07《金属熔炼原理与工艺》总复习题

一、相关知识点

1、灰口铸铁、ZG、有色金属牌号。 2、炉渣氧化性。

3、黑心可锻铸铁是将白口铸件毛坯在中性气氛条件下退火得到的。 4、电石渣下还原生产方法有两种

5、在冲天炉氧化带、还原带内主要发生的化学反应 6、碱性电弧炉脱氧方法主要有

7、电弧炉按照炉料熔化和电极升降的操作情况，一般将熔化过程分为起弧、穿井、电极回升、熔清四个阶段 8、脱氧地区

9、碱性电弧炉炼钢的工艺方法，一般可分为氧化法、不氧化法（又称装入法）及返回吹氧法。 10、碱性电弧炉熔化期的操作原则是： 合理供电 适时吹氧 尽快造渣 取样分析 11、装料呈上松下紧状态，防止棚料；

12、氧化法冶炼操作六个阶段：扒补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢。其特点是在氧化期，用加矿石或吹氧进行脱磷和脱碳，使熔池沸腾，以降低钢中的气体和杂质，再经过脱氧还原和调整钢液的化学成分及温度，然后出钢。 冲天炉按供风方式分类

侧送风：单排、双排、多排，单风箱、双层风箱 中央送风：风由炉底中央风嘴送入炉内 中央送风加侧送风

炉体是冲天炉的基本组成部分，包括炉身和炉缸两部分。

碳是焦炭中最基本的组成部分，碳燃烧能够放出大量热能，是热量的主要来源。 提高送风中氧的浓度称为富氧送风。

底焦的上表面应该正和熔化带相吻合，亦即金属炉料经预热到达底焦上表面时，温度正好达到大部分金属炉料的熔点，并开始逐渐熔化。

底焦高度不是任意选择的，它是由炉内温度分布曲线和金属熔化温度决定的。

将一定成分的白口铸铁毛坯经过热处理后（退火），使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨，从而得到小团絮状石墨和不同基体组织组成的铸铁。

白心可锻铁是采用白口铁坯件在氧化性介质（如铁鳞、炼钢炉渣等)中密封退火进行脱碳的办法获得 为冲天炉内炉气成分与温度沿炉子高度的变化。

焦炭反应能力：指焦炭还原CO2的能力，通常用R表示，R值是CO2通过900℃的焦炭粒，测定反应后气体成分，并由下式计算而得。

每公斤焦炭在完全燃烧时所放出的热量称做焦炭的发热量(kJ／kg)。

氧化带：从空气与焦炭接触的位置开始至炉气中自由氧消失，CO2浓度达到最大值，这一区域称为氧化带。

还原带：炉气上升中，2C+O2→2CO，发生还原反应，CO浓度上升，温度下降，氧化带顶面至炉气中CO2与CO含量基本不变的区域，称为还原带。

双层送风冲天炉，主风口在上排称为倒置风口，主风口在下排称为顺置风口 可燃成分指除掉水分和灰分后剩下的焦炭，焦炭以可燃成分来表示则为 干燥成分是指除掉焦炭中所有水分

在低于705℃时，C02比CO具有更大的稳定性。

当温度高于705℃时，由于碳燃烧的三个氧化反应都是放热反应，故随着温度的升高，平衡常数都在下降，这表明随着温度升高，对放热反应进行的完全程度是不利的。

如果沿炉子某高度取截面，边缘气流CO2浓度大于中心部分CO2浓度，边缘的温度大于炉中心部分的温度。 成冲天炉内底焦燃烧时，炉气成分和温度沿高度和截面上分布的不均匀性。

