武汉科技大学冶金概论试卷及答案

武汉科技大学冶金概论

试卷及答案

TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】

模拟试题一

一选择题

1．高炉生产的产品有：

A）生铁 B）炉渣 C）高炉煤气 D）炉尘

2．高炉干式除尘的方法有：

A）文氏管 B）布袋除尘 C）电除尘 D）洗涤塔

3．高炉内对煤气阻力最大的区域为：

A）块状带 B）滴落带 C）软熔带 D）风口回旋区

4．炼钢过程的主要反应是：

A）碳的氧化 B）硅的氧化 C）锰的氧化 D）磷的氧化5．常用的氧枪喷头类型为：

A）直孔型 B）拉瓦尔型 C）螺旋型 D）扇型

6．炼钢终点控制主要控制：

A）钢水成分 B）钢水温度 C）冶炼时间 D）终渣量7．碱性电弧炉炼钢按工艺方法可分为：

A）双渣留渣法 B）返回吹氧法 C）氧化法 D）不氧化法

8．氧枪的常用冷却保护介质为：

A）水 B）气态碳氢化合物 C）燃料油 D）植物油

9．采用顶吹氧底复合吹炼时，底部吹入的可能是：

A）N2 B）Ar C）O2 D）H2

10高炉中配加焦炭的作用是：

A）作还原剂 B）燃烧后产生热量C）作料柱骨架，起支撑料柱作用 D）氧化剂

1： A、B、C、D 2：B、C 3： C 4：A 5：B

6： A、B 7：B、C 8： A 9：A、B、C 10：A、B、C 二名词解释

1）冶金学 2）热脆 3）硫负荷 4）烧结矿 5）炉外精炼

1、冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用一

定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。

2、钢材在轧制和锻造时，由于温度升高，晶界上的富含硫化物的网状结构又变成液态，在力的作用下，就会引起这些富硫液相沿晶界滑动，造成钢材的破裂，产生了所谓的热脆现象

3、冶炼一吨生铁由炉料带入高炉硫的总量称为“硫负荷”

