钢铁冶金学（炼铁学部分）试卷（A ）
院(系) 班级 学号 姓名
（注：答题需在答题纸上进行，请不要在试卷上答题，否则将被扣分。）
一、名词解释题（每题3分，共18分）
1. 高炉有效容积利用系数 2. SFCA 3. 煤气CO 利用率 4. 高炉的管道行程 5. 高炉的碱负荷 6. COREX 炼铁工艺
二、判断题 ( 每题 1.5分 ，共 30 分 ) （对：√，错：×。） 1. 磁铁矿的理论含铁量为70％，黑色条痕，疏松结构，较易还原。
2. 焦炭的主要质量要求是：含碳量高，反应性高，反应后强度高。
3. 高炉炼铁要求喷吹用煤粉的爆炸性弱，可磨性指数大，燃烧性高。
4. 高风温热风炉的炉顶耐火材料一般使用高铝砖或碳砖。
5. 为确保烧结矿固结强度，一般要求烧结最高温度为1350～1380℃。
6. 烧结过程的焦粉偏析布料有利于烧结上、下料层温度的均匀化。
7. 厚料层烧结工艺的主要目的是为了提高烧结矿生产能力。
8. 酸性氧化焙烧球团矿的固结主要靠FeO 与SiO 2形成的低熔点化合物粘结。
9. 原燃料中的P 2O 5在高炉中不能被还原而全部进入生铁。
10. 耦合反应的平衡常数是与之相关的简单反应平衡常数的组合。
11. 阻止高炉内K 、Na 循环富集的对策之一是降低炉渣二元碱度。
12. 高炉风口燃烧带出来的煤气中既有CO 又有CO 2，但前者含量更高。
13. 增大高炉鼓风动能的措施之一，是扩大高炉风口直径。
14. 提高风口理论燃烧温度，有利于补偿喷吹煤粉热分解带来的温度变化。
15. 抑制“液泛现象”，有利于改善高炉下部的透气性、透液性。
16. 矿石的软熔性能影响高炉软熔带的位置，但不影响其厚度。
17. 加大矿石批重将有助于抑制高炉内的中心煤气流。
18. 与加湿鼓风不同，脱湿鼓风的主要作用在于提高高炉产量。
19. 富氧鼓风不仅可以给高炉带入热量，而且可以增加高炉产量。
20. 炉衬寿命的问题，是熔融还原炼铁法需要解决的关键技术。
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）有利于改善烧结矿质量?
2. 提高高炉鼓风温度对其冶炼过程的影响如何，并说明其原因。
3. 画出高炉理想操作线，并说明A 、B 、C 、D 、E 、P 、W 点的意义。
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。
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；
b . 根据所学的炼铁理论和工艺知识，阐述降低高炉燃料比的具体对策。
钢铁冶金学（炼铁学部分）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）
1 高炉有效容积利用系数：每M 3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（T/ M 3.d ）；
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CO 2体积与CO 和CO 2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-SiO 2系、CaO-SiO 2系、CaO-FeO-SiO 2系以及Fe 2O 3-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-SiO 2及CaO-FeO-SiO 2，低温、氧化性气氛易生成Fe 2O 3-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）Fe 2O 3-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）
Y=O/FeG
y i
y A A W A ' M H B
y d
y C 2
F
V Q/qdX=O/Cy E y b
E
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：①Al 2O 3 ↑ ⇒ η ↑，原因：Al -O 阴离子三长键结构
(但影响小于Si -O 四长键) ；②TiO 2 ↑ ⇒ η ↑，原因：Ti 与C 、N 生
成碳氮化物，熔点高，易析出固相质点； ③CaF 2 (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O 2-
又可以去破坏另一个-O -键；④K 2O 、Na 2O ↑ ⇒ η ↓，原因： K 2O 、
Na 2O 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；
b. 根据所学的炼铁理论和工艺知识，阐述降低高炉燃料比的具体对策； 答：
降低燃料比的途径：（1）降低直接还原度，发展间接还原；（2）降低作为热量消耗的碳量，减小热损失。（7分）
降低高炉燃料比的具体对策：（1）高风温，降低作为热量消耗的碳量；（2）高压操作，风压不变条件下，高压操作后有利高炉顺行，煤气利用率升高；抑制碳的熔损反应，有利于发展间接还原；[Si]的还原减少，耗热减少；炉尘吹出量减少，碳损降低；煤气停留时间长有利于间接还原（3）综合鼓风，脱湿鼓风有利于减少水分的分解耗热，降低燃料比；富氧鼓风与喷煤相结合，提高风口前煤粉燃烧率；适当增加煤气中H 2含量，有利于发展间接还原（4）精料：提高含铁品位，降低渣量，热量消耗减少；改善原料冶金性能，提高还原度，发展间接还原；加强原料整粒，提高强度，改善料柱透气性；改善焦炭质量（尤其是高温性能：反应性、反应后强度），强化焦炭骨架作用，降低焦炭灰分；合理炉料结构；控制软熔带厚度，减小煤气阻力损失；降低S 负荷，减小脱S 耗热。改善煤粉燃烧性（助燃剂等），降低灰分。（7分）
钢铁冶金学（炼铁学部分）试卷（B ）
院(系) 班级 学号 姓名
（注：答题需在答题纸上进行，请不要在试卷上答题，否则将被扣分。） 一、名词解释题（每题3分，共18分）
1. 高炉冶炼强度 2. HPS 3. 高炉渣熔化性温度 4. 高炉的悬料 5. 高炉的硫负荷 6. FINEX炼铁工艺
二、 判断题 ( 每题 1.5分 ，共 30 分 ) （对：√，错：×。） 1. “假象”赤铁矿的结晶结构未变，而化学成分已变为Fe 2O 3。
2. 一般要求焦炭的反应性高，而煤粉的反应性则要低。
3. 高炉风口喷吹的煤粉，有少量是与煤气中的CO 2反应而气化的。
4. 高炉炉身上部炉墙的耐火材料一般选择使用碳砖。
5. 烧结料层的自动蓄热现象，主要是由于燃料在料层中的偏析所致。
6. 提高烧结矿碱度有助于增加烧结矿中铁酸钙矿物的含量。
7. 实现厚料层烧结工艺的重要技术措施是烧结偏析布料。
8. 对酸性氧化球团矿的焙烧效果而言, 赤铁矿优于磁铁矿。
9. 原燃料中的Al 2O 3在高炉内可被少量还原而进入生铁。
10. 高炉内渣铁反应的最终结果由耦合反应的平衡常数所决定。
11. 高炉炉渣的表面张力过小时，易造成渣中带铁，渣铁分离困难。
12. 导致高炉上部悬料的主要原因之一是“液泛现象”。
13. 高炉风口前碳的燃烧反应的最终产物是CO 2。
14. 高炉实施高压操作后，鼓风动能有增大的趋势。
15. 高炉脱湿鼓风，有提高风口理论燃烧温度的作用。
16. 炉内进入间接还原区的煤气体积小于炉缸产生的煤气体积。
17. 具有倒V 型软熔带的高炉，其中心煤气流比边缘煤气流发达。
18. 为了抑制边缘煤气流，可采取“高料线”或“倒装”的装料制度。
19. 高炉富氧鼓风，有助于提高喷吹煤粉的置换比。
20. 目前最成熟的直接还原炼铁工艺是煤基直接还原炼铁法。
三、简答题（每题8分，共24分）
1. 简述酸性氧化球团矿生产工艺，说明该类球团矿的焙烧固结机理。
2. 简述风口喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响，并说明其原因。
3. 画出高炉理想操作线，并说明A 、B 、C 、D 、E 、P 、W 点的意义。
四、论述题 (每题14分，共28分)
1. 分析高炉冶炼过程中，用CO 、H 2 还原铁氧化物的特点。
a . 画出CO 、H 2 还原铁氧化物的平衡关系示意图（叉子曲线）；
b . 分别从热力学、动力学上比较CO 、H 2 还原铁氧化物的异同。
2. Ergun公式如下：
∆=150⨯η⨯w ⨯(1-ε) 2
(φ⨯de ) ⨯ε+1.75⨯ρg ⨯w 2⨯(1-ε)
φ⨯de ⨯ε
a.
b. 说明式中各因子的物理意义以及用上式对高炉作定性分析时适用的区域。 从炉料和煤气两方面分析影响△P 的因素, 并论述改善炉内透气性的方法。
钢铁冶金学（炼铁学部分）B 卷 试题答案要点及评分标准
一、 名词解释题（每题3分，共18分）
1、 高炉冶炼强度：是高炉冶炼过程强化的程度，以每昼夜（d ）燃烧的干
焦量来衡量：冶炼强度(I)=干焦耗用量/有效容积×实际工作日
[t/(m3·d)]
2、 HPS ：指代小球烧结法：将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定粒度
（粒度上限为6-8mm ），然后使小球外裹部分燃料，最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺。
3、 高炉渣熔化性温度：炉渣可以自由流动时的最低温度。
4、 高炉的悬料：由于高炉透气性变化，引起高炉压差过大，支托起炉料，
使得炉料难以下行，称为悬料。一般分为上部悬料和下部悬料，前者可以用杨森公式解释，后者可以用液泛现象解释。
5、 高炉的硫负荷：高炉冶炼每吨生铁由炉料带入的硫的千克数称为“高
炉的硫负荷”。
6、 FINEX 炼铁工艺：Finex 是在Corex 基础上，采用多级流化床装置直接
使用烧结铁矿粉（
要由3个系统组成，流化床预还原系统、热压块系统和熔化造气系统。 二、 判断题：( 每题 1.5分 ，共 30 分 )
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. 简述酸性氧化球团矿生产工艺，说明该类球团矿的焙烧固结机理。 答：工艺流程如下：（4分）
固结机理（4分） 1）Fe 2O 3的微晶键连接：
磁铁矿生球在氧化气氛中焙烧时，当加热到200～300℃就开始氧化形成Fe 2O 3微晶。由于新生的Fe 2O 3微晶中原子迁移能力较强，在各个颗粒的接触面上长大成“连接桥”（又称Fe 2O 3微晶键），使颗粒互相连接起来。在900℃以下焙烧时，这种连接形式使球团矿具有一定的强度。但由于温度低，Fe 2O 3微晶长大有限，因此仅靠这种形式连接起来的球团矿强度是不够高。
2）Fe 2O 3的再结晶：
当磁铁矿生球在氧化性气氛下继续加热到1000～1300℃时，磁铁矿可全部转变成赤铁矿，而由磁铁矿氧化形成的Fe 2O 3微晶开始再结晶，使一个个相互隔开的微晶长大成连成一片的赤铁矿晶体，使球团矿具有很高的氧化度和强度。
2. 简述风口喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响，并说明其原因。 答：
（1） 风口前燃料燃烧的热值↓ （1分） 原因：煤粉热解耗热；煤粉不易燃烧充分。 （2） 扩大燃烧带（1分）
原因：炉缸煤气量↑；部分煤粉在直吹管和风口内燃烧，在管路内形成高温(高于鼓风温度400-800℃), 促使中心气流发展（鼓风动能↑） （3） 风口前理论燃烧温度 ↓（1分）
原因：煤粉为冷态；煤粉热解耗热；燃烧产物量↑。 （4） 直接还原度↓（1分）
原因：（CO ＋H2）↑；C 熔损反应量↓；矿石在炉内停留时间↑。 （5） 煤气阻力损失（△P ）↑（1分） 原因：
（6） 炉内温度场变化（2分） 原因：
炉身温度 炉顶温度
炉缸边缘温度↓ → 风口理论燃烧温度下降所致
炉缸中心温度↑ → 煤气穿透能力增强所致（煤气量、煤气氢、动能
↑）
（7） 存在热滞后现象（1分）
● 喷入炉内的煤粉要分解吸热 → 炉缸温度暂时↓
● 被还原性强的煤气作用的炉料下降到炉缸后，由于炉缸温度回升，直接还原耗热减少
3．画出理想操作线，并说明 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 P 、 W 点的意义。 答：（4分）
A 点：（1）矿石中Fe 的氧化程度；（2）煤气中C 的氧化程度。 B 点：在不发生重叠的情况下，直接还原与间接还原的分界点。 C 点：Fe 直接还原生成的CO 与鼓风燃烧的C 及少量元素还原生成CO 的分界点。
D 点：鼓风燃烧C 与少量元素还原生成CO 的分界点。 E 点：鼓风燃烧C 生成CO 的起点。 P 点：热平衡限制点。 W 点：化学平衡的限制点。
（4分）
四、论述题(每题14分，共28分)
1 ．分析高炉冶炼过程中，用 CO 、H 2还原铁氧化物的特点。 a. 画出 CO 、比还原铁氧化物的平衡关系示意图（叉子曲线） b ．分别从热力学、动力学上比较 CO 、 H2 还原铁氧化物的异同。 回答：
a、画图（6分）
b 异同：（8分）
用CO 还原，除Fe3O4→FeO 外，均为放热反应，用H2还原，全部曲线向下倾斜，均为吸热反应；
从热力学看，低于810℃ CO的还原能力大于H2的还原能力，反之则反。 CO 作为还原剂，FeO →Fe 最难还原，H2作为还原剂，Fe 3O 4→Fe 最难还原； H2分子量小，粘度低，易扩散，故其还原的动力学条件较好。 2 . Ergun 公式如下：
2
ρg ⨯w ⨯(1-ε) η⨯w ⨯(1-ε) ∆=150⨯ +1. 75⨯233(φ⨯de ) ⨯εφ⨯de ⨯ε
2
a. 说明式中各因子的物理意义以及用上式对高炉作定性分析时适用的区域。 b ．从炉料和煤气两方面分析影响ΔP 的因素，并论述改善高炉透气性的方法。 回答： a 、
（7分）
∆单位料柱高度上的压降；η气流黏度；w 气流的工作流速；φ形状系数；ε散料体的空隙度；ρg 气流密度；de 比表面平均直径。
第一项代表层流，第二项代表紊流。高炉煤气速度10-20m/s，相应的Re=1000-3000，因此高炉处于紊流状态，故第一项可以舍去，因此可得：
∆=1. 75⨯ρg ⨯w 2⨯(1-ε) φ⨯de ⨯ε
3
(1-ε)
为炉料特性；ρg ⨯w 2为煤气状态。
3
φ⨯de ⨯ε
（7分）
b 、
1）炉料方面：①形状系数φ一般无法调节；②从ΔP ↓角度出发，de ↑, 但是从还原和传热的角度de ↓，因此矛盾. ③增大ε的具体方法：整粒→按粒度分级入炉→使炉料具有较高机械性能。 2）煤气方面： ①ρg 一般无法调节
