北京科技大学 冶金习题001

A卷

北京科技大学2007 —2008 学年度第2学期《钢铁冶金学（Ⅰ）》A卷试题答案要点及评分标准

一、名词解释（每题3分，共18分）

2 SFCA：复合铁酸钙，烧结矿中强度和还原性均较好的矿物；

3 煤气CO利用率：煤气中CO2体积与CO和CO2体积总和的比值，ηCO = CO2/ (CO+CO2)，表明了煤气利用程度的好坏；

4 高炉的管道行程：高炉中各种炉料的粒度和密度各不相同且分布不均匀，在炉内局部出现气流超过临界速度的状态，气流会穿过料层形成局部通道而逸走，压差下降，在高炉中形成“管道行程”。

5 高炉的碱负荷：冶炼每吨生铁入炉料中碱金属氧化物(K2O+Na2O)的千克数；

6 COREX炼铁工艺：典型的二步法熔融还原炼铁工艺，由奥钢联（VAI）于70年代末合作开发，其目的是以煤为燃料，由铁矿石直接生产液态生铁。由预还原竖炉和熔融气化炉组成。

二、判断题（每题1.5分，共30分）（对：√，错：×）

1.×；

2.×；

3.√；

4.×；

5.×；

6.√；

7.×；

8.×；

9.×；10.√；

11.√；12.×；13.×；14.√；15.√；16.×；17.√；18.×；19.×；20.√

三、简答题（每题8分，共24分）

1 简述烧结矿固结机理，何种粘结相（液相）有利于改善烧结矿的质量？

答：

（1）烧结矿的固结经历固相反应、液相生成及冷凝固结过程；（2分）

（2）固相反应在低于本身熔点的温度下进行，固相反应生成的低熔点物质为液

相生成提供条件；（1分）

（3）在燃烧带，低熔点物质熔化形成液相，烧结过程中生成的液相主要有FeO-SiO2系、CaO-SiO2系、CaO-FeO-SiO2系以及Fe2O3-CaO系，随烧结工艺条件、原料条件及碱度的不同，各液相生成的数量不同。（高温、还原性气氛易生成FeO-SiO2及CaO-FeO-SiO2，低温、氧化性气氛易生成Fe2O3-CaO液相）；（3分）

（4）燃料燃烧完毕，在抽风冷却作用下，液相冷凝将未熔物粘结起来成为烧结矿；（1分）

（5）Fe2O3-CaO系液相形成的矿物具有良好的还原性及强度，对改善烧结矿质量有利。（1分）

2 提高高炉鼓风温度对其冶炼过程的影响如何，并说明原因。

答：

（1）风口前燃烧碳量减少，风温提高，焦比下降；（1分）

（2）高炉内温度场发生变化：炉缸温度升高，炉身上部、炉顶温度下降，中温区（900～1000℃）扩大，由于每升高100℃风温，风口理论燃烧温度上升60～80℃，风口前燃烧碳减少，煤气量降低，导致炉身上部温度降低；（2分）

（3）直接还原度略有升高，生成的CO减少，炉身温度降低；（1分）

（4）炉内压损增大，焦比下降，炉内透气性变差，高炉下部温度升高，煤气流速度增大，同时SiO的挥发增加，堵塞料柱孔隙；（2分）

（5）有效热消耗减少，焦比降低，渣量减少，S负荷降低，脱硫耗热减少；（1分）

（6）改善生铁质量，焦比降低，S负荷降低，炉缸热量充沛，易得到低S生铁；

炉温升高，可控制Si 的下限，生产低Si 铁；（1分）

3 画出高炉理想操作线，并说明A 、B 、C 、D 、E 、P 、W 点的意义。 答：（4+4分） X=O/C Y=O/Fe W s 2

1B

P

U E E'

y i

y d

y A y f y b

y E A A'V G

H M Z

ωw'O

C D F

Q/qd

A ’E ’为理想操作线

A ：入炉矿石铁的氧化程度和炉顶煤气中碳的氧化程度

B ：不发生重叠情况下（直接还原结束，间接还原开始），直接还原和间接还原的理论分界点

C ：铁氧化物直接还原传递的氧与其它来源的氧→CO 的分界点

D ：鼓风中的氧与少量元素还原（包括脱S 、熔剂、CO2还原）传递的氧→CO 的分界点

E ：鼓风生成CO 的起点

W ：化学平衡的限制点

P ：热平衡的限制点

四、论述题（每题14分，共28分）

1. 分析炉渣粘度对高炉冶炼过程的影响，并论述影响炉渣粘度的因素以及维持适宜的高炉炉渣粘度的技术措施？

答：

（1）炉渣粘度为流体单位速度梯度、单位面积上的内磨擦系数；（2分）

（2）粘度过大：炉料下降、煤气上升困难，易产生“液泛”；渣铁分离不好、反应速度降低；粘度过小：软熔带位置过高；侵蚀炉衬；（3分）

（3）影响炉渣粘度的因素包括：（6分）

a)温度：温度升高，粘度下降

b)碱度：酸性渣中由于Si-O阴离子形成四面体网状结构，粘度大，酸性渣

中加入CaO、MgO →消灭-O-键⇒η↓；碱性渣在高温下粘度小。碱度升高，粘度增大，由于R ↑→ CaO、MgO ↑→固体悬浮质点↑⇒η↑

c)渣中其他成分：①Al2O3↑⇒η↑，原因：Al-O阴离子三长键结构(但影

响小于Si-O四长键)；②TiO2↑⇒η↑，原因：Ti与C、N生成碳氮化物，熔点高，易析出固相质点；③CaF2 (萤石) ↑⇒η↓↓，原因：F是电极电位正值最大的元素，得到电子的倾向最强，2个F-可以取代一个网状结构的-O-位置，造成断口，生成的自由O2-又可以去破坏另一个-O-键；④K2O、Na2O ↑⇒η↓，原因：K2O、Na2O降低η的作用比较小，但它们的危害大!

（4）维持适宜的高炉炉渣粘度的技术措施：主要包括适宜的熔化性温度，操作过程保证炉渣具有一定的过热度，调整炉渣成分，控制合理的碱度。（3分）

2. 论述降低高炉燃料比的技术措施。

a. 画出高炉能量利用图解分析的rd—C图，分析指出我国高炉降低燃料比的两大途径；