炼铁简答题

六、简答题

1. 焦炭在高炉冶炼中的作用是什么？

(1)燃烧时放热作发热剂；(2)燃烧产生的CO气体及焦炭中的碳素还原金属氧化物做还原剂； (3)支撑料柱，其骨架作用；(4)生铁渗碳剂。 2. 如何降低炉顶煤气的温度？

使用低焦比，高风温，富氧加温鼓风，冷矿入炉和炉料与煤气合理分布的操作，均可以降低炉顶煤气温度。

6. 影响高炉热制度的因素有哪些？ 答案：影响高炉热制度的因素是：

(1)影响T理方面：风温、富氧、喷吹、鼓风湿度；

(2)影响热量消耗方面：品位、冶金性能、炉内间接还原发展程度；

(3)影响热交换方面：煤气流和炉料分布与接触情况，传热速率和W料/W气（水当量比）； (4)日常设备管理和操作管理方面：漏水、装料设备运行，称量是否准确等。 8. 高炉炉渣的作用与要求

高炉渣应具有熔点低、密度小和不溶于铁水的特点，渣与铁能有效分离获得纯净的生铁，这是高炉造渣的基本作用。在冶炼过程中高炉渣应满足下列几方面的要求：

（1）炉渣应具有合适的化学成分，良好的物理性质，在高炉内能熔融成液体并与金属分离，还能够顺利地从炉内流出；

（2）具有充分的脱硫能力，保证炼出合格优质生铁；

（3）有利于炉况顺行，能够使高炉获得良好的冶炼技术经济指标；

（4）炉渣成分要有利于一些元素的还原，抑制另一些元素的还原，即称之为选择还原，具有调整生铁成分的作用；

（5）有利于保护炉衬，延长高炉寿命。 10. 如何对铁矿石进行评价？

(1)含铁品位：以质论价，基本上以含铁量划分；

(2)脉石成分及分布：酸性脉石愈少愈好，碱性稍高可用，AI2O3不应很高； 有些贫矿的结晶颗粒较为粗大，易选可用，否则应慎重；

(3)有害元素含量：S、P、As、Cu易还原为元素进入生铁，对后来产品性能有害。碱金属B、Zn、Pb和F等虽不能进入生铁，但破坏炉衬或易于挥发，在炉内循环导致洁瘤或污染环境，降低了使用价值；

(4)有益元素：Cr、N1、V、Nb等进入生铁，并对钢材有益，T1及稀土元素可分离提取有较高是宝贵的综合利用资源；

(5)矿石的还原性：还原性好可降低燃烧消耗；

(6)矿石的高温性能：主要是受热后强度下降不易过大，不易于破碎及软化熔融，温度不可过低。

选矿及回收的粉矿都必须经过造矿才能应用，选矿过程是提供改进矿石性能的大好机会。 12. 高碱度烧结矿与自熔性烧结矿相比其性能优越在那里？

(1)随着碱度的提高，烧结矿中易还原的铁酸钙量逐步增加，还原性得到改善，当碱度提高到一定数值时，铁酸钙成为主相，特别是以针状析出时，还原性最佳，二元碱度大致在2.0左右，如果烧结矿碱度再提高，还原性较差的铁酸二钙及铁酸三钙数量增加，导致还原性下降。酸碱度最佳的峰值应由试验确定；

(2)具有较好的冷强度和较低的还原粉化率；(3)具有较高的荷重软化温度； (4)具有良好的高温还原性和熔滴特性。 14. 实现高炉长寿有哪些措施？

(1)提高炉衬材质，严格筑炉质量；(2)改进冷却设备和冷却制度；

(3)实现控制热流、控制操作炉型的优化操作制度；(4)推行护炉、补炉技术。 15. 高炉选择装料制度的目的是什么？

答案：目的是依据装料设备的特点及原燃料的物理性能，采取不同的装料方法，调整炉料在炉喉的分布状况，达到控制煤气流的合理分布，以实现最大限度地利用煤气的热能和化学能。 16. 高炉接受高风温的条件？

(1)精料；(2)喷吹燃料；(3)加湿鼓风；(4)搞好上下部调剂，保证高炉顺行。 17. 影响炉缸渣铁温度的因素有哪些？ （1）热风温度的影响；（2）富氧的影响；（3）焦比的影响；（4）高炉冶炼的影响； （5）风量的影响。

