐蚀性，严重的影响产品质量。

中心偏析是由于铸坯凝固末期，尚未凝固富集偏析元素的钢流流动所造成的。铸坯的柱状晶比较发达，凝固过程常有“搭桥”发生。 中心疏松

在铸坯的断面上分布有细微的孔隙，这些孔隙称为疏松。分散分布于整个断面的孔隙称为一般疏松，在树枝晶间的小孔隙称为枝晶疏松；铸坯中心线部位的疏松称之为中心疏松。一般疏松和枝晶疏松在轧制过程中均能焊合，惟有中心疏松伴有明显的偏析，轧制后完全不能焊合。中心疏松和中心偏析严重时，还会导致中心线裂纹。中心疏松还影响着铸坯的致密度。 内部裂纹

铸坯从皮下到中心出现的裂纹都是内部裂纹，由于是在凝固过程中产生的裂纹，也叫凝固裂纹。从结晶器下口拉出带液心的铸坯，在弯曲、矫直和夹辊的压力作用下，于凝固前沿薄弱的固液界面上沿一次树枝晶或等轴晶界裂开，富集溶质元素的母液流入缝隙中，因此这种裂纹往往伴有偏析线，也称其为“偏析条纹”。在热加工过程中“偏析条纹”是不能消除，在最终产品上必然留下条状缺陷，影响钢的力学性能，尤其是对横向性能危害最大。

形状缺陷

13.5.4.1鼓肚变形

带液心的铸坯在运行过程中，于两支撑辊之间，高温坯壳中钢液静压力作用下，发生鼓胀成凸面的现象，称之为鼓肚变形，如图13-42所示。板坯宽面中心凸起的厚度与边缘厚度之差称之为鼓肚量，是用以衡量铸坯彭肚变形程度。高碳钢在浇铸大、小方坯时，在结晶器下口侧面有时会产生鼓肚变形，同时还可能引起角部附近的皮下晶间裂纹。

图13-42 连铸坯鼓肚示意图

板坯鼓肚会引起液相穴内富集溶质元素钢液的流动，从而加重铸坯的中心偏析，也有可能形成内部裂纹，给铸坯质量带来危害。 菱形变形

菱形变形也叫脱方。是大、小方坯的缺陷。菱形变形是指铸坯的一对角小于90°，另一对角大于90°。两对角线长度之差称为脱方量。用（脱方量/对角线平均长度）×100%来衡量菱形变形程度。铸坯的菱形变形程度应控制在3%以下。 圆铸坯变形

圆坯变形成椭圆形或不规则多边形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越严重。形成椭圆变形的原因有： （1）圆形结晶器内腔变形； （2）二冷区冷却不均匀； （3）连铸机下部对弧不准；

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（4）拉矫辊的夹紧力调整不当，过分压下。

针对以上形成的原因可采取相应措施，及时更换变形的结晶器，连铸机要严格对弧，二冷区均匀冷却，也可适当降低拉速，以增加坯壳强度，避免变形。

第三部分 知识产权相关知识

3.1了解知识产权的基本概念 3.2了解知识产权的分类 3.3了解知识产权法

3.4了解专利权的定义与分类 3.5了解商标的定义

3.6了解著作权与版权的定义

3.7了解专利权和商标的申报程序 3.8了解专利权和商标保护的时效

知识产权概念

知识产权是指对智力劳动成果依法所享有的占有、使用、处分和收益的权利。知识产权是一种无形财产，它与房屋、汽车等有形财产一样，都受到国家法律的保护，都具有价值和使用价值。有些重大专利、驰名商标或作品的价值也远远高于房屋、汽车等有形财产。

分类

知识产权是智力劳动产生的成果所有权,它是依照各国法律赋予符合条件的著作者以及发明者或成果拥有者在一定期限内享有的独占权利，它有两类:一类是版权，另一类是工业产权。

版权是指著作权人对其文学作品享有的署名、发表、使用以及许可他人使用和获得报酬等的权利；

工业产权则是包括发明专利、实用新型专利、外观设计专利、商标、服务标记、厂商名称、货源名称或原产地名称等的独占权利。

按照内容组成, 知识产权由人身权利和财产权利两部分构成，也称之为精神权利和经济权利。 所谓人身权利，是指权利同取得智力成果的人的人身不可分离，是人身关系在法律上的反映。例如，作者在其作品上署名的权利，或对其作品的发表权、修改权等，即为精神权利；

