炼钢设计原理题库及答案,整合可缩印

1、物料平衡：在炼钢过程中加入炉内并参与炼钢过程的全部物料和炼钢过程产生物之间的平衡关系。 热平衡：在炼钢过程中热量的收入与支出之间的平衡关系。烧减白云石或未烧透的石灰石受热分解产生的CO2气体的质量。转炉公称容量:对转炉容量大小的称谓，即平时所说的转炉的吨位。转炉炉型：指转炉炉膛的几何形状，即指由耐火材料砌成的炉衬内形。转炉熔池直径：熔池处于平静状态时金属液面的直径。转炉熔池深度：熔池处于平静状态时金属液面到炉底的深度。炉熔比：新炉时，转炉的炉膛有效容积V与公称容量T的比值。均衡炉衬砌筑:根据不同部位的侵蚀情况，使用不同材质的耐火材料和砌成不同厚度的炉衬，使之 各部位的砌蚀基本均匀，又叫均衡砌炉

2、或平衡炉衬。铁水比：指铁水占钢铁料的比例7、废钢比：指废钢占钢铁料的比例。拐弧炉壳:大炉子为了减少应力集中，增加炉壳的坚固性，在炉壳的帽锥与炉身直筒段连接处、直 段与池锥、池锥与炉底球冠连接处以圆弧相接，称为拐弧炉壳。转炉的倾动力矩：指转炉在倾动过程中，炉壳、炉衬和炉液质量对耳轴产生的力矩。拉坯速度：以铸机每一流每分钟拉出的铸坯长度。喷孔夹角：喷孔中心线和碰头几何中心线之间的夹角。喷头出口马赫数：是指喷头出口气流速度与当地条件下的音速之比。炉气：指铁水中的碳与工业氧作用后的产物。烟气：是炉气进入除尘系统时与进入该系统的空气作用后的产物。燃烧法:将含有大量CO的炉气在出炉口进入除尘系统时与大量空

3、气混合使之完全燃烧，燃烧后的 烟气经过冷却和除尘后排放到大气中去。含湿量限度：十烟气的吹湿能力，即单位体积十烟气中水蒸气达到饱和态时水蒸气的质量。烟气的含湿量：是指烟气中水汽的含量，单位为kg(水)/m3 (烟)。实际吸入的空气量a = :-: 空气过剩系数:二空气燃烧系数炉气完全燃烧所需的理论空气量冶金长度(不带液芯拉矫)：结品器液面到第一对拉矫辊中心线的距离。湿法除尘:是指烟气进入一级净化设备立即与水相遇，采用喷水的方式达到烟气降温和除尘的目的。连铸机的曲率半径：铸坯弯曲时的外弧半径。连铸机流数：每台连铸机所能同时浇铸的铸坯总根数称为连铸机流数。液芯长度：是指钢水从结晶器液面开始到铸坯全部

4、凝固完毕所走过的路程。供氧强度：单位时间转炉公称吨位的供氧量。氧流量：单位时间通过氧枪的氧量，一般以体积流量表示。电炉熔池:容纳钢液和熔渣的那部分容积。电极心园直径:过三个电极极心的圆周直径。喷孔间距:(A)是指喷头断面上喷孔出口处喷孔中心线与碰头轴线之间的距离。连铸机台数:凡共用一个钢包浇铸一流成多流铸坯的一套连铸机称为一台连铸机。连铸机的总高度:连铸机总高度是指拉矫机底座基础面至中间包顶面间的距离。干法除尘:净化过程中烟气完全不与水相遇。全湿法除尘:烟气进入第一级净化设备立即与水相遇。转炉出钢口角度伐炉子处于直立位置时，出钢口中心线与炉子水平线之间的夹角。未燃法除尘:炉气出炉口后，通过降下

5、活动烟罩缩小烟罩与炉口之间缝隙，并采取其他措施控制系 统吸入少量空气(a=0.08-0.1)；使炉气中的CO只有少量(约8%-10%)燃烧成CO2，而绝 大部分不燃烧，烟气成分主要是CO,然后经冷却和除尘后将煤气回收利用。燃烧法除尘：将含有大量CO的炉气在出炉口进入除尘系统时与大量空气混合使之完全燃烧，燃烧 后的烟气经过冷却和除尘后排放到大气中去。电炉炉坡倾角：截锥形电炉炉坡便于补炉，炉坡倾角45铸坯断面的公称尺寸：铸坯断面尺寸以其冷态时的尺寸表示。全正力矩原则：转炉在整个倾动过程中，全力矩M全全部位于正力矩区域内，不出现负力矩。正负力矩原则：全力矩M全的极大值和极小值对等分布在正负力矩区域内