18. 高炉冷却的目的是什么？

（1）使砖衬保持一定的强度，维护炉型，保护炉壳；

（2）形成保护性渣皮，代替砖衬工作（3）保护各种金属构件。 19. 精料的内容包括哪些方面？ (1)熟料率高，矿石品位高。

(2)数量充足，物理化学性能稳定。

(3)粒度适当、均匀，含粉低，低温还原粉化率低。 (4)炉料强度高，有良好的还原性。

(5)有良好的高温冶炼性能，软熔温度高，软化区间窄。 20. 富氧鼓风对高炉冶炼的影响是什么？ (1)提高冶炼强度；(2)有利于高炉顺行；

(3)提高了理论燃烧温度；(4)增加了煤气中CO含量，有利于间接还原； (5)降低了炉顶煤气温度。

24. 炉内炉料下降必须具备哪些条件？ （1）必要条件：①风口焦炭燃烧腾出空间 ；②焦炭在下降过程中，由于直接还原耗碳腾出空间； ③矿石下降过程中，小颗粒进入大颗粒间，排列更紧密，矿石由固相变为液相体积收缩 ；④生成液态渣铁定期排出炉外。

（2）力学条件： 炉料在重力作用下降过程中受到一定的阻力，如：炉墙摩擦力、炉料之间的摩擦力、煤气对炉料的上浮力，炉料要想顺利下降必须克服这些条件。 25. 13.CO2+C=2CO一般叫什么反应？对高炉冶炼过程有什么影响？ 该反应叫气化反应，对高炉的影响：

（1）消耗焦炭（2）吸收高温区的热量（3）破坏焦炭的强度（4）影响高炉料柱的透气性。 26. 什么情况下允许加净焦？ (1)发生连续崩料或坐料时； (2) 低料线时间太长时；

(3) 炉凉，其它措施不能迅速挽回正常炉温时；

(4) 炉况失常，连续坐料次数过多，料柱透气性严重恶化时； (5) 长期休风前后； (6)突然停止喷煤时。

28. 简要说明造渣的作用？

(1)与铁矿石中的脉石组成低熔点化合物，即炉渣，使渣铁良好分离； (2)利于铁水脱S； (3)可调整铁水成分； (4)确保高炉顺行；

(5)保护炉衬，在特定情况下也可起到清理炉衬的作用。

29. 高炉有哪几种基本操作制度？根据什么选择合理的操作制度？ (1)热制度，即炉缸应具有的温度与热量水平；

(2)造渣制度，即根据原料条件，产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求，选择合适的炉渣成分（重(3)点是碱度）及软熔带结构和软熔造渣过程； (4)送风制度，即在一定冶炼条件下选择适宜的鼓风参数；

(5)装料制度，即对装料顺序、料批大小和料线高低的合理规定。

(6)高炉的强化程度、冶炼的生铁品种、原燃料质量、高炉炉型及设备状况等是选定各种合理操作制度的根据。 30. 高压操作有何特点？

(1)有利于提高冶强，增加产量，改善煤气流的分布，降低煤气流速，促进高炉的稳定顺行； (2)有利于高炉的稳定顺行：下上压差降低，煤气对炉料下降的阻力降低，有利于高炉顺行； (3)降低焦比：高炉的稳定顺行，煤气流的合理分布，高炉的热能、化学能的利用得到提高，炉尘吹出量减少，实际负荷增加。 (4)高炉炉渣的作用与要求

(5)答案：高炉渣应具有熔点低、密度小和不溶于铁水的特点，渣与铁能有效分离获得纯净的生铁，这是高炉造渣的基本作用。在冶炼过程中高炉渣应满足下列几方面的要求：

(6)炉渣应具有合适的化学成分，良好的物理性质，在高炉内能熔融成液体并与金属分离，还能够顺利地从炉内流出；

(7)具有充分的脱硫能力，保证炼出合格优质生铁；

(8)有利于炉况顺行，能够使高炉获得良好的冶炼技术经济指标；

(9)炉渣成分要有利于一些元素的还原，抑制另一些元素的还原，即称之为选择还原，具有调整生铁成分的作用；

有利于保护炉衬，延长高炉寿命。 31. 高炉炼铁加熔剂的作用是什么？

（1）降低脉石的熔点形成低熔点炉渣与铁水分离； （2）去硫改善生铁质量。 32. 通过什么途径可降低焦比?