②提高风口前气体温度→气体膨胀→w ↑→ΔP ↑ ③炉顶压力↑→压缩炉内煤气体积→w ↓→ΔP ↓
钢铁冶金学（炼钢学部分） A 试卷
院(系) 班级 学号 姓名
一、选择题，请在正确答案的（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ ）。
（A ） 钢含碳量高 （B ）钢的熔点高 （C ）钢的硬度高 （D ） 钢纯净度高 2、铁水脱硫的主要脱硫剂是（ ）。
(A) Mg＋CaO （B ）MgO+Ca （C) Al+CaO （D) Mn+SiO2 3、转炉双渣冶炼是（ ）。
（A ）造碱性渣再造酸性渣；（B ）造酸性渣再造碱性渣 （C ）冶炼过程造两次渣。 4、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ ）℃。
（A ）30 （B ）50 （C ）100 （D ）140 5、转炉炼钢铁水的物理热约占总热量的（ ）。
(A) 10% (B)30% (C)50% (D)70%
6、转炉煤气回收的热值一般为（ ）。
(A) 800×4.18KJ/m3
(B) 1600×4.18KJ/m3
(C) 2400×4.18KJ/m3
7、炼钢终渣∑FeO 一般控制在（ ）。
(A) 3-5% (B) 8-15% (C) 25－30% 8、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（ ）。
(A) 降低及限制电流 (B) 稳定及控制电压 (C) 稳定电弧电流和限制短路电流 9、转炉炼钢前期熔池温度低，有利于( )反应。 （A ）脱碳 （B ）脱硫 （C ）脱氧 （D ）脱磷 10、炼钢过程直接氧化是指 ( )。
（A ）CO 被氧化为CO 2 （B ） 铁液中杂质组元与氧气作用被氧化 （C ） 杂质组元被炉渣氧化 炉渣被氧气氧化
11、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ ）。
D ） （
（A ）电弧加热 （B ）加入的发热材料 （C ）铁液中杂质组元氧化反应的热效应 （D ）炉渣成渣热 12、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( )。
（A ） 氧气流股与周围炉气作用区域 （B ） 转炉底吹气流与钢液作用区域 （C ） 氧气流股与周围泡沫渣作用区域 （D ） 氧气流股冲击金属熔池形成的作用区域
13、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ ），因而可以加快渣－铁间反应。 （A ） 增加渣－铁间接触面积 （B ） 提高炉渣温度 （C ）提高炉渣氧化铁含量 （D ） 减少渣－铁间接触面积
14、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（ ）。 （A ）Fe 2O 3 （B ）Fe 3O 4 （C ）FeO
15、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ ）。
（A ） 氧气同熔池接触的表面上大量存在的是铁原子 （B ）氧枪供氧速度不足 （C ）炉渣氧化铁含量低
16、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( )。
（A ） 反应界面的化学反应 （B ）钢液中CO 的均质形核 （C ） [O]或[C]向反应区的扩散 （D ）CO 气泡在钢液中上浮去除
17、以下措施中，（ ）可以加快脱碳反应。
（A ）降低钢液温度 （B ）提高钢液温度 （C ）增加渣量 （D ）降低铁水碳含量 18、通过以下哪种措施( )可以降低炉渣中P 2O 5的活度系数。
（A ）提高炉渣碱度 （B ）增加渣量 （C ）提高温度 （D ）降低炉渣碱度 19、降低炉渣氧化铁含量有利于（ ）反应。 （A ）脱磷 （B ）脱碳 （C ）脱硫 （D ）脱硅 20、（ ）有利于脱硫反应进行。
（A ）降低冶炼温度 （B ）增加渣量 （C ）降低钢液中硫的活度 21、以下脱氧元素中，哪一个（ ）脱氧能力最强？ （A ）Mn （B ）Si （C ）Al （D ）Cr 22、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ ）。
（A ） 炼钢炉内炉渣卷入 （B ）炉衬材料混入 （C ）连铸结晶器保护渣卷入 （D ）脱氧反应产物 23、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ )。 （A ） 升温和脱碳反应器 （B ）升温和脱硫反应器 （C ）升温和脱磷反应器 （D ）废钢熔化器 24、超高功率电炉的功率级别为( )。
（A ） 200KVA/t以上 （B ） 300KVA/t以上 （C ）400KVA/t以上 （D ） 500KVA/t以上 25、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( )。 （A ） 脱气 （B ） 升温 （C ）脱磷 （D ） 助熔 26、常规RH 精炼炉具有( )。
（A ） 脱碳 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ） 脱锰 27、炉外精炼中用于加热升温的装臵为( )。
（A ） VD炉 （B ） CAS-OB装臵 （C ） RH装臵 （D ） 吹氩 28、高质量轴承钢的精炼一般采用( )。 （A ） CAS装臵 （B ） LF炉 （C ） VD炉 （D ） AOD 29、铁水脱硫预处理采用金属脱硫剂为 ( )。 （A ） Ca （B ） Mg （C ）Ti （D ） Si 30、电炉炼钢的热量来源主要为（ ）。
（A ）化学热 （B ） 物理热 （C ） 电能 （D ）化学热、电能及物理热。 31、VD 炉具有（ ）功能。
（A ）脱氧 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ）升温 32、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ ）。
（A ）合金结构钢 （B ）管线钢 （C ）轴承钢 （D ）不锈钢 33、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ ）。
（A ）使用了脱氧能力更强的脱氧元素 （B ）脱氧元素含量增加 （C ）脱氧元素在钢液中活度增加 （D ）降低了脱氧反应生成物的活度
34、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( )四个阶段。 （A ） 脱氧产物上浮去除 （B ）脱氧产物被氧化 （C ）脱氧产物分解 35、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( )
（A ） 脱氧产物在钢液内存在 （B ）脱氧产物颗粒聚合 （C ）脱氧产物被还原 （D ）脱氧产物分解 36、提高炉渣碱度可以( )
（A ）提高渣中P 2O 5的活度系数 （B ）降低渣中P 2O 5的活度系数 （C ） 减少[Si]的氧化程度 （D ）减少石灰消耗
37、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ ）
（A ）搅动熔池和均匀钢水的成分和温度 （B ）增加炉渣的氧化铁含量 （C ）增加钢水中[N]、[H]等元素含量
38、钢水精炼脱硫的有利条件是（ ）
（A ） 提高温度（B ）提高氧化铁含量 （C ）降低温度 （D ）降低钢中氮含量 39、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ ）。 （A ）30-40％ （B ）60-90％ （C ）100％ 40、轴承钢的氧含量一般要求控制在（ ）以下。
（A ）0.0001%，（B ）0.0010%，（C ）0.010%。
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1、目前采用铁水“三脱”预处理的钢厂，进行脱硅预处理的主要目的是提高脱磷预处理的效果。（ ） 2、因为铁的氧化自由能变化远大于碳的氧化自由能变化，因此炼钢过程中不会发生铁的氧化反应。（ ）
3、KR 法是采用喷吹粉剂的脱硫工艺。（ ）
4、氧气转炉炼钢过程钢液中Si 的氧化主要在吹炼后期进行。（ ） 5、一定压力及温度条件下，钢中的碳高，氧就低。（ ）
6、炉渣碱度对脱硫反应有重要影响，但对脱碳反应影响不大。（ ） 7、[P]的氧化反应为吸热反应，提高冶炼温度有利于脱磷。（ ） 8、氧气转炉炼钢炉内发生的乳化和泡沫能够增加反应的表面积。（ ） 9、所谓炼钢工艺的供氧强度就是单位时间、每吨钢喷入的氧气量。（ ）
10、炼钢厂“负能炼钢” 就是当炉气回收的总热量>转炉工序生产消耗的能量。（11、铝的脱氧能力低于硅的脱氧能力。（ ）
12、钢液中非金属夹杂物尺寸愈小，愈容易由钢液中上浮去除。（ ） 13、钢液脱氧后发生的任何氧化均属于“二次氧化”。（ ） 14、钢中总氧就是溶解氧和夹杂物所含氧之和。（ ）
15、转炉的炉容比是指转炉内的自由空间的容积与金属装入量之比。（ ） 16、转炉炼钢在软吹条件下不利于脱磷。（ ） 17、废钢中的有害元素低于铁水中的有害元素。（ ） 18、通过AOD 真空处理可降低钢液碳含量。（ ） 19、VD 可将钢水温度提高到工艺要求的温度。（ ） 20、CAS －OB 的升温原理与LF 一致。（ ）
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？ 2、有利于脱磷反应的工艺条件？ 3、常用的脱氧方法有哪些？
4、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？ 5、转炉双联炼钢工艺？
6、非金属夹杂物对钢材造成的主要危害？ 7、石灰活性度的概念？
）
8、什么是转炉的静态模型控制？ 9、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？ 10、什么是转炉的副枪检测控制技术？ 11、高阻抗电弧炉有何特点？ 12、炼钢对废钢的要求主要有哪些？ 13、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？ 14、RH 精炼工艺的特点？
四、论述题 （共9分）
1、目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为多少，铁水硅含量的高低对转炉冶炼会产生什么影响。（4分） 2、脱氧产物的上浮服从斯托克斯(Stokes)定律，解释该定律？并举例说明该定律对钢中夹杂物去除的
指导意义？（5分）
五、计算题（共9分）
1、 已知150吨转炉的铁水及钢水成分，
C Si Mn P S
％
铁水成分 4.10 1.02 0.20 0.13 0.05 终点成分 0.12 ０ 0.15 0.02 0.02
渣量为钢水的8％，终渣中的FeO 为12％，计算吨钢理论耗氧量（Nm /t）及总耗氧量(Nm)? （5分） 注：原子量O ＝16，C ＝12，Si ＝28，Mn ＝55，Fe ＝56，P ＝31，S ＝32
2、 冶炼40Cr 钢号60吨，精炼成分[C]＝0.3%，[Cr]＝0.65%，成品中限[C]＝0.39%，[Cr]＝0.95%，
试问使用含[C]＝9.0%、[Cr]＝60%的铬铁, 需加多少铬铁？加入的铬铁增碳量为多少？ 铬铁中铬的收得率为100％。（4分）
3
3
钢铁冶金学 炼钢学部分A 试卷答案及评分标准
一、选择题，请将正确的答案在（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ D ）。
2、铁水脱硫预处理用主要脱硫剂是（A ）。
3、转炉双渣冶炼是（C ）。
4、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ D ）左右。
5、直接(沉淀) 脱氧指的是( A )
6、转炉煤气回收量一般为（ A ）左右。
7、转炉和电炉炼钢终渣∑FeO 含量一般控制在（C ）。
8、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（C ）。
9、转炉炼钢前期熔池温度低有利于( D ) 反应。
10、炼钢过程直接氧化是指 ( B ) 。
11、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ C ）。
12、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( D ) 。
13、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ A ），因而可以加快渣－铁间反应。
14、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（C ）。
15、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ A ）。
16、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( C ) 。
17、以下措施中，（ B ）可以加快脱碳反应。
18、通过以下哪种措施( A ) 可以降低炉渣中P2O5的活度系数。
19、降低炉渣氧化铁含量有利于（ C ）反应。
20、（ B ）有利于脱硫反应进行。
21、以下脱氧元素中，哪一个（ C ）脱氧能力最强？
22、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ D ）。
23、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ A ) 。
24、超高功率电炉的功率级别为( D ) 。
25、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( D )。
26、常规LF 精炼炉具有（ D ）功能
27、具有加热功能的炉外精炼装置为( B ) 。
