钢铁冶金原理(炼铁部分)期末考试总结
钢铁冶金期末复习
习题精选A 重点习题*1.用Si 热法还原MgO ,即Si (s)+2MgO (s)=2Mg (s)+SiO 2(s)的标准吉布斯自由能与温度的关系为:=∆θr G (523000-211.71T ) J ∙mol -1,试计算:(1)在标准状态下还原温度;(2)若欲使还原温度降到1473K ,需创造什么条件?(答案:(1)2470K ;(2)Pa 27.18Mg <p )B 一般习题1.在298~932K (Al 的熔点)温度范围内,计算Al 2O 3的标准生成吉布斯自由能与温度的关系。
已知 1673600θ)O 298(Al 32-=∆H 1mol J -⋅2.利用气相与凝聚相平衡法求1273K 时FeO 的标准生成吉布斯自由能θO Fe f x G ∆。
已知:反应(g)2(s)(g)2(s)O H Fe H FeO +=+在1273K 时的标准平衡常数668.0θ=K(g)2(g)221(g)2O H O H =+ T G 51.11249580θOH f 2+-=∆ -1mol J ⋅ (答案: -1θFeOf mol J 181150⋅-=∆G ) 4. 已知 在460~1200K 温度范围内,下列两反应的θG ∆与T 的关系式如下3Fe (s)+C (s)=Fe 3C (s) θf G ∆=(26670-24.33T ) J ∙mol -1 C (s)+CO 2=2CO θr G ∆=(162600-167.62T ) J ∙mol -1问: 将铁放在含有CO 220%、CO75%、其余为氮气的混合气体中,在总压为202.65kPa 、温度为900℃的条件下,有无Fe 3C 生成?若要使Fe 3C 生成,总压需多少?(答案:不能生成Fe 3C; p 总>973.73kPa )5. 计算反应ZrO 2(s)=Zr (s)+O 2在1727℃时的标准平衡常数及平衡氧分压。
指出1727℃时纯ZrO 2坩埚在1.3×10-3Pa 真空下能否分解,设真空体系中含有21%的O 2。
钢铁冶金原理试题及答案
2008 /2009 学年第 1 学期《钢铁冶金原理》考试试题A一、简答题 (共5题,每题4分,共20分)1. 请给出活度的定义及冶金中常用的三种标准态。
2. 什么是酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物?如何表示炉渣的碱度?3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度?4. 何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自由能?写出形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自由能计算式。
5. 何为氧化物的氧势?氧化物的氧势与其稳定性关系如何?二、填空题(共20空,每空1分,共20分)1.在恒温、恒压下,溶液的 热力学性质 对某一组元 摩尔 量的 偏微分 值称为溶液中该组元的偏摩尔量。
2.在任意温度下, 各 组元在 全部 浓度范围内均服从 拉乌尔 定律的溶液称为理想溶液。
3.按照熔渣 离子 结构理论,熔渣由简单的 阳 离子、 阴 离子和复合 阴 离子团所组成。
4.熔渣的氧化性表示熔渣向 金属液(或钢液) 提供 氧 的能力,用熔渣中 FeO 的活度表示。
5.在一定温度下,把熔渣具有 相等 粘度的 组成点 连成线,称为熔渣的等粘度曲线。
6.若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成 正比 ,且反应 级数 与反应物的 计量系数 相等,这样的反应称为基元反应。
7.气体分子在 分子(或范得华)引力 的作用下被吸附到固体学生班级________________学生学号:□□□□□□□□□□□□学生姓名:________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………或液体的表面上称为物理吸附;在 化学键力 的作用下被吸附到固体或液体的表面上,称为化学吸附。
三、分析题(共2题,每题12分,共24分)1.请写出图1中各条曲线所代表的反应,各区域稳定存在的氧化物,利用热力学原理分析各氧化物稳定存在的原因。
2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应:344[C](Cr O )3[Cr]4CO +=+,试用热力学原理分析有利于实现去碳保铬的热力学条件。
钢铁冶金概论复习资料
钢铁冶金概论期末复习(炼铁部分)1比较说明不同钢铁生产工艺流程铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁铁→精炼(脱S、P、Si等)→钢还原熔化过程氧化精炼过程(炼铁)(炼钢)1.绘制高炉本体内型结构说明各部分名称(画白色部分即可:炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、风口、渣口、铁口)高炉五大附属系统名称及作用(1)原料供应系统:保证及时、准确、稳定地将合格原料从贮矿槽送上高炉的炉顶;(2)送风系统:保证连续可靠地供给高炉冶炼所需数量和保证足够温度的热风;(3)渣铁处理系统:及时处理高炉排放出的渣铁,保证高炉生产正常运行,获得合格的生铁和炉渣产品;(4)煤气清洗系统:保证回收高炉煤气,使其含尘量降到15mg/m3左右,以便利用;(5)燃料喷吹系统:保证喷入高炉所需燃料,以代替部分焦炭消耗。