（1）降低热量消耗 ； （2）降低直接还原度；（3）增加非焦碳的热量吸收 ；（4）增加非焦碳的碳素收入。

34. 高炉内的基本热交换现象是什么？ 炉缸煤气在上升过程中把热量传递给炉料，温度逐渐降低；而炉料在下降过程中吸收煤气的热量，温度逐渐上升。

35. 高炉炉内操作的基本任务是什么？ 及时对炉况的变化作出正确的判断，灵活运用上下部调剂的措施，使炉料和煤气流合理分布，促进高炉炉况稳定，顺行。

36. 维护好出铁口的措施有哪些？

(1)开好流铁孔道；(2)严禁潮铁口出铁；(3)炮泥质量好；(4)尽量多放上渣；(5)每次出净渣铁；(6)出铁角度要合理。

39. 高炉提高冶炼强度冶炼应具备那些条件？ （1）原料条件好；

（2）合理的炉型（炉缸直径大、矮胖型、风口数目多）； （3）采用高压、高风温、富氧、喷吹等手段配合； （4）风机具有大风量的能力；

（5）操作上要及时放渣、放铁。

40. 写出铸造铁改炼制钢铁矿批调整计算公式：原矿批 计算公式为：（1－Si%波动值×10%） 41. 炉前操作的主要任务是什么？

答案：通过渣口、铁口及时出净渣铁，保护好渣口、铁口、风口以及炉前设备，确保高炉安全生产。

45. 低料线的危害是什么

（1）打乱了炉料的正常分布，破坏了煤气流分布的合理性，影响炉况顺行；

（2）未予热还原的炉料直接落入高温区，增加直接还原，易造成炉温低和焦比的升高； （3）炉顶温度尚未及时切煤气易烧坏布袋，当顶温大于400℃时间过长，易损坏炉顶设备；（4）长期低料线易造成炉墙结厚或结瘤。 46. 碱金属在高炉生产中的危害。

（1） 降低矿石的软化温度，增加高炉热量消耗； （2）引起球团矿的异常膨胀从而严重粉化；

（3）强化焦碳的气化反应能力，使反应后强度急剧降低； （4） 造成高炉料柱透气性严重恶化；

（5）液态或固态碱金属黏结于炉衬上，造成高炉严重结瘤 47. 炉缸、炉底烧穿的原因及征兆。 原因：（1）设计不合理，耐火材料质量低劣，筑炉质量不高等； （2）冷却强度不够；

（3）原料条件不好，经常使用含铅或碱金属高的原料冶炼； （4）炉况不顺，使用萤石洗炉；

（5）铁口工作不正常，长期过浅，铁口中心线不正。 征兆：（1） 炉缸、炉底水温差和热流强度超标； （2）冷却壁出水温度突然升高，或突然断水； （3）炉壳发红或炉基裂缝冒煤气；（4）出铁时见下渣后铁量增多，甚至是先见下渣后见铁，严重时出铁量比理论铁量明显减少。 48. 高炉生产用哪些原料？

答案：高炉生产用的主要原料是铁矿石及其代用品、锰矿石、燃料和熔剂。 铁矿石包括天然矿和人造富矿。

铁矿石代用品主要有：高炉炉尘、氧气转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣以及一些有色金属选矿的高铁尾矿等。这些原料一般均在加入造块原料中使用。锰矿石一般只在高炉洗炉或生产铸造生铁、锰铁时才使用。燃料包括焦碳和喷吹燃料。熔剂包括酸、中、碱性。 49. 19.H2与CO的还原相比有什么特点？