6、。马赫数：是指气流速度与当地条件下的音速之比。【】吹损由哪几部分组成(1)化学损失量(2)烟尘中铁损失量(3)渣中铁珠损失量(4)喷溅铁损失量。【1】、确定炉容比时考虑影响因素(1)炉子吨位(2)铁水成分(3)铁水比(4)供氧强度(5)冷却剂【1】、炉容比过大的危害:炉容比过大势必增加转炉高度，增加厂房高度和倾动力矩，而转炉高 度增加会导致投资增大、设备庞大和电耗增加。炉容比过小的危害：炉容比过小，反应空间 过小，满足不了冶炼反应所需要的空间，容易喷溅和溢渣，金属收得率降低，操作困难，工 人的劳动强度增加，加剧钢、渣对炉衬的冲刷侵蚀，使得炉龄下降；不利于提高供氧强度， 强化冶炼，限制生产率的提

7、高，因为供氧强度大，炉容比小，易喷溅。【2】、喷孔出口马赫数一般选择多少较为合适?过大过小有什么弊病？答：喷孔出口马赫数M 一般为2.0左右。当M2.0以后，氧气出口速度的增加变慢，而设计氧压急剧增大，这样是很不经济的，设计氧压 太大要求输送压力增大，阻损大，对输氧管的要求也高，给氧气的输送带来困难，更主要的是选用 较大M的目的是为了获得较大的氧气出口速度，而增大M和增大V出并非线性关系，所以不能选择 太大的M。但是M也不应选的太小，M太小，氧气流股的冲击能力小，搅拌不好，影响吹炼效果。【3】、转炉出钢口应设在什么位置？为什么？出钢口位置通常设在炉身与炉帽耐火材料的交界处， 这样出钢时钢水能集

8、中到帽锥处，保证了出钢时出钢口 上方的钢水始终处于最深状态，钢 水能在一定压力下以较快的流速流出流净，若出钢口设在炉帽或炉身段部位，出钢时在出 钢口见渣时，炉内还有部分钢水没有流净，钢水夹渣。【4】、确定连铸机的曲率半径时应考虑哪些因素:1)按铸坯进入拉矫机前完全凝固来计算和确定。 2)按弧形铸坯在矫直时所允许的表面延伸率计算和确定。3)按经验式确定，连铸机的曲率半 径还可以按铸坯厚度的若干倍来做初步计算。总之，连铸机曲率半径的最后确定，通常是根据 以上几个方面的计算结果，并结合使用单位的要求和具体情况，使其大于或等于其中最大值。【5】、转炉使用水冷炉口的作用? (1)保持炉口形状不变；(2)

9、便于清除炉口结渣。【6】、比较未燃法与燃烧法的优缺点。未燃法较燃烧法所采用的空气过剩系数值小，即系统吸入的空气量少，产生的烟量少， 因此未燃法除尘设备体积小，投资费用低，需要的厂房高度低。在能源利用方面，未燃法可以回收煤气节约大量能源。目前国内可回收6070Nm3/吨 钢煤气，燃烧法可用废热锅炉回收蒸汽，但设备庞大热效率低。未燃法烟尘中FeO含量高，FeO颗粒大容易捕集，因此除尘效率高。而燃烧法烟尘的主 要成分是Fe203，颗粒小不容易捕集，因此除尘效率低。未燃法烟气的主要成分是CO,系统运行不安全，要求系统的密封性良好，防毒防爆。 而燃烧法的烟气主要成分是CO2，系统运行安全，不容易发生爆炸

10、故。【7】为什么喷孔的扩张角不宜太大:如果a扩过小，出口直径d出一定，则扩张段过长，使得该段 的附面层增加，相当于减小了出口直径。压力损失也增加；如果a扩过大，则会使扩张段过 短；气流在某一截面处实际截面膨胀不到该处的喷孔截面积，可能出现流股与管壁脱离的现 象，即A气A孔，这样势必导致流股不稳定，并在管壁附近形成负压区，其后果是喷孔内可 能吸进钢渣而烧坏喷孔或因吸进质量比氧气大的物质而损失能量。【8】顶底复吹转炉炉型有什么特点:(1)在相同容量和熔池深度的条件下，熔池直径比直筒型的 大些；而在相同容量和相同熔池直径的条件下，熔池深度又比直筒型的深些。因此，有利于缩 小炉子的高宽比，同时又能有合