高炉内按物料变化五个区域的划分,并简单了解各部分的变化过程(1)块状区主要特征:焦与炭呈交替分布层状,皆为固体状态主要反应:矿石间接还原,碳酸盐分解(2)软熔区主要特征:矿石呈软熔状,对煤气阻力大主要反应:矿石的直接还原,渗碳和焦炭的气化反应(3)滴落区主要特征:焦炭下降,其间夹杂渣铁液滴主要反应:非铁元素还原,脱碳、渗碳、焦炭的气化反应(4)焦炭回旋区主要特征:焦炭作回旋运动主要反应:鼓风中的氧和蒸汽与焦炭及喷入的辅助燃料发生燃烧反应(5)炉缸区主要特征:渣铁相对静止,并暂存于此主要反应:最终的渣铁反应熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式1有效容积利用系数ημ定义:每立方米高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量(t/m3·d)我国ημ=1.6~2.4(t/m3·d)日本ημ=1.8~2.8(t/m3·d)2焦比定义:冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数(kg/t)我国焦比为250~650(kg/t)3煤比定义:冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数(kg/t)我国煤比为50~220(kg/t)4燃料比(焦比+煤比)定义:冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和(kg/t)我国燃料比为450~700(kg/t)5综合焦比(焦比+煤比×煤焦置换比)6煤焦置换比定义:喷吹1kg煤粉所能替代的焦炭的千克数,一般为0.8左右7焦炭冶炼强度定义:每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数(t/m3·d)8综合冶炼强度定义:每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数(t/m3·d),一般为0.9~1.15t/m3·d利用系数、焦比及冶炼强度三者关系纯焦冶炼时:利用系数=焦炭冶炼强度/焦比喷吹燃料时:利用系数=综合冶炼强度/综合焦比(5)休风率定义:指高炉休风时间占规定作业时间的百分比(6)焦炭负荷指每批炉料中铁矿石的重量与焦炭重量之比,用以评估燃料利用水平和调节配料四种天然铁矿石的名称和分子式及特点(1)磁铁矿:主要含铁矿物为Fe3O4 特点:理论含铁量72.4%,红条痕,较软,易还原。
钢铁冶金期末总结
钢铁冶金期末总结钢铁冶金学科是一门综合性很强的学科,它包括矿石的提取,熔炼、炼铁、钢的生产与应用,涉及的知识广泛且深奥。
经过一个学期的系统学习和实践,我对钢铁冶金学科有了更加深入的了解和认识。
在学习过程中,我首先了解了钢铁冶金的概念和发展历程。
钢铁冶金是指将铁矿石经过各种冶金工艺处理,得到高纯度的铁。
钢铁是人类历史上重要的发明之一,它被广泛应用于建筑、制造业和交通运输等领域。
在学习过程中,我了解到钢铁冶金的发展经历了从人工熔铁到高炉、转炉和电炉等不同的技术路线,每一次技术进步都推动了钢铁工业的发展。
在学习了钢铁冶金的基本理论后,我开始了实践环节,其中包括对矿石的提取、熔炼、炼铁和钢的生产与应用等方面的实践。
在矿石的提取过程中,我了解到不同的矿石需要采用不同的方法进行提取,如磁选、浮选和重选等。
在熔炼过程中,我学会了使用高温、高压等手段,将矿石中的有用金属熔化,并进行一系列的处理,以获得所需的金属产品。
在炼铁和钢的生产与应用过程中,我熟悉了高炉、转炉和电炉等不同的工艺流程,理解了各个工艺环节的作用和相互关系。
此外,我还学习了钢铁的热处理和表面处理等方面的知识,掌握了调质、淬火和镀锌等技术。
通过实践环节的学习,我进一步加深了对钢铁冶金学科的理解和认识。
我了解到钢铁冶金不仅仅是一种生产技术,更是一门综合性的学科,它涉及到物理、化学、材料学、机械学等多个学科的知识。
在学习过程中,我不仅得到了理论知识的学习,还学会了如何运用这些知识解决实际问题。
我认识到,钢铁冶金学科的研究对于提高钢铁生产效率、降低能耗和改善产品性能具有重要意义。
在学习过程中,我还了解到钢铁冶金产业是一个庞大而复杂的产业体系,涉及到原材料的开采、矿石的提取、冶炼过程的控制、炼钢和轧钢等多个环节。
在我实践的过程中,我亲身体会到了钢铁冶金产业的规模和重要性。
通过学习和实践,我不仅加深了对钢铁冶金学科的理解,也对钢铁冶金产业有了更为全面的认识。
冶金重点(个人总结版)
冶金重点(个人总结版)第一篇:冶金重点(个人总结版)冶金概论重点第一章第二章种类:铁磁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石等。
粒度要求:适中且均匀大型高炉40~60mm。
中型高炉用25~40mm。
小型高炉用15~25mm燃烧反应的作用:–为高炉冶炼过程提供主要热源;–为还原反应提供CO、H2等气体还原剂;–为炉料下降提供必要的空间。
–影响炉料下降、软熔带形状、煤气利用、冶炼指标• 高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭(燃料)中的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物,形成非金属的液相。
• 炉渣的来源–矿石中的脉石:主要是酸性的SiO2和Al2O3,少量碱性成分CaO 和MgO –焦炭灰份:主要是酸性的SiO2(占45~50%左右)和Al2O3(占15~30% 左右)–熔剂:石灰石、白云石分解出的CaO和MgO –被侵蚀的炉衬等• SiO2熔点:1713℃• Al2O3熔点:2050℃• CaO 熔点:2570℃• 分离渣铁,具有良好的流动性,能顺利排出炉外。
• 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。
• 具有调整生铁成分,保证生铁质量的作用。
• 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。
硫是钢铁产品中的有害元素,超过规定标准,钢材在轧制或锻造时会出现裂纹;生铁铸造时铁水流动性差,易引起气孔,这些现象称为热脆。
因此,从原料处理直至炼铁、炼钢等每一道工序都要尽可能使产品中硫的含量降低。
炉料在炉内下降的基本条件:π 形成炉料下降的自由空间的因素⌝ 焦炭在风口前燃烧生成煤气。
⌝ 炉料中的碳参加直接还原。
⌝ 炉料在下降过程中重新排列、压紧并熔化成液相,体积缩小。
⌝ 定时放出渣铁。
炉料下降的力学分析第三章炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧,去除有害气体和非金属夹杂物,提高温度和调整成分。
