武汉科技大学冶金概论试卷及答案

1、模拟试题一选择题.高炉生产的产品有：A ）生铁 B ）炉渣 C ）高炉煤气 D ）炉尘.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.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.炼钢过程的主要反应是：A ）碳的氧化 B ）硅的氧化 C ）钮的氧化 D ）磷的氧化.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.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 ）终谓量.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

2、法.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.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 ） H210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: BA、B 7: R C 8: A 9: A、B、C 10: A、B、C二名词解释）冶金学 2 ）热脆3 ）硫负荷 4 ）烧结矿 5 ）炉外精炼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

3、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”4、将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生 一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这 一过程叫是烧结，所得到的块矿叫烧结矿。5、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”。包 括对钢水的温度、成分进

4、行调整，进一步去除有害元素与夹杂物，使钢水达到洁净、均匀 和稳定。三填空1钢铁工业的主要污染包括、和 。2渣中和 浓度之比值称为炉渣碱度。3氧从气相进入金属液有 和 两种途径。4在烧结过程中，烧结料沿料层高度方向由上到下依次分为，。5高炉冶炼过程中送往高炉的热风是由 提供的。6钢液浇铸的任务是,常用的方法是。7常用脱氧元素有 、和，脱氧剂的加入次序是先后 。8冶金方法按冶炼工艺过程分、和,其中钢铁冶金属于采用ZnSO4的水溶液电解制取Zn属于。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、

5、将成分和温度合格的钢水浇注成坯。连铸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

6、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，即增加法中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。合适的MgO MnOt量：MgO是近似于CaO勺碱性氧化物，渣中 Mgg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

7、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。升温：把冶炼过程的金属液温度升高至出钢温度。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pCO由于C氧化的产物为CO气体，故降低气相中CO的分压pCQ

8、可以使C进一步氧化，有利于降低铁液中的碳含量。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=370X 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：4 u=2.33 t/(d - m3)2）焦比：K= 270 kg/t Fe3）燃料比为：K+M=475 kg/t Fe综合焦比KE

9、 = 454.5 kg/t Fe冶炼强度I =629.1 kg/（d - m3）模拟试题二一选择题.高炉生产的主要设备为高炉本体，具辅助系统包括：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.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.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.炼钢过程前期的主要反应是：A ）碳的氧化 B ）硅的氧化 C ）钮的氧化 D ）磷的氧化.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.在钢水成分达到

10、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 ）终谓量.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. Q-BOPfe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.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.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、R C、D 2: A、D 3: A 4: B、C 5: B6: B7: A、B C 8:

11、 B 9: B 10: B、D二名词解释）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（12501300C）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一赤铁矿的烧结

12、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。水当量即。电弧炉的装料原则：下,上,中间,四周,炉门口无大料，使得穿井快，不搭桥5转炉炉膛内氧气射流的特点是：。6 2R4.56 450表示一台 机，拉辗辗身长度为,外弧半径为 的弧形连铸机。7高炉炼铁中加入焦炭的作用是、。炼钢中，常用脱氧元素脱氧后的产物分别为、和。8高炉炉型为圆断面五段式即：、和，五部分。9 按冶炼工艺过程分，钢铁冶金属于;锌精矿经浸出再电解得到Zn属 于、。10炉外精炼即。1、直接还原和熔融还原。2、炉渣中FeO的含量；容量性质。3、单位时间内

13、通过某截面的煤气或炉料温度升高或降低 1C所吸收或放出的热量。4、烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层5、离喷嘴越远，形成流股截面越大，压力和速度变小，达到熔池表面冲击铁水形成凹坑。6、二，450mm, 4.56m7、作还原剂、产生热量、作料柱骨架7、作还原剂、产生热量、作料柱骨架SiO2、MnO A12O38、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

14、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：1）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

15、)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 P2O5AGo=-1487150+636.40T J/mol3 (CaO +2 P +5 (FeQ = (3CaO- P2O5 +5FeA Go=-882150+374.40T J/mol在渣-金-气界面3

16、 (CaO +2 P +5/2O2= (3CaO- P2O5A Go=-2069940+620.94T J/mol提高炉渣脱P能力的措施：温度：脱磷反应是一个较强的放热反应。低温有利脱磷。合适炉渣的碱度：一般炼钢炉渣的终渣碱度控制在 2.53.5为宜炉渣氧化性：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呛 18%寸，炉渣的脱磷能力最强。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fP,但其氧化产物（SiO2）影 响

17、到炉渣碱度，反而不利于脱磷。Mn对fP影响不大，但其氧化产物（MnOX助于 石灰溶解，帮助化渣，从而促进脱磷。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（W10min）,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

18、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

19、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1m纵风后：炉缸煤气成份；（6分）炉缸燃烧1kg碳需要的风量V风；（2分）燃烧1

20、kg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。、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。、高炉炼铁中，焦炭的作用： 及。、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 、,二去为 。、顶底复吹转炉吹炼中，前中期底吹气体为 ,后期底吹气体为。、RH最主要的精炼手段是,最主要

21、的精炼功能是。、连铸中，钢水过热度定义为 9 之差。答案1、火法冶金 湿法提取 电冶金（无顺序）、燃烧层预热层干燥层过湿层、发热剂还原剂料柱骨架（无顺序）、2.33/2.32 t/(d - m3) 270 kg/t 铁 475 kg/t 铁、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 氮气、真空脱气、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WFe）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