11、适的熔池深度。(2)顶底复吹转炉的熔池深度的确定一方面要 保证顶吹氧气射流不致穿透炉底；另一方面要发挥底吹的作用，即熔池搅拌激烈而又均匀、吹 炼过程平稳、炉内反应迅速、渣、钢间反应更趋于平衡等。因此熔池深度还与炉底喷嘴的直径 和供气压力有关。供气压力一般变化不大、而喷嘴的数目取决于炉底的大小。因此当熔池深度 与喷嘴直径一定时，为保证熔池深度不致太浅，对于小炉子选用截锥型熔池尤为重要。(3)采 用截锥型熔池，单位金属的熔池表面积比直筒型的大，不仅有利于冶金反应及提高炉衬的寿命， 而且便于做成可拆卸式活炉底，改善炉底的结构强度。(4)顶底复吹转炉的高宽比介于顶吹转 炉与底吹转炉高宽比之间，至于炉帽

12、形状和出钢口位置均与顶吹转炉的要求相同【9】混铁炉供应铁水的特点:贮存并混匀铁水成分和温度。所以采用混铁炉供应铁水，铁水成分 和温度比较均匀稳定，有利于生产组织，稳定转炉操作。【10】、混铁车供应铁水有哪些优点和缺点？优点:工艺上比混铁炉少倒一次铁水，所以热损失少， 运输过程中比铁水罐散热少，保温性能好。缺点：混铁车因受到铁路轨距和弯道曲率半径的限制不 能太大，因此储存和混匀铁水的作用不如混铁炉，铁水的成分和温度不像混铁炉那样均匀稳定。【11】什么叫转炉的倾动力矩:转炉在倾动过程中，炉壳，炉衬和炉钢质量对耳轴产生的力矩。【12】什么是转炉的帽锥角？:指炉帽锥与炉身交接处，炉帽与炉子水平线之间的

13、夹角。【1】、转炉三种炉型及特点。1）筒球形炉型:形状简单，砌砖简便，炉壳易制造，在相同熔池直径D和熔池深度h下， 与其他两种炉型笔，此炉型熔池的容积大，金属装入量大，形状接近于金属液的循环运动轨迹， 适用于大型转炉。2）锥球形炉型（橄榄型）：与同容量的其他炉型比，在相同熔池深度h下，反映面积大， 有利于钢、渣间反应，适用于吹炼高磷铁水。熔池形状比较符合钢、渣环流的要求，熔池侵蚀 均匀，熔池深度变化小，新炉炉型接近于停炉后残余炉衬的轮廓，炉型上下对称，空炉重心接 近于炉体的几何重心位置，使得转炉的倾动力矩小。3）截锥形炉型:形状简单，炉底砌筑简便，其形状基本上满足炼钢反映的要求，与同容量 的其

14、他炉型比，在熔池直径相同情况下，熔池最深，适用于小型转炉。【2】、进行转炉物料平衡和热平衡计算有什么意义？答：在设计方面，设计氧枪时需要知道单位时间内向炉内的供氧量是多少，设计转炉烟气净化系统 时需要知道单位时间内产生的炉气量是多少，设计转炉车间时需要知道一炉钢产生的渣量是多 少。在组织炼钢生产时，为了制定合理的工艺制度和进行计算机自动控制，要知道各种物料的 加入量是多少和产生的产物量是多少。为了制定合理的热工制度，确定合适的废钢加入量，需 要知道炉子有多少富余的热量。因为转炉的热量除能满足出钢要求外还有富余，这部分富余热 量可以用来多吃废钢，以降低炼钢成本。总之，不论从设计方面，还是从工艺方

15、面都需要知道 一些定量的数据。这些数据都是通过转炉物料平衡和热平衡计算得来的。因此，做好物料平衡 和热平衡计算，对于设计转炉炼钢车间及其主要设备（转炉，氧枪和除尘设备等），指导和组 织炼钢生产，分析、研究和改进冶炼工艺，实现计算机自动控制等都有着极其重要的意义。【3】多孔喷头有什么特点:变单孔喷头的集中供氧为多孔的分散供氧，在熔池面上形成多个反应 区，增大了氧气射流对熔池的冲击面积R冲有利于加快炉内的物理化学反应，促使熔池内 钢液的成分和温度更加均匀。【4】采用溢流水箱的作用：1）由于溢流水在入口管道壁上形成水膜，从而防止烟尘在管壁上的十 湿交界处结垢造成堵塞；2）溢流水箱为开口式，一旦发生爆