1、废气、废水、固体废弃物

2、碱性氧化物与酸性氧化物的质量百分数之比。

3、直接氧化和间接氧化

4、烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层

5、热风炉。

6、将成分和温度合格的钢水浇注成坯。连铸

7、Si、Mn、Al，弱，强

8、火法冶金、湿法冶金、电冶金，火法冶金，电冶金

四问答题

1 请用图示法说明钢铁工业的两种生产流程。

2 高炉造渣的作用是什么写出有炉渣脱硫反应的化学方程式（分子式或离子式），并讨论影响脱硫的因素。

3 转炉炼钢的基本任务是什么其中影响钢液脱碳的因素有哪些

1、答：流程图可以表示为：

2、答：（1）高炉炉渣的作用有：

1)、分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。

2)、具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。

3)、具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。

4)、保护炉衬，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成“渣皮”，保护炉衬，维持生产。

（2）炉渣脱硫反应为：[FeS]+ (CaO)+C=(CaS)+[Fe]+CO+141055kJ

（3）提高炉渣脱硫能力的措施：

1）提高炉渣碱度，即增加渣中CaO量有利于脱硫，当碱度超过一定水平时，脱硫能力下降。

2）提高温度：脱硫反应是吸热反应，高温有利于脱硫；高温能降低炉渣粘度，有利于扩散过程进行，加速FeO的还原，提高脱硫速度

3）低FeO：可使铁中[FeS]易转入渣中，高炉是强还原气氛，且铁水中C、 Si高，有利于脱硫。

4）合适的MgO、MnO含量： MgO是近似于CaO的碱性氧化物，渣中MgO含量增加，有利于下列脱硫反应进行。

3、答：（1）炼钢的基本任务

1）脱碳：把铁水中的碳氧化脱除到所炼钢种的范围内。

2）脱磷脱硫：通过造出成分合适的炉渣，去除铁水中的磷、硫。

3）脱氧和合金化：加入脱氧剂和铁合金，降低钢液中的氧和使钢液达到钢种要求的合金成分。

4）脱气（氢、氮）和脱夹杂物：把溶解在钢液中的气体和来不及上浮排除的非金属夹杂物，通过一定的方法去除。

5）升温：把冶炼过程的金属液温度升高至出钢温度。

6）浇注：将成分和温度合格的钢水浇注成坯

（2）其中影响钢液脱碳的因素有：

1）温度：[C]的直接氧化反应是放热反应，而[C]的间接氧化反应是吸热反应。故在炼钢中进行脱碳操作时，根据采用的不同的氧化剂，对温度有不同的要求。

2）气相中CO的分压p CO：由于[C]氧化的产物为CO气体，故降低气相中CO的分压p CO，可以使[C]进一步氧化，有利于降低铁液中的碳含量。

3）炉渣的氧化性：强的氧化性可以给脱碳反应提供氧源，有利于脱碳反应的进行，降低[C]含量。

五：计算题

1 某大型高炉有效容积4350m3，年产370万吨炼钢生铁，消耗100万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉205kg，置换比为0.9，计算高炉有效容积利用系数、焦比、燃料比、综合焦比及冶炼强度各为多少

1、解：Vu=4350m3，P=370×104/365 t/d，煤比M=205kg/t，置换比R=0.9，

1）高炉有效容积利用系数：

ηu=2.33 t/(d·m3)

2) 焦比：

K＝270 kg/t Fe

3) 燃料比为：

K+M=475 kg/t Fe

4）综合焦比

K∑＝454.5 kg/t Fe

5）冶炼强度

I＝629.1 kg/(d·m3)

模拟试题二

一选择题

1．高炉生产的主要设备为高炉本体，其辅助系统包括：

A）渣铁处理系统 B）原料系统 C）煤气处理系统 D）送风系统 E）装料系统2．高炉湿式除尘的方法有：

A）文氏管 B）布袋除尘 C）电除尘 D）洗涤塔

3．高炉内发生间接还原反应的区域主要在：

A）块状带 B）滴落带 C）软熔带 D）风口回旋区

4．炼钢过程前期的主要反应是：

A）碳的氧化 B）硅的氧化 C）锰的氧化 D）磷的氧化

5．顶底复吹炼钢法中，可以用作底吹气体的有：

A）O2 B）H2 C）Ar D）N2

6．在钢水成分达到要求后，炼钢终点控制主要控制：

A）钢水成分 B）钢水温度 C）冶炼时间 D）终渣量

7．顶底复吹炼钢法中，常用作底吹气体供气的元件类型有：

A）喷嘴型 B）砖型 C）细金属管多孔塞式 D）环型供气元件

8．Q-BOP法氧枪的冷却保护介质为：

A）水 B）气态碳氢化合物 C）燃料油 D）植物油

9．采用顶吹氧底吹非氧化性气体复合吹炼时，关键是控制：

A）顶吹和底吹的流量比 B）顶枪枪位 C）底气量 D）供氧强度10．连铸钢坯激冷层的结构特点：

A）窄 B）厚 C）晶粒粗大 D）晶粒细小

1： A、B、C、D 2：A、D 3： A 4：B、C 5：B

6： B 7：A、B、C 8：B 9： B 10：B、D 二名词解释

1）料线零位 2）直接还原度 3）球团矿 4）低温烧结

1、是测定料面高度的基础。钟式炉顶：大钟开启时大钟的底边；无钟炉顶：炉喉钢砖的转折点处或钢砖顶部

2、从FeO通过直接还原反应得到的铁与还原反应得到的总铁量之比称为直接还原度。

3、将准备好的原料，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为球团生产过程．其产品即为球团矿

4、在烧结过程中在较低温度下（1250～1300℃）烧结，以强度好、还原性好的针状复合铁酸钙为主要粘结相，同时使烧结矿中含有较高比例的残留原矿－赤铁矿的烧结过程称为低温烧结。

