钢铁冶金学（炼铁部分）

第一部分 基本概念及定义

1. 高炉法：传统的以焦炭为能源，与转炉炼钢相配合，组成高炉—转炉—轧机流程，被称为长流程，是目前的主要流程。

2. 非高炉法：泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，组成直接还原或熔融还原—电炉—轧机流程，被称为短流程，是目前的辅助流程。

3. 钢铁联合企业：将铁矿石在高炉内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢锭或连铸坯，经轧制等塑形变形方法加工成各种用途的钢材。

4. 高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在平面到大料钟下降位置下沿水平面之间的容积。

5. 铁矿石：凡是在一定的技术条件下，能经济提取金属铁的岩石。 6. 富矿：一般含铁品位超过理论含铁量70%的矿，对于褐铁矿、菱铁矿及碱性脉石矿含铁量可适当放宽。

7. 还原性能：矿石中铁结合的氧被还原剂夺取的难易程度。主要取决于矿石的致密程度、空隙及气孔分布状态。一般还原性好，碳素燃料消耗量低。

8. 熔剂：由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定数量的助熔剂，该物质就称为熔剂。

9. 耐火度：抗高温熔化性能的指标，用耐火锥变形的温度表示，它表征耐火材料的热性质，主要取决于化学组成、杂质数量和分散程度。实际使用温度要比耐火度低。

10. 荷重软化点：在施加一定压力并以一定升温速度加热时，当耐火材料塌毁时的温度。它表征耐火材料的机械特性，耐火材料的实际使用温度不得超过荷重软化点。

11. 耐急冷急热性（抗热震性）：是指在温度急剧变化条件下，不开裂、不破碎的性能。

12. 抗蠕变性能：荷重工作温度下，形变率。 13. 抗渣性：在使用过程中抵御渣化的能力。

14. 高炉有效容积利用系数（吨/米·日）=合格生铁折合产量/（有效容积×规定工作日）。

15. 入炉焦比：干焦耗用量/合格生铁产量（Kg/t），一般250~550Kg/t。 16. 冶炼强度：干焦耗用量/（有效容积×实际工作日），t/m3·h。 17. 高炉寿命有两种表示方法，一种是指两代高炉大修之间高炉实际运行的时间，即不计计划中进行的中小修而造成的休风以及封炉时间。一般5年以下为低寿命，5~10年为中等，10年以上为长寿。另一种是指每立方米炉容在一代炉龄期内的累计产铁量。一般3000t/m3以下为低寿命，3000~5000 t/m3为中等，5000 t/m3以上为长寿。

8. 鼓风动能：指鼓风克服风口区的各种阻力向炉缸中心穿透的能力。 19. 理论燃烧温度：在与环境绝热的条件下，所有由燃料和鼓风带入的显热及碳素燃烧放出的化学热，全部传给燃烧产物——炉缸煤气，这时煤气达到的温度，称为理论燃烧温度。我国的理论燃烧温度在2050~2150℃。

20. 炉渣碱度：炉渣中碱性氧化物与酸性氧化物的比值，用符号R表示。

21. 熔化性：指炉渣熔化的难易程度，一般用熔化温度及熔化性温度来表示。

22. 熔化温度：熔化温度过高，过分难熔，在炉内只能呈半熔融、半流动的状态，将造成炉料“难行”,渣铁难以分离；熔化温度过低，难以继续提高炉缸温度，加之FeO直接还原大量吸热，将引起炉凉，会使脱硫能力减弱，最终导致焦比升高。

23. 熔化性温度：熔化性温度高，渣形成的较晚，软熔带低，有利于提高炉缸温度；熔化性温度过高，将引起粘度升高，流动性变差。使高炉不能正常生产。实际高炉的熔化性温度常在1250－1350℃。 24. 粘度：是指流体流动过程中，内部相邻各层间发生相对运动时内摩擦力大小的量度，与流动性互为倒数。

25. 初渣:指在高炉的适当温度区域（软熔带）刚开始出现的液相炉渣。

26. 中间渣:指处于滴落过程中成分、温度在不断变化的液相炉渣。 27. 终渣:指已经下达炉缸，并周期性地从炉内排出地液相炉渣。 28. 上部调节：通过选择装料制度，以控制煤气流分布的一系列操作措施。

29. 装料顺序：是指一批料中矿石和焦炭进入高炉的顺序。

30. 热制度：指炉内的热状态（温度和温度分布－由热平衡确定）。实质上是多种操作制度的综合结果，主要由产品及炉渣的温度和成份体现。

31. 正装：一批料中矿石在先，焦炭在后。 32. 倒装：一批料中焦炭在先，矿石在后。

33. 同装：一批料中矿石和焦炭只开一次大钟，同时装入炉内。 34. 分装：矿石和焦炭分开两次入炉。 35. 混同装：一批料中前后都有焦炭。

36. 置换比：喷吹1kg(或1m3)燃料能替换多少焦炭，一般为0.8。 37. 喷吹量：喷入高炉的燃料量。

38. 富氧鼓风：是往高炉鼓风中加入工业氧，使鼓风含氧量超过大气含氧量。

39. 动量传输：具有一定运动速度的流体分子在运动过程中，由于与其他分子发生碰撞、摩擦或位置的交换，在与流动方向上发生了动量传递下现象。

40. 传输现象：同一物质或不同介质间，由于存在速度差、温度差或浓度差而发生的动量、热量和质量传递的不可逆过程。

41. 附壁效应：靠炉墙处，由于ε实际较大，且通道较为光滑，气体易通过，即所谓“附壁效应”。

42. 水当量：单位时间内炉料和炉内气流温度变化1℃时，所吸收或放出的热量。常用冶炼单位生铁的炉料和煤气流作为衡量水当量的基准。

第二部分 填空题

1. 传统的高炉法炼铁以焦炭为能源，非高炉法通常分为直接还原和熔融还原。

2. 钢铁联合企业中的炼铁生产的主要生产环节有原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等。

3. 钢含碳量小于2.11%，生铁含碳量大于2.11%，熟铁含碳量小于0.02%。

4. 由高炉出铁口中心线所在平面到大料钟下降位置下沿水平面之间的容积称为高炉有效容积。目前我国最大的高炉是上海宝山钢铁总厂的1号高炉，容积为4063m3，国外已有5000m3以上的巨型高炉。

5. 现代高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段组成。 6. 高炉炼铁过程主要由以下设备系统构成：供料系统，送风系统，除尘系统，渣铁处理系统，燃料喷吹系统。

7. 高炉炼铁过程，炉内各区域可以分为固体炉料区、软熔区、疏松焦炭区、压实焦炭区、渣铁贮存区和风口焦炭循环区六个区。（储存？）

8. 高炉炼铁过程中，焦炭的作用有：提供热量，支撑气流管道（焦窗作用），还原剂作用。 9. 高炉使用的含铁原料主要是铁矿石和其他二次含铁原料。

10. 地壳中铁元素含量居第四位，约4.2%，由于以富集状态存在，故有开采价值，但不存在单质铁，通常是以氧化物、硫化物形式存在。高炉冶炼1吨生铁，约需1.6~1.8吨铁矿石。 11. 常见的三种铁矿石：赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿。

12. 其他含铁原料包括：高炉尘、转炉尘、轧钢皮、硫酸渣。 13. 含铁原料的含Fe品位越高，越有利于降低焦比和提高产量。TFe升高1%，焦比降低2%，产量提高3%。

14. 低温还原粉化率的测定方法有静态法和动态法两种。

15. 天然矿石RI<60%，球团矿RI=60~70%，烧结矿RI=65~75%。 16. 含铁原料的脉石成分包括：SiO2、Al2O3、CaO和MgO等。

17. 烧结矿软化开始温度较高，软化区间较窄；球团矿软化开始温度较低，软化区间较宽。 18. 熔剂的分类有：碱性熔剂（石灰石、白云石），酸性熔剂（石英），中性熔剂（铁矾土），特殊熔剂（萤石、均热炉渣）。

19. 高炉希望焦炭反应性要小一些。影响反应性的因素有：焦炭的粒度、比表面积，碱金属、铁、钒等的催化作用。

20. 喷吹燃料的种类有：固体燃料，气体燃料，液体燃料。 21. 喷吹燃料中，固体燃料为煤（80~230Kg/t）。

22. 喷吹燃料中，气体燃料包括：天然气，石油气，焦炉和高炉煤气，转炉煤气，发生炉煤气。 23. 喷吹燃料中，液体燃料包括：重油，柴油，焦油。 24. 耐火材料按化学特性分类：a.酸性耐火材料，以SiO2质为主；b.中性耐火材料，以Al2O3、Cr2O3和C质等为主；c.碱性耐火材料，以CaO、MgO质为主。 25. 耐火材料按耐火度分类：a.普通耐火材料，1580~1770℃；b.高级耐火材料，1770~2000℃；c.特殊耐火材料，>2000℃。

26. 抗高温熔化性能的指标是耐火度，用耐火锥变形的温度表示。它表征着耐火材料的热性质，主要取决于化学组成、杂质数量和分散程度。实际使用温度要比耐火度低。 27. 耐火材料的选择原则包括两个方面：使用的温度，使用的环境。

28. 热风炉的风温可达1250~1350℃，要求炉顶温度相应达到1500~1550℃，硅砖是较理想的耐火材料。

29. 高炉产品包括：铁水，炉渣，高炉煤气和炉尘。

30. 锰铁：高炉只生产高碳锰铁。

31. 硅铁：炼钢用脱氧剂和合金添加剂、还原剂。 32. 高炉渣：用于制造水泥。

33. 炉尘：处理后可作烧结原料。 34. 高炉冶炼过程中，燃烧带的燃烧状态有静态和动态两种。前者是在鼓风动能低时(小高炉、固定床)，炭块是相对静止的，后者是在鼓风动能高时(一般大、中型高炉、流化床)，炭块是在剧烈的旋转运动中与氧反应而气化。