（1）H2与CO还原一样，均属于间接还原，反应前后气相体积没有变化，即反应不受压力影响；

（2）除Fe2O3的还原外，Fe3O4和FeO的还原均为可逆反应。在一定温度下有固定的平衡气相成分，为了铁氧化物的还原彻底，都需要过量的还原剂；

（3）反应为吸热过程，随温度升高，平衡气相曲线向下倾斜，H2的还原能力提高； （4）从热力学因素看810℃以上，H2还原能力高于CO的还原能力，810℃以下则相反； （5）从反应动力学看，因为H2与其反应产物H2O的分子半径均比CO与其反应产物CO2的分子半径小，因而扩散能力强。以此说明不论在低温或高温下，H2还原反应速度CO还原反应速度快；

（6）在高炉冶炼条件下，H2还原铁氧化物还可以CO和C还原反应的加速进行。

50. 如何选择炉渣的熔化性。

（1）对软熔带位置高低的影响。难熔渣开始软熔温度较高，从软熔到熔化的范围小，则在高炉内软熔带的位置低，软熔层薄，有利于高炉顺行；在炉内温度不足的情况下可能粘度升高，影响料柱透气性，不利于顺行。易熔渣在高炉内软熔位置较高，软熔层厚，料柱透气性差；另一方面易熔渣流动性好，有利于高炉顺行；

（2）对高炉炉缸温度的影响。难熔炉渣在熔化前吸收的热量多，进入炉缸时携带的热量多，有利于提高炉缸温度；易熔渣则相反；

（3）影响高炉内热量消耗和热量损失。难熔炉渣要消耗更多的热量，流出炉外时炉渣带走的热量较多，热损失增加，使焦比升高；易熔渣则相反；

（4）对炉衬寿命的影响。当炉渣熔化性温度高于高炉某处的炉墙温度时炉渣易凝结而形成渣皮，对炉衬起保护作用；易熔炉渣因其流动性过大会冲刷炉墙。

七、论述题

1. 怎样选择合理的热制度？

(1)根据生产铁种的需要，选择生铁含硅量在经济合理水平； (2)根据原料条件选择生铁含硅量；

(3)结合技术水平与管理能力水平选择热制度； (4)结合设备情况选择热制度。

2. 如何理解高炉以下部调剂为基础，上下部调剂相结合的调剂原则？

答案：下部调剂决定炉缸初始煤气径向与园周的分布，通过确定适宜的风速和鼓风动能，力求煤气在上升过程中径向与园周分布均匀。上部调剂是使炉料在炉喉截面上分布均匀，使其在下降过程中能同上升的煤气密切接触以利传热传质过程的进行。炉料与煤气的交互作用还取决于软熔带的位置与形状以及料柱透气性好坏。无论炉况顺行与否、还原过程好坏，其冶炼效果最终都将由炉缸工作状态反应出来，所以炉缸是最主要的工作部位，而下部调剂正是保证炉缸工作的基础。因此，在任何情况下都不能动摇这个基础。 5. 高炉炉体内衬砖有哪些质量要求？

(1)对长期处在高温高压条件下工作的部位，要求耐火度高，高温下的结构强度大(荷重软化点高、高温机械强度大)，高温下的体积稳定性好(包括残存收缩和膨胀、重烧线收缩和膨胀要小)；

(2)组织致密，体积密度大，气孔率小，特别是显气孔率要小，提高抗渣性和减小碳黑沉积的可能；

(3)Fe2O3含量低，防止与CO在炉衬内作用，降低砖的耐火性能和在砖表面上形成黑点、熔洞、熔疤、鼓胀等外观和尺寸方面的缺陷；

(4)机械强度高，具有良好的耐磨性和抗冲击能力。 6. 试述合理热制度的选择？

答案：在一定的原燃料条件下，合理的热制度要根据高炉的具体特点及冶炼品种来定。首先应根据铁种的需要，保证生铁含硅量、含硫量在所规定的范围内。冶炼制钢铁时，［Si］含量应控制在0.2~0.5%之间。其次，原燃料含硫高，物理性能好时，可维持偏高的炉温；在原燃料管理稳定的条件下，可维持偏低的生铁含硅量；在保证顺行的基础上，可维持稍高的炉渣碱度，适当降低生铁含硅量；高炉炉缸侵蚀严重或冶炼过程出现严重故障时，要规定较高的炉温。重视铁水温度指标。2000m3以上的高炉顺行状态时铁水温度不应低于1470℃，中小高炉一般为1450℃。