利用冲天炉废气热的热交换器分为内热式、直燃式、外热式和陶粒热交换器四大类。

炉料层阻力影响主要决定于炉料的筛分组成。因此，在冲天炉熔炼过程中，绝不允许不同尺寸的炉料混合加入，必须按炉料筛分组分，分别分批加入。

大型冲天炉采用中央送风时，炉内速度场沿圆周的分布比侧送风更为均匀

两排大间距送风时，在炉壁区存在着两个完整的独立燃烧区，即两个独立氧化带和两个独立还原带，它比三排例置送风要宽，而三排小风口正置送风根本不存在两个独立燃烧区。

空气流股压力大于阻力时，在靠近风口前力的底焦中,就形成丁一个空洞(一般称为空洞区）。 燃烧区：从下排风口中心线至底焦顶面所包括区间。

预热区；从加料口的下缘至底焦的顶面之间称为预热区。此区域内金属炉料处于固态， 在燃烧区的还原带和氧化带内金届料进行熔化和过热，通常将此区划分成熔化区和过热区。 炉缸区；由最下排风口中心线至炉底之间所包括的区域。

倒瓶式又称卡腰式，其特点是主风口处炉膛直径最小，从主风口向上，炉径逐渐扩大。 灯罩式的特点是熔化区的炉膛直径最大，故熔化率高。 附加煤粉的二次送风是将二次风送入熔化带 二次送风是将二次风送入预热带底部，

冲天炉操作的全过程是从修炉开始到熔炼结束后打开炉底门并熄灭落炉后的残余物为止。 夹杂来源：炉衬侵蚀、焦炭灰分、炉料带入杂质、金属烧损、加入熔剂 冲天炉网形图理解：

焦耗一定时，随着送风强度的提高，冲天炉的熔化率增加，而铁液的温度先是提高，达到某一最大值后开始下降， 风量一定时，随着焦炭消耗率的增加，铁液温度提高，但炉子的熔化率降低， 为达到一定的铁液温度，可以用不同的焦耗量与风量的配合。

冲天炉炉气测定：主要分析加料口炉气中的CO2、CO、O2，以掌握底焦的燃烧情况，

奥氏体气体分析仪原理：采用不同化学试剂配制吸收液，能吸收炉气中不同气体组分来进行气体成分分析。 铁水中所含气体主要是指H、O、N

底焦燃烧是否良好，熔化中，风口一直明亮，铁水滴下大小如绿豆，下落速度快。风量合适底焦高度合适，铁水温度比较高，燃烧良好；若风口发暗进风外有黑渣，捅开焦炭也很快变黑，铁水滴定到焦炭上要停留一下才落下，表明风量变大，底焦偏低。

风口一直发暗，铁水暗红，流动性差，风量风压偏低，底焦偏低。 灰口铸铁组织特点是石墨呈片状分布在金属的基体组织上。

共晶团：铸铁的共晶团是指在最后凝固时所形成的石墨和奥氏体的集合体。 蠕墨铸铁是一种石墨介于片状和球状之间的铸铁

提高碳当量，有助于减小白口倾向，但是碳当量提高会增加石墨数量，减少珠光体数量，从而使蠕墨铸铁的强度降低。 蠕化剂应该具有阻止片状石墨和抑制球状石墨形成的作用

在球化处理中，镁在铁液中主要有两个作用，即脱硫作用和使石墨球化作用。 耐磨铸铁分为减磨铸铁和抗磨铸铁两种。

高铬铸铁中，高碳低铬时，容易出现M3C； 低碳高铬时，容易出现M4C；铬与碳配合得恰当，则可以得到M7C3。 耐热铸铁必须具有一定的室温和高温力学性能，还必须在高温具有良好的抗氧化和抗生长性。 高铬铸铁有极好的抗氧化特性。铬含量越高抗氧化性越好。

n/8规律:当合金元素在固溶体中的克分之分数为1/8时铸铁耐蚀性才显著提高。 金属材料的腐蚀主要有两种形式:化学腐蚀和电化学腐蚀.