35. 燃烧带处温度最高，碳只能与氧或水反应生成CO，其他为H2和N2。 36. 还原反应的控制环节三步骤为外扩散、内扩散、界面化学反应。

37. 各种矿石还原性由高到低的顺序是：球团矿→褐铁矿→烧结矿→菱铁矿→赤铁矿→磁铁矿 。

38. 炉渣碱度的表示方法：1）二元碱度：R=CaO/SiO2；三元碱度：R=（CaO+MgO）/SiO2；四元碱度：R=（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）。

39. 熔化温度过高，过分难熔，在炉内只能呈半熔融、半流动的状态，将造成炉料“难行”,渣铁难以分离；熔化温度过低，难以继续提高炉缸温度，加之FeO直接还原大量吸热，将引起炉凉，会使脱硫能力减弱，最终导致焦比升高。

40. 熔化性温度高，渣形成的较晚，软熔带低，有利于提高炉缸温度；熔化性温度过高，将引起粘度升高，流动性变差，使高炉不能正常生产。实际高炉的熔化性温度常在1250－1350℃。

41. 高炉渣按其成渣过程有初渣，中间渣，终渣之分。 42. 气相还原需要一个过剩系数。

43. 高炉的生产原则是：优质、低耗、高产、长寿、高效益。 44. 有效容积利用系数（ηV）、冶炼强度（I）和焦比（K）之间的关系为：ηV = I /K。 45. 生铁质量指标有：[S]，铁水温度。

46. 提高产量，冶炼强度过高，炉料停留时间减少，脱硫反应能力下降，铁水加热不充分，将导致铁水[S]升高，温度下降。

47. 高炉操作制度有：装料制度——上部调节；送风制度——下部调节；造渣及热制度——物料平衡及热平衡计算。

48. 高炉装料系统有：双钟式系统（双钟马基式旋转布料器），可调炉喉系统（变径炉喉活动板布料器），无料钟装料系统（无钟炉顶布料溜槽布料器）。

49. 无钟炉顶的四种典型的布料方式有：扇形布料，螺旋布料或步进式同心圆布料，定点布料，扇形布料。

50. 生产上可供选择的装料制度内容有：批重、装料顺序、料线和高炉装料系统的布料功能变动等。

51. 批重大于临界批重时,矿石布向中心较多，加重中心；批重过大则中心、边缘均加重。批重小于临界批重时,矿石布不到中心，此时，随批重增加而加重边缘的作用不明显。 52. 高炉喷吹燃料后，保持焦批不动，扩大矿石批重，以保持焦窗面积。

53. 料线的高低，可以改变炉料堆尖位置与炉墙的距离。一般选用料线在碰撞点(面)以上，并保证加完一批料后仍有0.5m以上的余量；以免影响大钟或溜槽的动作，损坏设备。 54. 装料顺序按炉料入炉顺序可分为：正装、倒装、同装、分装、混同装。

55. 在料线高低、批重大小一定的情况下，主要靠炉料装入炉内的先后次序来控制炉料在炉喉内的分布。先落入炉的料一般靠近炉墙多，后入炉的料沿已形成的料面斜坡滚向中心较多。当焦炭的堆角小于矿石的堆角，上述规律（如图）适用，焦炭的堆角大于矿石的堆角，则反常。矿石粒度：大块矿石加重中心，小块矿石加重边缘。

56. 装料顺序是指一批料中矿石和焦炭进入高炉的顺序。

57. 适宜冶炼强度随冶炼条件的改善不断增大的，对应的最低焦比也将进一步下降。（如图）

58. 一般无料钟式高炉装料顺序对煤气流分布的调节作用不如料钟式高炉。但批重的影响，无论对何种装料设备的高炉都大。

59. 上下部调节相配合是组织最佳的煤气流动状态的关键。下部调节的效果较上部调节快而有效。

60. 送风制度包括鼓风量、风中含氧及含湿量、风温、风压、风口直径、风口中心线与水平的倾角，风口端伸入炉内的长度等。由此又确定了两个重要的鼓风参数，即风速和鼓风动能。 61. 适宜的鼓风动能与炉缸直径、原燃料条件有关。炉缸直径越大，鼓风动能E越大；原燃料条件差，应保持较低的E值，原燃料条件好，应保持较高的E值。E值增大，燃烧带扩大，边缘气流减少，中心气流增强。喷吹燃料后，精确计算E值困难，我国的喷煤实践，每增加10％喷煤量，风口面积应扩大8％左右。

62. 造渣制度包括造渣过程和对终渣性能的控制，主要是[Si]和[S]。 63. 造渣制度选择的依据：冶炼条件、生铁品种。

64. 热制度的表示方法:铁水温度和生铁含硅量。前者正常生产是在1350℃－1550℃之间波动，一般为 1450℃左右，俗称“物理热”；后者硅全部是直接还原，炉缸热量越充足，越有利于硅的还原，生铁中含硅量就高，因此生铁含硅量的高低，在一定条件下可以表示炉缸热量的高低，俗称“化学热”。目前许多工厂尚无直接测量铁水温度的仪器，生铁含硅量是表示热制度的常用指标。

65. 传统的炉缸渣、铁排放一般是一个铁口、两个渣口。出铁前从渣口排出上渣，出铁时从铁口排出铁水和下渣。

66. 炉况判断的方法有直接观测法和利用仪表判断两种。前者包括看铁、看渣和看风口。 67. 常见的炉况失常包括低料线、管道行程、崩料、悬料现象，利用上下部调节及时处理，能较快恢复， 否则，会出现炉缸堆积、大凉、炉缸冻结等大事故。煤气流长期分布不合理及炉温大幅波动，会导致炉墙结厚、结瘤。炉况失常最为严重的使炉缸和炉底烧穿。

68. 高风温取得的具体采用措施有：采用高发热值的燃料，预热空气和燃料。

69. 高炉允许的最低理论燃烧温度至少应高于冶炼的液体产品温度，允许的炉缸煤气温度下限应保证能过热铁水和炉渣，以及保证其它吸热的高温过程(例如锰的还原，脱硫等)的进行。一般喷吹天然气时t理的下限控制在1850－1900℃，喷吹煤粉时应控制在2000~2100℃，当喷吹量已达到使t理降到允许的最低水平时，就要采用维持t理不再下降的高风温或富氧等措施，以进一步扩大喷吹量。

70. 置换比的表示形式有平均置换比、差值置换比和微分(瞬时)置换比三种。 71. 生产实践表明，喷吹的煤粉在风口燃烧带内的燃烧率保持在85％以上时，不会影响高炉。 72. 随着喷吹量的增加，喷吹燃料的置换比下降，可采用富氧来扩大喷吹量。富氧鼓风是往高炉鼓风中加入工业氧，使鼓风含氧量超过大气含氧量。

73. 加湿鼓风曾给高炉带来产量提高和焦比降低的作用，在高炉采用喷吹燃料后，加湿鼓风逐步淘汰。因为喷吹的作用更为明显。

74. 加湿鼓风的方法有：氯化锂脱湿法，冷却脱湿法，冷却+氯化锂脱联合湿法。

75. 非高炉法除高炉外不用焦炭炼铁的各种工艺方法，分为直接还原法和熔融还原法。前者是以煤、气体或液态燃料为能源和还原剂，在铁矿石软化温度以下还原获得固态海绵铁的工艺方法。后者是在熔融状态下完成还原反应(还原铁矿石)的工艺方法。

76. 直接还原法产品：海绵铁，直接还原铁（DRI）。 77. 气体还原剂法（气基法）：以天然气为主要能源，代表性方法有竖炉法、反应罐法和流态化法。固态

还原剂法（煤基法）：以煤为主要能源，代表性方法有SL-RN法、Krupp法。

78. 熔融还原法的分类：一步法和二步法。前者是用一个反应器完成铁矿石的高温还原和渣铁熔化，生成的CO排出反应器后在回收利用；后者是先利用CO能量在第一个反应器内预还原矿石，再在第二个反应器内补充还原和熔化。

79. 一步法熔融还原工艺，方法包括回转炉法，悬浮态法，电炉法和Romelt法。

80. 二步法熔融还原工艺，第一步：加热并预还原矿石，还原度一般在30％～80％，可使用低级能源。常用设备是悬浮态及回转窑；第二步：补充还原及渣铁熔化分离。常用设备是电弧炉霍等离子电炉。通常第一步及第二步能量消耗分别提供，或只由第二步的气流在第一步中起部分作用。

81. 不均匀粒度炉料时，ε将进一步下降（小粒添充于大粒的孔隙中），粒度差别越大，ε越小。大小颗粒单独存在时，ε均约为0.40；大小颗粒加以混合，则ε<0.40；当大颗粒占64％，小颗粒占36％时，ε为最小，且当粒径比愈小时，ε降低得愈厉害。 82. 料块φ↑→摩擦阻力↓、ΔP↓ 。

83. 料块当量直径↑→摩擦阻力↓、ΔP↓。 84. 欧根公式：，第一项代表层流情况，第二项代表紊流情况。

85. 焦炭的透气性大大优于矿石，炉内固相区决定煤气流分布的是矿石层对焦炭层的相对厚度。

86. Q和ΔP均为高炉可知信息，故常用Q2/△P作为透气性指数。由于ε恒小于1，ε细小的变化都会导致大幅度变化,故用上式作为反映炉内透气性的变化是非常灵敏的，高炉工长常用透气性指数来分析高炉炉内的透气性状况。 87. 一座高炉燃料比决定后，产量正比于送风量，炉内煤气量正比于送风量，炉内压力降（ΔP）正比于炉内煤气量，（ΔP）↑↑→煤气流支托起炉料（悬料），欧根公式可以定性分析高炉产量的极限。