三填空

1 非高炉炼铁主要包括和两种方法。

2 炉渣的氧化性通过来体现。炉渣吸收有害元素的能力用性质

来衡量。

3 水当量即。

6、二，450mm, 4.56m

7、作还原剂、产生热量、作料柱骨架。SiO2、MnO、Al2O3

8、炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。

9、火法冶金，湿法冶金、电冶金

10、炉外精炼是对炼钢炉的钢水在钢包或专用容器中进行再次精炼，又称“二次精炼”。四问答题

1 氧对钢材质量有什么影响请说出常用的脱氧方法有哪些

2 写出有石灰参与的氧化性脱磷反应的分子式或离子式，并讨论影响脱磷的因素。

3 电弧炉炼钢的操作方法有哪两类炉外精炼的基本手段有哪些，其作用是什么

1、答：（1）氧对钢材性能的影响

1）在室温下，钢中氧含量的增加使钢的延伸率显着降低。

2）在较低温度和氧含量极低时，钢的强度和塑性均随氧含量的增加而急剧降低。

3）随氧含量的增加，钢的抗冲击性能下降，脆性转变温度很快升高。

4）氧在钢中与其它元素形成氧化物夹杂，对钢的塑性、韧性和疲劳强度均有不利的影响。

5）当FeO与其它夹杂形成低熔点的复合化合物而聚集在晶界上时，也可能造成钢的热脆。

（2）脱氧的方法有：

l) 沉淀脱氧又叫直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。

2) 扩散脱氧：又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al 粉加到炉渣中，降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。

3) 真空脱氧：是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]-[O]反应。

2、答：用碱性炉渣进行脱磷的反应为：

在渣-金界面

3（CaO）+2［P］+5［O］=（3CaO·P2O5）

ΔGo=-1487150+636.40T J/mol

3（CaO）+2［P］+5（FeO）=（3CaO·P2O5）+5Fe

ΔGo=-882150+374.40T J/mol

在渣-金-气界面

3（CaO）+2［P］+5/2O2=（3CaO·P2O5）

ΔGo=-2069940+620.94T J/mol

提高炉渣脱P能力的措施：

1）温度：脱磷反应是一个较强的放热反应。低温有利脱磷。

2）合适炉渣的碱度：一般炼钢炉渣的终渣碱度控制在2.5～3.5为宜

3）炉渣氧化性：提高炉渣氧化性，即增加炉渣中FeO的活度，可以提高磷的分配系数，从而提高脱磷效果。但是，炉渣中的FeO对脱磷有双重影响，当(%FeO)=12%～18%时，炉渣的脱磷能力最强。

4）金属液成分：铁液中C﹑Si﹑O﹑N﹑S的存在，可使fP增加。但有的元素氧化产物对炉渣的物理化学性质产生影响。如[Si]虽然能增加f P，但其氧化产物(SiO2)影响到炉渣碱度，反而不利于脱磷。[Mn]对f P影响不大，但其氧化产物(MnO)有助于石灰溶解，帮助化渣，从而促进脱磷。

5）通过增加造渣量：增加渣量可以降低钢水中的磷含量，从而提高脱磷效果

3、答：（1）电炉炼钢的操作方法有：

1）双渣还原法又称返回吹氧法，它的特点是冶炼过程中有较短的氧化期

（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧去碳、去气、去夹杂。但由于该种方法去磷较难，故要求炉料应由含低磷的返回废钢组成。

2）双渣氧化法又称氧化法，它的特点是冶炼过程有氧化期，能去碳、去磷、去气和去夹杂等。对炉料无特殊要求，冶炼过程有氧化期，又有还原期，有利钢质量的提高。目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺。

（2）炉外精炼的手段有如下几个：

1）搅拌。对反应容器中的钢液进行搅拌，是炉外精炼的最基本、最重要的手段。它采取某种措施给钢液提供动能，促使钢液在精炼反应器中对流运动。钢液搅拌可改善冶金反应动力学条件，强化反应体系的传质和传热，加速冶金反应，均匀钢液成分和温度，有利于夹杂物聚合长大和上浮排除。

2）真空。当冶金反应生成物为气体时，通过减小反应体系的压力即抽真空，可以使反应的平衡向着生成气态物质的方向移动。因此，在真空下，钢液将进一步脱气、脱碳及脱氧。采用专门的真空装置，将钢液置于真空环境中精炼，可以降低钢中气体、碳及氧含量。常用的真空装置主要有VD 、RH等。