归纳为:“四脱”(碳、氧、磷和硫),“二去”(去气和去夹杂),“二调整”(成分和温度)。
钢铁冶金设备考试重点总括
冶金机械与设备知识点总括一、名词解释1.高炉有效容积利用系数:每立方米高炉有效容积一昼夜生产生铁的吨数。
2.冶金强度:每立方米高炉有效容积一昼夜消耗的焦炭量。
3.冶金长度:最大拉坯速度下的液芯长度4.焦比:生产每吨生铁消耗的焦炭量5.二冷区:结晶器下口到矫直辊之间的区域6.负滑动:结晶器的下降速度稍高于铸坯的拉坯速度7.蠕变:固体材料在保持应力不变的条件下应变随时间延长而增加的现象8.Csp生产线:薄板坯连铸机和四辊连轧机组成的紧凑式短流程带钢生产线9.三吹二:在转炉跨布置三座转炉,两座吹炼一座维修10.溅渣护炉技术:利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣,通过高压氮气的吹溅,冷却,凝固在炉衬表面上,形成一层高熔点的熔渣层,并与炉衬很好的粘结附着。
二、填空题1.高炉生产的主要工艺过程:供料,上料,装料,冶炼,产品处理。
2.高炉生产车间的主要设备有:供料设备,上料设备,装料设备,辅助设备。
其中辅助设备包括:炉前设备(三机),热风炉设备和除尘设备。
3.高炉生产的总要求是:高产,优质,低耗,长寿。
4.高炉供料系统有料车上料系统和皮带上料系统两种。
5.液力联轴器分为标准型,安全型,可调型。
6.双钟式炉顶装料设备由受料漏斗,布料器,装料器,料钟平衡和操纵设备,探测设备组成。
7.探料器有机械垂直探料器,红外线探料器和同位素探料器三种。
8.眼镜阀的作用是在高炉休风时把无料钟部分与炉内隔开。
9.密封阀用于料罐密封以保证高炉操作压力。
10.布料器旋转溜槽有绕高炉中心线作回转运动和在垂直面内作改变溜槽倾角的运动两种。
11.开铁口机按照动作原理的不同可以分为钻孔式开铁口机和冲钻式开铁口机。
12.堵铁口机(泥炮)按照驱动方式的不同可以分为电动式和液压式。
13.堵渣口机按照驱动方式可分为气动式,电动式和液压式;国内使用较多的是连杆式堵渣口机和折叠式堵渣口机。
14.热风炉根据燃烧室和蓄热室布置方式的不同可以分为内燃式,外燃式和顶燃式。
北京科技大学钢铁冶金学(炼铁部分)知识点复习
炼铁知识点复习第一章概论1、试述3种钢铁生产工艺的特点。
答:钢铁冶金的任务:把铁矿石炼成合格的钢。
工艺流程:①还原熔化过程(炼铁):铁矿石去脉→石、杂质和氧铁→;②氧化精炼过程(炼钢):铁→精炼(脱C、Si、P等)→钢。
高炉炼铁工艺流程:对原料要求高,面临能源和环保等挑战,但产量高,目前来说仍占有优势,在钢铁联合企业中发挥这重大作用。
直接还原和熔融还原炼铁工艺流程:适应性大,但生产规模小、产量低,而且很多技术问题还有待解决和完善。
2、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
答:特点:①在逆流(炉料下降及煤气上升)过程中,完成复杂的物理化学反应;②在投入(装料)及产出(铁、渣、煤气)之外,无法直接观察炉内反应过程,只能凭借仪器仪表简介观察;③维持高炉顺行(保证煤气流合理分布及炉料均匀下降)是冶炼过程的关键。
三大过程:①还原过程:实现矿石中金属元素(主要是铁)和氧元素的化学分离;②造渣过程:实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离;③传热及渣铁反应过程:实现成分与温度均合格的液态铁水。
3、画出高炉本体图,并在其图上标明四大系统。
答:煤气系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。
4、归纳高炉炼铁对铁矿石的质量要求。
答:①高的含铁品位。
矿石品位基本上决定了矿石的价格,即冶炼的经济性。
②矿石中脉石的成分和分布合适。
脉石中SiO2和Al2O3要少,CaO多,MgO含量合适。
③有害元素的含量要少。
S、P、As、Cu对钢铁产品性能有害,K、Na、Zn、Pb、F对炉衬和高炉顺行有害。
④有益元素要适当。
Mn、Cr、Ni、V、Ti 等和稀土元素对提高钢产品性能有利。
上述元素多时,高炉冶炼会出现一定的问题,要考虑冶炼的特殊性。
⑤矿石的还原性要好。
矿石在炉内被煤气还原的难易程度称为还原性。
冶金概论考试重点总结
冶金概论考试重点总结第一章:绪论1、冶金学的分类?按研究的领域分:提取冶金学(从矿石中提取金属及金属化合物的过程,因其中进行很多化学反应,又称化学冶金)和物理冶金学(材料的加工成型,通过控制其组成、结构使已提取的金属具有某种性能)。
按所冶炼金属类型分:有色冶金和钢铁冶金(黑色冶金)。
按冶金工艺过程不同分:火法冶金、湿法冶金、电冶金。
2、钢与生铁的区别?3、钢铁生产的典型工艺(长流程)?4、什么是耐火材料?钢铁生产对耐火材料的要求是什么?凡是耐火度高于1580℃,能在一定程度上抵抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用的无机非金属材料,称为耐火材料。
其要求是:耐火度高;能抵抗温度骤变;抗熔渣、金属液等侵蚀能力强;高温性能和化学稳定性好。
5、什么是炉渣?炉渣的分类以及碱度?炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。
其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS等。
根据冶炼方法的不同,钢铁生产产生的炉渣分为高炉渣和炼钢渣,按炉渣中含有不同的化学成分又可分为碱性渣和酸性渣。
第二章:高炉炼铁1、高炉冶炼用原料?高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富矿和人造富矿)、燃料(焦炭和喷吹燃料)、熔剂(石灰石与白云石等)。
高炉冶炼是连续生产过程,必须尽可能为其提供数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。
2、高炉结构及附属设备?高炉本体主要由钢结构(炉体支承框架、炉壳)、炉衬(耐火材料)、冷却设备(冷却壁、冷却板等)、送风装置(热风围管、支管、直吹管、风口)和检测仪器设备等组成。