88. 欧根公式的限制：表达式是从固定床条件下推导出来的，只适用于炉身上部没有炉渣和铁水的“干区” 。高炉实际是移动床，ε移>ε固。ΔP移稍小于ΔP固。

89. L2 层透气性最差，开始流化；L1层压住L2层使其不能膨胀，ΔP2 ↑↑；当有效作用力F<0时，悬料发生，L 2、L1被煤气流托住；L3仍可下降，从而形成空腔。

90. 上部热量交换区：热交换比较强烈；发生Fe2O3被间接还原成Fe3O4及部分FeO。空区（又称热储备区）：炉料与煤气的温差很小(5～50℃)，即发生微弱的热交换；发生FeO的间接还原及部分直接还原。下部热交换：热交换强烈；所有强烈吸热的反应皆在此发生。（如图）

91. 水当量的由来：前苏联学者В.И.基达耶夫在求解tg和ts与z的关系时，将传热方程中sscG?和g

gcG?分别定义为炉料和煤气的水当量，用以解释高度方向上的温度变化，即： ssscGW??，gggcGW??。 92. 高炉内传热可视为“稳定态”，即炉料与煤气内部无温差。 92. 高炉内传热可视为“稳定态”，即炉料与煤气内部无温差。

第三部分 简答题+论述题

1. 简述生铁、熟铁、钢的相同点和不同点。 答： （1） 相同点：

以铁元素为主，含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金。 （2） 不同点： a) 成分：碳和其他元素含量不同。

钢：含碳量小于2.11%； 生铁：含碳量大于2.11%； 熟铁：含碳量小于0.02%。 b) 性质：

熟铁：质软，塑形好，易变形，强度和硬度均较低； 生铁：性质硬而脆，不能锻造； 钢：综合机械性能好。

2. 简述发展钢铁工业的优势。

答： （1） 钢铁材料具有良好的物理化学性能，能满足人们的各种需要，目前尚不能为其他材料所代替——现代社会仍是铁器时代；

（2） 所需资源储量丰富——可供人类长期大量采用；

（3） 冶炼容易，积累了数千年生产和加工的丰富经验，生产规模大，效率高，质量好和成本低——具有其他工业无可比拟的竞争优势；

（4） 废旧钢铁制品能够返回钢铁生产流程——可以反复回收利用。

3. 简述发展钢铁工业的必备条件。 答： （1） 稳定可靠的原材料资源供应； （2） 稳定的动力资源； （3） 发达的运输业（4） 雄厚的资金保证。

4. 简述现代炼铁法的分类及各自的优缺点。

答： （1） 高炉法：传统的以焦炭为能源，与转炉炼钢相配合，组成高炉—转炉—轧机流程，被称为长流程，是目前的主要流程。 a． 优点：生产规模大，效率高，成本低； b． 缺点：能耗高，污染大。

（2） 非高炉法：泛指高炉以外，不以焦炭为能源，通常分为直接还原和熔融还原，一般与电炉配合，组成直接还原或熔融还原—电炉—轧机流程，被称为短流程，是目前的辅助流程。 a． 优点：能耗低，污染小；

b． 缺点：生产规模小，效率低，成本高。

5. 简述炼铁在钢铁联合企业中的地位。

答： 炼铁是关键工序，是二次能源（煤气）供应中心。其产品质量、品种、产量是衡量钢铁企业生产水平的基本标志。

6. 简述高炉炼铁的本质。

答： （1） 还原：将铁的氧化物还原为金属铁； （2） 造渣：实现渣铁分离； （3） 加热与控制：获得温度与化学成分合格的铁水。

7. 简述高炉内型的概念？高炉内型分为哪几段？

答： 高炉内型：高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空间的形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。

现代高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段组成。 8. 简述高炉炼铁过程主要有哪些设备系统构成？ 答： 附属设备系统：

（1） 供料系统； （2） 送风系统； （3） 除尘系统； （4） 渣铁处理系统； （5） 燃料喷吹系统。

9. 简述高炉炼铁过程中，炉内可以分为哪几个区域？

答： 高炉内各区域的分布： （1） 固体炉料区； （2） 软熔区； （3） 疏松焦炭区； （4） 压实焦炭区； （5） 渣铁贮存区； （6） 风口焦炭循环区。

10. 简述高炉炼铁过程的特点？

答： 冶金过程特点： （1） 逆流过程：良好的热效应；

（2） 对原料的粒度有要求，保证料层的透气性； （3） 黑箱原理：要求原料稳定性和操作稳定性； （4）

要用焦炭： a. 提供热量； b. 支撑气流管道（焦窗）； c. 还原剂。 （5）

连续过程：一经开炉，就必须日以继夜、成年累月连续生产，除计划检修和事故处理 外，直至生产到一代炉龄终了才停炉。

11. 简述造块过程的作用？ 答：造块过程的作用有： （1） 粒度适于高炉；

（2） 改善冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；

（3） 去除某些有害元素，某些条件下，可脱除Zn、As、K、Na。

12. 简述熔剂的质量要求有哪些？ 答：熔剂的质量要求有：

（1） 有效成分高； （2） S、P要尽可能低； （3） 要有一定的强度和均匀的粒度组成。

13. 概括高炉冶炼的全过程？

答： 高炉冶炼的全过程可以概括为：

在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品。

14. 简述高炉炼铁过程中物理水的来源及其影响？ 答：物理水的来源有： （1） 原燃料的吸附水；

（2） 雨季造成的炉料带入的物理水； （3） 高炉炉顶高温时洒水带入的物理水。 影响： 消耗高炉炉顶多余的热量，对高炉炼铁过程不产生影响。可降低炉顶温度，有利于保护炉顶设备。

（1） 粒度适于高炉；

（2） 改善冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；

（3） 去除某些有害元素，某些条件下，可脱除Zn、As、K、Na。 13. 概括高炉冶炼的全过程？

答： 高炉冶炼的全过程可以概括为：

在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品。

14. 简述高炉炼铁过程中物理水的来源及其影响？ 答：物理水的来源有： （1） 原燃料的吸附水；

（2） 雨季造成的炉料带入的物理水；

（3） 高炉炉顶高温时洒水带入的物理水。 影响： 消耗高炉炉顶多余的热量，对高炉炼铁过程不产生影响。可降低炉顶温度，有利于保护炉顶设备。

15. 简述什么是燃烧带？燃烧带对高炉冶炼过程的影响有哪些？影响燃烧带大小的因素有哪 些？ 答：（1） 燃烧带：风口前碳与氧反应而气化的地区。 （2） 燃烧带对高炉冶炼过程的影响有： a. 对煤气流分布的影响：燃烧带是高炉煤气的发源地，其大小 及分布决定着煤气流的分布。一般扩大燃烧带，可使炉缸截面煤气分布均匀，有利于炉缸工作均匀化。燃烧带过长，炉缸中心气流过分发展，产生中心“过吹”；煤气能量不能充分利用，还会使炉衬过分冲刷，高炉寿命降低。燃烧带过短而向两侧发展，则造成中心堆积，边缘气流过分发展，煤气能量不能充分利用。

b. 对炉缸工作均匀化的影响：燃烧带向炉缸中心伸长，可发展中心气流，使炉缸中心温度升高；燃烧带缩短则向两侧扩展，可发展边缘气流，使炉缸周围温度升高。

c. 对炉料下降的影响：适当扩大燃烧带，可缩小中心和边缘炉料呆滞区，有利于炉料均匀而顺利的下降，促进炉料顺行。 （3） 影响燃烧带大小的因素有：

a. 鼓风动能：一般燃烧带长度与鼓风动能有如下关系： L=0.0118E+0.77，m；

b. 燃烧速度：燃烧速度加快，燃烧带可缩小。

16. 简述什么是理论燃烧温度？影响理论燃烧温度的因素有哪些？其影响趋势如何？

答： （1） 理论燃烧温度：在与环境绝热的条件下，所有由燃料和鼓风带入的显热及碳素燃烧放出

的化学热，全部传给燃烧产物——炉缸煤气，这时煤气达到的温度，称为理论燃烧温度。 （2） 理论燃烧温度的影响因素主要有：风量、风温、鼓风湿度、富氧鼓风、燃料喷吹量及成分、焦炭热含量。 （3） 影响趋势：

a． 风温：提高风温，Q风增大，焦比有所降低，使QC略有降低，但V煤气亦有减小，t理将显著提高。

b． 富氧鼓风：氮量减少，Q风有所降低，但V煤气大大减小，t理将显著提高。

c． 喷吹燃料量及成分：喷吹燃料后，Q喷解升高，V煤气增大，t理将显著下降。不同种

类的燃料，随其C－H化合物含量的高低，对t理降低的程度不同。

17. 简述未反应核模型的内容包括哪些？推导未反应核模型速率方程的前提条件是什么？ 答： （1）未反应核模型的内容包括：

①还原气体穿过边界层的外扩散 ②还原气体穿过产物层的内扩散 ③还原气体在反应界面的吸附

④界面化学反应 ⑤氧化其他解吸

⑥氧化气体穿过产物层的内扩散 ⑦氧化气体穿过边界层的外扩散 （2）导未反应核模型速率方程的前提条件是：

①矿粒球形，在还原过程中无收缩或膨胀；

②将复杂三界面(Fe2O3\\Fe3O4\\FeO\\Fe) 简化为单界面（FeO\\Fe)； ③界面上发生化学反应，此处忽略了还原气体分子的吸附及反应后产生的氧化气体解吸等细节；

④扩散过程可看作稳定态； ⑤一级反应。

18. 简述影响还原速率的因素有哪些？说明其如何影响还原反应速率。 答：影响还原速率的因素有：

（1） 温度：高温对加速铁矿石的还原有利，唯一不利的是PV=nRT ， CA0 =n/V=PA/RT↓ 。 （2） 压力：

a. 化学反应控制时： ， 。

b. 扩散控制时：分子扩散，与总压无关；克努生扩散，P↑，平均自由程↓，还原 速率↑。

c. 混合控制下： ， 。

（3） 煤气成分：CO，H2。H2半径小，自由程大，扩散快；在>800℃时， H2反应能力比CO强。 （4） 煤气流速：外扩散时，提高煤气流速对加快还原速度是非常有利的；化学反应和内扩散控制时，无影响，但提高煤气流速会使煤气利用率变坏，对高炉冶炼不利 。 （5） 矿石粒度：粒度过小(3~5mm)，会恶化料柱透气性，不利于还原反应。比较合适的粒度对大高炉来说是10~25mm，对难还原的磁铁矿和小高炉来说则应更小些。 （6） 矿石种类和性质：