16、炸时可以泄压；3）调节汽化冷却 烟道因热胀冷缩而引起的设备位移，溢流水量为每米周边5001000kg/h。【5】调节二文喉口流通面积的作用：1）稳定烟气通过喉口的气流速度基本上不变，从而保证文氏管的除尘效率。烟气通过喉口 的速度越大，含尘水滴互相碰撞的几率越大。在一炉钢吹炼过程中烟气量是变化的，当烟气量 发生波动时，随着烟气量的变化调节喉口流通面积，稳定烟气通过文氏管喉口的速度基本上不 变化，从而稳定文氏管的除尘效率。2）调节炉口的微压差，从而控制空气燃烧系数a值。在湿法双文氏管除尘系统中，一般都 将第二级文氏管的喉口调节与炉口微压差的调节机构进行联锁，由可调喉口文氏管直接控制炉 口的微压差。

17、通过调节文氏管喉口流通面积来调节系统阻力，保持烟罩内处于微正压状态，从 而减少系统吸入的空气量。【6】电炉45度炉坡倾角的作用:（1）45角叫自然锥角，砂子等松散材料堆成堆后的自然锥角正 好是45。当用镁砂补炉时利用镁砂自然滚落的特性，可以很容易地使被侵蚀后的炉坡得到 修补，恢复原状；（2）出钢时炉子倾斜3545能顺利出净钢水。【7】可燃气体爆炸的条件:可燃气体和空气或氧气的混合比在爆炸极限的范围之内；混合时 的温度在最低着火温度以下，否则引起燃烧；遇到有足够能量的火种。【8】弧形连铸机的主要特点:由于它布置在1/4圆弧范围内，因此，它的高度比立式、立弯式 要低，这一特点使它的设备重量较轻，投

18、资费用较低，设备的安装和维护方便，因而得到广 泛应用。由于设备高度较低，铸坯在凝固过程中承受的钢水静压力相对较小，可减小坯壳 因鼓肚变形而产生的内裂和偏析，有利于改善铸坯质量和提高拉速。弧形连铸机构主要问 题是钢水在凝固过程中非金属夹杂物有向内弧侧聚集的倾向，易造成铸坯内部夹杂物分布不 均匀，另外，由于内、外弧形冷却不均匀，容易造成铸坯中心偏析而降低铸坯质量。【9】集中称量与分散称量各自的特点:集中称量：设备少，布置紧凑，中、小型转炉使用较多。 分散称量：称量准确性高，便于操作控制，特别对临时补加料较为方便。大、中型转炉采用较多。【10】冶金长度与液芯长度的关系:铸坯在结品器内首先凝固成一层坯

19、壳，中心仍为液相，液相穴 的深度即所谓的铸坯的液芯长度，是指钢水从结品器液面开始到铸坯全部凝固完毕所走过的路程。 铸机的冶金长度取决于铸坯的液芯长度，一般情况下冶金长度等于或大于液芯长度，为了预留铸机 更大的潜力，往往使冶金长度大于液芯长度，通常在不带液芯拉矫的情况下，铸机的冶金长度是指 结品器液面到第一对拉矫辊中心线的长度;在带液芯拉矫的情况下则指结品器液面到最后一对拉矫 辊中心线的长度。因此，要决定铸机的冶金长度，首先必须确定铸坯的液芯长度。【11】高位料仓的作用:高位料仓的作用是临时贮料，保证转炉的重力供料既及时又可靠，保证转 炉正常生产。使之不因加散状料而影响转炉的正常冶炼。【12】为

20、什么炉口过大会出钢困难:钢水尚未集中到帽锥处以前，渣面就已达到炉口，无法再往前 摇炉，再摇，则渣子从炉口流入钢包沾污钢水、只好边出钢边进炉，出钢过程中不能保持出 钢口上方的钢水始终处于最深，必然增加了钢渣混出的程度转炉炉口直径过大有什么弊病？炉口直径过大，热损失大，从炉口吸入的冷空气多，喷溅严重，金 属收得率低，最不利的还是出钢困难，容易造成钢渣混出，这是转炉出钢最忌讳的一个问题， 其危害是钢水回磷和钢流夹渣。【13】转炉对炉衬的材质的性能要求:（1）耐火度高；（2）高温下的机械强度高，耐急冷急热性能 好；（3）化学性能稳定；（4）资源广泛，价格便宜。【14】水冷炉口有几种形式:水箱式和铸铁埋

21、管式【15】减小出钢口角度有什么好处:（1）可以缩短出钢口长度，便于维护；（2）可以缩短钢流长度， 减少钢流的的吸气和散热损失；（3）出钢时炉内钢水不发生漩涡运动，避免钢流夹渣；（4） 出钢时钢包车行走距离短，出钢口倾角大，则行车距离长。【16】影响最大烟气量的因素有哪些:1）铁水装入量的影响：在一个炉役期内，炉役前期装入量少， 产生的炉气量亦少；到炉役后期随炉衬的侵蚀，炉容扩大，装入量增加，炉气量亦增加。2）最大脱 碳速度的影响：脱碳速度增大，炉气量增加，所以影响最大脱碳速度的因素都将影响最大炉气量。【17】、转炉烟气有哪些特征？答：烟气是炉气进入除尘系统时与进入该系统的空气作用后的产物，