28、轴承钢的精炼一般采用( B ) 。
29、铁水脱硫预处理采用的金属脱硫剂为 ( B ) 。
30、电炉炼钢的热量来源主要为（ D ）。
31、VD 炉具有（ A ）功能。
32、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ D ）。
33、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ D ）。
34、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( A ) 四个阶段。
35、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( B )
36、提高炉渣碱度可以( B )
37、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ A ）
38、提高钢水精炼脱硫率的条件是（ B ）
39、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ B ）。
40、钢－渣间化学反应的平衡程度随( D ) 而提高。
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1对 ； 2错；3错； 4错；5对；6对；7错；8对；9对；10对； 11错； 12错；13对； 14对；15对；16错；17错；18对； 19错；20错。
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？（答错1个扣1分）
答：CaC2，Mg ，CaO ，Na2O
2、有利于脱磷反应的工艺条件？（答错1个扣1分）
答：有利于脱磷反应的工艺条件主要为：1) 提高炉渣碱度，2) 增加炉渣氧化铁含量，3) 增加渣量，4) 降低冶炼温度。
3、常用的脱氧方法有哪些？
答：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧（1×3分）
4、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？
答：泡沫渣的作用：（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1. 采用长弧泡沫渣操作可以增加电炉输入功率，提高功率因数及热效率；
2. 降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；3. 减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；
4. 泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱P 、C 及去气（N 、H ）
如何造好泡沫渣？（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1) 合适（加大）吹氧量。 2) 保证熔池有一定含碳量。有一定的粘度、表面张力。
3) 合适的FeO 、碱度。 4) 合适熔池温度及合适的渣量。
5、铁水“三脱”预处理工艺？（1×3分）
铁水“三脱”预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的处理。普通铁水预处理包括：铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱磷。
6、钢中非金属夹杂物的主要危害？
答：铸坯缺陷：表面夹渣；裂纹；（1分）
钢材缺陷：热轧钢板(夹渣、翘皮、分层、超声波检查不合等）；冷轧钢板(裂纹、灰白线带、起皮、鼓包等）；（1分）钢材性能：加工性能(冲压、拉丝、各向异性等）；机械性能(延性、韧性、抗疲劳破坏性能等）；耐腐蚀性能、焊接性能、抗HIC 性能等。（1分）
7、炼钢炉渣有哪些主要作用？（1×3分）
答：炼钢炉渣的主要作用包括：（1）脱除磷、硫，（2）向金属熔池传氧，（3）减少炉衬侵蚀等。
8、什么是转炉的静态模型控制？（答3个算全对，1×3）
（1）静态控制是动态控制的基础，依靠物料平衡和热量平衡；
（2）先确定出终点的目标成份和温度及出钢量，并选择适当的操作条件，进行装入量的计算；
（3）确定物料收支和热收支的关系输入计算机；
（4）可计算需要的氧气量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间。
9、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？（1×3分）
答：（1）脱Si 、脱Mn 控制阶段，脱碳速度随温度升高而升高；（2）脱碳阶段，脱碳由供氧量决定大小（3）脱碳速度由钢中碳的传质决定。
10、什么是转炉的副枪检测控制技术？
答： 在吹炼接近终点时（供O2量85％左右），插入副枪测定熔池[C]和温度（1.5分），校正静态模型的计算误差并计算达到终点所需的供O2量或冷却剂加入量（1.5分）。
11、高阻抗电弧炉有何特点？
答：提高功率因数，减轻对电网干扰(1.5分); 利用泡沫渣埋弧操作、提高变压器供电电压水平，降低电极消耗(1.5分)
12、炼钢对废钢的要求主要有哪些？（答错1个扣1分）
答：（1）不允许有有色金属。（2）不允许有封闭器皿、易爆炸物。（3）入炉的钢铁料块度要合适，不
能太大。（4）废钢要干燥
13、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？(答3个算对)
(1)电弧非常平稳，闪烁、谐波和噪音很低;(2)过程连续进行，非通电操作时间减至最少;(3)不必周期性加料，热损失和排放大大减少;(4)便于稳定控制生产过程和产品质量
14、RH 精炼钢水能够循环流动的原因？
（1）当两个插入管插入钢液一定深度后，启动真空泵，真空室被抽成真空。由于真空室内外压力差，钢液从两个插入管上升到与压差相等的高度，即循环高度B 。（1分）
（2）与此同时，上升管输入驱动气体（氩气及其他惰性气体、反应气体），驱动气体由于受热膨胀以及压力由P1降到P2而引起等温膨胀，即上升管内钢液与气体混合物密度降低，而驱动钢液上升像喷泵一样涌入真空室内，使真空室内的平衡状态受到破坏。（1分）
（3）为了保持平衡，一部分钢液从下降管回到钢包中，就这样钢水受压差和驱出气体的作用不断地从上升管涌入真空室内，并经下降管回到钢包内，周而复始，实现钢液循环。（1分）
四、论述题 （共9分）
1、（4分）
答：硅高，增加渣量，需多加石灰提高炉渣碱度，影响前期脱磷，影响炉龄，增加氧气消耗，降低金属收得率（2分）。 硅低，渣量少，石灰用量少，氧气消耗低，金属收得率提高（2分）。
2、（5分）
答：（1）夹杂颗粒大小对夹杂物的去除有主要影响，去除速度与颗粒半径的平方成正比。（1分）
（2）如颗粒大小为1um, 10um （也可其它颗粒大小）的去除速度计算，得出正确的去除时间（2×
1.5分）：如1：夹杂物半径为0.00001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.000012/9/0.005＝0.000131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.000131＝7634 s＝127 min
如2：夹杂物半径为0.0001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.00012/9/0.005＝0.0131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.0131＝76.34 s＝1.27 min。
（3）说明钢包内吹氩时间对夹杂物去除的影响（1分）。
五、计算题（共9分）
1、已知150吨转炉的铁水及钢水成分，（略）计算吨钢理论耗氧量（Nm3/t）及总耗氧量(Nm3)? （5分）
答： 转炉容量为150吨时，炉渣量为 ：150×8％＝9吨（0.5分）
铁损耗氧量 9×12％×16/(16＋56) ＝0.240吨（0.5分）
［C ］→[CO] 耗氧量 150×(4.30%-0.12%)×90%×16/12=7.524吨（0.5分）
［C ］→[CO2] 耗氧量 150×(4.30%-0.12%)×10%×32/12=1.672吨（0.5分）
［Si ］→[SiO2]耗氧量 150×0.6%×32/28=1.028吨（0.5分）
［Mn ］→[MnO]耗氧量 150×（0.2%－0.15%）×16/55=0.065吨（0.5分）
［P ］→[P2O5] 耗氧量 150×(0.13%-0.02%)×(16×5)/(31×2)=0.213吨（0.5分）
[S] 1/3被气化为SO2, 2/3与CaO 反应生成CaS 进入渣中, 则［S ］不耗氧。（0.5分）
总耗氧量＝0.24+7.524+1.672+1.028+0.065+0.213＝10.742吨/1.429＝7517.145Nm3（0.5分）
吨钢耗氧量＝5847/150=50.11Nm3/t（0.5分）
2 冶炼40Cr 钢号60吨（略）, 需加多少铬铁？加入的铬铁增碳量为多少？ 铬铁中铬的收得率为100％。（4分）
答：100kg 钢需Cr 铁为：(0.95-0.65)/0.6=0.5kg
60吨为：0.5*60000/100=300kg(2分)
0.5kg*0.09=0.045kg*60000/100=27kg(2分) 或增为(27*100/60000)%=0.045%
加300kg 铬铁，可增碳量为0.045%。
钢铁冶金学（炼钢学部分） B 试卷
院(系) 班级 学号 姓名
二、选择题，请在正确答案的（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、以下脱氧元素中，哪一个（ ）脱氧能力最强？
（A ）Mn （B ）Si （C ）Al （D ）Cr
2、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ ）。
（A ） 炼钢炉内炉渣卷入 （B ）炉衬材料混入 （C ）连铸结晶器保护渣卷入 （D ）脱氧反应产物
3、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ )。
（A ） 升温和脱碳反应器 （B ）升温和脱硫反应器 （C ）升温和脱磷反应器 （D ）废钢熔化器
4、超高功率电炉的功率级别为( )。
（A ） 200KVA/t以上 （B ） 300KVA/t以上 （C ）400KVA/t以上 （D ） 500KVA/t以上
5、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( )。
（A ） 脱气 （B ） 升温 （C ）脱磷 （D ） 助熔
6、常规RH 精炼炉具有( )。
（A ） 脱碳 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ） 脱锰
7、炉外精炼中用于加热升温的装臵为( )。
（A ） VD炉 （B ） CAS-OB装臵 （C ） RH装臵 （D ） 吹氩
8、高质量轴承钢的精炼一般采用( )。
（A ） CAS装臵 （B ） LF炉 （C ） VD炉 （D ） AOD
9、铁水脱硫预处理采用金属脱硫剂为 ( )。
（A ） Ca （B ） Mg （C ）Ti （D ） Si
10、电炉炼钢的热量来源主要为（ ）。
（A ）化学热 （B ） 物理热 （C ） 电能 （D ）化学热、电能及物理热。
11、VD 炉具有（ ）功能。
（A ）脱氧 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ）升温
12、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ ）。
（A ）合金结构钢 （B ）管线钢 （C ）轴承钢 （D ）不锈钢
13、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ ）。
（A ）使用了脱氧能力更强的脱氧元素 （B ）脱氧元素含量增加 （C ）脱氧元素在钢液中活度增加 （D ）降低了脱氧反应生成物的活度
14、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( )四个阶段。
（A ） 脱氧产物上浮去除 （B ）脱氧产物被氧化 （C ）脱氧产物分解
15、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( )
（A ） 脱氧产物在钢液内存在 （B ）脱氧产物颗粒聚合 （C ）脱氧产物被还原 （D ）脱氧产物分解
16、提高炉渣碱度可以( )
（A ）提高渣中P 2O 5的活度系数 （B ）降低渣中P 2O 5的活度系数 （C ） 减少[Si]的氧化程度 （D ）减少石灰消耗
17、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ ）
（A ）搅动熔池和均匀钢水的成分和温度 （B ）增加炉渣的氧化铁含量 （C ）增加钢水中[N]、[H]等元素含量
18、钢水精炼脱硫的有利条件是（ ）
（A ） 提高温度（B ）提高氧化铁含量 （C ）降低温度 （D ）降低钢中氮含量
19、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ ）。
（A ）30-40％ （B ）60-90％ （C ）100％
20、轴承钢的氧含量一般要求控制在（ ）以下。
（A ）0.0001% （B ）0.0010% （C ）0.010%
21、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ ）。
（A ） 钢含碳量高 （B ）钢的熔点高 （C ）钢的硬度高 （D ） 钢纯净度高
22、铁水脱硫的主要脱硫剂是（ ）。
(A) Mg＋CaO （B ）MgO+Ca （C) Al+CaO （D) Mn+SiO2
23、转炉双渣冶炼是（ ）。
（A ）造碱性渣再造酸性渣 （B ）造酸性渣再造碱性渣 （C ）冶炼过程造两次渣
24、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ ） ℃。