22、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。、枪位：指氧枪喷头到静止金属熔池液面的距离、溅渣护炉：在出完钢后，利用高压 N2W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

23、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。四、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。答：钢铁冶金生产长流程如下:其中：烧结/球团、高炉炼铁、铁水预处理、转炉炼钢、炉外精炼、连铸烧结矿/球团矿、焦炭、铁水、预处理铁水、废钢、钢水、精炼钢水、连铸坯答：根据脱氧反应发生的地点不同，脱氧方法分为沉淀脱氧、扩散脱氧和真空脱氧

24、。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。特点：脱氧反应在钢液内部进行，脱氧速度快。但生成的脱氧产物有可能难以完全上浮而成为钢中非金属夹 杂。扩散脱氧：又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂加到炉渣中，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。特点：由于脱氧反应在渣中进行，钢液中的氧需要向渣中转移，故脱氧速度慢，脱氧时间长。但脱氧产 物在渣相内形成，不在钢中生成非金属夹杂物。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

25、氧反应如C-O反应。特点：脱氧产物为气体，易于排除，不会对钢造成非 金属夹杂的污染，故这种脱氧方法的钢液洁净度高。但需要有专门的真空设备。答：传统的氧化法冶炼工艺操作过程包括：补炉、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶 段组成。主要由熔化期、氧化期、还原期三期组成，俗称老三期。熔化期的主要任务：将块状的固体炉料快速熔化、并加热到氧化温度；提前造渣，早 期去磷，减少钢液吸气与挥发。氧化期的主要任务：造法脱磷到要求；脱碳至规格下限；去气、去夹杂；提高钢液温度。还原期的主要任务：脱氧至要求；脱硫至一定值；调整钢液成分，进行合金化；调整钢 液温度。答：中间包、结晶器、二冷段（扇形段）、拉矫机、切割装置、

26、引锭杆中间包作用：稳定钢流，减少钢流的静压力和对结晶器中坯壳的冲刷；均匀钢水温度， 促进非金属夹杂物上浮去除；多流连铸机由中间包对钢水进行分流；多炉连浇换包时起缓 冲衔接作用。结晶器作用：使钢水在结晶器内形成所需的断面形状，并凝固成一定厚度和强度的均匀 坯壳。二冷段（扇形段）作用：为喷水迅速冷却铸坯，并支持和导向铸坯，使其能顺利出坯。拉矫机作用：控制拉速，将铸坯拉出结晶器；对铸坯进行表面平整矫直。切割装置：按定尺切割铸坯。引锭杆作用：浇注开始时堵住结晶器的下口，钢水凝固后，坯头与引锭头凝结在一起， 通过拉矫机将铸坯从结晶器中引出。模拟试题四一、填空题1、冶金学按研究的领域分为提取冶金学（化学冶

27、金学）和 ;提取冶金过程按冶炼的 金属不同分为和 两类。2、生产烧结矿时先经过 等工序，然后对烧结矿进行破碎、 筛分、冷却及整粒处理。3、高炉炼铁中，可以通过喷煤代替 的部分作用。4、某大型高炉有效容积4000m3年（ 365天）产370万吨炼钢生铁，消耗105万吨焦炭，每 吨生铁喷吹煤粉200kg,此高炉有效容积利用系数为 ,燃料比为。5、高炉炼铁时热风是由热风炉产生的，目前用得最多的热风炉是 。6、顶底复吹转炉炼钢工艺包括 、 等内容。7、传统电炉炼钢过程中，主要的金属料为 ,造渣剂J主要有、萤石及火砖块等。8、LF基本的精炼手段是、，其精炼功能有、 和9、炉外精炼方法中的RH法的具体含义

28、是 o10、连铸机的主要设备有钢包及回转台、 、结晶器、切割装置和引锭杆。答案1、物理冶金学有色冶金黑色冶金2、配料混合布料 烧结3、焦炭4、2.53 t/（d - m3） 483.78 kg/t Fe5、内燃式热风炉6、装料供氧底部供气造渣温度及终点控制脱氧及合金化7、废钢石灰8、加热渣洗搅拌 脱硫脱氧调整钢液温度成分微调9、真空循环脱气法10、中间包及中间包车 扇形段（二冷段）拉矫机二、判断题1、我国钢铁工业的主要污染物质包括空气污染物、污水和炉尘。 （）2、耐火材料在冶金中可用作高温炉管，炉膛，容器，热电偶保护管和绝缘管等。（）3、用CO还原铁氧化物，生成 CO酌还原反应属铁氧化化物的间接还原。铁氧化物的还原是由高价氧化物逐级还原为低价氧化物的。（）4、生球的焙烧过程要经历干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个阶段。（）5、连铸坯的质量缺陷主要有表面质量缺陷、内部质量缺陷和脱方答案1、（F） 2、（T） 3、（T） 4、（T） 5 、（ F）三、名词解释1、熔炼2、硬吹3、连铸结晶器4、连铸机台数答案1、熔炼：将处理好的矿石或其他原料，经过高温下的氧化还原反应，使金属和杂质分离提