物理性质：孔隙度，形状因素，迷宫系数，影响实际的反应界面大小和有效扩散系数。化学性质：还原性。FeO↑，还原性↓；R↑， 还原性好，有利于CF ，抑制FeO·SiO2 ；TFe↑，还原性好↑，脉石成为挡板。 19. 简述高炉冶炼硅铁的基本条件？

20. 简述高炉冶炼锰铁的基本条件？ 答：

21. 简述利用系数、冶炼强度和焦比之间的关系？ 答：

22. 简述CO、H2利用率的确定方法？ 答：

23. 简述高炉内极易还原、能还原和不能还原的元素？ 答：

24. 简述什么是高炉的有效利用系数、焦比和冶炼强度？

答： （1） 有效利用系数：是指在规定的工作时间内，每立方米有效容积平均每昼夜（d）

生产的合格铁水的吨数。

（2） 焦比：既是消耗指标又是重要的技术经济指标，是指冶炼每吨生铁消耗的干焦（或综合焦炭）的千克数。

（3） 冶炼强度：冶炼强度是冶炼过程强化的程度，以每昼夜（d）燃烧的干焦量衡量 。

25. 简述什么是偶合反应？高炉内发生偶合反应的实质是什么？

答： （1） 偶合反应：在铁渣界面中发生氧化还原反应引起元素的迁移。

（2） 偶合反应的实质：渣是由不同电性的离子构成，但正负电荷总数相等。金属液由原子构成，渣铁之间的质量交换必然涉及电子的传递。其本质是电化学反应。

26. 简述高炉炉渣的主要成分是什么？炉渣在高炉冶炼进程中起什么作用？ 答： （1） 炉渣的主要成分是：

a． 普通矿：Al2O3、SiO2、CaO、MgO（约占 95 ％），另有少量的 FeO、MnO 和硫化物 等。

b． 特殊矿：钒钛磁铁矿：炉渣 TiO2 20－25％；含氟矿：炉渣 CaF2 18％；冶炼锰铁：炉渣 MnO 10％。 （2） 炉渣的作用： a. 渣铁分离；

b. 渣铁间进行合金元素的还原和脱S反应，起着控制生铁成分的作用；

c. 炉渣的形成造成高炉内的软熔带及滴下带，对炉内煤气分布及炉料下降都有很大影响； d. 某些元素的富集，实现共生矿元素的分离，如高炉富锰渣，稀土渣； e. 在保证高炉顺行及产品质量合格的前提下，炉渣还原矿炉衬起保护作用； f. 冲洗渣：加入CaF2，MnO，FeO形成流动性很好的渣；

g. 专用渣：在不影响炼铁的前提下，希望炉渣是一种产品，如水泥掺和料。

27. 简述高炉炉渣是怎样形成的？（简述造渣过程和各阶段的变化？） 答： 高炉渣按其成渣过程有初渣，中间渣，终渣之分。

初渣:指在高炉的适当温度区域（软熔带）刚开始出现的液相炉渣。 中间渣:指处于滴落过程中成分、温度在不断变化的液相炉渣。 终渣:指已经下达炉缸，并周期性地从炉内排出地液相炉渣。 炉渣的形成过程： （1） 初渣的形成：

a. 固相反应：在温度较低（500－700℃）的固体颗粒状态下，即开始形成部分低熔点 化合物，是初渣的孕育阶段。 位置：软熔带之上。

b. 矿石软化：矿石在下降过程中温度逐渐升高，当接近和达到其熔化温度等温线水平 时，开始出现微小的局部熔化（矿石软化开始）。 位置：在高炉内从开始软化到熔化滴落之前。 决定因素：开始软化温度、软化温度区间。

c. 初渣形成：随温度升高，软化了的物质开始熔化，并处于向下流动状态。这时形成 的渣即为初渣。矿、焦呈分层状态，只是固态矿石变成了软熔层。

位置：出现初渣的区域是在炉身下部，较晚的则是在炉腹上部，高炉出现初渣的区域称为成渣带（软熔带）。

（2） 中间渣：初渣在滴落过程中，不断发生反应，逐渐失去（FeO）、(MnO）等。同时吸收焦炭灰份及煤气中携带的物质如SiO、SiS、碱金属（K,Na）的蒸汽等。碱性熔剂（CaO,MgO）等也会在初渣滴落过程中逐被吸收。这时炉渣中能降低熔点的(FeO)，(MnO)因还原而逐渐减少。能提高熔点的CaO，MgO增加。 位置：风口水平线以上，软熔带以下。 决定因素：原料成分和炉温的稳定性。

（3） 终渣：炉渣进入炉缸，在铁液上形成渣层，铁液穿过渣层界面，进行各种反应，调整渣铁成分，渣中Al2O3、SiO2明显升高， CaO、MgO较初、中渣相对降低，FeO进一步降低，直至成为终渣。 位置：风口水平线以下，铁液层之上。

28. 简述炉渣的粘度和熔化性对高炉有何影响？ 答： （1） 炉渣粘度的影响：

① 概念：粘度是流体流动过程中，内部相邻各层间发生相对运动时内摩擦力大小的量度， 与流动性互为倒数。 ② 对冶炼的影响： a. 粘度大，流动性不好的初渣，恶化软熔带透气性，增大煤气阻力，造成高炉不顺。 b. 粘度过小，流动性太好的炉渣，不利于在炉衬上形成保护性渣皮，会加剧对炉衬的冲刷和侵蚀，不利于延长高炉寿命。 （2） 炉渣熔化性的影响： ① 概念：指炉渣熔化的难易程度。一般用熔化温度及熔化性温度来表示。 ② 对冶炼的影响： a. 熔化温度：熔化温度过高，过分难熔，在炉内只能呈半熔融、半流动的状态，将造

成炉料“难行”,渣铁难以分离。熔化温度过低，难以继续提高炉缸温度，加之FeO直接还原大量吸热，将引起炉凉，会使脱硫能力减弱，最终导致焦比升高。 b. 熔化性温度：熔化性温度高，渣形成的较晚，软熔带低，有利于提高炉缸温度。熔化性温度过高，将引起粘度升高，流动性变差。使高炉不能正常生产。

29. 简述炉外脱硫的利弊如何？常见的炉外脱硫的方法有哪些？ 答： （1） 炉外脱硫： ① 优点：

a. 保留了与高[C]、[Si]、[Mn]铁水平衡的渣氧势低的优势；

b. 脱硫过程是在铁水包中进行的，可利用气体喷射、机械搅拌种种手段，加大铁渣接触面，大大改现扩散传质过程，充分发挥渣吸硫能力的潜力； c. 高炉与炉外去硫工艺结合，将取得提高高炉生产率、降低燃料消耗、降低成本的综合效益，新建脱硫站的投资可在短期内收回，这样，高炉还具有处理碱金属炉料的特殊能力； d. 可得到比常规高炉含硫更低的铁水，为提高炼钢的效率和生产优质钢创造条件。 ② 缺点：加入了一个新的环节，工艺过程复杂化了；脱硫过程使铁水降温。 （2） 炉外脱硫的方法有：

① 苏打脱硫法； ② 碳化钙脱硫法； ③ 镁焦脱硫法； ④ 石灰粉脱硫法； ⑤ CaO、CaC2及与CaF2组成的复合剂脱硫法。

30. 简述高炉冶炼过程中，造渣的要求和目的有哪些？ 答： （1） 造渣的要求有： a． 有良好的流动性；

b． 有参与所希望的化学反应的充分能力；

c． 能满足允许煤气顺利通过及渣铁，渣气良好分离的力学条件； d． 稳定性好，不致因冶炼条件的改变，炉渣性能急剧恶化。 （2） 造渣的目的;

a． 实现金属与氧化物脉石的机械或物理分离；

b． 在化学上进一步实现Fe-O的分离（还原过程）及保证生铁的质量。

31. 简述碱金属对高炉冶炼的危害有哪些？抑制高炉碱金属危害的措施有哪些？ 答： （1）

碱金属的危害有：

① 碱金属是碳气化反应(C＋CO2＝2CO)的催化剂，使焦炭的气化反应提前并加剧,引起焦比 升高；

② 高温碱金属蒸汽在低温物料（烧结矿、球团矿、焦炭）的冷凝沉积，破坏了物料的结构， 使物料强度降低，加剧球团矿灾难性的膨胀和烧结矿还原粉化及焦炭破碎。引起高炉料柱透气性恶化，压差梯度升高，引起高炉崩、悬料；

③ 碱金属使矿石，焦炭灰分的软熔温度降低，软熔带上移、加宽，进一步恶化透气性，气 流分布失常，高炉中(上)部结瘤；

④ 碱金属引起硅铝质耐火材料异常膨胀、表面剥落和严重侵蚀，会大大缩短高炉内衬寿命， 严重时还会胀裂炉缸底钢壳。

（2） 抑制高炉碱害可采取的对策： ① 通过配矿限制入炉碱负荷；

② 在烧结矿球团矿生产过程中用CaCl2排碱；

③ 适当地降低炉渣碱度，能够有效地促进炉渣排碱；

④ 以(MgO)代(CaO)能在一定程度上抑制高炉内碱金属的挥发，提高炉渣排碱能力； ⑤ 勤放渣，缩短含碱炉渣与炉缸焦炭反应的时间，也能减少碱金属的还原和挥发； ⑥ 高压操作能在一定程度上抑制高炉内碱金属的还原和挥发。

32. 请分别说明蒸发、分解、气化及析碳反应可能对高炉冶炼带来的危害（或影响）？ 答： (1) 蒸发：消耗高炉炉顶多余的热量，对高炉炼铁过程不产生影响。可降低炉顶温度，有利于保护炉顶设备。