22、烟气量大且波动范围大，炉气的产生是间歇式的，炉气的温度高，出炉口遇空气燃烧后温度 更高，含尘浓度高且粒径小，是一种易燃、剧毒、易爆性气体。【18】文氏管的降温原理:烟气通过文氏管收缩段时被逐渐加速到40160m/s，高速紊流气流在 喉口处冲击由喷嘴喷入的雾状水幕，使水滴雾化成比尘粒直径小100倍以上的液珠。气流速 度越大，喷出水滴越小，雾化效果越好。在高速紊流的气流中，液滴和气体之间迅速进行传 热和传质。水滴迅速吸收烟气热量蒸发使烟气冷却。【19】文氏管的除尘原理:同时烟尘被水雾捕捉并润湿。水雾被气流破碎的越均匀，粒径越小，水 的比表面积就越大，烟尘被捕捉的越多，润湿效果越好。润湿的烟尘在紊流

23、的烟气中互相碰 撞凝聚长大成较大的颗粒。碰撞的几率越大，烟尘凝聚长大的就越多越快，凝聚成大颗粒的 含尘液滴，经扩张段降速后为水、气两相分离创造了条件，最后经脱水器利用重力、惯性力 或离心力的沉淀作用使含尘液滴与气体分离，而达到净化烟气的目的。【20】为什么把一文叫做降温文氏管，二文叫做除尘文氏管：溢流文氏管的主要作用是降温和粗除尘，可使温度为8001000C的烟气到达出口处时很快 冷却到7080C，除尘效率为95%左右。可调喉口文氏管的除尘效率为9999.9%，所以 溢流文氏管亦叫降温文氏管，可调喉口文氏管又叫除尘文氏管。【21】为什么二文要采用调径文氏管:调径文氏管一般用于除尘系统的第二级除

24、尘，其作用主要是 进一步净化烟气中粒度较细的烟尘（又叫精除尘），也可起到一些降温作用。【22】文氏管使用的喷嘴有几种形式:（1）碗形喷嘴（2）螺旋形喷嘴（3）炮弹形喷嘴【23】确定喉口直径有什么意义：确定了喉口直径也就相当于确定了氧流量。如果喉口直径设计的 太大，氧流量超过了冶炼工艺所需要的供氧强度就会使炉内反应失去平衡；喉口直径dT小， 氧流量太小，满足不了冶炼要求的供氧强度，导致吹氧时间增长，转炉的生产率降低。所以 说喉口直径是喷孔尺寸中最重要的尺寸参数。【24】氧枪的喷孔夹角过大过小有什么害处:喷孔夹角过小，流股容易相互吸引、干扰，损失能量。 喷孔夹角增大则有降低射流中心最大流速趋势【2

25、5】为什么喷孔的收缩角不宜太小:较大的a收比较小的a收气流的收缩品质好一些。并且较大 的收缩角，可缩短收缩段长度。a收小，则收缩段长。【26】、选择炉型时应考虑哪些基本原则?&炉型应能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动规律， 使熔池得到激烈而又均匀的搅拌，从而加快炼钢过程的物理化学反应；有利于提高供氧强度， 缩短冶炼时间，减少喷溅，降低金属损耗；新砌好的炉子的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉 衬的轮廓，减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀，提高炉龄，降低耐 火材料的消耗；炉壳容易制造，炉衬砖的砌筑和维护方便，从而改善工人的劳动条件，缩短维 护时间，提高转炉作业率。总之应能使转炉炼钢获得较好的经济效益，优质、高产、低耗。【27】炉壳的作用:转炉炉壳类似于一个承受高温、高压的容器，它在使用过程中要承受下列作用 力：1）静载荷产生的应力：包括炉料、炉衬和炉壳本身等重量产生的应力；2）动载荷产生 的应力：包括加料，特别是加废钢和清理炉口结渣时产生的冲击力，以及炉体在倾动过程中产 生的巨大扭矩；3）炉衬的膨胀应力：炉子受热膨胀时产生巨大的热应力；4）热应力：由炉壳 钢板轴向和径向的温度梯度产生的应力；5）其他应力：包括炉壳断面改变，局部加固及加工、 安装过程中产生的应力。炉壳材质：一般小炉子用碳素结构钢，大炉