铁液浇入铸型（金属型或金属挂砂型）后，在激冷作用下，使铸件表面形成硬度高、耐磨性好的冷硬层，其断口形貌呈白色，组织中碳主要以渗碳体形式存在。随着后续传热速度的降低，铸件内部石墨析出量增多，断口由白口向麻口过渡进一步到灰口，相应中心硬度降低，强韧性提高，断口呈现三区（白口区、麻口区、灰口区）结构特点。这种现象称为冷硬现象，具有以上特征的铸铁称为冷硬铸铁。

与铸铁相比，铸钢流动性较差， 熔点高， 结晶温度间隔较宽， 收缩量较大、缩孔倾向性较大、热裂、冷裂倾向较大。 铸造低合金钢：含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5％， 铸造高合金钢 ：合金元素含在10%以上，具有特殊性能。

酸性电炉冶炼对炉料要求甚严，由于炼钢时造酸性炉渣，因而对钢液基本不具备脱硫及脱磷能力，

电弧炉偏心炉底出钢系统：在总体结构上，它在原出钢侧安装一突出炉壳的出钢箱以取代原来的出钢槽。可彻底地实现无渣出钢和留钢留渣操作。----EBT

电弧炉烟气的主要成分是 CO、N2、CO2，

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熔炼室是指熔池上面部分的空间，

当容积固定时，熔池深度愈小，熔池直径愈大。熔池直径大，则钢渣的接触面大，有利于钢渣界面化学反应的进行，同时钢液上下温差小。但熔池过浅，熔池表面积过大，则钢液的散热面积增加，热损失大，电耗增加。 炉料熔清后磷高、碳高 先造渣脱P，再升温脱C

炉料熔清后磷偏高、碳偏低 一般是熔清后用生铁增碳。操作以脱磷为主，

净沸腾 ：当温度、化学成分合适，就应停止加矿或吹氧，继续流渣并调整好炉渣，使成为流动性良好的薄渣层，让熔池进入微弱的自然沸腾，称为净沸腾。

泡沫渣：是指在不增大渣量的情况下，使炉渣呈很厚的泡沫状。即熔渣中存在大量的微小气泡，而且气泡的总体积大于液渣的体积，液渣成为渣中小气泡的薄膜而将各个气泡隔开，气泡自由移动困难而滞留在熔渣中，这种渣气系统称为泡沫渣。 根据钢种特点和性能要求，电弧炉炼钢扩散脱氧可在不同还原渣下进行，常用白渣、电石渣和氧化镁-氧化硅。 不氧化法熔炼时，没有氧化期，熔炼过程中不能去除C、P、气体和夹杂，对炉料要求严格。

氧化法熔炼炉料中的含碳量应保证氧化期有足够量的碳进行碳氧反应，达到去气、去夹杂物的目的。配碳量根据熔化期碳的烧损、氧化期的脱碳量和还原期增碳量这3个因素来确定 钢包吹氩埋弧精炼法（LF法）；

氩氧脱碳精炼法（AOD法）。钢液循环真空脱气法（RH法）； 钢液提升真空脱与法（DH法） 真空吹氧脱碳法（VOD法）；

真空电弧加热精炼法（VAD法或称VHD法

焦炭的工业分析包括；固定碳、挥发分、硫量、灰分、水分和焦末。

二、名词解释 1、铸铁：

2、集肤效应：感应电炉熔炼钢中，在炉料内部，磁通的分布不均匀，愈靠近外层，磁通越大，愈靠近坩埚中心线，磁通越小，因此在外层中产生的感应电动势和电流比里层大，这就是所谓集肤效应。

5、炉料遗传性：在生产实践中，往往碰到更换炉料后，虽然铁液的主要化学成分不变，但铸铁的组织（石墨化程度、白口倾向及石墨形态甚至基体组织）都会发生变化，炉料与铸件组织之间的这种关系，称为铸铁的遗传性。 6、风口比：是指所有风口总面积与冲天炉炉膛截面积之比。

7、孕育处理：把孕育剂加入铁液中，以改变铁液冶金状态，从而改善铸铁的组织和性能。

孕育铸铁：指由C、Si含量较低的原铁水，通过孕育处理而得到的高强度HT，其组织为珠光体和A、C型细片状石墨，抗拉强度在250Mpa以上（HT250以上）。

8、铸铁：以铁元素为基的含有其它多种元素的合金，但其中对铸铁金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅。 9、球化处理：在铁液中加入添加物（球化剂）使石墨在结晶生长时长成球状的处理过程。