附属设备:原料供应系统、送风系统、煤气净化系统、渣铁处理系统。
3、高炉生产主要技术经济指标?有效容积利用系数(ŋV):高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量(t/m3·d)入炉焦比(K):冶炼一吨生铁消耗的焦炭量(kg/t)煤比(或油比):冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油(kg/t)燃料比=焦比+煤比(或油比)冶炼强度:高炉每立方米有效容积每天消耗的(干)焦炭量(焦比一定的情况下)生铁合格率:生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总量的指标。
炼钢炼铁考试
定义一高炉有效容积利用系数:有效容积利用系数式中:P-生铁日产量,Vμ-高炉有效容积,m3;可见,利用系数愈大,生铁产量愈高,高炉的生产率也就愈高。
P(生铁日产量)和利用系数都是生产率指标。
对一定容积的高炉,随P成正比地增加。
对不同容积高炉,P无可比性,而利用系数可比二综合焦比:焦比(K)是生产1吨生铁所消耗的焦炭重量。
显然,焦比愈低愈好。
式中:Q-每日消耗焦炭量,kg/d。
简答题1简述在高炉条件下铁氧化物还原的一般规律2何为供氧制度的两种操作方式两种操作方式:软吹:低压、高枪位,吹入的氧在渣层中,渣中FeO升高、有利于脱磷;硬吹:高压低枪位(与软吹相反),脱P不好,但脱C好,穿透能力强,脱C反应激烈。
3转炉喷溅分几类,在操作中防止喷溅的措施转炉喷溅分:爆发性喷溅、金属喷溅及泡沫渣喷溅⏹控制渣量⏹吹氧脱碳的温度控制⏹控制枪位,保证渣中FeO在一定范围(15-20%)⏹保持合适的炉容比4转炉冶炼的五大制度⏹转炉冶炼五大制度装料制度供氧制度造渣制度温度制度终点控制及合金化制度5顶底复吹转炉工艺特点⏹完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;⏹生产率高(冶炼时间在20分钟以内);⏹质量好(*气体含量少:(因为CO的反应搅拌,将N、H除去)可以生产超纯净钢,有害成份(S、P、N、H、O)〈80ppm;⏹冶炼成本低,耐火材料用量比平炉及电炉用量低;⏹原材料适应性强,高P、低P都可以。
6高炉装料制度的调查主要影响高炉行程中哪些现象它是炉料装入炉内方式的总称。
它决定着炉料在炉内分布的状况。
由于不同炉料对煤气流阻力的差异,因此炉料在横断面上的分布状况对煤气流在炉子上部的分布有重大影响,从而对炉料下降状况,煤气利用程度,乃至软熔带的位置和形状产生影响。
7铁矿石的质量评价主要包括哪几方面,并谈一谈对高炉冶炼的影响铁矿石质量直接影响高炉冶炼效果,必须严格要求。
通常从以下几方面评价:1.矿石品位(含铁品位)品位即铁矿石的含铁量,它决定着矿石的开采价值和入炉前的处理工艺。
钢铁与冶金工程考试复习资料
钢铁与冶金工程考试复习资料
导言
本文档旨在为钢铁与冶金工程考试提供复资料,以帮助考生理解和掌握相关知识。
复资料主要包括以下几个方面:钢铁和冶金的基本概念、钢铁和冶金工程中的工艺流程和技术原理、以及相关实例和案例分析。
钢铁和冶金的基本概念
钢铁是一种重要的金属材料,具有广泛的应用领域。
在复过程中,我们将重点掌握钢铁的组成、性能以及常见的制备方法和加工工艺。
冶金是指通过物理和化学方法来提炼金属的过程。
复时,我们将了解冶金的基本原理、冶金过程中的矿石选矿和熔炼技术,以及金属材料的性质和应用。
钢铁和冶金工程中的工艺流程和技术原理
钢铁和冶金工程中的工艺流程和技术原理是实现钢铁和金属制
品生产的关键。
复时,我们将研究各种冶金工艺的流程、原理和应用。
这包括炼铁、精炼、铸造、锻造、热处理等工艺。
我们还将了解各种材料表征和测试技术,如金相显微镜观察、
拉伸试验、硬度测试等。
对于冶金工程的常见问题和故障分析,我
们将通过案例分析来进行研究。
相关实例和案例分析
除了理论知识的研究,我们还将通过实际案例来加深对知识的
掌握。
通过分析真实的工程问题和挑战,我们可以更好地理解钢铁
和冶金工程的实际应用。
结语
希望本文档的复习资料能够帮助考生加深对钢铁与冶金工程的
理解,掌握相关的知识和技能。
祝愿所有考生能够取得优异的成绩!。
钢铁冶金原理知识点总结
钢铁冶金原理知识点总结钢铁冶金是一门专门研究金属材料制备和性质改善的学科。
钢铁是一种重要的金属材料,在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
掌握钢铁冶金原理对于材料工程师和金属材料从业者来说是非常重要的。
在这篇文章中,我将对钢铁冶金的一些重要知识点进行总结。
1. 钢铁冶金的历史背景钢铁冶金的历史可以追溯到几千年前的古代,人类开始使用铁器制品,进行熔炼和鍮制的技术。
随着工业的发展,钢铁冶金技术得到了不断的改进和发展,出现了许多新的制备和处理方法,同时也推动了金属材料从原始水平到今天的发展。
通过对钢铁冶金的历史背景进行了解,可以更好地理解钢铁冶金的发展和变革。
2. 钢铁冶金的基本原理钢铁是铁与碳的合金,具有优良的机械性能和耐磨性,是一种重要的结构材料。
在钢铁冶金中,主要包括炼铁、钢水处理、热处理和表面处理等主要工艺。
炼铁是指将原料(铁矿石、焦炭、石灰石等)加热熔化,在熔融状态下去除杂质,得到高纯度的铁。
钢水处理是指将熔化的铁与合金元素混合调整成符合要求的合金成分,通过控制温度和化学成分来调整钢的性能。
热处理是指通过加热和冷却过程来改变钢的物理和化学性能,提高其机械性能和耐腐蚀性。
表面处理是指通过对钢材表面进行化学处理或机械加工,提高其表面硬度和耐磨性。
这些基本原理是钢铁冶金学的基础,掌握这些知识对于进行钢铁冶金工艺设计和材料性能改善具有重要意义。
3. 钢铁材料的组织结构钢铁是由铁和碳组成的合金,除此之外还含有少量的合金元素,如锰、硅、磷、硫等。
钢铁的组织结构主要包括铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体等组织。
铁素体是最基本的组织结构,其性能最差,珠光体比铁素体的性能要好,贝氏体和马氏体比珠光体的性能更优越。
通过对钢铁材料的组织结构进行研究,可以更好地理解钢铁材料的性能和应用。