（A ）30℃ （B ）50℃ （C ）100℃ （D ）140 ℃
25、转炉炼钢铁水的物理热约占总热量的（ ）。
(A) 10% (B)30% (C)50% (D)70%
26、转炉煤气回收的热值一般为（ ）。
(A) 800×4.18KJ/m (B) 1600×4.18KJ/m (C) 2400×4.18KJ/m
27、炼钢终渣∑FeO 一般控制在（ ）。
(A) 3-5% (B) 8-15% (C) 25－30%
333
28、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（ ）。
(A) 降低及限制电流 (B) 稳定及控制电压 (C) 稳定电弧电流和限制短路电流
29、转炉炼钢前期熔池温度低有利于( )反应。
（A ）脱碳 （B ）脱硫 （C ）脱氧 （D ）脱磷
30、炼钢过程直接氧化是指 ( )。
（A ）CO 被氧化为CO 2 （B ） 铁液中杂质组元与氧气作用被氧化 （C ） 杂质组元被炉渣氧化 （D ） 炉渣被氧气氧化
31、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ ）。
（A ）电弧加热 （B ）加入的发热材料 （C ）铁液中杂质组元氧化反应的热效应 （D ）炉渣成渣热
32、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( )。
（A ） 氧气流股与周围炉气作用区域 （B ） 转炉底吹气流与钢液作用区域 （C ） 氧气流股与周围泡沫渣作用区域 （D ） 氧气流股冲击金属熔池形成的作用区域
33、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ ），因而可以加快渣－铁间反应。
（A ） 增加渣－铁间接触面积 （B ） 提高炉渣温度 （C ）提高炉渣氧化铁含量 （D ） 减少渣－铁间接触面积
34、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（ ）。
（A ）Fe 2O 3 （B ）Fe 3O 4 （C ）FeO
35、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ ）。
（A ） 氧气同熔池接触的表面上大量存在的是铁原子 （B ）氧枪供氧速度不足 （C ）炉渣氧化铁含量低
36、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( )。
（A ） 反应界面的化学反应 （B ）钢液中CO 的均质形核 （C ） [O]或[C]向反应区的扩散 （D ）CO 气泡在钢液中上浮去除
37、以下措施中，（ ）可以加快脱碳反应。
（A ）降低钢液温度 （B ）提高钢液温度 （C ）增加渣量 （D ）降低铁水碳含量
38、通过以下哪种措施( )可以降低炉渣中P 2O 5的活度系数。
（A ）提高炉渣碱度 （B ）增加渣量 （C ）提高温度 （D ）降低炉渣碱度
39、降低炉渣氧化铁含量有利于（ ）反应。
（A ）脱磷 （B ）脱碳 （C ）脱硫 （D ）脱硅
40、（ ）有利于脱硫反应进行。
（A ）降低冶炼温度 （B ）增加渣量 （C ）降低钢液中硫的活度
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1、铝的脱氧能力低于硅的脱氧能力。
2、钢液中非金属夹杂物尺寸愈小，愈容易由钢液中上浮去除。
3、钢液脱氧后发生的任何氧化均属于“二次氧化”。
4、钢中总氧就是溶解氧和夹杂物所含氧之和。
5
、转炉的炉容比是指转炉内的自由空间的容积与金属装入量之比。
6、转炉炼钢在软吹条件下不利于脱磷。
7、废钢中的有害元素低于铁水中的有害元素。
8、通过AOD 真空处理可降低钢液碳含量。
9、VD 可将钢水温度提高到工艺要求的温度。
10、CAS －OB 的升温原理与LF 一致。
11、目前采用铁水“三脱”预处理的钢厂，进行脱硅预处理的主要目的是提高脱磷预处理的效果。
12、因为铁的氧化自由能变化远大于碳的氧化自由能变化，因此炼钢过程中不会发生铁的氧化反应。
13、KR 法是采用喷吹粉剂的脱硫工艺。
14、氧气转炉炼钢过程钢液中Si 的氧化主要在吹炼后期进行。
15、一定压力及温度条件下，钢中的碳高，氧就低。
16、炉渣碱度对脱硫反应有重要影响，但对脱碳反应影响不大。
17、[P]的氧化反应为吸热反应，提高冶炼温度有利于脱磷。
18、氧气转炉炼钢炉内发生的乳化和泡沫能够增加反应的表面积。
19、所谓炼钢工艺的供氧强度就是单位时间、每吨钢喷入的氧气量。
20、炼钢厂“负能炼钢” 就是当炉气回收的总热量>转炉工序生产消耗的能量。
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、什么是转炉的静态模型控制？
2、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？
3、什么是转炉的副枪检测控制技术？
4、高阻抗电弧炉有何特点？
5、炼钢对废钢的要求主要有哪些？
6、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？
7、RH 精炼工艺的特点？
8、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？
9、有利于脱磷反应的工艺条件？
10、常用的脱氧方法有哪些？
11、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？
12、转炉双联炼钢工艺？
13、非金属夹杂物对钢材造成的主要危害？
14、石灰活性度的概念？
四、论述题 （共9分）
1、下式为推导得出的钢液脱硫反应速度表达式（5分）
d[%S] -W m ⋅＝F ⋅ρS ⋅k S ⋅L S ⋅[%S]式中： dt
2 W m ：钢水重量，kg [%S]；钢液硫含量，％，F ：脱硫反应界面积，m
3ρs ：炉渣密度，kg/m，k s ：脱硫反应动力学传输系数，m/s，Ls ：炉渣－钢液之间硫的分配系数
请根据上式，论述提高脱硫反应速度可采用的炼钢工艺措施。
2、目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为多少，铁水硅含量的高低对转炉冶炼会产生什么影响。（4分）
五、计算题（共9分）
1、计算（5分） 2g ⋅(ρm -ρs ) ⋅r 2
v =9ηm
钢液中非金属夹杂物的上浮速度可用Stokes 公式计算：
请分别计算出半径为0.00001m 、0.00010m 和0.0050m 的夹杂物在钢液中上浮5m 所需要的时间。(计算
233中可选：g ＝9.8m/s，ρm ＝7000kg/m，ρs ＝4000kg/m，ηm ＝0.005Pa.s)
2 已知生铁含Si ＝0.7%、P=0.4%，造渣用的石灰含CaO(95％) ，SiO 2(5%),若要求渣碱度B ＝3，求冶炼造渣时，每吨生铁需配加的石灰量。假定生铁中含磷量的90％氧化到渣中，渣碱度按B ＝%CaO/(%SiO2+0.634%P2O 5) ，计算 M(Si)=28,M(Ca)=40,M(P)=31。（4分）
钢铁冶金学（炼钢学部分） B 试卷答案及评分标准
一、 选择题，请在正确答案的（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、以下脱氧元素中，哪一个（ C ）脱氧能力最强？
2、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ D ）。
3、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ A )。
4、超高功率电炉的功率级别为( D )。
5、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( D )。
6、常规RH 精炼炉具有( A )。
7、炉外精炼中用于加热升温的装臵为( B )。
8、高质量轴承钢的精炼一般采用( C )。
9、铁水脱硫预处理采用金属脱硫剂为 ( B )。
10、电炉炼钢的热量来源主要为（ D ）。
11、VD 炉具有（ A ）功能。
12、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ D ）。
13、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ D ）。
14、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( A )四个阶段。
15、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( B )
16、提高炉渣碱度可以( B )
17、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ A ）
18、钢水精炼脱硫的有利条件是（ A ）
19、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ B ）。
20、轴承钢的氧含量一般要求控制在（ A ）以下。
21、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ D ）。
22、铁水脱硫预处理用主要脱硫剂是（A ）。
23、转炉双渣冶炼是（C ）。
24、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ D ）左右。
25、直接(沉淀) 脱氧指的是( A )
26、转炉煤气回收量一般为（ A ）左右。
27、转炉和电炉炼钢终渣∑FeO 含量一般控制在（C ）。
28、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（C ）。
29、转炉炼钢前期熔池温度低有利于( D )反应。
30、炼钢过程直接氧化是指 ( B )。
31、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ C ）。
32、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( D )。
33、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ A ），因而可以加快渣－铁间反应。
34、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（C ）。
35、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ A ）。
36、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( C )。
37、以下措施中，（ B ）可以加快脱碳反应。
38、通过以下哪种措施( A )可以降低炉渣中P 2O 5的活度系数。
39、降低炉渣氧化铁含量有利于（ C ）反应。
40、（ B ）有利于脱硫反应进行。
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1错； 2错；3对； 4对；5对；6错；7错；8对； 9错；10错；11对； 12错；13错； 14错；15
对；16对；17错；18对；19对；20对；
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、什么是转炉的静态模型控制？（答3个算全对，1×3）
（1）静态控制是动态控制的基础，依靠物料平衡和热量平衡；
（2）先确定出终点的目标成份和温度及出钢量，并选择适当的操作条件，进行装入量的计算；
（3）确定物料收支和热收支的关系输入计算机；
（4）可计算需要的氧气量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间。
2、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？（1×3分）
答：（1）脱Si 、脱Mn 控制阶段，脱碳速度随温度升高而升高；（2）脱碳阶段，脱碳由供氧量决定大小（3）脱碳速度由钢中碳的传质决定。
3、什么是转炉的副枪检测控制技术？
答： 在吹炼接近终点时（供O 2量85％左右），插入副枪测定熔池[C]和温度（1.5分），校正静态模型的计算误差并计算达到终点所需的供O2量或冷却剂加入量（1.5分）。
4、高阻抗电弧炉有何特点？
答：提高功率因数，减轻对电网干扰(1.5分); 利用泡沫渣埋弧操作、提高变压器供电电压水平，降低电极消耗(1.5分)
5、炼钢对废钢的要求主要有哪些？（答错1个扣1分）
答：（1）不允许有有色金属。（2）不允许有封闭器皿、易爆炸物。（3）入炉的钢铁料块度要合适，不能太大。（4）废钢要干燥
6、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？(答3个算对)
(1)电弧非常平稳，闪烁、谐波和噪音很低;(2)过程连续进行，非通电操作时间减至最少;(3)不必周期性加料，热损失和排放大大减少;(4)便于稳定控制生产过程和产品质量
7、RH 精炼钢水能够循环流动的原因？
（1）当两个插入管插入钢液一定深度后，启动真空泵，真空室被抽成真空。由于真空室内外压力差，钢液从两个插入管上升到与压差相等的高度，即循环高度B 。（1分）
（2）与此同时，上升管输入驱动气体（氩气及其他惰性气体、反应气体），驱动气体由于受热膨胀以及压力由P 1降到P 2而引起等温膨胀，即上升管内钢液与气体混合物密度降低，而驱动钢液上升像喷泵一样涌入真空室内，使真空室内的平衡状态受到破坏。（1分）
（3）为了保持平衡，一部分钢液从下降管回到钢包中，就这样钢水受压差和驱出气体的作用不断地从上升管涌入真空室内，并经下降管回到钢包内，周而复始，实现钢液循环。（1分）
8、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？（答错1个扣1分）
答：CaC 2，Mg ，CaO ，Na 2O
9、有利于脱磷反应的工艺条件？（答错1个扣1分）
答：有利于脱磷反应的工艺条件主要为：1) 提高炉渣碱度，2) 增加炉渣氧化铁含量，3) 增加渣量，4) 降低冶炼温度。