(2) 分解：一般不影响高炉过程，但当结晶水析出过晚时，可能进入高温区（800℃）发生 H2O+C＝H2+CO-7285kJ/kgH2O。

a) 强烈吸热，消耗大量高温区宝贵的热量； b) 消耗固体碳素C，破坏焦炭强度； c) 产生的还原性气体CO和H2利用率不高。

(3) 气化：轻者，阻塞炉料孔隙，煤气阻力上升,料块强度下降；重者,炉料难行,悬料以及炉墙结厚、结瘤。

(4) 析碳反应：煤气中CO上升过程中，温度降到400~600℃时，发生2CO＝CO2+C反应。消耗高炉上部气体还原剂中的CO，析出的碳素渗入炉墙可破坏炉衬，渗入炉料则可使炉料破碎、产生粉末阻碍煤气流，其自身形成的粉末阻塞炉料间空隙，使透气性下降。

33. 简述什么是直接还原反应、间接还原反应，说明二者在高炉冶炼中的作用？什么是直接还原度、间接还原度？

答： （1） 直接还原：用固体碳为还原剂，产物为CO的还原反应。

间接还原：用CO2，H2为还原剂，产物为CO2，H2O的铁的各级氧化物还原反应。 作用：高炉冶炼过程中，矿石中的铁氧化物是通过两种不同性质的反应即直接还原和间接还原的方式还原成金属铁的。这是两种不同性质的反应，它们对高炉冶炼所起的作用是不相同的。一般认为，从铁的高级氧化物还原到FeO的过程，是全部以间接还原的方式进行的，即： 3Fe2o3+CO=2Fe3O4+CO2+37130kJ Fe3O4+CO=3FeO+CO2-20888kJ

而从FeO还原到金属铁，则一部分以间接还原方式，另一部分以直接还原方式进行，全部还原生成的铁中，以直接还原方式还原出来的铁所占的比例就是所谓的直接还原度。 间接还原是以放热反应为主的，如：

FeO+CO=Fe+CO2+13605kJ 主要发生在炉身中上部。 直接还原是吸热反应： FeO+C=Fe+CO-152161kJ 主要发生在炉身下部

直接还原直接消耗碳量，产生CO，而CO在炉内上升过程中又参加间接还原，间接还原不直接消耗碳量，风口前碳的燃烧产生的CO和直接还原产生的CO加在一起，就是间接还原的还原剂来源。

高炉内的碳消耗包括还原剂碳和发热剂碳两方面。直接还原和间接还原对碳消耗的影响是不一样的。间接还原是放热反应，因此对碳消耗有利。但是另一方面，因为间接还原是可逆反应，要使反应继续进行，必须保证反应的还原剂浓度大于反应的平衡浓度，即必须供给过量的CO，使反应达不到平衡，所以，发展间接还原要增加还原剂碳消耗。直接还原是吸热反应，所以发展直接还原增加炉内热消耗，从而增加发热剂碳消耗。但是另一方面，由于直接还原是固体碳和固体FeO或液体FeO之间的反应，反应产物是气体，产生的CO随即离开反应面，所以只要固体碳存在，反应就可以继续下去，无须提供过量的还原剂，即可以认为直接还原的铁。因此，发展直接还原减少还原剂碳的消耗。

（2） 概念：还原总铁中，直接还原反应与间接还原反应组成的分数：ri+rd＝1。最佳状态：直接还原反应生成的CO，正好满足间接还原。

34. 简述间接还原与直接还原对碳素的消耗是怎样的？

答： （1） 间接还原：用CO，H2为还原剂，产物为CO2，H2O的铁的各级氧化物还原反应，不直接消

耗固体碳，但还原剂需一定的过剩系数，有吸热也有放热反应，一般在高炉上部低温区和中温区。

FeO+CO＝Fe+CO2 FeO+H2＝Fe+H2O

（2） 直接还原：用固体碳为还原剂，产物为CO的还原反应，直接消耗固体碳，均为吸热反应，高炉下部。直接还原有三种形式： 固体碳还原固态铁氧化物：FeO+C＝Fe+CO； 固态碳与液态炉渣间的反应:(FeO)渣+C＝Fe+CO； 溶解于铁液中的碳与液态炉渣间的反应: (FeO)渣+C＝Fe+CO。

35. 简述高炉对耐火材料选择的一般原则是什么？高炉风口一般使用哪种耐火材料？ 答：（1）通常，耐火材料的选择原则是：

a) 炉身上部温度较低，采用耐火度低、成本也低的粘土砖；

b) 炉身下部、炉腰及炉腹部位承受较高的温度，更重要的是这些部位承受初成渣、高温煤气和由下部蒸发的碱金属的冲刷和侵蚀，故选用质量高、强度大又耐多种侵蚀的用Si3N4结合的SiC砖；

c) 炉缸上部风口带附近，为防止氧化烧蚀选用高铝砖，以下部位要用来贮存液态渣铁，故选 用抗渗透、抗渣侵蚀、耐火度高、导热性好的碳砖；

d) 为防止开炉时强氧化气氛对碳砖的烧损，炉缸炉底覆盖了一层粘土砖及高铝砖； e) 在炉底靠近水冷管处有一薄层导热性良好、强度又高的石墨—SiC砖。 （2）高炉风口一般使用硅砖作为耐火材料。

36. 简述S在高炉中的行为，降低[%S]应采取的措施有哪些？ 答： （1） 硫在高炉中的行为：

主要是在风口前发生燃烧反应时，以气态化合物的形式(如SiS、H 2S、CS或COS)随煤气上升。在煤气与下降的炉料和滴落的渣铁相遇时，分别被吸收。在炉内高温与低温区间存在一个循环过程。被炉料和渣铁吸收的硫少部份进入燃烧带后再次气化，参加循环运动，而大部份在渣铁反应时转入炉渣排出炉外。

（2） 降低[%S]应采取的措施： a) 降低硫负荷；（硫负荷主要来源于焦炭，使用低S焦炭如用高S焦炭，则应降低焦比） b) 增大硫的挥发量；（很有限） c) 加大渣量；（意味着多消耗熔剂，降低生产率，而且随焦比升高，入炉S增加。不希望，必要时可采用）

d) 增大硫的分配系数LS。（提高渣底脱S能力，生产中达到LS值一方面取决于该条件下炉渣去S反应热力学平衡，另一方面动力学）

37. 简述从热力学角度，说明提高LS值（分配比）的措施有哪些？从热力学角度，加速除硫反应速率的措施有哪些？

答： （1） 提高LS值的措施有： a) 提高温度（吸热反应）； b) 提高炉渣碱度； c) 降低炉渣的氧势； d) 提高铁液中硫的活度系数:铁中[C][Si][P]量可促使值增大。 （2） 加速除硫反应速率的措施有：

①加大渣铁间的交界面面积A（高炉内不可调）； ②加大分配系数LS0 的值（T↑R↑γ [s]↑FeO↓）； ③增大硫在铁液及渣液中的传质系数。

38. 简述提高利用系数的途径有哪些？ 答：提高利用系数的途径有：

（1）冶炼强度保持不变，不断地降低焦比； （2）焦比保持不变，冶炼强度逐步提高； （3）随着冶炼强度的逐步提高，焦比有所降低；

（4）随着冶炼强度的提高，焦比也有所上升，但焦比上升的幅度不如冶炼强度增长的幅度大（一般不采用）。

39. 简述高炉冶炼过程中，冶炼强度与焦比的关系及对高炉产量的影响？ 答：冶炼强度与焦比的关系为：

（1）生产上焦比与冶炼强度呈最小值特征，产量与冶炼强度呈最大值特征。但产量的峰值位置高于焦比。

①冶炼强度过低，煤气流速低，煤气热能和化学能利用不充分，直接还原度升高，焦比升高；

②冶炼强度提高，煤气热能和化学能利用改善，间接还原发展，焦比下降；

③冶炼强度超过适宜值，煤气流速过大，导致炉缸中心过吹或管道行程，炉内压差升高，导致炉况恶化，焦比升高。 对于实际高炉而言，存在着一个与最低焦比相适应的冶炼强度。 （2）适宜冶炼强度随冶炼条件的改善不断增大的，对应的最低焦比也将进一步下降。

40. 简述高炉冶炼过程中，提高高炉寿命的对策？ 答：提高高炉寿命的对策有： ①采用高质量炉衬；

②改进高炉冷却设备和采取先进冷却技术； ③采用钒钛炉渣护炉技术； ④提高操作水平。

41. 简述高炉冶炼过程中，装料要求有哪些？

答：装料要求有： （1）漏斗型； （2）圆周上均匀分布； （3）堆尖位置可调。

42. 简述高炉冶炼过程中，炉料的种类、粒度、堆密度和自然堆积角等因素如何影响其在炉

内的分布状况？

答： ①天然矿石：堆密度大、滚动性差、堆角大，相对地在炉内边缘堆得多；

②烧结矿：疏松多孔，堆密度小，同等重量的体积大，炉内分布面宽，相对地减少了边缘堆积量； ③球团矿：形状整齐呈球形，堆角小易滚到中心； ④焦炭：与烧结矿类似； ⑤熔剂：尽量布放到中心，防止边缘生成高粘度初渣，使炉墙结厚 。

43. 简述炉料在炉内的分布状况对煤气流分布的影响？

答： ①焦炭与矿石比较：焦炭集中的地方，透气性好，阻力小，通过的煤气多； ②大块与小块比较：大块集中的地方，透气性好，阻力小，通过的煤气多； ③料层厚度：料层薄的地方，阻力小，通过的煤气多；