4. 钢铁冶金中的煅烧技术煅烧是指将金属矿石或精矿通过高温加热而非完全熔化的过程,通过煅烧可以去除矿石中的挥发性物质和硫、砷等杂质,在矿石中得到合金的金属。
《钢铁冶金原理》考试重点(可打印修改)
B r 0Br f B B B f 0B r Fe a 《钢铁冶金原理》考试重点(最新)注:主要知识点是基于老师上课提问的问题,限于名词、概念、公式的解析。
1、活度、活度系数、活度的标准态:以拉乌尔定律或亨利定律为基准或参考态,引入修正后的浓度值称为活度;而此修正系数称为活度系数。
具有纯物质、假想纯物质及 =1﹪溶液蒸汽压或两定律的比例常数的状态称为活度的标准态。
2、 、 、 的含义:, 分别为以拉乌尔定律为基准或参考态,对组分浓度修正时的修正系数和以亨利定律为基准或参考态,对组分浓度修正时的修正系数。
指的是稀溶液以纯物质为标准态的活度系数,其值为常数。
3、活度标准态选择的一般原则以及钢铁冶金过程中组分活度标准态如何选择?一般作为溶剂或浓度较高的组分可选纯物质作为标准态,若组分的浓度比较低时,可选用假想纯物质或质量为1﹪溶液作为标准态。
在冶金过程中,作为溶剂的铁,如果其中元素的溶解量不高,而铁的浓度很高时,可选纯物质作为标准态, =x [Fe]=1,=1 ;如果溶液属于稀溶液,则可以浓度代替活度(标准态);Fe r H K 熔渣中组分的活度常选用纯物质标准态。
4、理想溶液,稀溶液以及超额函数:理想溶液:在整个浓度范围内,服从拉乌尔定律的溶液;稀溶液:溶质蒸汽压服从亨利定律,溶剂蒸汽压服从拉乌尔定律的溶液;超额函数:实际溶液的偏摩尔量(或摩尔量)与假想其作为理想溶液时的偏摩尔量(或摩尔量)的差值。
=RT =RT exB G ln B r ex m Gln B B x r ∑5,为什么温度升高使实际溶液趋向于理想性质?由 知:()2BB T T G H T ∂∆∂=-∆2ln B BT r H RT ∂∂=-∆当 时,;0B H ∆<ln 0BT r ∂∂>当 时,。
0B H ∆>ln 0B T r ∂∂<即温度升高时,成正偏差的溶液的值减少;而成负偏差的溶液的值则增大,()1B r >B r ()1B r <B r 溶液的有序态随温度的升高而减少。
钢铁冶金专业长学时期末考试重点内容 精简
1、炼铁烧结过程中自上而下的带,各个带的特性与反应抽风烧结过程是将铁矿粉、溶剂和燃料经适当处理,按一定比例加水混合,铺在烧结机上,然后从上部点火,下部抽风,自上而下进行烧结,得到烧结矿。
取一台车剖面分析,抽风烧结过程大致可分为五层,即烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和过湿层。
从点火烧结开始,这五层依次出现,一定时间后,又依次消失,最终剩下烧结矿层。
(1)烧结矿层:主要反应是液相凝固,矿物析晶。
随着烧结过程的进行,该层逐渐增厚,抽入的空气通过烧结矿层被预热,而烧结矿层则被冷却。
在于燃烧层接近处,液相冷却~结晶(1000~1100℃)并固结形成多孔的烧结矿。
(2)燃烧层:主要反应是燃料燃烧,温度可达1100~1500℃,混合料在固相反应下软化并进一步发展产生液相。
从燃烧着火开始到燃烧完毕,需要一定时间。
故燃烧层有一定厚度,约15~50mm。
燃烧层过厚导致料层透气性差,烧结产量降低,过薄则烧结温度低,液相不足,烧结矿固结不好。
燃烧层沿着高度下移的速度称为垂直烧结速度,一般为10~15mm/min。
这一速度决定着烧结机的生产率。
(3)预热层:混合料被燃烧层的高温气体迅速加热到燃料的着火点(一般为700℃左右,但在烧结层中实际为1050~1150℃),并进行氧化、还原、分解和固相反应,出现少量液相。
(4)干燥层:同预热层交界处温度约为120~150℃,烧结料中的游离水大量蒸发,使粉料干燥。
同时料中的热稳定性差的一些球形颗粒可能破裂,使料层透气性变坏。
(5)过湿层:即原始的烧结混合料层。
由于上层来的废气中含有大量的水蒸气,当其被湿料层冷却到露点温度以下时,水气便重新凝结,造成过湿现象,是料层透气性恶化。
为避免过湿,应确保湿料层温度在露点以上。
烧结过程是许多物理和化学变化过程的综合。
其中有燃烧和传热,蒸发和冷凝,氧化和还原,分解和吸附,熔化和结晶;矿(渣)化和气体动力学等过程。
2、高炉炼铁过程对炉渣有什么要求在冶炼过程中,高炉渣应满足下列几方面的要求:(1)炉渣应具有合适的化学成分,良好的物理性质,在高炉内能熔融成液体并与金属分离,还能够顺利地从炉内流出;(2)具有充分的脱硫能力,保证炼出合格优质生铁;(3)有利于炉况顺行,能够获得良好的冶炼技术经济指标;(4)炉渣成分要有利于一些元素的还原,抑制另一些元素的还原,即具有调整生铁成分的作用;(5)有利于保护炉衬,延长高炉寿命。
钢铁冶金原理(炼钢部分)考试重点
1、炼钢的基本任务是什么,通过哪些手段实现?答:炼钢的基本任务是脱碳,脱磷,脱硫,脱氧,去除有害气体和非金属夹杂物,提高温度和调整成分。
主要技术手段为:供养,造渣,升温,加脱氧剂和合金化操作。
2、磷和硫对钢产生哪些危害?脱磷硫的机理,什么是磷容,硫容,影响脱磷硫的因素。
答:磷:引起钢的冷脆,钢的塑性和冲击韧性降低,并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。
硫:使钢的热加红性能变坏,引起钢的热脆性。
脱磷:2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO ·P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO ·P2O5)+5[Fe] 磷容:炉渣容纳磷的能力 影响因素:温度,碱度,炉渣氧化性。
脱磷的条件:高碱度、高氧化铁含量(氧化性)、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。
脱硫:[S]+(CaO)=(CaS)+[O] [S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O]硫容:表达了炉渣容纳硫的能力 脱硫的影响因素:温度,碱度,渣中(FeO ),金属液成分[Si][C]能降低氧活度,有利于脱硫。