3）添加精炼剂。将精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧，去除夹杂物，夹杂物变性处理以及合金成分调整的作用。炉外精炼中钢液的精炼剂一类为以钙的化合物（CaO或CaC2）为基的粉剂或合成渣，另一类为合金元素如Ca、Mg、Al、Si及稀土元素等。

4）加热。钢液在进行炉外精炼时，由于有热量损失，造成温度下降。若炉外精炼方法具有加热升温功能，可避免高温出钢和保证钢液正常浇注，增加炉外精炼工艺的灵活性，精炼剂用量，钢液处理最终温度和处理时间均可自由选择，以获得最佳的精炼效果。五计算题

1、若鼓风湿份f=2%，富氧率为0，请计算通过1m3鼓风后：

（1）炉缸煤气成份；（6分）

（2）炉缸燃烧1kg碳需要的风量V风；（2分）

（3）燃烧1kg碳素产生的炉缸煤气体积。（2分）

答：（1）炉缸煤气成份；（6分）（2）炉缸燃烧1kg碳需要的风量V风；（2分）（3）燃烧1kg碳素产生的炉缸煤气体积。（2分）

模拟试题三

一、填空题

1、提取冶金过程按冶金工艺过程不同分为____、_____、______三种。

2、烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、______、______、

______、_____，然后又相继消失，最后剩下烧结矿层。

3、高炉炼铁中，焦炭的作用：______、______及______。

4、某大型高炉有效容积4350m3，年产370万吨炼钢生铁，消耗100万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉205kg，此高炉有效容积利用系数为_____，焦比为_____，燃料比为_____。

5、根据高炉冶炼中炉料的状态，高炉内可分为____、____、____、____和____5个区域。

6、炼钢的任务的四脱为______、_____、_____、_____，二去为_____、_____。

7、顶底复吹转炉吹炼中，前中期底吹气体为_____，后期底吹气体为_____。

8、RH最主要的精炼手段是____，最主要的精炼功能是____。

9、连铸中，钢水过热度定义为_____与____之差。

答案

1、火法冶金湿法提取电冶金（无顺序）

2、燃烧层预热层干燥层过湿层

3、发热剂还原剂料柱骨架（无顺序）

4、2.33/2.32 t/(d·m3) 270 kg/t铁 475 kg/t铁

5、块状带软熔带滴落带焦炭回旋区炉缸区（无顺序）

6、脱碳脱氧脱硫脱磷（无顺序）去除气体去除夹杂（无顺序）

7、氮气氩气

8、真空脱气

9、浇注温度液相线温度

二、判断题

1、我国钢铁工业的能源构成以煤为主，能源主要消耗在炼钢系统。

2、铁矿石中w(T.Fe)>60％称为高炉富矿，可直接入炉。

3、用固体碳还原铁氧化物，生成CO的还原反应叫直接还原。

4、转炉终点控制主要控制钢水碳含量和钢水温度。

5、连铸坯凝固组织结构由外到里分别为粗大等轴晶、柱状晶、细小等轴晶。答案

1、F

2、F

3、T

4、T

5、F

三、名词解释

1、高炉有效容积

2、枪位

3、溅渣护炉

4、炉外精炼

5、拉坯速度

答案

1、高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在水平面到料线零位水平面之间的容积。

2、枪位：指氧枪喷头到静止金属熔池液面的距离

3、溅渣护炉：在出完钢后，利用高压N2将转炉内的炉渣溅到炉壁上，形成一定厚度的溅渣层，作为下一炉炼钢的炉衬，这一工艺称溅渣护炉。

4、炉外精炼：按传统工艺，将常规炼钢炉中完成的精炼任务部分或全部地转移到钢包或其它容器中进行。

5、拉坯速度：每分钟从结晶器拉出的铸坯长度。

四、问答题

1、以图示出钢铁冶金生产长流程主要工序，并标出各工序主要原料及产品。

2、炼钢脱氧的方法有哪几种，它们有什么特点

3、传统的氧化法电炉炼钢冶炼工艺操作过程包括哪几个阶段，其中哪三个阶段为老三期，老三期每个期的任务是什么

4、常用的弧形连铸机的主要设备有哪些，并简要说明各设备的作用。

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