冶金概论复习题

1.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。

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=-+636.40T J/mol 3（CaO）+2［P］+5（FeO）=（3CaO·P2O5）+5Fe ΔGo=-+374.40T J/mol 在渣-金-气界面3（CaO）+2［P］+5/2O2=（3CaO·P2O5）ΔGo=-+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

2.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？

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：造渣脱磷到要求；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。

3.以高炉为中心，图示出高炉炼铁生产中的原料及其来源和各产品的去向。

4.为什么要选矿？选矿生产工艺过程分为几个阶段？各起什么作用？选矿方

法有哪些？如何选用？衡量选矿效果有哪些技术经济指标？

5.炼钢脱氧的方法有哪几种，它们有什么特点？

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：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。

6.风口前燃料燃烧有何重要的意义？高炉内燃烧反应的特点是什么？写出风

口前焦炭燃烧的化学反应式。什么是回旋区和燃烧带？

（2）风口前焦碳燃烧的作用：为高炉冶炼过程提供主要热源；为还原反应提供CO、H2等还原剂；为炉料下降提供必要的空间。回旋区：风口前产生焦炭和煤气流回旋运动的区域称为回旋区。回旋区和中间层组成焦炭在炉缸内进行燃烧反应的区域称为燃烧带。

7.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。

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”，保护炉衬，维持生产。（2）炉渣脱硫反应为：[FeS]+ (CaO)+C=(CaS)+[Fe]+CO+kJ （3）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。

8.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。

9.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？

答：（1）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。4）升温：把冶炼过程的金属液温度升高至出钢温度。5）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