④炉料偏析状况：在炉料堆角处，大块多，阻力小，通过的煤气多；在堆尖处，小块和粉末多，阻力大，通过的煤气少。

44. 简述什么是上部调节？上部调节的依据有哪些？

答： （1）上部调节：通过选择装料制度，以控制煤气流分布的一系列操作措施。 （2）上部调节的依据有：

①炉喉处煤气中CO2分布； ②煤气温度分布； ③煤气流速分布。

45. 简述高炉装料系统有哪几种？说明其工作制度及影响因素。 答：高炉装料系统有：

（1）双钟式系统（双钟马基式旋转布料器）：

①工作制度：一般采用60°一站的六点布料法。即－批炉料各车的堆尖位置同布在一个点上，然后旋转60°，再布下一批料，这样可使炉料在炉喉的堆尖呈螺旋式均匀分布。这种布料器由于有定点的功能，可通过选定位置布料以消除管道与偏行。还有－种快速布料器，它－般以20r/min的速度旋转，消除堆尖偏析。 ②影响因素：

a.大钟与炉喉间隙：在料面高度－定时，间隙越大，入炉料的堆尖与炉墙的距离也越大，促使矿石滚向中心；

大钟倾角：不同倾角会引起炉料从大钟下降的轨迹变化。当炉料物理性质不变时，

角度越小，炉料下降的抛物线轨迹越平坦，原料堆尖越靠近炉墙。一般大钟倾角都固定为53°。

（2）可调炉喉系统（变径炉喉活动板布料器）：

①工作制度：在炉喉部位安装以机械形式调节炉喉直径的挡板，当某种炉料需要更多地布向炉中心时，即将护板向内推进。

②影响因素：活动炉喉板是对传统料钟式装料系统的改良，不能从根本上改变其调节范围小、调节手段不够灵活有效的根本缺陷。（ 3）无料钟装料系统（无钟炉顶布料溜槽布料器）： ①工作制度：溜槽长短是固定的，改变倾角就等于改变钟式布料的大料钟与炉喉间隙和大料钟倾角两个因素的作用，所以，溜槽角度越大，炉料越容易推到边缘，反之则容易推到中心，另外，还可通过边下料边改变倾角来实现多环布料、螺旋布料，达到合理分布炉料的目的。 ②影响因素：无。

46. 简述生产上可供选择的装料制度的内容有哪些？举其中一例说明其对布料和煤气流分布的影响。 答：（ 1）装料制度的内容有：批重、装料顺序、料线和高炉装料系统的布料功能变动等。（ 2）批重对布料和煤气流分布的影响：

①批重大于临界批重时，矿石布向中心较多，加重中心；批重过大，则中心、边缘均加重； ②批重小于临界批重时，矿石布不到中心，此时，随批重增加而加重边缘的作用不明显； ③高炉喷吹燃料后，保持焦比不动，扩大矿石批重，以保持焦床面积。

47. 简述高炉冶炼过程中，影响送风制度的主要因素是什么？其与哪些因素有关？ 答：影响送风制度的主要因素是风速和鼓风动能。

鼓风动能的确定： ，适宜的鼓风动能与炉缸直径、原燃料条件有关。

??????? ?①与炉缸直径的关系：，随炉缸直径的增大而增大。

②与原燃料条件的关系：原燃料条件差，应保持较低的E值，原燃料条件好，应保持较高的E值。 E值增大，燃烧带扩大，边缘气流减少，中心气流增强。

48. 简述高炉冶炼过程中，造渣制度的选择依据是什么？ 答：造渣制度的选择依据是：冶炼条件和生铁品种。

49. 简述高炉冶炼过程中，高炉热制度如何表示？

答：高炉热制度的表示方法: 铁水温度和生铁含硅量。 铁水温度：正常生产是在1350℃－1550℃之间波动，一般为1450℃左右，俗称“物理热”。 生铁含硅量：硅全部是直接还原，炉缸热量越充足，越有利于硅的还原，生铁中含硅量就高，因此生铁含硅量的高低，在一定条件下可以表示炉缸热量的高低，俗称“化学热”。 目前许多工厂尚无直接测量铁水温度的仪器，生铁含硅量是表示热制度的常用指标。

50. 简述高炉冶炼过程中，影响热制度的因素有哪些？ 答：影响热制度的因素有：

①由原燃料性质变化所引起的； ②由冶炼参数的变动引起的； ③由设备及其他方面的故障引起的。

51. 简述精料的措施有哪些？ 答：精料的措施有： ①提高铁品位； ②增加熟料比； ③改善冶金性能； ④加强原料稳定性； ⑤含铁炉料整粒； ⑥改善焦炭质量。

52. 简述高炉冶炼过程中，合理的炉料结构包括哪几种？

答： ①高碱度烧结矿配加酸性球团矿； ②高碱度烧结矿配加酸性球团矿和块矿； ③高碱度烧结矿配加块矿。

53. 简述高炉冶炼过程中，合理炉料结构的一般原则有哪些？

答： 熟料比高(即炉料中烧结矿和球团矿的比例高),炉料综合冶金性能好；

②生产熟料应采用烧结还是球团工艺，应根据矿粉性能决定。一般富矿粉粒度粗，不能制造球团产球团矿；

③高炉内不直接加入熔剂(石灰石、白云石等)； ④生铁成本最低。

54. 简述为什么说高碱度烧结矿配加酸性球团矿组成的炉料的冶金性能好？（问题不详？） 答：①可避免酸性球团矿软化温度过低，软化区间过宽的弱点，同时提供压差徒升温度，达

到自熔性烧结矿的水平；

②可发挥高碱度烧结矿冶金性能良好的优势，同时也可克服因碱度过高难熔而单一炉料不能滴落，给高炉操作造成困难。

55. 简述高炉实施高压操作的目的是什么？高炉实施高压操作的条件是什么？实施高压操作对高炉冶炼有何影响？ 答： （1）实施高压操作的目的：高压操作就是通过净煤气管道上的高压阀组提高炉顶压力，从而使整个高炉内的煤气处于高压状态。 （2）实施高压操作的条件：

①鼓风机要有满足高压操作的压力，保证在高压操作下能供应足够的风量；

②布料与封顶分离”的原则：双钟马基式布料器，它既起着封闭炉顶，又起着旋转布料的作用，布料器旋转部位的密封一直阻碍着炉顶压力的进一步提高。

56. 简述高炉实施高风温操作的目的是什么？实施高风温操作对高炉冶炼有何影响？高炉接受高风温的条件有哪些？ 答：（1）目的：以风的物理热代替焦炭的化学能，结果焦比降低。 （2）影响：

①对燃烧带的影响：根据PV＝nRT可知，在P一定的情况下，T↑, V ↑ 鼓风动能↑，结果使风口区增大，冶炼强度提高；高风温使风口区的燃烧碳量减少，导致风口区变小， 冶炼强度下降。综合结果：会使冶炼强度↓。

②高炉高度上温度分布：风温提高后，炉缸温度上升，炉身和炉顶温度降低，中 温区(900~l000℃)略有扩大。

③直接还原度上升：风温提高以后，C风的减少使形成的CO也减少，同时炉身温度的降低均使间接还原减少，尽管中温区扩大有利于间接还原进行，但前两者的影响大于这后一影响。

④炉内料柱阻损增加：焦比↓，透气性↓，△P↑。

⑤冶炼所需有效热耗下降：焦比↓ 灰分和硫↓，单位生铁的渣量和脱S耗热↓。 （3）高炉接受高风温的条件：

①加强原料准备，改善料柱的透气性； ②提高炉顶煤气压力；

③喷吹燃料和鼓风增湿等有利于发挥高风温长处。

57. 简述高压操作对高炉冶炼效果的影响？ 答： （1）对燃烧带的影响：

①鼓风体积变小，从而引起气流速度下降，鼓风动能减小；

②炉缸煤气压力的升高，煤气中O2和CO2的分压将升高，将促使燃烧速度加快； ③鼓风动能降低和燃烧速度加快导致高压操作后的燃烧带缩小。 （2）对还原的影响：

①还原热力学：压力增加，直接还原和碳的溶蚀反应受到抑制，对降燃耗有利。或者说将直接还原推向更高的温度区域，有利于CO还原铁氧化物，改善煤气化学能的利用； ②P↑，CA↑，气体扩散速度加快，使化学反应也加快，从动力学角度分析，高压操作对焦比没有影响；

③高压操作对Si的还原不利，表明高压操作对低Si生铁的冶炼有利； ④对碳酸盐分解反应的影响：CaCO3→CaO＋CO2，P↑，向左移动，使开始分解和沸腾分解温度升高。好在目前已广泛采用自熔性或高碱度烧结矿，取消石灰石入炉。因此，这种影响已消除了。 （3）

对料柱阻损的影响：

由卡门公式，高压操作使煤气流在高炉内通过的阻力损失降低。（但炉内料柱阻损的下降并不是上下部均相同的，研究表明，炉子上部的阻损下降得多，下部的下降得少。造成这种现象的原因是料柱上下部透气性不同，高炉下部由于被还原矿石的软熔，孔隙度急剧下降，压力对Δp的作用为孔隙度的下降所减弱。料柱阻损下降好处：a. 高压操作后Δp的下降减少炉料下降的阻力，可使炉况顺行；b.如果Δp维持在原来低压时的水平，则可增加风量，即提高高炉的冶炼强度。） （4）对炉顶布料的影响：