10、球化衰退：球化处理后的铁液停留一定时间后，球化效果会下降甚至消失，这种现象称作球化衰退。 11、主风口：冲天炉风口面积最大的一排称为主风口

12、动力燃烧：焦炭的燃烧速度受化学反应速度的制约，称为动力燃烧。

13、扩散燃烧：气体扩散至反应表面，或气态燃烧产物脱离反应表面成为整个燃烧过程的限制性环节，称为扩散燃烧。 14、最惠风量：对每一焦耗，有一个对应于最高铁液温度的合适的风量，称为最惠风量。

15、焦炭反应能力：指焦炭还原CO2的能力，通常用R表示，R值是CO2通过900℃的焦炭粒，测定反应后气体成分，并由计算而得。

焦炭发热量：每公斤焦炭在完全燃烧时所放出的热量称做焦炭的发热量

16、焦炭燃烧比：冲天炉内焦炭中固定碳的完全燃烧程度，一般总是以碳燃烧产物CO2与CO的体积分数的燃烧比（ηv）来表示，即

17、穿井：启弧以后，电极下电弧四周的炉料迅速熔化，在自动功率调节器的作用下，电极始终要与炉料保持一定距离，所以电极随着炉料的熔化而不断下降，在炉料中打出3个洞称为“穿井”。

18、自然时效：淬火获得的过饱和固溶体有自发分解，即脱溶倾向，大多数铝合金在室温下就可以产生脱溶过程，这种现象

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称为自然时效。

19、人工时效：淬火得到的基体为过饱和固溶体，在高于室温下加热，脱溶过程加速，称为人工时效。

20、变质处理：常用的组织控制手段，在合金成分、冷却速度、凝固时外加力场不变的条件下，在金属液中加入少量添加剂，使金相组织发生明显变化，获得理想的合金组织。

电弧炉对装料的要求是：速度快、炉料密实、布料合理、并尽可能一次装完。

炉外精炼是把电弧炉和转炉中要完成的精炼任务，如脱硫、脱氧、去除有害气体及非金属夹杂物、调整成分及温度等，移到炉外的钢包或专用容器中进行。

碱度是指炉渣中碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值，用“R”来表示。

炉渣氧化性：炉渣能向与之接触的金属液中转移氧的能力，它是用铁水与炉渣平衡时的铁水含氧量和铁水中的实际含量这差来表示。

脱氧能力是指在一定温度下，与一定浓度的脱氧元素相平衡的氧含量高低。

炉壁效应：炉子边缘气流比中心气流流动通畅，这种现象称为炉壁效应(或称周边效应)。 三、选择题

1、中频感应电炉大部分感生电流产生在坩埚壁附近炉料的 ，坩埚壁附近金属的 温度较 。 ( )

A、表层 高 B、心部 高 C、表层 低 D、心部 低

2、双原子气体在金属中的溶解度与其分压的 成正比。 ( )

A、平方根 B、立方 C、对数 D、平方

3、熔渣中（MeO）高时，可按 由炉渣转入金属液中。 （ ）

A、扩散定律 B、分压差定律 C、分配定律 D、负压定律

4、由于Fe和Mn回收率比较稳定，常常根据其分析增量和计算增量来对钢液量进行校正。计算钢液重量为5000kg，加Mn前钢液中Mn0.25%，加锰铁后计算含Mn量为0.5%，实际分析含Mn0.45%，实际钢液量为 左右。 A、 6250kg B、6500kg C、4000kg D、4500kg

A、二分之一 B、三分之二 C、三分之一 D、四分之三 7、还原性渣主要是指：( )。

A． 碱度高的渣 B．流动性好的渣 C．渣中氧化铁含量低的渣 D． 渣中氧化铁含量高的渣

8、炉渣碱度的表达式为 。 ( ) A．R＝(SiO2)/(CaO) B．R＝(CaO)/(SiO2) C．R＝(CaO)/[(CaO)+(SiO2)]

D．R＝[(SiO2)+(Al2O3)]/[(CaO)+(MgO)]

