钢铁冶金复习题

1、高炉炼铁的工艺流程由哪几部分组成？

高炉冶炼过程中，炉料（矿石、溶剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内，高温热风从下风口鼓入，与焦炭反应生成高温还原性煤气；炉料在下降过程中被加热、还原、融化、造渣，发生一系列物理化学变化，最后生成液态渣、铁集聚于炉缸，周期地从高炉排出。煤气流上升过程中，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。

2、高炉生产有哪些产品与副产品，各有何用途？

高炉冶炼主要产品是生铁，炉渣和高炉煤气是副产品。

（1)生铁。按其成分和用途可分为三类：炼钢铁，铸造铁，铁合金。

(2)炉渣。炉渣是高炉生产的副产品，在工业上用途很广泛。按其处理方法分为：

1)水渣：水渣是良好的水泥原料和建筑材料。

2)渣棉：作绝热材料，用于建筑业和生产中。

3)干渣块：代替天然矿石做建筑材料或铺路用。

(3)高炉煤气。高炉煤气可作燃料用。除高炉热风炉消耗一部分外，其余可供动力、烧结、炼钢、炼焦、轧钢均热炉等使用。

3、高炉常用的铁矿石有哪几种，各有什么特点？

高炉炼铁使用的铁矿石分为赤铁矿（红矿）Fe2O3、磁铁矿（黑矿）Fe3O4、褐铁矿Fe2O3•nH2O和菱铁矿FeCO3。

赤铁矿又称红铁矿，其颜色为赤褐色到暗红色，硫、磷含量低，其在常温下无磁性，但在一定温度下，当α—Fe2O3转变为γ—Fe2O3时便具有磁性。

磁铁矿，主要含铁矿物为Fe3O4，颜色为灰色或黑色，具有磁性。P、S含量低，致密，坚硬，孔隙度小，还原比较困难。

褐铁矿是含有结晶水的氧化铁矿石，颜色一般呈浅褐色到深褐色或黑色，组织疏松，还原性较好，其中硫、磷、砷等有害杂质一般较多。

菱铁矿为碳酸盐铁矿石，颜色呈灰色、浅黄色中褐色。受热分解放出CO2后，不仅提高了含铁量，而且变成多孔状结构，还原性很好。

4、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）、燃料，提供高炉冶炼所需要的大部分热量。（2）、还原剂，焦炭燃烧产生的CO是铁及其他氧化物进行还原的还原剂。（3）、高炉料主骨架。（4）、生铁渗碳的碳源，生铁形成过程中渗碳的碳源。

焦炭质量要求：（1）、固定碳含量要高，灰分要低。（2）、含S、P有害杂质要少。（3）、成分稳定，挥发分含量适中，含水率低且稳定。（4）、强度高。（5）、焦炭均匀，使高炉透气性良好，但粒度稳定与否取决于焦炭强度。（6）、焦炭的高温性能。焦炭的反应性要低，抗碱性要强。

5、不同条件下的烧结固相反应有何不同，液相在烧结过程中起什么作用？

不同条件下的烧结，固相反应产物不同，开始反应温度也不同。液相作用：烧结矿的固结主要依靠液相完成。起黏结作用

6、烧结与球团有哪些区别？

答：(1)、用料粒度差别，粒度越细，不利于烧结，而成球性越好，球团强度越高；（2）、成品矿的形状不同。烧结矿是形状不规则的多孔质块矿，而球团矿是形状规则的10～25mm的球球团矿较烧结矿粒度均匀，微气孔多，还原性好，强度高，且易于贮存，有利于强化高炉生产；（3）、团结成块的机理不同。球团

主要靠固相，少量液相为辅；烧结主要是液相固结。；（4）、生产工艺不同。生产球团在原料配比中不像烧结需要燃料，只需球团的添加剂，而烧结中不需添加剂而用熔剂。

7、生球焙烧固结成球团矿的原理是什么？P53

答：（1）、晶桥连接。磁精矿粉生球氧化产生Fe2O3微晶，Fe2O3以“微晶键”连接，将生球中颗粒互相黏结起来。（2）、固相烧结。生球颗粒之间开始由于固相扩散而形成渣化联接颈，然后由于球团空隙减少，密度增大而增大强度。（3）、液相烧结。烧结过程中生球中SiO2含量较高，焙烧温度过高时，可能产生一定的熔化而出现液相，冷却过程中液相凝固把生球中各矿粒黏结起来。

一般认为，磁铁矿球团烧结固结机理是先氧化为Fe2O3 ，而后再结晶固结。8、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段来实现？

炼钢的基本任务是：脱磷、脱碳、脱氧、脱硫，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、磷、氧和硫）；“二去”（去气和去夹杂）；“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧（脱C、脱P），造渣（脱P、脱O、脱S），加热（调温），加脱氧剂（脱O）和合金化操作（调成分）。

9、高炉冶炼过程中氧化物还原的热力学条件是什么，高炉内发生哪些主要还原反应？

吉布斯自由能改变量小于零，铁氧化物、硅酸铁、锰、硅磷、钒钛磁铁矿的还原10、直接还原与间接还原在高炉冶炼过程中有什么不同作用？

1、中温区所进行的还原反应称为间接还原反应，而把高温区所进行的还原反应称为直接还原反应。

2、间接还原反应除Fe2O3→Fe3O4不可逆外，其它均属可逆反应。反应进行的方向取决于平衡气相组成，即CO/CO2和H2/H2O的比值。

3、在高温区的直接还原反应中，H2与CO还原FeO的产物CO2和H2O，立即与焦炭中的碳素作用，又生成H2和CO去参与还原。H2和CO在高温直接还原反应的条件下，起着中间媒介的作用，大大推动了碳素直接还原反应地进行。因为固态的铁氧化物与焦炭之间的直接反应是很困难的，浸在渣中的焦炭与FeO的直接还原也是有限的，所以消耗碳素的直接还原反应实际上是通过气相的CO和H2来进行的。

4、高炉下部铁氧化物的直接还原反应的进行取决于碳的气化反应的气化反应的迟早和速率。

11、高炉炉渣是怎样形成的，炉渣在高炉冶炼过程中起什么作用？

答：（1）初渣的生成。初渣的生成包括固相反应、软化、熔融、滴落几个阶段。

（2）、中间渣的变化。形成的初渣在滴落下降过程中，随着温度升高，其化学成分和物理性质将不断发生变化，FeO不断被还原减少，流动性随温度的升高而增加。

（3）、终渣的形成。中间渣经过风口区域后焦炭和喷吹煤粉燃烧后的灰分参与造渣，使渣中Al2O3和SiO2含量明显升高，而CaO和MgO却较初渣、中间渣相对降低。炉渣成分与性能趋于稳定后流入炉缸，形成终渣。

作用：1、分离渣铁。由于炉渣具有低熔点、密度小和不溶于生铁的特点，渣、铁才能得以分离，获得纯净的铁。2、调整生铁成分。渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成分的作用。3、利于炉况顺行，能够获得良好