脱硫的有利条件:高温,高碱度,低(FeO ),低粘度,反应界面大(搅拌)。
3、实际生产中为什么要将ω(Mn )/ω(S )比作为一个指标进行控制?答:Mn 在钢的凝固范围内生成MnS 和少量FeS 。
这样可有效防止钢热加工过程中的热脆,故在实际生产中将ω(Mn )/ω(S )比作为一个指标进行控制,提高ω(Mn )/ω(S ),可以提高钢的延展性,当ω(Mn )/ω(S )≧7时不产生热脆。
4、氢和氮气对钢会产生哪些危害?答:氢在固态钢中的溶解度很小,在钢水凝固和冷却过程中,氢和CO 、N 2气体一起析出,形成皮下气泡中心缩孔,疏松,造成白点和发纹。
钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹,进而引起钢材的强度,塑性,冲击韧性的降低,发生氢脆现象。
现代冶金学——钢铁冶金期末复习资料
现代冶金学——钢铁冶金期末复习资料————炼铁部分1、高炉炼铁有什么经济指标?答:(1)有效容积利用系数:只高炉单位有效容积的日产铁量。
(2)焦比:生产每吨生铁所消耗的焦炭量。
(3)冶炼强度:单位体积高炉有效容积焦炭日消耗量。
(4)焦炭负荷:每批炉料中铁、锰矿石的总重量与焦炭重量之比,用以评估燃料利用水平,调节配料的重要参数。
(5)生铁合格率:指合格生铁量占高炉总产量的百分数。
(6)休风率:高炉休风时间占规定作业时间的百分数。
(7)生铁成本:生产1t生铁所需的费用。
(8)高炉一代寿命:通常指从高炉点火开炉到停炉大修,或高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。
2、焦炭在高炉生产中起什么作用,高炉冶炼过程对焦炭质量提出哪些要求?答:(1)作用:焦炭是用焦煤在隔绝空气的高温下,进行干馏、炭化而得到的多孔块状产品。
其主要起以下几点作用:燃料、还原剂、料柱骨架、生铁渗碳的碳源。
(2)要求:含碳量高、灰分低、有害杂质少、成分稳定、强度高、焦炭均匀使高炉透气性良好、焦炭高温性能包括反应性CRI要低和反应后强度CSR要高3、球团矿与烧结矿质量比较?答:目前国内外普遍认为球团矿比烧结矿的冶金性能有以下优点:(1)粒度小而均匀:有利于高炉料柱透气性的改善和气流的分布均匀。
(2)冷态强度(抗压和抗磨)高。
在运输、装卸和储存室产生粉末少。
(3)还原性好,有利于改善煤气化学能的利用。
(4)原料来源宽,产品种类多(5)适于处理细精矿粉。
4、降低生铁含硫量的途径答:(1)降低炉料带路的总硫量--减少炉源、燃料含硫量,是降低生铁含硫量,获得优质生铁的根本途径和有效措施。
同时,由于硫负荷减小,可减轻炉渣脱硫负担,从而减少了熔剂用量和渣量,对降低燃耗和改善顺利都很有利。
降低铁矿石含硫量的主要方法,一是选矿,二是焙烧和烧结。
(2)提高煤气带走的硫量--随煤气逸出炉外,受焦比、渣量、碱度、炉温等复杂因素影响,如高温有利于硫挥发,但炉温首先取决于铁种,而不能单为气化脱硫采取节炉温措施。
炼铁学期末总结
炉料物理水蒸发对高炉冶炼过程的影响物理水升温,蒸发吸热,可是炉顶温度降低消耗高炉上部多余热量,对冶炼过程影响不大结晶水分解对高炉的影响危害:强烈吸热,消耗大量高温区宝贵热量消耗固体碳素C,破坏焦炭强度产生的还原性煤气H2、CO在上升过程中利用率不高(高炉中下部冷却器漏水时,也会发生类似问题。
)碳酸盐分解危害分解反应本身要消耗高炉内的热量;分解反应放出的CO2冲淡了还原气体的浓度;与碳反应强烈吸热,消耗大量高温区宝贵热量;消耗固体碳素C,减少还原和热量作用的碳素;破坏焦炭强度(使得焦炭料柱骨架作用减弱)对策:高炉应尽量使用全熟料(高碱度烧结矿或自熔性烧结矿配加酸性氧化球团矿)入炉,以少加或不加石灰石;以生石灰(CaO)代替石灰石;适当减少石灰石的粒度。
碳素沉积反应(析碳反应) 危害:此反应消耗高炉上部的气体还原剂CO;渗入砖衬缝隙的CO在析出固体碳时,产生膨胀,破坏炉衬;在炉料孔隙内发生的析碳,可能使炉料破碎、产生粉末,阻碍煤气流;析碳反应生成的细微碳粉阻塞炉料间空隙,使炉料透气性降低。
气化反应—危害“循环富集(Recycling enrichment)” 下部气化、上部冷凝;渗入砖衬缝隙,破坏炉衬;阻塞炉料孔隙,降低炉料强度,增加煤气流阻力。
危害:高炉难行、悬料、炉墙结厚及结瘤等。
炉渣-离子组成质量交换时,必然涉及电子传递电化学反应对金属离子而言:渣液中离子A 得电子铁液中原子A铁液中原子B 失电子渣液中离子B 两者互相关联,故称为耦合反应。
渗碳反应在低温区域,还原出的Fe呈固态多孔,叫海绵铁由于2CO = CO2+C 反应在低温下易进行,析出碳黑;新生的Fe对上述析碳反应有催化左右;海绵铁与碳发生渗C反应:3Fe+C = Fe3C;反应平衡时,海绵铁中含C量最高可达1.5%;由于海绵铁渗C后,熔点不断降低,逐渐熔化成液态铁水;海绵铁在熔化过程中继续渗C,液态铁水含C可达4%左右。
铁水渗C反应受温度及其它元素影响炉渣的理化性能(1)熔化性能——熔化温度及熔化性温度(2)流动性能(3)炉渣的表面性质——表面张力δ表,与界面张力δ界液相/气相之间→表面张力:δ渣/气= 0.2~0.6 N/m液相/液相之间→界面张力:δ渣/铁= 0.9~1.2 N/m①表面张力δ表:生成单位面积的液相与气相的新交界面所消耗的能量δ表↓:表面张力小,炉内易产生液泛现象和泡沫渣(炼铁)、炉外易起泡造成渣沟或渣罐外溢=> 危害?在炉外易形成泡沫渣、乳化渣(如炼钢)②界面张力δ界:在液态渣铁之间形成单位面积界面所消耗的能量δ界↓:界面张力小→渣中带铁,渣铁分离困难(4)炉渣的脱硫性能——硫分配系数Ls(5)炉渣的稳定性①热稳定性②化学稳定性炉渣排碱K、Na循环富集对高炉冶炼的危害(1)破坏炉料强度:K和Na降低炉料的强度,特别对焦炭的高温强度影响甚大:①焦炭吸收K、Na后,会形成塞入式化合物KC6、KC8、KC12、KC24等,一方面使焦炭变得疏松;另一方面使焦炭反应性增大,导致碳熔损反应量增大。
钢铁考试最终版
1.焦炭在高炉中的作用答:(1)燃料。
焦炭在风口前被鼓风中的氧燃烧,放出热量。
高炉冶炼所消耗的热量的70%~80%来自燃料燃烧。
(2)还原剂。
高炉冶炼主要是生铁中的铁和其他合金元素的还原及渗碳过程。
而焦炭中所含的固定碳以及焦炭中燃烧产生的CO是铁及其他氧化物进行还原的还原剂。