10、常用的脱氧方法有哪些？
答：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧（1×3分）
11、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？
答：泡沫渣的作用：（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1. 采用长弧泡沫渣操作可以增加电炉输入功率，提高功率因数及热效率；
2. 降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；3. 减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；
4. 泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱P 、C 及去气（N 、H ）
如何造好泡沫渣？（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1) 合适（加大）吹氧量。 2)保证熔池有一定含碳量。有一定的粘度、表面张力。
3) 合适的FeO 、碱度。 4) 合适熔池温度及合适的渣量。
12、转炉双联炼钢工艺？
答：转炉双联工艺：脱磷的需要，生产超低磷工艺，提高转炉生产率、降低渣量等优点（1分）。分LD-ORP 法：在一座转炉脱磷，另一座转炉脱碳，不同的氧枪设计参数及操作参数（1分）。MURC 法：同一转炉采用不同氧枪分段进行脱磷及脱碳，冶炼过程要换渣，换渣时换枪操作（1分）。
13、非金属夹杂物对钢材造成的主要危害？
答：钢材缺陷：热轧钢板(夹渣、翘皮、分层、超声波检查不合等）；冷轧钢板(裂纹、灰白线带、
起皮、鼓包等）；（1分）
钢材性能：加工性能(冲压、拉丝、各向异性等）；机械性能(延性、韧性、抗疲劳破坏性能等）； 耐腐蚀性能，焊接性能，抗HIC 性能等。（4×0.5分）
14、石灰活性度的概念？
石灰的活性度（mg/mL)是HCI 滴定CaO 的中和反应，一般大于300kg/ml（2分）。是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数，活性度大的石灰反应能力强，成渣速度快（1分）。
四、论述题 （共9分）
1、下式为推导得出的钢液脱硫反应速度表达式（5分）
d[%S]-W ⋅＝F ⋅ρS ⋅k S ⋅L S ⋅[%S]式中： m dt 请根据上式，论述提高脱硫反应速度可采用的炼钢工艺措施。
答： 由上述公式可以看出，1、可以采取措施增加脱硫反应界面积F 、2、增加硫在钢液的传递速度、
3、增加硫在渣－钢间分配比等，4、加快脱硫反应速度。（4×0.5分）
具体措施包括：向钢液喷粉增加反应界面积，加强熔池搅拌增加硫的传递速度，提高钢水温度，采用降低氧化铁含量，增加炉渣硫的分配系数等。(答三个算对。1×3分)
2、目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为多少，铁水硅含量的高低对转炉冶炼会产生什么影响。（4分）
目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为0.4－0.6％(1分) 。答：硅高，增加渣量，需多加石灰提高炉渣碱度，影响前期脱磷，影响炉龄，增加氧气消耗，降低金属收得率（1.5分）。 硅低，渣量少，石灰用量少，氧气消耗低，金属收得率提高（1.5分）。
五、计算题（共9分）
1、计算（5分）
钢液中非金属夹杂物的上浮速度可用Stokes 公式计算：
请分别计算出半径为0.00001m 、0.00010m 和0.0050m 的夹杂物在钢液中上浮5m 所需要的时间。
（1）夹杂物半径为0.00001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.000012/9/0.005＝0.000131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.000131＝7634 s＝127 min（1.5分）
（2）夹杂物半径为0.00005m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.000052/9/0.005＝0.003267 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.003267＝306 s＝5.1 min（1.5分）
（3）夹杂物半径为0.0001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.00012/9/0.005＝0.0131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.0131＝76.34 s＝1.27 min（2分）
2 已知生铁含Si ＝0.7%、P ＝0.4%，造渣用的石灰含CaO(95％) ，SiO 2(5%),若要求渣碱度B ＝3，求冶炼造渣时，每吨生铁需配加的石灰量。假定生铁中含磷量的90％氧化到渣中，渣碱度按B ＝%CaO/(%SiO2+0.634%P2O 5) ，计算 M(Si)=28,M(Ca)=40,M(P)=31。（4分）
石灰加入量确定（可不考虑补加）
解：（1） 石灰中有效CaO 含量为：95％－3×5％＝80％（1分）
（2）1000kg 铁水的硅W[Si]＝1000×0.7%=7kg（1分）
氧化成渣的SiO2的质量为：A ＝7×60÷28＝15kg
（3）1000kg 铁水的磷W[P]＝1000×0.4%=4kg（1分）
氧化成渣的P2O5的质量为：90％×4×142÷62＝8.25kg
（4） W（CaO ）=3×（7+8.25×0.634）/80％＝45.86kg （1分）
答：需要加入的石灰量为45.86kg/t
- 31 -
钢铁冶金学（炼铁学部分）试卷（A ）
院(系) 班级 学号 姓名
（注：答题需在答题纸上进行，请不要在试卷上答题，否则将被扣分。）
一、名词解释题（每题3分，共18分）
1. 高炉有效容积利用系数 2. SFCA 3. 煤气CO 利用率 4. 高炉的管道行程 5. 高炉的碱负荷 6. COREX 炼铁工艺
二、判断题 ( 每题 1.5分 ，共 30 分 ) （对：√，错：×。） 1. 磁铁矿的理论含铁量为70％，黑色条痕，疏松结构，较易还原。
2. 焦炭的主要质量要求是：含碳量高，反应性高，反应后强度高。
3. 高炉炼铁要求喷吹用煤粉的爆炸性弱，可磨性指数大，燃烧性高。
4. 高风温热风炉的炉顶耐火材料一般使用高铝砖或碳砖。
5. 为确保烧结矿固结强度，一般要求烧结最高温度为1350～1380℃。
6. 烧结过程的焦粉偏析布料有利于烧结上、下料层温度的均匀化。
7. 厚料层烧结工艺的主要目的是为了提高烧结矿生产能力。
8. 酸性氧化焙烧球团矿的固结主要靠FeO 与SiO 2形成的低熔点化合物粘结。
9. 原燃料中的P 2O 5在高炉中不能被还原而全部进入生铁。
10. 耦合反应的平衡常数是与之相关的简单反应平衡常数的组合。
11. 阻止高炉内K 、Na 循环富集的对策之一是降低炉渣二元碱度。
12. 高炉风口燃烧带出来的煤气中既有CO 又有CO 2，但前者含量更高。
13. 增大高炉鼓风动能的措施之一，是扩大高炉风口直径。
14. 提高风口理论燃烧温度，有利于补偿喷吹煤粉热分解带来的温度变化。
15. 抑制“液泛现象”，有利于改善高炉下部的透气性、透液性。
16. 矿石的软熔性能影响高炉软熔带的位置，但不影响其厚度。
17. 加大矿石批重将有助于抑制高炉内的中心煤气流。
18. 与加湿鼓风不同，脱湿鼓风的主要作用在于提高高炉产量。
19. 富氧鼓风不仅可以给高炉带入热量，而且可以增加高炉产量。
20. 炉衬寿命的问题，是熔融还原炼铁法需要解决的关键技术。
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）有利于改善烧结矿质量?
2. 提高高炉鼓风温度对其冶炼过程的影响如何，并说明其原因。
3. 画出高炉理想操作线，并说明A 、B 、C 、D 、E 、P 、W 点的意义。
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。
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；
b . 根据所学的炼铁理论和工艺知识，阐述降低高炉燃料比的具体对策。
钢铁冶金学（炼铁学部分）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）
1 高炉有效容积利用系数：每M 3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（T/ M 3.d ）；
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CO 2体积与CO 和CO 2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-SiO 2系、CaO-SiO 2系、CaO-FeO-SiO 2系以及Fe 2O 3-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-SiO 2及CaO-FeO-SiO 2，低温、氧化性气氛易生成Fe 2O 3-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）Fe 2O 3-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）
Y=O/FeG
y i
y A A W A ' M H B
y d
y C 2
F
V Q/qdX=O/Cy E y b
E
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：①Al 2O 3 ↑ ⇒ η ↑，原因：Al -O 阴离子三长键结构
(但影响小于Si -O 四长键) ；②TiO 2 ↑ ⇒ η ↑，原因：Ti 与C 、N 生
成碳氮化物，熔点高，易析出固相质点； ③CaF 2 (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O 2-
又可以去破坏另一个-O -键；④K 2O 、Na 2O ↑ ⇒ η ↓，原因： K 2O 、
Na 2O 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；
b. 根据所学的炼铁理论和工艺知识，阐述降低高炉燃料比的具体对策； 答：
降低燃料比的途径：（1）降低直接还原度，发展间接还原；（2）降低作为热量消耗的碳量，减小热损失。（7分）
降低高炉燃料比的具体对策：（1）高风温，降低作为热量消耗的碳量；（2）高压操作，风压不变条件下，高压操作后有利高炉顺行，煤气利用率升高；抑制碳的熔损反应，有利于发展间接还原；[Si]的还原减少，耗热减少；炉尘吹出量减少，碳损降低；煤气停留时间长有利于间接还原（3）综合鼓风，脱湿鼓风有利于减少水分的分解耗热，降低燃料比；富氧鼓风与喷煤相结合，提高风口前煤粉燃烧率；适当增加煤气中H 2含量，有利于发展间接还原（4）精料：提高含铁品位，降低渣量，热量消耗减少；改善原料冶金性能，提高还原度，发展间接还原；加强原料整粒，提高强度，改善料柱透气性；改善焦炭质量（尤其是高温性能：反应性、反应后强度），强化焦炭骨架作用，降低焦炭灰分；合理炉料结构；控制软熔带厚度，减小煤气阻力损失；降低S 负荷，减小脱S 耗热。改善煤粉燃烧性（助燃剂等），降低灰分。（7分）
钢铁冶金学（炼铁学部分）试卷（B ）
院(系) 班级 学号 姓名
（注：答题需在答题纸上进行，请不要在试卷上答题，否则将被扣分。） 一、名词解释题（每题3分，共18分）
1. 高炉冶炼强度 2. HPS 3. 高炉渣熔化性温度 4. 高炉的悬料 5. 高炉的硫负荷 6. FINEX炼铁工艺
二、 判断题 ( 每题 1.5分 ，共 30 分 ) （对：√，错：×。） 1. “假象”赤铁矿的结晶结构未变，而化学成分已变为Fe 2O 3。
2. 一般要求焦炭的反应性高，而煤粉的反应性则要低。
3. 高炉风口喷吹的煤粉，有少量是与煤气中的CO 2反应而气化的。
4. 高炉炉身上部炉墙的耐火材料一般选择使用碳砖。
5. 烧结料层的自动蓄热现象，主要是由于燃料在料层中的偏析所致。
6. 提高烧结矿碱度有助于增加烧结矿中铁酸钙矿物的含量。
7. 实现厚料层烧结工艺的重要技术措施是烧结偏析布料。
8. 对酸性氧化球团矿的焙烧效果而言, 赤铁矿优于磁铁矿。
9. 原燃料中的Al 2O 3在高炉内可被少量还原而进入生铁。
10. 高炉内渣铁反应的最终结果由耦合反应的平衡常数所决定。
11. 高炉炉渣的表面张力过小时，易造成渣中带铁，渣铁分离困难。
12. 导致高炉上部悬料的主要原因之一是“液泛现象”。
13. 高炉风口前碳的燃烧反应的最终产物是CO 2。
14. 高炉实施高压操作后，鼓风动能有增大的趋势。
15. 高炉脱湿鼓风，有提高风口理论燃烧温度的作用。
16. 炉内进入间接还原区的煤气体积小于炉缸产生的煤气体积。
17. 具有倒V 型软熔带的高炉，其中心煤气流比边缘煤气流发达。
18. 为了抑制边缘煤气流，可采取“高料线”或“倒装”的装料制度。
19. 高炉富氧鼓风，有助于提高喷吹煤粉的置换比。
20. 目前最成熟的直接还原炼铁工艺是煤基直接还原炼铁法。
三、简答题（每题8分，共24分）
1. 简述酸性氧化球团矿生产工艺，说明该类球团矿的焙烧固结机理。
2. 简述风口喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响，并说明其原因。
3. 画出高炉理想操作线，并说明A 、B 、C 、D 、E 、P 、W 点的意义。
四、论述题 (每题14分，共28分)
1. 分析高炉冶炼过程中，用CO 、H 2 还原铁氧化物的特点。
a . 画出CO 、H 2 还原铁氧化物的平衡关系示意图（叉子曲线）；
b . 分别从热力学、动力学上比较CO 、H 2 还原铁氧化物的异同。
2. Ergun公式如下：
∆=150⨯η⨯w ⨯(1-ε) 2
(φ⨯de ) ⨯ε+1.75⨯ρg ⨯w 2⨯(1-ε)
φ⨯de ⨯ε
a.