8. 试述炉渣离子结构理论是如何解释炉渣碱度与粘度之间的关系的。

答案：炉渣离子结构理论认为，炉渣粘度取决于构成炉渣的硅氧复合负离子的结构形态，炉

渣粘度随碱度而变，是由于随着炉渣碱度的变化，硅氧复合负离子的结构形态发生了变化。由于碱性氧化物能提供氧离子而酸性氧化物吸收氧离子，所以，熔渣碱度不同，熔渣中的O/Si比值不同，从而形成结构形态不同的硅氧复合负离子，形成的负离子群体越庞大越复杂，炉渣粘度也越大。反之，炉渣中增加碱性氧化物CaO、MgO、FeO、MnO等，增加氧离子浓度，从而提高O/Si比值，则复杂结构开始裂解结构变简单，熔渣粘度降低。不过，碱度过高时，粘度又会上升。原因是碱度过高时形成熔化温度很高的渣相，熔渣中开始出现不能熔化的固相悬浮物所致。

9. 试述高炉内碳的气化反应和CO的分解反应对高炉的影响。

答案：CO2与固体C之间的反应(CO2+C=2CO－165766kJ)称为碳的气化反应(或称CO2的分解反应)，它是一个吸热反应，吸热量很大，因此高温对这个反应是有利的。高炉冶炼过程中，气化反应的发展程度决定直接还原与间接还原。由于高温下气化反应很快，通过反映FeO+CO=Fe+CO2产生的CO2立即与固体C作用形成CO，总的结果是FeO+C=Fe+CO，即直接还原。所以，高温区只有直接还原。低温下气化反应很慢，产生的CO2不变为CO，即间接还原。因此，高炉低温区只有间接还原。这个温度界限大约为900～1000℃。

另外，由于气化反应的存在，一部分(大约50%)碳酸盐在高温区分解产生的CO2与固体C作用，不仅消耗了焦炭，而且吸收热量，增加高炉热量消耗，降低风口前燃烧的碳量，对高炉冶炼不利；气化反应的逆反应(2CO=C+CO2+165766kJ)叫做CO的分解反应。低温对这个反应有利，450～600℃范围内有明显发展，反应产生的碳黑(粒度极细的固体碳)非常活泼，渗入到矿石空隙中参加还原，并且与高炉上部还原产生的海绵铁发生渗碳反应，降低铁的熔点，还可能渗入炉衬耐火砖缝隙中侵蚀炉衬。如果发生大量的分解反应，则分解产生的固体C沉积在料块中间，恶化高炉透气性，对高炉冶炼产生不利影响。 11. 试简述高炉操作的任务。 答案：高炉操作的任务是在已有原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用一切操作手段，调整好炉内煤气流与炉料的相对运动，使炉料和煤气流分布合理，在保证高炉顺行的同时，加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程，充分利用能量，获得合格生铁，达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。 14. 试述高压操作对高炉冶炼的影响 （1）高压操作有利于提高高炉的冶强；

（2）高压操作有利于炉况顺行，减少管道行程，降低炉尘吹出量； （3）高压操作可降低焦比；

（4）高压操作有利于降低生铁含硅量，有利于获得低硅生铁。 17. 如何选择炉渣的熔化性。

（1）对软熔带位置高低的影响。难熔渣开始软熔温度较高，从软熔到熔化的范围小，则在高炉内软熔带的位置低，软熔层薄，有利于高炉顺行；在炉内温度不足的情况下可能粘度升高，影响料柱透气性，不利于顺行。易熔渣在高炉内软熔位置较高，软熔层厚，料柱透气性差；另一方面易熔渣流动性好，有利于高炉顺行；

（2）对高炉炉缸温度的影响。难熔炉渣在熔化前吸收的热量多，进入炉缸时携带的热量多，有利于提高炉缸温度；易熔渣则相反；

（3）影响高炉内热量消耗和热量损失。难熔炉渣要消耗更多的热量，流出炉外时炉渣带走的热量较多，热损失增加，使焦比升高；易熔渣则相反；

（4）对炉衬寿命的影响。当炉渣熔化性温度高于高炉某处的炉墙温度时炉渣易凝结而形成渣皮，对炉衬起保护作用；易熔炉渣因其流动性过大会冲刷炉墙。

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