所谓财产权是指智力成果被法律承认以后，权利人可利用这些智力成果取得报酬或者得到奖励的权利，这种权利也称之为经济权利。它是指智力创造性劳动取得的成果，并且是由智力劳动者对其成果依法享有的一种权利。

知识产权法

知识产权法是指因调整知识产权的归属、行使、管理和保护等活动中产生的社会关系的法律规范的总称。知识产权法的综合性和技术性特征十分明显，在知识产权法中，既有私法规范，也有公法规范；既有实体法规范，也有程序法规范。但从法律部门的归属上讲，知识产权法仍属于民法，是民法的特别法。民法的基本原则、制度和法律规范大多适用于知识产权，并且知识产权法中的公法规范和程序法规范都是为确认和保护知识产权这一私权服务的，不占主导地位。

专利权定义与分类

专利，是“专利权”的简称，它是指一项发明创造，按照我国专利法规定，包括发明、实用新型和外观设计，经申请人向代表国家的专利主管机关提出专利申请，经审查合格后，由该主管机关向专利申请人授予的在规定的时间内对该项发明创造享有的专有权。

专利权（Patent Right），简称“专利”，是发明创造人或其权利受让人对特定的发明创造在一定期限内依法享有的独占实施权，是知识产权的一种。我国于1984年公布专利法，1985年公布该法的实施细则，对有关事项作了具体规定。

在国际上，专利一般是指发明专利。按照我国专利法的规定，专利分为发明、实用新型和外观设计三种。 商标定义

商标是一种法律用语，是生产经营者在其生产、制造、加工、拣选或者经销的商品或服务上采用的，为了区别商品或服务来源、具有显著特征的标志，一般由文字、图形或者其组合构成。经国家核准注册的商标为“注册商标”，受法律保护。商标注册人享有商标专用权。

著作权与版权的定义

在我国，版权就是著作权，它是文学、艺术和科学作品的创作者依法处分其作品的权利，包括人身权和财产权两部分。 版权包括：发表权、署名权、修改权和保护作品完整权、复印权、发行权、展览权、表演权等7项权利。

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专利权申报程序

一、申请人应提交的材料 1、专利项目评估申请表

2、被评估专利项目的专利证书、受理通知书、专利申请文件（包括说明书、权利要求书、摘要等）资料的复印件 3、非当年授权的需提交当年度缴纳专利年费发票的复印件 4、专利项目已形成产业化经营的有关材料证明 5、专利项目所获奖励的证书及相关材料的复印件 6、单位营业执照或个人居民身份证复印件

二、专利项目申报评估程序

1、申请人按要求填写专利项目评估申请表并提交有关材料 2、市知识产权局对申请人所提交的材料进行格式审查

3、审查合格后，由具有专利资产评估资质的评估机构进行评估 4、由市知识产权局将评估结果通知当事人 三、办理时限

以申请专利项目评估单位提交的合格申请材料之日起，一般在五个工作日内对申请情况提出认定意见。

提交商标注册申请 由商标事务所代理提交，提交的资料有： 1．商标注册委托书

商标注册委托书可从本网站“表格下载”栏目中下载或者到商标事务所索取。 注：申请人必须在该委托书上签字盖章。 2．申请人资格证明资料：

a．以公司名义申请，附企业营业执照复印件； b．以个人名义申请，附身份证或者护照复印件。 3．商标图样：清晰商标图样（12份），图片长为5—10厘米，宽为5—10厘米；最好是提供电子版图样。

4．优先权证明

如果根据巴黎公约您享有优先权，请详细列出该优先权涉及的商品或服务以及相关证明。优先权的获得期限是在第一次申请的六个月内

5．列出寻求注册的商品或者服务，指出商标类别

所有商品或者服务必须严格按照商标分类表列举，商标分类可从本网站“商标分类表”栏目中查询。

二 、受理商标注册通知 商标局接收到商标申请资料后，会先详细检视申请表格及所有附件，以查看表格内须填写的部分是否已经填妥、有关资料是否正确、所需资料是否不全，费用是否交齐。如无意外，商标局会出具受理通知书，时间大概为3个月。

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