b. 说明式中各因子的物理意义以及用上式对高炉作定性分析时适用的区域。 从炉料和煤气两方面分析影响△P 的因素, 并论述改善炉内透气性的方法。
钢铁冶金学（炼铁学部分）B 卷 试题答案要点及评分标准
一、 名词解释题（每题3分，共18分）
1、 高炉冶炼强度：是高炉冶炼过程强化的程度，以每昼夜（d ）燃烧的干
焦量来衡量：冶炼强度(I)=干焦耗用量/有效容积×实际工作日
[t/(m3·d)]
2、 HPS ：指代小球烧结法：将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定粒度
（粒度上限为6-8mm ），然后使小球外裹部分燃料，最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺。
3、 高炉渣熔化性温度：炉渣可以自由流动时的最低温度。
4、 高炉的悬料：由于高炉透气性变化，引起高炉压差过大，支托起炉料，
使得炉料难以下行，称为悬料。一般分为上部悬料和下部悬料，前者可以用杨森公式解释，后者可以用液泛现象解释。
5、 高炉的硫负荷：高炉冶炼每吨生铁由炉料带入的硫的千克数称为“高
炉的硫负荷”。
6、 FINEX 炼铁工艺：Finex 是在Corex 基础上，采用多级流化床装置直接
使用烧结铁矿粉（
要由3个系统组成，流化床预还原系统、热压块系统和熔化造气系统。 二、 判断题：( 每题 1.5分 ，共 30 分 )
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. 简述酸性氧化球团矿生产工艺，说明该类球团矿的焙烧固结机理。 答：工艺流程如下：（4分）
固结机理（4分） 1）Fe 2O 3的微晶键连接：
磁铁矿生球在氧化气氛中焙烧时，当加热到200～300℃就开始氧化形成Fe 2O 3微晶。由于新生的Fe 2O 3微晶中原子迁移能力较强，在各个颗粒的接触面上长大成“连接桥”（又称Fe 2O 3微晶键），使颗粒互相连接起来。在900℃以下焙烧时，这种连接形式使球团矿具有一定的强度。但由于温度低，Fe 2O 3微晶长大有限，因此仅靠这种形式连接起来的球团矿强度是不够高。
2）Fe 2O 3的再结晶：
当磁铁矿生球在氧化性气氛下继续加热到1000～1300℃时，磁铁矿可全部转变成赤铁矿，而由磁铁矿氧化形成的Fe 2O 3微晶开始再结晶，使一个个相互隔开的微晶长大成连成一片的赤铁矿晶体，使球团矿具有很高的氧化度和强度。
2. 简述风口喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响，并说明其原因。 答：
（1） 风口前燃料燃烧的热值↓ （1分） 原因：煤粉热解耗热；煤粉不易燃烧充分。 （2） 扩大燃烧带（1分）
原因：炉缸煤气量↑；部分煤粉在直吹管和风口内燃烧，在管路内形成高温(高于鼓风温度400-800℃), 促使中心气流发展（鼓风动能↑） （3） 风口前理论燃烧温度 ↓（1分）
原因：煤粉为冷态；煤粉热解耗热；燃烧产物量↑。 （4） 直接还原度↓（1分）
原因：（CO ＋H2）↑；C 熔损反应量↓；矿石在炉内停留时间↑。 （5） 煤气阻力损失（△P ）↑（1分） 原因：
（6） 炉内温度场变化（2分） 原因：
炉身温度 炉顶温度
炉缸边缘温度↓ → 风口理论燃烧温度下降所致
炉缸中心温度↑ → 煤气穿透能力增强所致（煤气量、煤气氢、动能
↑）
（7） 存在热滞后现象（1分）
● 喷入炉内的煤粉要分解吸热 → 炉缸温度暂时↓
● 被还原性强的煤气作用的炉料下降到炉缸后，由于炉缸温度回升，直接还原耗热减少
3．画出理想操作线，并说明 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 P 、 W 点的意义。 答：（4分）
A 点：（1）矿石中Fe 的氧化程度；（2）煤气中C 的氧化程度。 B 点：在不发生重叠的情况下，直接还原与间接还原的分界点。 C 点：Fe 直接还原生成的CO 与鼓风燃烧的C 及少量元素还原生成CO 的分界点。
D 点：鼓风燃烧C 与少量元素还原生成CO 的分界点。 E 点：鼓风燃烧C 生成CO 的起点。 P 点：热平衡限制点。 W 点：化学平衡的限制点。
（4分）
四、论述题(每题14分，共28分)
1 ．分析高炉冶炼过程中，用 CO 、H 2还原铁氧化物的特点。 a. 画出 CO 、比还原铁氧化物的平衡关系示意图（叉子曲线） b ．分别从热力学、动力学上比较 CO 、 H2 还原铁氧化物的异同。 回答：
a、画图（6分）
b 异同：（8分）
用CO 还原，除Fe3O4→FeO 外，均为放热反应，用H2还原，全部曲线向下倾斜，均为吸热反应；
从热力学看，低于810℃ CO的还原能力大于H2的还原能力，反之则反。 CO 作为还原剂，FeO →Fe 最难还原，H2作为还原剂，Fe 3O 4→Fe 最难还原； H2分子量小，粘度低，易扩散，故其还原的动力学条件较好。 2 . Ergun 公式如下：
2
ρg ⨯w ⨯(1-ε) η⨯w ⨯(1-ε) ∆=150⨯ +1. 75⨯233(φ⨯de ) ⨯εφ⨯de ⨯ε
2
a. 说明式中各因子的物理意义以及用上式对高炉作定性分析时适用的区域。 b ．从炉料和煤气两方面分析影响ΔP 的因素，并论述改善高炉透气性的方法。 回答： a 、
（7分）
∆单位料柱高度上的压降；η气流黏度；w 气流的工作流速；φ形状系数；ε散料体的空隙度；ρg 气流密度；de 比表面平均直径。
第一项代表层流，第二项代表紊流。高炉煤气速度10-20m/s，相应的Re=1000-3000，因此高炉处于紊流状态，故第一项可以舍去，因此可得：
∆=1. 75⨯ρg ⨯w 2⨯(1-ε) φ⨯de ⨯ε
3
(1-ε)
为炉料特性；ρg ⨯w 2为煤气状态。
3
φ⨯de ⨯ε
（7分）
b 、
1）炉料方面：①形状系数φ一般无法调节；②从ΔP ↓角度出发，de ↑, 但是从还原和传热的角度de ↓，因此矛盾. ③增大ε的具体方法：整粒→按粒度分级入炉→使炉料具有较高机械性能。 2）煤气方面： ①ρg 一般无法调节
②提高风口前气体温度→气体膨胀→w ↑→ΔP ↑ ③炉顶压力↑→压缩炉内煤气体积→w ↓→ΔP ↓
钢铁冶金学（炼钢学部分） A 试卷
院(系) 班级 学号 姓名
一、选择题，请在正确答案的（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ ）。
（A ） 钢含碳量高 （B ）钢的熔点高 （C ）钢的硬度高 （D ） 钢纯净度高 2、铁水脱硫的主要脱硫剂是（ ）。
(A) Mg＋CaO （B ）MgO+Ca （C) Al+CaO （D) Mn+SiO2 3、转炉双渣冶炼是（ ）。
（A ）造碱性渣再造酸性渣；（B ）造酸性渣再造碱性渣 （C ）冶炼过程造两次渣。 4、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ ）℃。
（A ）30 （B ）50 （C ）100 （D ）140 5、转炉炼钢铁水的物理热约占总热量的（ ）。
(A) 10% (B)30% (C)50% (D)70%
6、转炉煤气回收的热值一般为（ ）。
(A) 800×4.18KJ/m3
(B) 1600×4.18KJ/m3
(C) 2400×4.18KJ/m3
7、炼钢终渣∑FeO 一般控制在（ ）。
(A) 3-5% (B) 8-15% (C) 25－30% 8、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（ ）。
(A) 降低及限制电流 (B) 稳定及控制电压 (C) 稳定电弧电流和限制短路电流 9、转炉炼钢前期熔池温度低，有利于( )反应。 （A ）脱碳 （B ）脱硫 （C ）脱氧 （D ）脱磷 10、炼钢过程直接氧化是指 ( )。
（A ）CO 被氧化为CO 2 （B ） 铁液中杂质组元与氧气作用被氧化 （C ） 杂质组元被炉渣氧化 炉渣被氧气氧化
11、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ ）。
D ） （
（A ）电弧加热 （B ）加入的发热材料 （C ）铁液中杂质组元氧化反应的热效应 （D ）炉渣成渣热 12、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( )。
（A ） 氧气流股与周围炉气作用区域 （B ） 转炉底吹气流与钢液作用区域 （C ） 氧气流股与周围泡沫渣作用区域 （D ） 氧气流股冲击金属熔池形成的作用区域
13、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ ），因而可以加快渣－铁间反应。 （A ） 增加渣－铁间接触面积 （B ） 提高炉渣温度 （C ）提高炉渣氧化铁含量 （D ） 减少渣－铁间接触面积
14、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（ ）。 （A ）Fe 2O 3 （B ）Fe 3O 4 （C ）FeO
15、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ ）。
（A ） 氧气同熔池接触的表面上大量存在的是铁原子 （B ）氧枪供氧速度不足 （C ）炉渣氧化铁含量低
16、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( )。
（A ） 反应界面的化学反应 （B ）钢液中CO 的均质形核 （C ） [O]或[C]向反应区的扩散 （D ）CO 气泡在钢液中上浮去除
17、以下措施中，（ ）可以加快脱碳反应。
（A ）降低钢液温度 （B ）提高钢液温度 （C ）增加渣量 （D ）降低铁水碳含量 18、通过以下哪种措施( )可以降低炉渣中P 2O 5的活度系数。
（A ）提高炉渣碱度 （B ）增加渣量 （C ）提高温度 （D ）降低炉渣碱度 19、降低炉渣氧化铁含量有利于（ ）反应。 （A ）脱磷 （B ）脱碳 （C ）脱硫 （D ）脱硅 20、（ ）有利于脱硫反应进行。
（A ）降低冶炼温度 （B ）增加渣量 （C ）降低钢液中硫的活度 21、以下脱氧元素中，哪一个（ ）脱氧能力最强？ （A ）Mn （B ）Si （C ）Al （D ）Cr 22、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ ）。
（A ） 炼钢炉内炉渣卷入 （B ）炉衬材料混入 （C ）连铸结晶器保护渣卷入 （D ）脱氧反应产物 23、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ )。 （A ） 升温和脱碳反应器 （B ）升温和脱硫反应器 （C ）升温和脱磷反应器 （D ）废钢熔化器 24、超高功率电炉的功率级别为( )。
（A ） 200KVA/t以上 （B ） 300KVA/t以上 （C ）400KVA/t以上 （D ） 500KVA/t以上 25、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( )。 （A ） 脱气 （B ） 升温 （C ）脱磷 （D ） 助熔 26、常规RH 精炼炉具有( )。
（A ） 脱碳 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ） 脱锰 27、炉外精炼中用于加热升温的装臵为( )。
（A ） VD炉 （B ） CAS-OB装臵 （C ） RH装臵 （D ） 吹氩 28、高质量轴承钢的精炼一般采用( )。 （A ） CAS装臵 （B ） LF炉 （C ） VD炉 （D ） AOD 29、铁水脱硫预处理采用金属脱硫剂为 ( )。 （A ） Ca （B ） Mg （C ）Ti （D ） Si 30、电炉炼钢的热量来源主要为（ ）。
（A ）化学热 （B ） 物理热 （C ） 电能 （D ）化学热、电能及物理热。 31、VD 炉具有（ ）功能。
（A ）脱氧 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ）升温 32、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ ）。
（A ）合金结构钢 （B ）管线钢 （C ）轴承钢 （D ）不锈钢 33、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ ）。
（A ）使用了脱氧能力更强的脱氧元素 （B ）脱氧元素含量增加 （C ）脱氧元素在钢液中活度增加 （D ）降低了脱氧反应生成物的活度
34、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( )四个阶段。 （A ） 脱氧产物上浮去除 （B ）脱氧产物被氧化 （C ）脱氧产物分解 35、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( )
（A ） 脱氧产物在钢液内存在 （B ）脱氧产物颗粒聚合 （C ）脱氧产物被还原 （D ）脱氧产物分解 36、提高炉渣碱度可以( )
（A ）提高渣中P 2O 5的活度系数 （B ）降低渣中P 2O 5的活度系数 （C ） 减少[Si]的氧化程度 （D ）减少石灰消耗
37、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ ）
（A ）搅动熔池和均匀钢水的成分和温度 （B ）增加炉渣的氧化铁含量 （C ）增加钢水中[N]、[H]等元素含量
38、钢水精炼脱硫的有利条件是（ ）
（A ） 提高温度（B ）提高氧化铁含量 （C ）降低温度 （D ）降低钢中氮含量 39、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ ）。 （A ）30-40％ （B ）60-90％ （C ）100％ 40、轴承钢的氧含量一般要求控制在（ ）以下。
（A ）0.0001%，（B ）0.0010%，（C ）0.010%。
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1、目前采用铁水“三脱”预处理的钢厂，进行脱硅预处理的主要目的是提高脱磷预处理的效果。（ ） 2、因为铁的氧化自由能变化远大于碳的氧化自由能变化，因此炼钢过程中不会发生铁的氧化反应。（ ）
3、KR 法是采用喷吹粉剂的脱硫工艺。（ ）
4、氧气转炉炼钢过程钢液中Si 的氧化主要在吹炼后期进行。（ ） 5、一定压力及温度条件下，钢中的碳高，氧就低。（ ）
6、炉渣碱度对脱硫反应有重要影响，但对脱碳反应影响不大。（ ） 7、[P]的氧化反应为吸热反应，提高冶炼温度有利于脱磷。（ ） 8、氧气转炉炼钢炉内发生的乳化和泡沫能够增加反应的表面积。（ ） 9、所谓炼钢工艺的供氧强度就是单位时间、每吨钢喷入的氧气量。（ ）
10、炼钢厂“负能炼钢” 就是当炉气回收的总热量>转炉工序生产消耗的能量。（11、铝的脱氧能力低于硅的脱氧能力。（ ）
12、钢液中非金属夹杂物尺寸愈小，愈容易由钢液中上浮去除。（ ） 13、钢液脱氧后发生的任何氧化均属于“二次氧化”。（ ） 14、钢中总氧就是溶解氧和夹杂物所含氧之和。（ ）
15、转炉的炉容比是指转炉内的自由空间的容积与金属装入量之比。（ ） 16、转炉炼钢在软吹条件下不利于脱磷。（ ） 17、废钢中的有害元素低于铁水中的有害元素。（ ） 18、通过AOD 真空处理可降低钢液碳含量。（ ） 19、VD 可将钢水温度提高到工艺要求的温度。（ ） 20、CAS －OB 的升温原理与LF 一致。（ ）