(3)料柱骨架。
由于焦炭约占高炉料柱1/3~1/2的体积,在高炉冶炼条件下焦炭既不熔融也不软化,能起支持料柱,维护料内透气性的骨架作用。
在高炉底下部,矿石和熔剂已全部软化并熔化为液体,只有焦炭仍以固体状态存在,从而保证高炉下部料柱的透气性,使炉缸煤气初始分布良好。
焦炭的这一作用目前还没有其他燃料能代替。
(4)生铁渗碳的碳源。
每吨炼钢生铁渗碳消耗的焦炭在50kg左右。
2.为什么要采用精料方针,具体有哪些措施和内容答:原因:精料是高炉强化的物质基础;强化高炉冶炼必须把精料放在首位。
随着高炉大型化和自动化以及对强化和节能日益提高的要求,更需要把原料工作做到“精益求精”。
措施:使用高品位(含5%左右)、低渣量(<300kg/t铁)、高还原性、低(FeO)(<5%)、高强度、成分稳定、料度均匀的熔剂性人造富矿,避免石灰石入炉。
内容概括为“高、稳、熟、小、匀、净”具体如下:1)高:是指铁矿石的品位高,还原性高,焦炭中固定碳高,熔剂中氧化钙高,各种原料的(冷态、热态)机械强度高。
2)稳:是指各种原料的化学成分稳定、波动小。
这是稳定炉况、稳定操作,保证顺利进行,实现自动控制的先决条件。
3)熟:是使高炉全部装入烧结矿和球团矿,熟料率达到100%,尽量不加入石灰石入炉。
含铁炉料中,熟料增加1.0%,焦比降低1.2kg/t铁,增产约0.3%。
4)小、匀、净:是对原料的粒度而言。
要求平均粒度较小,粒度均匀,缩小上下限之间的粒度差。
超过上限的大块要破碎,小于下限的粉末要筛除干净。
3.电炉熔化期炉料的融化过程有哪些阶段?答:可分为以下四个阶段:(1)起弧期:通电开始,在电弧的作用下,一少部分元素挥发,并被炉子气氧化、生成红棕色的烟雾,从炉中逸出。
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名词解释脉石:铁矿石中除有含Fe的有用矿物外,还含有其它化合物,统称为脉石。
焦比:冶炼每吨生铁消耗干焦或综合焦炭的千克数。
熔剂:由于高炉造渣的需要,入炉料中常配有一定数量助熔剂,简称熔剂。
有效容积利用系数:在规定的工作时间内,每立方米有效容积平均每昼夜生产的合格铁水的吨数。
等于[t/(m3*d)]=合格生铁折合产量/有效容积×规定工作日休风率:高炉休风时间(不包括计划中的大中及小修)占规定工作时间的百分数。
冶炼强度:冶炼过程强化的程度,干焦耗用量/有效容积×实际工作日直接还原:铁矿石还原剂为固态炭,产物为CO的反应。
耦合反应:某个渣中的离子得到或失去电子成为铁液中不带电的中性原子与另一个铁中原子失去或得到电子而成为渣中离子的氧化还原反应成为耦合反应。
熔化温度:理论上就是相图上液相线温度,或炉渣在受热升温过程中固相完全消失的最低温度。
熔化性温度:炉渣可自由流动的最低温度粘度曲线与45切线的切点温度。
长渣和短渣:温度降到一定值后,粘度急剧上的称为短渣;随温度下降粘度上升缓慢称为长渣。
液泛现象:反应生成的气体穿过渣层,生成气泡,气泡稳定存在于渣层内,炉渣在焦块空隙之间产生类似沸腾现象的上下浮动。
热交换的空区或热储备区:炉身中下部区间内,煤气与炉料的温差很小,大约只有50℃左右,是热交换及其缓慢的区域,成为热交换的空区或热储备区。
水当量:表示单位时间内炉料和炉气流温度变化1℃是所吸收或放出的热量。
上部调节:利用装料制度的变化一调节炉况称为上部调节。
下部调节:调节风速,鼓风动能及喷吹量等送风制度方面参数一调节炉况称为下部调节。
简答题1、高炉冶炼的过程主要目的是什么?答:用铁矿石经济而高效率的得到温度和成分合乎要求的业态生铁。
2、高炉冶炼过程的特点是什么?答:在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂的交织在一起的化学反应和物理变化,且由于高炉是密封的容器,除去投入及产出外,操作人员无法直接观察到反应过程的状况,只能凭借仪器仪表间接观察。
3、焦炭在高炉中的作用是什么?答:○1提供冶炼所需热量; ○2作为氧化物还原所需的还原剂; ○3作为骨架,保证高炉内透气性; ○4铁水渗碳。
4、高炉冶炼对焦炭质量的要求是什么?答:○1要有足够的强度○2固定C量高而灰分低○3焦炭带入硫量低○4挥发分的的质量分数为0.8%-1.2% ○5成分性能以及粒度的稳定性。
5、铁矿粉造块的目的是什么?答:(1)将粉状料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求;(2)通过造块改善铁矿石的冶金性能,使高炉冶炼指标得到改善;(3)通过造块去除某些有害杂质,回收有益元素达到综合利用资源和扩大炼铁矿石原料资源。
6、简答现在烧结生产的工艺流程。
答:现代烧结生产时一种抽风烧结过程,即将铁矿粉、熔剂、燃料、代用品及返矿按一定比例组成混合料,配以适量水分,经混合及造球后,铺于带式烧结机的台车上,在一定负压下点火,整个烧结过程是在9.8~15.7KPa负压抽风下,自上而下进行的。
7、烧结料过湿的危害?生产过程中避免过湿的措施?答:过湿会使料层透气性变坏,甚至可能使下层料变成稀泥状而恶化烧结条件措施:○1适当控制混合料初始水分,加水造球以提高料层透气性为的是保证获得最高的生产率;○2提高混合料的温度。
8、烧结赤铁矿非溶剂性烧结矿或磁铁矿溶剂性烧结矿时,应怎么样配碳,为什么?答:烧结赤铁矿非溶剂性烧结矿时,需要配较高的碳量,使Fe2O3还原或分解为Fe3O4后才能产生低熔点的铁橄榄石(2FeO.SiO2)。
磁铁矿溶剂性烧结矿时,需要配低碳以保持较强的氧化性气氛,使Fe3O4氧化到Fe2O3,在固相中才能形成铁酸钙。
9、在烧结矿物料时主要矿物都是高熔点的,为什么在烧结温度下可以生成液相?答:当物料加热到一定温度时,各组分之间有了固相反应,生成新的化合物,各新生化合物之间,原烧结料各组分之间,以及新生化合物与原组分之间存在低共熔点,使得它们在较底温度下生成液相,开始熔融。
10、为全面衡量造块产品的性能和质量,应从哪几个方面进行检查?答:从化学成分,冷态物理机械性能,热态及还原条件下的物理机械性能,冶金性能和矿相鉴定等方面加以检查。
11、在氧化铁逐渐还原的过程中,哪一个阶段最关键,为什么?答:随还原反应的推进,含氧高的高级氧化物转化为含氧量少的低级氧化物,还原反应越发困难表现为平衡气相成分中要求φ(co)的值越来越高。