高压操作降低了离开料柱和炉顶的煤气的动压头：

a) 在冶炼强度相同和炉料粒度结构相同的情况下，被吹出炉尘的粒径变小，数量减少（常压改为高压操作后，炉尘吹出量降低20~50％）；

b) h动↓，影响料面的运动。表现为边缘料层加厚，料面漏斗加深，可能恶化边缘区域的炉料透气性，从而使炉内压降增大，削弱了顶压提高的作用。

58. 简述高炉冶炼过程中，喷吹补充燃料的目的是什么？对高炉冶炼的影响有哪些？ 答： （1）目的：以价格较低廉的非焦燃料取代昂贵的焦炭。 （2）影响：

①风口前燃料的燃烧：燃烧热值减少；

②喷吹燃料在风口区热解过程不完全，易形成烟炭； ③炉缸煤气量增加，燃烧带扩大； ④理论燃烧温度下降； ⑤炉缸中心温度上升； ⑥料柱阻损增大；

⑦炉内温度场分布：高温区上移：炉身、炉顶温度略有上升；炉缸温度趋于均匀：边缘下降（t理下降），中心上升（煤气穿透能力增加）；

59. 简述高炉冶炼过程中，影响置换比的因素有哪些？ 答：影响置换比的因素有：

①喷吹燃料的种类：含碳和氢高的燃料，置换比就高； ②喷吹燃料在风口前气化程度：气化越好，置换比越高； ③鼓风参数；

④煤气流利用程度：改进炉料的质量和调剂炉况使炉内η CO和ηH2同时提高而提高置换比。

60. 简述高炉冶炼过程中，限制置换比的因素有哪些？ 答：限制置换比的因素有： ①燃烧速率；

②高炉允许的最低理论燃烧温度；

③流体力学因素也能成为限制喷吹量的环节。

61. 简述什么是富氧鼓风？富氧鼓风的目的和效果如何？

答： （1）富氧鼓风：是往高炉鼓风中加入工业氧，使鼓风含氧量超过大气含氧量。 （2）目的：提高理论燃烧温度。

（3）效果：提高冶炼强度，降低阻力损失，有利于炉料顺行。

62. 简述富氧鼓风操作的特点有哪些？ 答:富氧鼓风操作的特点有：

(1) 富氧能提高理论燃烧温度，降低炉顶温度；（但没有带入热量，反而因富氧后风量减小使

高炉冶炼的热收入减少） (2) 富氧鼓风降低了鼓风的焓。（用它冶炼炼钢生铁和铸造生铁时，焦比不会降低，风温1000～ 1100℃而且还有上升的可能；但是冶炼铁合金时，高温热量集中于炉缸有利于Mn，Si等还原，并且大幅度地降低炉顶温度，降低焦比约1.5～2.4％/％O2） (3) 富氧后可以提高冶炼强度。

(4) 富氧与喷吹燃料相结合，可以扩大喷吹量。

63. 简述富氧鼓风对高炉冶炼的影响有哪些？

答:（1） 对风口前燃料燃烧的影响：燃烧1kg碳所需风量减少，相应地风口前燃烧产生的煤气量也减少，而煤气中CO含量增加，氮含量减少；使t理大幅升高，从而加快了碳得燃烧速度，导致燃烧带缩小。

（2） 对炉内温度场的分布的影响：煤气量↓→炉身温度↓，t理↑，→炉缸温度↑。 （3） 对还原度的影响：富氧对间接还原发展有利的方面是炉缸煤气中CO浓度的提高与惰性的氮含量降低，对间接还原发展不利的方面是炉身温度的降低，两方面因素共同作用的结果，间接还原有可能发展，也可能削减，也有可能维持在原来的水平。 （4） 富氧与喷吹燃料相结合，可以扩大喷吹量。

64. 简述什么是综合鼓风？综合鼓风的效果是什么？

答:（1）综合鼓风：所谓综合鼓风，是指在高炉鼓风中，实行喷吹燃料同富氧和高风温相结合的方法。 （2）综合鼓风的效果：能有效强化高炉冶炼，明显改善喷吹燃料的效果，大幅降低焦比和燃料比。

65. 简述富氧鼓风对高炉冶炼的影响有哪些？ 答: 加湿鼓风的作用：

（1） 稳定风中的湿含量，消除大气湿度波动对炉况不利的影响；

（2） 能减少风口前碳燃烧所需风量，减少产生的煤气量，使燃烧带缩小，这样，可进一步提高冶 炼强度；

（3） 炉缸产生的煤气中CO+H2的浓度增加，N2的含量减少； （4） 降低燃烧区（理论）燃烧温度。

4） 降低燃烧区（理论）燃烧温度。

66. 简述熔融还原法的优点有哪些？

答:a) 还原反应速度快，对原料的限制少，能耗低，污染小；

b) 液态生铁除含有大量物理热外，还含有较高的C、Si、Mn等发热元素，适于高效率的转炉

炼钢方法处理；

c) 与直接还原法相比，生产液态生铁过程中可以把脉石排出。

67. 简述熔融还原法目前存在的问题？ 答:（1） 能耗较高，需大量氧气和电；

（2） 产品质量不好，脱硫不稳定，硅不能有效控制； （3） 设备寿命不高，渣中FeO对耐火材料侵蚀严重。

68. 简述熔融还原法的原理？

答: 在熔融状态下，铁氧化物的全部还原都依靠C/CO来完成，生成的CO燃烧成CO2 ，产生的热量能满足系统热平衡的需要 。

69. 写出欧根公式，说明各因子的物理意义？指出该式对高炉做定性分析时试用的区域，并从炉

料和煤气两方面分析影响△P的因素及改善炉内透气性的主要途径？ 答: （1） 欧根公式：

（2） 各因子的物理意义：

①ΔP/L－散料层的压力降梯度（牛顿/米2/米）； ②μ－气体粘度（Pa·s）； ③ω空－气体的空炉流速（m/s）； ④de－颗粒的当量直径（m）； ⑤ρ－气体密度（kg/m3）； ⑥ε－散料层的空隙率； ⑦ φ－颗粒的形状系数。

第一项代表层流情况，第二项代表紊流情况。 （3） 对高炉做定性分析时适用的区域： ①高炉煤气流速可高达10～20m/s，相应的Re≈1000～3000，高炉处于紊流状态，第一项可舍去 ②

（透气性指数）

（4） 影响△P的因素： ①炉料方面：。

形状系数φ：一般无法调节； 粒度影响：为使ΔP↓→de↑（料块S ↑，摩擦阻力↑）；为了传热和还原→de↓。 二者矛盾！（一般是保证传热和改善间接还原，即使用较小粒度的矿石。改善透气性的重点是增加空隙率）

c.空隙率：入炉炉料粒度均匀，无粉末（影响最大）。（措施：·整粒：按粒度分级入炉；·炉料具有较高的机械强度。） ②煤气方面：。

a.煤气流密度：一般情况下是无法调节的；

b.煤气流速：决定因素。温度升高，气体体积膨胀→ω空↑→ΔP↑；炉顶压力↑，压缩炉内煤气体积→ω空↓→ΔP↓。

（5） 改善炉内透气性的主要途径有： ①一般是保证传热和改善间接还原，即使用较小粒度的矿石。改善透气性的重点是增加空隙率。

②整粒：按粒度分级入炉；炉料具有较高的机械强度。

70. 简述运用杨森公式分析影响散料层内炉料下降的因素。答: 杨森公式：

影响炉料下降的因素有：

①炉型：矮胖型高炉d↑，→qh（炉料的有效质量）↑（但不要忽略炉身预还原的高度）。 ②炉墙结厚或结瘤时，f’↑→不利于炉料下降。 ③负荷加重时（焦炭↓矿石↑），rm↑→ qh↑。 ④ΔP↓时煤气流对料柱的浮力↓→ qh↑。 ⑤炉料有效重量并不随料柱高度的上升而无限上升，而是趋于一个常数（不宜靠过分增加高炉高度来提高下料的顺畅度）。 ⑥0,???hmq?，则会产生悬料现象。

71. 试述“管道行程”的生成机理及其危害。 答:

（1） 生成机理： （2）

①煤气总是沿着透气性好的路线上升的； ②高炉炉料的特性及在炉内的分布是不同的； ③炉内局部气流可能出现超过临界速度的状态形成局部“管道行程”。 （2）危害：

①炉顶温度↑； ②炉料加热不充分； ③间接还原不好； ④铁水质量不稳定； ⑤炉尘吹出量↑； ⑥焦比↑。

72. 试述高炉下部充液散料层内的流体力学特征及“液泛现象”的危害。 答:（1）高炉软熔带以下的状态特征：

①在高炉的软熔带以下部位，唯一的固体为焦炭；

②在软熔带以下，液态渣铁穿过焦炭散料层；与炉身干区相比，料层孔隙度ε↓，煤气流受向下滴落的液态渣铁阻碍；

③在软熔带以下当渣量多、渣粘度大、煤气流速快时，出现煤气把渣铁托住而类似粥开锅时的“液泛现象” 。 （2）“液泛现象”的危害：

①高度弥散在渣铁间的气泡，使煤气流阻力大大升高；

②被煤气流吹起的渣铁，在上部较低温度区域，有重新冷凝的危险；

③渣铁的重新冷凝，一方面将导致料柱孔隙度降低，煤气流动受阻。另一方面，可造成炉墙结厚、结瘤，破坏高炉顺行。

73. 简述运用流体流量比及液泛因子的概念，讨论防止高炉发生“液泛现象”的对策。 答:通过化工喷淋塔的实验，找出流体流量比（K）和液泛因子（f）的对应关系： 液泛→下部悬料。不进入液泛区的条件：3210???Kf。 防止高炉发生“液泛现象”的对策有： ①提高焦炭粒度→Fs↓→f↓（液泛因子）

②改善焦炭强度→避免冶炼过程的细粒化→f↓ ③降低炉渣粘度→η↓→f↓ ④减少渣量L↓→K（流体流量比）↓ ⑤减小气流速度ω↓→f↓（高压操作）

⑥大力发展间接还原（间接还原不好时，渣中FeO与C反应生成CO→渣体积↑→ω↑→f↑） ⑦提高炉渣表面张力（表面张力小，易起泡→渣体积↑→ω↑→f↑）。

74. 试述高炉中发生悬料的机理(分上、下部悬料)？

答: 悬料条件：炉料下降的有效作用力F<0 ，即炉料的有效重量<煤气流的浮力。 悬料的两种形式：

①上部悬料→用杨森公式解释：0,???hmq?，则会产生悬料现象。 ②下部悬料→用液泛现象解释：3210???Kf→液泛→下部悬料。

（m?－散料的堆积密度；?－煤气的压降梯度；f－液泛因子；K－液体流量比）

77. 试述水当量的定义及其在高炉高度方向上的变化特征。

答: 1）水当量定义：单位时间内炉料和炉内气流温度变化1℃时，所吸收或放出的热量。常用冶炼单位生铁的炉料和煤气流作为衡量水当量的基准。 （2）变化特征：

①煤气水当量：沿高炉高度方向变化很小，基本为常数。 a.下部：气体量相对少，但热容较大； b.上部：气体量相对多，但热容较小。 两者的乘积变化不大！

②炉料水当量：在高炉上部变化不大、下部变化较大。

a.上部：间接还原的放热补偿作用→上部炉料水当量变化不大

b.下部：直接还原、熔损反应、熔化等使C料↑↑，进入炉缸仅剩过热耗热，C料↓↓→下部炉料水当量存在峰值！

78. 简述用水当量的概念分析影响高炉炉顶煤气温度、炉缸渣铁温度的因素。 答:

79. 对比高炉法、直接还原法及熔融还原法三种炼铁方法，说明他们的特点。

答案要点：高炉法：以焦炭为主要能源和还原剂....费大，能耗高，污染重。.......转产。（2分）

直接还原法：.......固态海棉铁的工艺方法。直接还原法还原反应速度慢，对原料的限制少， 能耗低，污染小，产品含有C、Si、Mn等低，适于电炉冶炼，直接还原法不能排出脉石。 熔融还原法：在熔融状态下完成还原反应（还原铁矿石）的工艺方法。还原反应速度快，对原料的限制少，能耗低，污染小。液态生铁除含有大量物...外，还含有较高的...等发热元素，适于高效率的转炉炼钢方法处理。与直接还原法相比，生产液体生铁过程中可以把脉石排出。 （2）变化特征：

①煤气水当量：沿高炉高度方向变化很小，基本为常数。 a.下部：气体量相对少，但热容较大； b.上部：气体量相对多，但热容较小。 两者的乘积变化不大！ ②炉料水当量：在高炉上部变化不大、下部变化较大。

a.上部：间接还原的放热补偿作用→上部炉料水当量变化不大

b.下部：直接还原、熔损反应、熔化等使C料↑↑，进入炉缸仅剩过热耗热，C料↓↓→下部炉料水当量存在峰值！

79. 对比高炉法、直接还原法及熔融还原法三种炼铁方法，说明他们的特点。

答案要点：高炉法：以焦炭为主要能源和还原剂....费大，能耗高，污染重。.......转产。（2分）

直接还原法：.......固态海棉铁的工艺方法。直接还原法还原反应速度慢，对原料的限制少， 能耗低，污染小，产品含有C、Si、Mn等低，适于电炉冶炼，直接还原法不能排出脉石（4分）

熔融还原法：在熔融状态下完成还原反应（还原铁矿石）的工艺方法。还原反应速度快，对原料的限制少，能耗低，污染小。液态生铁除含有大量物...外，还含有较高的...等发热元素，适于高效率的转炉炼钢方法处理。与直接还原法相比，生产液体生铁过程中可以把脉石排出。

80. 试说明焦炭在高炉冶炼过程中的作用及高炉冶炼对焦炭的质量要求。

答案要点： （1） 焦炭在高炉冶炼过程中的作用主要有提供热量；骨架作用，同时又是煤气的高透气性通路；还原剂；渗碳剂。（4分）

（2） 高炉冶炼对焦炭的质量要求：...分低要底，硫、磷杂质要少，成分和性能要稳定， .不宜相差过大，以d小/d大=0.7为宜，反应性要小。（6分）

81. 画出高炉内各区域的分布并说明其中进行物理化学反应。 答： （1） 高炉内各区域的分布（4分） （2） 各区域发生的物理化学反应。（6分）

1——固体炉料区：间接还原为主，炉料中水份蒸发及受热分解，兼有少量直接还原。炉料

与煤气间热交换。

2——软熔区：炉料在软熔区上部边界的软化，在下.... 反应及造渣。

3——疏松焦炭区：赂下滴落的液态渣铁与煤气及固体炭之间进行多种复杂的质量传递及传热过程。

4——压实焦炭区：在堆积层面，焦炭与渣铁间反应

5——渣铁贮存区：在铁滴穿过渣层瞬间及渣铁层间的交界面上发生液—液反应；由风口得到辐射热，并在渣铁层中发生热传递

6——风口焦炭循环区：焦炭及喷入的辅助燃料与热风发生燃烧反应，产生高热煤气，主要向上快速逸出

82. 什么是直接还原，什么是间接还原？说明二者在高炉冶炼过程中的作用。

答案要点： 间接还原：用CO2，H2为还原剂，产物为CO2，H2O的铁的各级氧化物还原反应。（2分） 直接还原：用固体碳为还原剂，产物为CO的还原反应。（2分） 作用（6分）：高炉冶炼过程中，矿石中的铁氧化物是通过两种不同性质的反应即直接还原和间接还原的方式还原成金属铁的。这是两种不同性质的反应，它们对高炉冶炼所起的作用是不相同的。 一般认为，从铁的高级氧化物还原到FeO的过程，是全部以间接还原的方式进行的，即： 3Fe2o3+CO=2Fe3O4+CO2+37130kJ Fe3O4+CO=3FeO+CO2-20888kJ

而从FeO还原到金属铁，则一部分以间接还原方式，另一部分以直接还原方式进行，全部还原生成的铁中，以直接还原方式还原出来的铁所占的比例就是所谓的直接还原度。 间接还原是以放热反应为主的，如：FeO+CO=Fe+CO2+13605kJ 主要发生在炉身中上部。 直接还原是吸热反应：FeO+C=Fe+CO-152161kJ 主要发生在炉身下...

直接还原直接消耗碳量，产生CO，而CO在炉内上升过程中又参加间接还原，间接还原不直接消耗碳量，风口前碳的燃烧产生的CO和直接还原产生的CO加在一起，就是间接还原的还原剂来源。 高炉内的碳消耗包括还原剂碳和发热剂碳两方面。直接还原和间接还原对碳消耗的...是不一样的。间接还原是放热.... .......碳消耗有利。但是另一方面，因为间接还原是可逆反应，要使反应继续进行，必须...的还原剂浓度大于反应的平衡浓度，即必须供给过量的CO，使反应达不到平衡，所以，发展间接还原要增加还原剂碳消耗。直接还原是吸热反应，所以发展直接还原增加炉内热消耗，从而增加发热剂碳消耗。但是另一方面，由于直接还原是固体碳和固体FeO或液体FeO之间的反应，反应产物是气体，产生的CO随即离开反应面，所以只要固体碳存在，反应就可以继续下去，无须提供过量的还原剂，即可以认为直接.......的铁。因此，发展直接还原....。

由此可见，要达到炉内还原过程的最低碳消耗，两者都要有一个适当的发展程度，两种极端情况即100%直接还原或100%间接还原，都达不到最低的碳消耗。

83. 高炉内Si还原过程有什么特点？

答案要点：SiO2是非常稳定的化合物，高炉条件下用CO还原SiO2是不可能的。液体状态下用固体碳还原也需要1700℃以上的高温。此外，炉渣中的SiO2常与CaO，MgO等结合成复杂化合物，使SiO2的还原变得更加困难。（4分）但是.....主要是因为高炉条件.... 首先，风口燃烧带高温条件下SiO2气化产生SiO气体：

SiO2+C=SiO+CO 气态SiO与碳接触良好，因而促进Si的还原： SiO+C=[Si]? +CO

另外，风口前气化产生的SiO.....还原产生的...... SiO+|[C]=[Si]+CO

其次，由于还原产生的Si溶解于生铁中形成稳定的Fe—Si化合物，如FeSi，Fe2Si，FeSi2

等 SiO2+2C+Fe=FeSi+2CO-554603kJ

有利于Si的还原。由于铁的存在，Si开始还原的温度可降到1050℃， 过去一直认为Si主要是从液态炉渣中还原进入生铁.的，.....SiO蒸汽中还原进入生铁的.... 因为灰分中的SiO2呈自由状态，并且在风口前燃烧后容易气化成SiO。

当然矿石中呈化合物状态的SiO2到达风口后也可以气化成，SiO，并且液体状态下衩固体碳还原的可能性亦不能排除，但不如气态还原容易。生铁中的Si小于2%时，[Si]可全部来源于焦炭灰分，通过气态还原，无须从液态炉渣中还原。（6分）

84. 熔渣的软熔特性对高炉冶炼有什么影响？

答案要点：炉渣的软熔特性与矿石的软化特性有关，其对.....初渣出现得愈早，软熔带位置越高。初渣温度低......耗；软化区间愈大，软熔带融着层愈...，对煤气....般希望矿石软化温度要高些，软化区间要窄些，这样.....带融着层较窄，对煤气阻力较小。

85. 为什么可以用炉顶CO2曲线来判断炉内煤气流的分布状况？

答案要点： 因为煤气中CO2的高低反映了煤气与矿石之间接触是否良好， 间接还原反应是否进行得充分。所以，煤气中CO2的高低也反映了炉内矿石的颁布状况。（2分）矿石集中的部位CO2高，矿石较少的部位CO2低。（2分）而矿石是影响炉内透气性的主要因素，矿石集中的部位透气性差，此处煤气流必然较少，矿石较少的部位透气性好，此处煤气流必然会大些。因此，可以用炉顶CO2曲线来判断炉内煤气流的分布状况。（3分）另一方面，因为煤气是炉内传热介质，所以煤气流的分布也反映温度分布，煤气流大的地方温度高，煤气流小的地方温度低。（3分）

86. 现代高炉炉型有哪几部分组成？特点是什么？分析其设计指导思想。

答案要点： 现代高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段组成，其特点是两头小，中间粗略带锥度的圆柱形空间。（5分）其设计指导思想....别是铁矿石在还原....

87. 实施高压操作对高炉产量、焦比及生铁质量将产生何种影响，为什么？ 答案要点：实施高压操作，高炉产量提高，焦比降低，生铁含硅量降低。（5分） 这主要是由于，采取高压操作后高炉冶炼进程将发生如下变化：a高压操作后的燃烧带缩小；b直接还原和碳的熔蚀反应受到抑制，对降燃耗有利；c高压操作对Si还原不利，表明高压操作对低Si生铁的冶炼有利；碳酸盐使开始分解和沸腾分解...升高，对....料层的阻力损失减小....使吹出的粒径变小，数量减少。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jldw.html