冶金概论历年试题

一、填空题

1、高炉生产的产品有：生铁、炉渣、高炉煤气、炉尘

2、高炉干式除尘的方法有：布袋除尘、电除尘

3、高炉内对煤气阻力最大的区域为软熔带

4、炼钢过程的主要反应是碳的氧化

5、常用的氧枪喷头类型为拉瓦尔型

6、炼钢终点控制主要控制：钢水成分、钢水温度

7、碱性电弧炉炼钢按工艺方法可分为：返回吹氧法、氧化法

8、氧枪的常用冷却保护介质为：水

9、采用顶吹氧底复合吹炼时，底部吹入的可能是：N2 ,Ar,O2

10、高炉中配加焦炭的作用是:作还原剂,燃烧后产生热量,作料柱骨架，起支撑料柱作用

11、高炉生产的主要设备为高炉本体，其辅助系统包括：渣铁处理系统、原料系统、煤气处理系统、送风系统。

12、高炉湿式除尘的方法有：文氏管、洗涤塔

13、高炉内发生间接还原反应的区域主要在块状带

14、炼钢过程前期的主要反应是硅的氧化、锰的氧化

15、顶底复吹炼钢法中，可以用作底吹气体的有H2

16、在钢水成分达到要求后，炼钢终点控制主要控制钢水温度

17、顶底复吹炼钢法中，常用作底吹气体供气的元件类型有喷嘴型、砖型、细金属管多孔塞式

18、Q-BOP法氧枪的冷却保护介质为气态碳氢化合物

19、采用顶吹氧底吹非氧化性气体复合吹炼时，关键是控制顶枪枪位

20、连铸钢坯激冷层的结构特点：厚、晶粒细小

21、钢铁工业的主要污染包括废气、废水、固体废弃物。

22、渣中碱性氧化物与酸性氧化物的质量百分数之比浓度之比值称为炉渣碱度。

23、氧从气相进入金属液有直接氧化和间接氧化两种途径。

24、在烧结过程中，烧结料沿料层高度方向由上到下依次分为烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层。

25、高炉冶炼过程中送往高炉的热风是由热风炉提供的。

26、钢液浇铸的任务是将成分和温度合格的钢水浇注成坯，常用的方法是连铸。

27、常用脱氧元素有Si、Mn、Al，脱氧剂的加入次序是先弱后强。

28、冶金方法按冶炼工艺过程分火法冶金和湿法冶金，其中钢铁冶金属于电冶金，火法冶金，采用ZnSO4的水溶液电解制取Zn属于

电冶金。

29、炉渣的氧化性通过炉渣中FeO的含量来体现。炉渣吸收有害元素的能力用容量性质性质来衡量。

30、水当量即单位时间内通过某截面的煤气或炉料温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量。

31、电弧炉的装料原则：下烧结矿层，上燃烧层，中间预热层，四周干烧层，炉门口无大料，使得穿井快，不搭桥。

32、转炉炉膛内氧气射流的特点是离喷嘴越远，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。

33、2R4.56—450表示一台机，拉辊辊身长度为450mm，外弧半径为4.56m的弧形连铸机。

34、高炉炼铁中加入焦炭的作用是作还原剂、产生热量、作料柱骨架。炼钢中，常用脱氧元素脱氧后的产物分别为SiO2、MnO、

Al2O3。

35、高炉炉型为圆断面五段式即：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。

36、按冶炼工艺过程分，钢铁冶金属于火法冶金；锌精矿经浸出再电解得到Zn属于湿法冶金、电冶金。10炉外精炼即炉外精炼是对

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”。

二、名词解释

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”

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。

6、料线零位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

7、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。

8、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。

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。

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取粗金属的过程。包括还原熔炼、造锍熔炼、

氧化吹炼等。

2、硬吹：氧枪枪位低或氧压高时的供氧方式。

3、连铸结晶器：是用来对钢水进行初步冷却，形成具有一定厚度、形状的坯壳的冷却装置。

4、连铸机台数：凡共用一个钢包（盛钢桶）或同时浇注几根铸坯的连铸装置，称为一台连铸机。

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？

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著降低。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

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fP，但其氧化产物(SiO2)影响到炉渣碱度，反而不利于脱磷。[Mn]对fP影响不大，但其氧化产物(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？

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。

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。

（（1））高炉炉渣的作用有高炉炉渣的作用有高炉炉渣的作用有高炉炉渣的作用有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）））炉渣脱硫反应为炉渣脱硫反应为炉渣脱硫反应为炉渣脱硫反应为：[FeS]+ (CaO)+C=(CaS)+[Fe]+CO+141055kJ

（（3））提高炉渣脱硫能力的措施提高炉渣脱硫能力的措施提高炉渣脱硫能力的措施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）））炼钢的基本任务炼钢的基本任务炼钢的基本任务炼钢的基本任务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其中影响钢液脱碳的因素有其中影响钢液脱碳的因素有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pCO，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。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。

1、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

2、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。沉淀脱氧沉淀脱氧沉淀脱氧沉淀脱氧：又叫