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？ 2、有利于脱磷反应的工艺条件？ 3、常用的脱氧方法有哪些？
4、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？ 5、转炉双联炼钢工艺？
6、非金属夹杂物对钢材造成的主要危害？ 7、石灰活性度的概念？
）
8、什么是转炉的静态模型控制？ 9、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？ 10、什么是转炉的副枪检测控制技术？ 11、高阻抗电弧炉有何特点？ 12、炼钢对废钢的要求主要有哪些？ 13、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？ 14、RH 精炼工艺的特点？
四、论述题 （共9分）
1、目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为多少，铁水硅含量的高低对转炉冶炼会产生什么影响。（4分） 2、脱氧产物的上浮服从斯托克斯(Stokes)定律，解释该定律？并举例说明该定律对钢中夹杂物去除的
指导意义？（5分）
五、计算题（共9分）
1、 已知150吨转炉的铁水及钢水成分，
C Si Mn P S
％
铁水成分 4.10 1.02 0.20 0.13 0.05 终点成分 0.12 ０ 0.15 0.02 0.02
渣量为钢水的8％，终渣中的FeO 为12％，计算吨钢理论耗氧量（Nm /t）及总耗氧量(Nm)? （5分） 注：原子量O ＝16，C ＝12，Si ＝28，Mn ＝55，Fe ＝56，P ＝31，S ＝32
2、 冶炼40Cr 钢号60吨，精炼成分[C]＝0.3%，[Cr]＝0.65%，成品中限[C]＝0.39%，[Cr]＝0.95%，
试问使用含[C]＝9.0%、[Cr]＝60%的铬铁, 需加多少铬铁？加入的铬铁增碳量为多少？ 铬铁中铬的收得率为100％。（4分）
3
3
钢铁冶金学 炼钢学部分A 试卷答案及评分标准
一、选择题，请将正确的答案在（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ D ）。
2、铁水脱硫预处理用主要脱硫剂是（A ）。
3、转炉双渣冶炼是（C ）。
4、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ D ）左右。
5、直接(沉淀) 脱氧指的是( A )
6、转炉煤气回收量一般为（ A ）左右。
7、转炉和电炉炼钢终渣∑FeO 含量一般控制在（C ）。
8、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（C ）。
9、转炉炼钢前期熔池温度低有利于( D ) 反应。
10、炼钢过程直接氧化是指 ( B ) 。
11、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ C ）。
12、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( D ) 。
13、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ A ），因而可以加快渣－铁间反应。
14、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（C ）。
15、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ A ）。
16、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( C ) 。
17、以下措施中，（ B ）可以加快脱碳反应。
18、通过以下哪种措施( A ) 可以降低炉渣中P2O5的活度系数。
19、降低炉渣氧化铁含量有利于（ C ）反应。
20、（ B ）有利于脱硫反应进行。
21、以下脱氧元素中，哪一个（ C ）脱氧能力最强？
22、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ D ）。
23、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ A ) 。
24、超高功率电炉的功率级别为( D ) 。
25、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( D )。
26、常规LF 精炼炉具有（ D ）功能
27、具有加热功能的炉外精炼装置为( B ) 。
28、轴承钢的精炼一般采用( B ) 。
29、铁水脱硫预处理采用的金属脱硫剂为 ( B ) 。
30、电炉炼钢的热量来源主要为（ D ）。
31、VD 炉具有（ A ）功能。
32、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ D ）。
33、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ D ）。
34、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( A ) 四个阶段。
35、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( B )
36、提高炉渣碱度可以( B )
37、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ A ）
38、提高钢水精炼脱硫率的条件是（ B ）
39、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ B ）。
40、钢－渣间化学反应的平衡程度随( D ) 而提高。
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1对 ； 2错；3错； 4错；5对；6对；7错；8对；9对；10对； 11错； 12错；13对； 14对；15对；16错；17错；18对； 19错；20错。
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？（答错1个扣1分）
答：CaC2，Mg ，CaO ，Na2O
2、有利于脱磷反应的工艺条件？（答错1个扣1分）
答：有利于脱磷反应的工艺条件主要为：1) 提高炉渣碱度，2) 增加炉渣氧化铁含量，3) 增加渣量，4) 降低冶炼温度。
3、常用的脱氧方法有哪些？
答：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧（1×3分）
4、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？
答：泡沫渣的作用：（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1. 采用长弧泡沫渣操作可以增加电炉输入功率，提高功率因数及热效率；
2. 降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；3. 减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；
4. 泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱P 、C 及去气（N 、H ）
如何造好泡沫渣？（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1) 合适（加大）吹氧量。 2) 保证熔池有一定含碳量。有一定的粘度、表面张力。
3) 合适的FeO 、碱度。 4) 合适熔池温度及合适的渣量。
5、铁水“三脱”预处理工艺？（1×3分）
铁水“三脱”预处理是指铁水兑入炼钢炉之前进行的处理。普通铁水预处理包括：铁水脱硫、铁水脱硅和铁水脱磷。
6、钢中非金属夹杂物的主要危害？
答：铸坯缺陷：表面夹渣；裂纹；（1分）
钢材缺陷：热轧钢板(夹渣、翘皮、分层、超声波检查不合等）；冷轧钢板(裂纹、灰白线带、起皮、鼓包等）；（1分）钢材性能：加工性能(冲压、拉丝、各向异性等）；机械性能(延性、韧性、抗疲劳破坏性能等）；耐腐蚀性能、焊接性能、抗HIC 性能等。（1分）
7、炼钢炉渣有哪些主要作用？（1×3分）
答：炼钢炉渣的主要作用包括：（1）脱除磷、硫，（2）向金属熔池传氧，（3）减少炉衬侵蚀等。
8、什么是转炉的静态模型控制？（答3个算全对，1×3）
（1）静态控制是动态控制的基础，依靠物料平衡和热量平衡；
（2）先确定出终点的目标成份和温度及出钢量，并选择适当的操作条件，进行装入量的计算；
（3）确定物料收支和热收支的关系输入计算机；
（4）可计算需要的氧气量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间。
9、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？（1×3分）
答：（1）脱Si 、脱Mn 控制阶段，脱碳速度随温度升高而升高；（2）脱碳阶段，脱碳由供氧量决定大小（3）脱碳速度由钢中碳的传质决定。
10、什么是转炉的副枪检测控制技术？
答： 在吹炼接近终点时（供O2量85％左右），插入副枪测定熔池[C]和温度（1.5分），校正静态模型的计算误差并计算达到终点所需的供O2量或冷却剂加入量（1.5分）。
11、高阻抗电弧炉有何特点？
答：提高功率因数，减轻对电网干扰(1.5分); 利用泡沫渣埋弧操作、提高变压器供电电压水平，降低电极消耗(1.5分)
12、炼钢对废钢的要求主要有哪些？（答错1个扣1分）
答：（1）不允许有有色金属。（2）不允许有封闭器皿、易爆炸物。（3）入炉的钢铁料块度要合适，不
能太大。（4）废钢要干燥
13、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？(答3个算对)
(1)电弧非常平稳，闪烁、谐波和噪音很低;(2)过程连续进行，非通电操作时间减至最少;(3)不必周期性加料，热损失和排放大大减少;(4)便于稳定控制生产过程和产品质量
14、RH 精炼钢水能够循环流动的原因？
（1）当两个插入管插入钢液一定深度后，启动真空泵，真空室被抽成真空。由于真空室内外压力差，钢液从两个插入管上升到与压差相等的高度，即循环高度B 。（1分）
（2）与此同时，上升管输入驱动气体（氩气及其他惰性气体、反应气体），驱动气体由于受热膨胀以及压力由P1降到P2而引起等温膨胀，即上升管内钢液与气体混合物密度降低，而驱动钢液上升像喷泵一样涌入真空室内，使真空室内的平衡状态受到破坏。（1分）
（3）为了保持平衡，一部分钢液从下降管回到钢包中，就这样钢水受压差和驱出气体的作用不断地从上升管涌入真空室内，并经下降管回到钢包内，周而复始，实现钢液循环。（1分）
四、论述题 （共9分）
1、（4分）
答：硅高，增加渣量，需多加石灰提高炉渣碱度，影响前期脱磷，影响炉龄，增加氧气消耗，降低金属收得率（2分）。 硅低，渣量少，石灰用量少，氧气消耗低，金属收得率提高（2分）。
2、（5分）
答：（1）夹杂颗粒大小对夹杂物的去除有主要影响，去除速度与颗粒半径的平方成正比。（1分）
（2）如颗粒大小为1um, 10um （也可其它颗粒大小）的去除速度计算，得出正确的去除时间（2×
1.5分）：如1：夹杂物半径为0.00001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.000012/9/0.005＝0.000131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.000131＝7634 s＝127 min
如2：夹杂物半径为0.0001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.00012/9/0.005＝0.0131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.0131＝76.34 s＝1.27 min。
（3）说明钢包内吹氩时间对夹杂物去除的影响（1分）。
五、计算题（共9分）
1、已知150吨转炉的铁水及钢水成分，（略）计算吨钢理论耗氧量（Nm3/t）及总耗氧量(Nm3)? （5分）
答： 转炉容量为150吨时，炉渣量为 ：150×8％＝9吨（0.5分）
铁损耗氧量 9×12％×16/(16＋56) ＝0.240吨（0.5分）
［C ］→[CO] 耗氧量 150×(4.30%-0.12%)×90%×16/12=7.524吨（0.5分）
［C ］→[CO2] 耗氧量 150×(4.30%-0.12%)×10%×32/12=1.672吨（0.5分）
［Si ］→[SiO2]耗氧量 150×0.6%×32/28=1.028吨（0.5分）
［Mn ］→[MnO]耗氧量 150×（0.2%－0.15%）×16/55=0.065吨（0.5分）
［P ］→[P2O5] 耗氧量 150×(0.13%-0.02%)×(16×5)/(31×2)=0.213吨（0.5分）
[S] 1/3被气化为SO2, 2/3与CaO 反应生成CaS 进入渣中, 则［S ］不耗氧。（0.5分）
总耗氧量＝0.24+7.524+1.672+1.028+0.065+0.213＝10.742吨/1.429＝7517.145Nm3（0.5分）
吨钢耗氧量＝5847/150=50.11Nm3/t（0.5分）
2 冶炼40Cr 钢号60吨（略）, 需加多少铬铁？加入的铬铁增碳量为多少？ 铬铁中铬的收得率为100％。（4分）
答：100kg 钢需Cr 铁为：(0.95-0.65)/0.6=0.5kg
60吨为：0.5*60000/100=300kg(2分)
0.5kg*0.09=0.045kg*60000/100=27kg(2分) 或增为(27*100/60000)%=0.045%
加300kg 铬铁，可增碳量为0.045%。
钢铁冶金学（炼钢学部分） B 试卷
院(系) 班级 学号 姓名
二、选择题，请在正确答案的（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、以下脱氧元素中，哪一个（ ）脱氧能力最强？
（A ）Mn （B ）Si （C ）Al （D ）Cr
2、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ ）。
（A ） 炼钢炉内炉渣卷入 （B ）炉衬材料混入 （C ）连铸结晶器保护渣卷入 （D ）脱氧反应产物
3、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ )。
（A ） 升温和脱碳反应器 （B ）升温和脱硫反应器 （C ）升温和脱磷反应器 （D ）废钢熔化器
4、超高功率电炉的功率级别为( )。
（A ） 200KVA/t以上 （B ） 300KVA/t以上 （C ）400KVA/t以上 （D ） 500KVA/t以上
5、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( )。
（A ） 脱气 （B ） 升温 （C ）脱磷 （D ） 助熔
6、常规RH 精炼炉具有( )。
（A ） 脱碳 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ） 脱锰