又由于FeO相对含O2量为70%,故FeO→Fe这一步骤是决定高炉生产率及耗碳量的关键。
12、根据Si在高炉中的行为,冶炼低Si生铁的必要条件是什么?答:(1)控制Si源,这要从精料上下功夫,努力降低焦炭灰分和含Fe料中的SiO2量;(2)选择合适的炉渣碱度以降低渣中SiO2的活度,一般三元碱度应达到1. 45—1. 55,二元碱度高时取低值,低时则取高值;(3)选用有利于高温区下移的技术措施和操作制度,使炉缸有稳定的充足热量•,使铁水的物理热维持在较高水平;(4)精心操作,包括原燃料成分稳定,称量准确等。
13、对炉渣性能的要求是什么?答:(1)有良好的流动性;(2)有参与所希望的化学反应的充分能力;(3)能满足允许煤气顺利通过及渣铁,渣气良好分离的力学条件;(4)稳定性好,不因冶炼条件的改变炉渣性能急剧恶化。
14、形成泡沫渣的充分必要条件是什么?为什么?答:炉渣的σ/η值的降低时形成稳定的泡沫渣的充分必要条件。
因为炉渣的表面张力(σ)小意味着生成渣中气泡耗能少,,即比较容易,而渣的粘度η大,一方面气泡薄膜比较强韧,另一方面气泡在渣层内上浮困难,生成的小气泡不易聚合或逸出渣层之外。
15、焦炭在风口前的燃烧有哪两种装态?答:一是类似于炉箅上炭的燃烧,炭块是相对静止的,另一种是在剧烈的旋转运动中与氧反应而气化。
16、采取哪些措施可以使燃烧带缩小?答:提高气相中的氧浓度,提高温度及其他加快扩散的措施都将使燃烧带缩小。
17、简单比较高炉内煤气在上升过程中量与成分的变化?答:炉缸燃烧带形成的煤气量大于鼓风量,成分有CO、H2、N2;炉顶煤气量又比炉缸燃烧带形成的煤气量大,由于CO和溶剂分解出来的CO2以及碳素溶损反应使1molCO2或H2O 反应生成2mol的CO或者CO+H2;煤气成分有CO、H2、N2、H2O、CO2。
18、公式q h=d(ɣm-г)/4f'ξ'中,q h、ɣm、Ʈ分别表示什么,什么情况下会发生悬料?答:q h表示炉料的有效质量,ɣm表示散料的堆积密度,г表示没气了的压降梯度。
当ɣ炉料的有效质量等于散料的堆积密度时,q h=0,此时发生悬料。
19、就高炉内料柱总体来说,炉料下降的条件是什么?答:一是炉料的重力必须超过其运动中所遇到的阻力;二是炉料下部可连续提供空间。
20、水当量的概念?炉料与炉气的水当量与炉高及温度变化的对应关系是什么?答:水当量表明单位时间内炉料和炉气流温度变化1℃时所吸收或放出的热量。
炉气水当量基本为一常数,而炉料水当量在高温区有一突变并呈现一峰值。
在低温区Ws<Wg,在高温区Ws>Wg,在中间的某个阶段Ws=Wg。
21、总体上何种传热方式是高炉内的主导传热方式?据此如何改善传热过程?又应考虑其他什么问题?答:对流传热是主要传热方式。
改善办法有:增大煤气流速,使用粘度小的煤气,减小原料粒度等。
还应考虑煤气的压降值,不得过大,以免影响顺行。
22、下面几个符号各代表什么?它们之间的关系是怎样的?ηv、I、K.答:ηv=I/K,ηv表示有效容积利用系数,I表示冶炼强度,K表示焦比。
23、高炉冶炼生产的目标是什么?答:在较长一代炉龄内生产出尽可能多的生铁,而且消耗要低,生铁质量要好,经济效益要高,概括起来就是“优质、低耗、高产、长寿、高效益”24、采用高风温操作,炉内料柱阻损是增加还是降低?什么原因?答:炉内料柱阻损增加,因为风温提高后,炉内煤气压升高,特别是炉子下部的压差会急剧上升,这将使炉内(尤其是炉腹部位)炉料下降的条件明显变坏。
25、是高炉冶炼接受更高风温的条件有哪些?答:(1)提高矿石和焦炭的强度,特别是高温强度(2)提高炉顶煤气压力(3)喷吹燃料和在这之前鼓风加湿。
26、富氧和高风温都能提高理论燃烧温度,降低炉顶温度,能否得出富氧可以代替加热鼓风的结论,为什么?答:不能,因为加热鼓风是给高炉冶炼带入了高温热量,而富氧不但没有带入热量,而且还因富氧后风量减小,高炉冶炼的热收入反而减少了。
论述题1、结合铁矿石在不同区域内的性状变化(固态,软熔或成渣),阐述铁氧化物还原的全过程及不同形态下还原的主要特征。
P5答:铁氧化物还原全过程: 1)固体炉料区,反应:高价氧化物的还原和浮氏体的直接还原;主要特征:焦与矿呈交替分布,皆呈固体状态,以气固相反应为主。
2)软熔区,反应:焦炭发生溶损反应(C+CO2=2CO),在固体炉料区未充分还原的矿石发生软化和熔融,主要进行直接还原反应及造渣;主要特征:为固-液-气间的多相反应,软熔的矿石层对煤气阻力很大,决定煤气流动及分布的是焦窗总面积及其分布。
3)疏松焦炭区,反应:含FeO很高的初渣沿焦炭的空隙向下流动,FeO与焦炭之间发生直接还原反应,反应式(FeO)渣+C=Fe+CO, 特征:由于铁液渣与焦炭表面接触良好,扩散阻力小,加之温度高,反应常数很大,反应速率很高。
致使终渣中FeO含量小于0.5%,Fe的总回收率大于99.7% 。
2、可以采取哪些强化烧结过程的技术措施?P53答:(1)混合料预热;(2)加生石灰或消石灰;(3)热风烧结;(4)分层布料和双层烧结; 5)偏析布料。
3、为全面衡量造块产品的性能和质量,应从哪几个方面进行检查?P69答:为全面地衡量造块产品的性能和质量,应从化学成分、冷态物理机械性能、热态及还原条件下的物理机械性能、冶金性能和矿相鉴定等方面加以检查。
4、写出析碳反应的表达式,分析其发生的热力学和动力学条件,说明其对高炉冶炼的影响。
P78答:析碳反应表达式 2CO= C+CO2它是碳素溶解损失的逆反应。
从热力学角度分析,煤气中CO在上升过程中,当温度降到400-600`C时此反应即可发生; 而从动力学条件分析,由于温度低,反应速度可能过于缓慢。
但在高炉中由于存在催化剂——低温下还原生成新相、金属铁、以及催化能力稍差的FeO以及在(CO+H2)混合气中占20%左右的H2等,故高炉内仍有一定数量的析碳反应发生。
此反应对高炉冶炼过程有不利影响:渗入炉身砖衬中的CO若析出碳素则可能因产生膨胀而破坏炉衬,渗入炉料中的CO发生反应则可能使炉料破碎、产生粉末阻碍煤气流等。
通常,由于其量较少,对冶炼进程影响不大。
5、由Ellingham图判断高于950K时FeO不可能被气体还原剂还原,这与实际不符,请解释原因。