9、若炉渣中含氧化镁较高，则碱度的正确表达式为 。 ( )。 A．R＝SiO2%/(CaO%＋MgO%) B．R＝CaO%/(SiO2%＋MgO%) C．R＝(CaO%＋MgO%)/SiO2% D. R＝(MgO%)/SiO2%

10、硫在钢和渣中分配系数Ls＝ ( ) A．(S)/[S] B．[S]/(S) C．[S]·(S) 11、降低酸性渣粘度的方法是( )。

A．加石灰 B．加莹石或碎耐火砖 C．加镁砂

5、冲天炉炉料熔化过程中， 热量通过预预区热交换获得，预热区作用不能忽视。

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12、在( )条件下，钢液中氧与渣中氧的浓度比值是一个常数。

A．钢液中碳含量一定 B．钢液温度一定 C．碳含量与温度均匀一定 13、电炉脱磷的化学反应式是( )。

A．2[P]+5(FeO)+4(CaO)＝(4CaO·P2O5)+5[Fe] △H＝-227200卡 B．2[P]+5(FeO)+4(CaO)＝(4CaO·P2O5)+5[Fe] △H＝227200卡 C．2(P)+5[FeO]+4(CaO)＝(4CaO·P2O5)+5[Fe] △H＝-227200卡

14、在其它条件相同的条件下，夹杂物颗粒大，其在钢液中上浮速度比颗粒小的上浮的速度( )。 A．快 B．慢 C．一样

15、电弧炉冶炼的熔化期( )阶段应以最大最有效的功率送电。 A．穿井和电级上升 B．电弧暴露 C．起弧 16、电炉脱硫反应式是( )。 A．[FeS]+[CaO]＝(CaS)+(FeO)放热 B．[FeS]+[CaO]＝(CaS)+(FeO)吸热 C．(FeS)+(CaO)＝(CaS)+(FeO)放热 17、“VOD”表示( )。

A．真空吹氧脱碳法 B．钢包炉法 C．氩氧脱碳法 18、冶炼过程中加入莹石的作用是( )。 A．提高碱度 B．稀释炉渣 C．降低碱度 19、钢包吹氩的主要目的是：( )。 A．调整钢液温度和防止炉渣结壳 B．均匀钢水温度和成份，促进夹杂上浮 C．防止钢液二次氧化 20、EBT是指：( )。

A．偏心炉底出钢 B．无渣出钢 C．虹吸出钢 D. 钢渣混出 21、在下列三种脱氧剂中，( )脱氧能力最强。 A．Si-Fe B．Mn-Fe C．Al

22、电弧炉烟气的主要成分是 CO、N2、CO2。

A ．CO2、CO2 B．N2、CO2 C．CO、N2、CO2 D．CO、N2、O2 23、变质处理的工艺要点

24、电弧炉烟尘主要成分是（ ）。 A

A ．氧化铁 B．氧化铝 C．二氧化碳 D．二氧化硫 25、还原性渣主要是指：( )。

C

A . 碱度高的渣 B．流动性好的渣

C．渣中氧化亚铁含量低的渣 D. 渣中氧化亚铁含量高的渣 26、氧化性渣主要是指：( )。

A. 碱度高的渣 B．流动性好的渣

C．渣中氧化亚铁含量低的渣 D. 渣中氧化亚铁含量高的渣 27、元素（ ）在铸铁中是促进石墨化的元素。（ ） A．碳和硅 B．铬和锰 C．镍和铜 D．磷和硫 28、在一定温度范围内提高铁液的过热度能使（ ） A．石墨细化 B．降低石墨化程度 C．基体组织粗大 D．促进石墨化程度

29、与普通灰铸铁相比，孕育铸铁的原铁液一般要求（ ）。 A．低碳和低硅 B．高碳和高硅 C．低碳和高硅 D．高碳和高硅 30、Sc=1的铸铁为（ ）。

A ．过共晶铸铁 B．共晶白口铸铁 C．共晶铸铁 D．亚共晶铸铁 31、底焦高度是指（ ）。

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