7、炉外精炼中用于加热升温的装臵为( )。
（A ） VD炉 （B ） CAS-OB装臵 （C ） RH装臵 （D ） 吹氩
8、高质量轴承钢的精炼一般采用( )。
（A ） CAS装臵 （B ） LF炉 （C ） VD炉 （D ） AOD
9、铁水脱硫预处理采用金属脱硫剂为 ( )。
（A ） Ca （B ） Mg （C ）Ti （D ） Si
10、电炉炼钢的热量来源主要为（ ）。
（A ）化学热 （B ） 物理热 （C ） 电能 （D ）化学热、电能及物理热。
11、VD 炉具有（ ）功能。
（A ）脱氧 （B ）脱磷 （C ）脱硅 （D ）升温
12、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ ）。
（A ）合金结构钢 （B ）管线钢 （C ）轴承钢 （D ）不锈钢
13、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ ）。
（A ）使用了脱氧能力更强的脱氧元素 （B ）脱氧元素含量增加 （C ）脱氧元素在钢液中活度增加 （D ）降低了脱氧反应生成物的活度
14、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( )四个阶段。
（A ） 脱氧产物上浮去除 （B ）脱氧产物被氧化 （C ）脱氧产物分解
15、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( )
（A ） 脱氧产物在钢液内存在 （B ）脱氧产物颗粒聚合 （C ）脱氧产物被还原 （D ）脱氧产物分解
16、提高炉渣碱度可以( )
（A ）提高渣中P 2O 5的活度系数 （B ）降低渣中P 2O 5的活度系数 （C ） 减少[Si]的氧化程度 （D ）减少石灰消耗
17、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ ）
（A ）搅动熔池和均匀钢水的成分和温度 （B ）增加炉渣的氧化铁含量 （C ）增加钢水中[N]、[H]等元素含量
18、钢水精炼脱硫的有利条件是（ ）
（A ） 提高温度（B ）提高氧化铁含量 （C ）降低温度 （D ）降低钢中氮含量
19、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ ）。
（A ）30-40％ （B ）60-90％ （C ）100％
20、轴承钢的氧含量一般要求控制在（ ）以下。
（A ）0.0001% （B ）0.0010% （C ）0.010%
21、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ ）。
（A ） 钢含碳量高 （B ）钢的熔点高 （C ）钢的硬度高 （D ） 钢纯净度高
22、铁水脱硫的主要脱硫剂是（ ）。
(A) Mg＋CaO （B ）MgO+Ca （C) Al+CaO （D) Mn+SiO2
23、转炉双渣冶炼是（ ）。
（A ）造碱性渣再造酸性渣 （B ）造酸性渣再造碱性渣 （C ）冶炼过程造两次渣
24、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ ） ℃。
（A ）30℃ （B ）50℃ （C ）100℃ （D ）140 ℃
25、转炉炼钢铁水的物理热约占总热量的（ ）。
(A) 10% (B)30% (C)50% (D)70%
26、转炉煤气回收的热值一般为（ ）。
(A) 800×4.18KJ/m (B) 1600×4.18KJ/m (C) 2400×4.18KJ/m
27、炼钢终渣∑FeO 一般控制在（ ）。
(A) 3-5% (B) 8-15% (C) 25－30%
333
28、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（ ）。
(A) 降低及限制电流 (B) 稳定及控制电压 (C) 稳定电弧电流和限制短路电流
29、转炉炼钢前期熔池温度低有利于( )反应。
（A ）脱碳 （B ）脱硫 （C ）脱氧 （D ）脱磷
30、炼钢过程直接氧化是指 ( )。
（A ）CO 被氧化为CO 2 （B ） 铁液中杂质组元与氧气作用被氧化 （C ） 杂质组元被炉渣氧化 （D ） 炉渣被氧气氧化
31、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ ）。
（A ）电弧加热 （B ）加入的发热材料 （C ）铁液中杂质组元氧化反应的热效应 （D ）炉渣成渣热
32、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( )。
（A ） 氧气流股与周围炉气作用区域 （B ） 转炉底吹气流与钢液作用区域 （C ） 氧气流股与周围泡沫渣作用区域 （D ） 氧气流股冲击金属熔池形成的作用区域
33、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ ），因而可以加快渣－铁间反应。
（A ） 增加渣－铁间接触面积 （B ） 提高炉渣温度 （C ）提高炉渣氧化铁含量 （D ） 减少渣－铁间接触面积
34、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（ ）。
（A ）Fe 2O 3 （B ）Fe 3O 4 （C ）FeO
35、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ ）。
（A ） 氧气同熔池接触的表面上大量存在的是铁原子 （B ）氧枪供氧速度不足 （C ）炉渣氧化铁含量低
36、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( )。
（A ） 反应界面的化学反应 （B ）钢液中CO 的均质形核 （C ） [O]或[C]向反应区的扩散 （D ）CO 气泡在钢液中上浮去除
37、以下措施中，（ ）可以加快脱碳反应。
（A ）降低钢液温度 （B ）提高钢液温度 （C ）增加渣量 （D ）降低铁水碳含量
38、通过以下哪种措施( )可以降低炉渣中P 2O 5的活度系数。
（A ）提高炉渣碱度 （B ）增加渣量 （C ）提高温度 （D ）降低炉渣碱度
39、降低炉渣氧化铁含量有利于（ ）反应。
（A ）脱磷 （B ）脱碳 （C ）脱硫 （D ）脱硅
40、（ ）有利于脱硫反应进行。
（A ）降低冶炼温度 （B ）增加渣量 （C ）降低钢液中硫的活度
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1、铝的脱氧能力低于硅的脱氧能力。
2、钢液中非金属夹杂物尺寸愈小，愈容易由钢液中上浮去除。
3、钢液脱氧后发生的任何氧化均属于“二次氧化”。
4、钢中总氧就是溶解氧和夹杂物所含氧之和。
5
、转炉的炉容比是指转炉内的自由空间的容积与金属装入量之比。
6、转炉炼钢在软吹条件下不利于脱磷。
7、废钢中的有害元素低于铁水中的有害元素。
8、通过AOD 真空处理可降低钢液碳含量。
9、VD 可将钢水温度提高到工艺要求的温度。
10、CAS －OB 的升温原理与LF 一致。
11、目前采用铁水“三脱”预处理的钢厂，进行脱硅预处理的主要目的是提高脱磷预处理的效果。
12、因为铁的氧化自由能变化远大于碳的氧化自由能变化，因此炼钢过程中不会发生铁的氧化反应。
13、KR 法是采用喷吹粉剂的脱硫工艺。
14、氧气转炉炼钢过程钢液中Si 的氧化主要在吹炼后期进行。
15、一定压力及温度条件下，钢中的碳高，氧就低。
16、炉渣碱度对脱硫反应有重要影响，但对脱碳反应影响不大。
17、[P]的氧化反应为吸热反应，提高冶炼温度有利于脱磷。
18、氧气转炉炼钢炉内发生的乳化和泡沫能够增加反应的表面积。
19、所谓炼钢工艺的供氧强度就是单位时间、每吨钢喷入的氧气量。
20、炼钢厂“负能炼钢” 就是当炉气回收的总热量>转炉工序生产消耗的能量。
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、什么是转炉的静态模型控制？
2、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？
3、什么是转炉的副枪检测控制技术？
4、高阻抗电弧炉有何特点？
5、炼钢对废钢的要求主要有哪些？
6、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？
7、RH 精炼工艺的特点？
8、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？
9、有利于脱磷反应的工艺条件？
10、常用的脱氧方法有哪些？
11、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？
12、转炉双联炼钢工艺？
13、非金属夹杂物对钢材造成的主要危害？
14、石灰活性度的概念？
四、论述题 （共9分）
1、下式为推导得出的钢液脱硫反应速度表达式（5分）
d[%S] -W m ⋅＝F ⋅ρS ⋅k S ⋅L S ⋅[%S]式中： dt
2 W m ：钢水重量，kg [%S]；钢液硫含量，％，F ：脱硫反应界面积，m
3ρs ：炉渣密度，kg/m，k s ：脱硫反应动力学传输系数，m/s，Ls ：炉渣－钢液之间硫的分配系数
请根据上式，论述提高脱硫反应速度可采用的炼钢工艺措施。
2、目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为多少，铁水硅含量的高低对转炉冶炼会产生什么影响。（4分）
五、计算题（共9分）
1、计算（5分） 2g ⋅(ρm -ρs ) ⋅r 2
v =9ηm
钢液中非金属夹杂物的上浮速度可用Stokes 公式计算：
请分别计算出半径为0.00001m 、0.00010m 和0.0050m 的夹杂物在钢液中上浮5m 所需要的时间。(计算
233中可选：g ＝9.8m/s，ρm ＝7000kg/m，ρs ＝4000kg/m，ηm ＝0.005Pa.s)
2 已知生铁含Si ＝0.7%、P=0.4%，造渣用的石灰含CaO(95％) ，SiO 2(5%),若要求渣碱度B ＝3，求冶炼造渣时，每吨生铁需配加的石灰量。假定生铁中含磷量的90％氧化到渣中，渣碱度按B ＝%CaO/(%SiO2+0.634%P2O 5) ，计算 M(Si)=28,M(Ca)=40,M(P)=31。（4分）
钢铁冶金学（炼钢学部分） B 试卷答案及评分标准
一、 选择题，请在正确答案的（）内画√。（单选题，每题0.5分，共20分）
1、以下脱氧元素中，哪一个（ C ）脱氧能力最强？
2、钢中内生类非金属夹杂物主要来自（ D ）。
3、随着铁水预处理和钢水炉外精炼广泛采用，氧气炼钢转炉逐渐演变为（ A )。
4、超高功率电炉的功率级别为( D )。
5、电炉炉壁氧燃枪的主要作用为( D )。
6、常规RH 精炼炉具有( A )。
7、炉外精炼中用于加热升温的装臵为( B )。
8、高质量轴承钢的精炼一般采用( C )。
9、铁水脱硫预处理采用金属脱硫剂为 ( B )。
10、电炉炼钢的热量来源主要为（ D ）。
11、VD 炉具有（ A ）功能。
12、AOD 精炼炉主要用于冶炼（ D ）。
13、复合脱氧能够得到更好的脱氧效果，主要是因为（ D ）。
14、脱氧反应包括化学反应、脱氧产物形核、脱氧产物长大和( A )四个阶段。
15、脱氧产物与钢液间界面张力大有利于( B )
16、提高炉渣碱度可以( B )
17、氧气炼钢过程脱碳反应生成的CO 气体有利于（ A ）
18、钢水精炼脱硫的有利条件是（ A ）
19、转炉采用未燃法煤气回收的烟气中CO 含量一般为（ B ）。
20、轴承钢的氧含量一般要求控制在（ A ）以下。
21、钢的可加工性能优于生铁，主要是因为（ D ）。
22、铁水脱硫预处理用主要脱硫剂是（A ）。
23、转炉双渣冶炼是（C ）。
24、一般说来每氧化1％[C]可使钢水升温（ D ）左右。
25、直接(沉淀) 脱氧指的是( A )
26、转炉煤气回收量一般为（ A ）左右。
27、转炉和电炉炼钢终渣∑FeO 含量一般控制在（C ）。
28、电炉炼钢供电系统的电抗器的主要作用是（C ）。
29、转炉炼钢前期熔池温度低有利于( D )反应。
30、炼钢过程直接氧化是指 ( B )。
31、氧气转炉炼钢过程铁液升温所需热源主要来自（ C ）。
32、氧气转炉炼钢中所谓“火点”区是指( D )。
33、氧气转炉炼钢过程发生的乳化、泡沫可以（ A ），因而可以加快渣－铁间反应。
34、氧气炼钢炉渣中以下铁氧化物哪种最稳定（C ）。
35、氧气炼钢过程铁液中杂质组元氧化以间接氧化为主，主要是因为（ A ）。
36、氧气转炉炼钢脱碳反应的限制性环节有可能是( C )。
37、以下措施中，（ B ）可以加快脱碳反应。
38、通过以下哪种措施( A )可以降低炉渣中P 2O 5的活度系数。
39、降低炉渣氧化铁含量有利于（ C ）反应。
40、（ B ）有利于脱硫反应进行。
二、判断下列说法是否正确（每题1分，共20分）
1错； 2错；3对； 4对；5对；6错；7错；8对； 9错；10错；11对； 12错；13错； 14错；15
对；16对；17错；18对；19对；20对；
三、简答题 （每题3分，共42分）
1、什么是转炉的静态模型控制？（答3个算全对，1×3）
（1）静态控制是动态控制的基础，依靠物料平衡和热量平衡；
（2）先确定出终点的目标成份和温度及出钢量，并选择适当的操作条件，进行装入量的计算；
（3）确定物料收支和热收支的关系输入计算机；
（4）可计算需要的氧气量，从所需的氧量可计算出所需要的冶炼时间。
2、脱碳过程一般分为哪几个阶段 ？（1×3分）
答：（1）脱Si 、脱Mn 控制阶段，脱碳速度随温度升高而升高；（2）脱碳阶段，脱碳由供氧量决定大小（3）脱碳速度由钢中碳的传质决定。
3、什么是转炉的副枪检测控制技术？
答： 在吹炼接近终点时（供O 2量85％左右），插入副枪测定熔池[C]和温度（1.5分），校正静态模型的计算误差并计算达到终点所需的供O2量或冷却剂加入量（1.5分）。
4、高阻抗电弧炉有何特点？
答：提高功率因数，减轻对电网干扰(1.5分); 利用泡沫渣埋弧操作、提高变压器供电电压水平，降低电极消耗(1.5分)
5、炼钢对废钢的要求主要有哪些？（答错1个扣1分）
答：（1）不允许有有色金属。（2）不允许有封闭器皿、易爆炸物。（3）入炉的钢铁料块度要合适，不能太大。（4）废钢要干燥
6、CONSTEEL 电炉的冶金特点是什么？(答3个算对)
(1)电弧非常平稳，闪烁、谐波和噪音很低;(2)过程连续进行，非通电操作时间减至最少;(3)不必周期性加料，热损失和排放大大减少;(4)便于稳定控制生产过程和产品质量
7、RH 精炼钢水能够循环流动的原因？
（1）当两个插入管插入钢液一定深度后，启动真空泵，真空室被抽成真空。由于真空室内外压力差，钢液从两个插入管上升到与压差相等的高度，即循环高度B 。（1分）
（2）与此同时，上升管输入驱动气体（氩气及其他惰性气体、反应气体），驱动气体由于受热膨胀以及压力由P 1降到P 2而引起等温膨胀，即上升管内钢液与气体混合物密度降低，而驱动钢液上升像喷泵一样涌入真空室内，使真空室内的平衡状态受到破坏。（1分）
（3）为了保持平衡，一部分钢液从下降管回到钢包中，就这样钢水受压差和驱出气体的作用不断地从上升管涌入真空室内，并经下降管回到钢包内，周而复始，实现钢液循环。（1分）
8、工业中常用的铁水脱硫剂有哪些？（答错1个扣1分）
答：CaC 2，Mg ，CaO ，Na 2O
9、有利于脱磷反应的工艺条件？（答错1个扣1分）
答：有利于脱磷反应的工艺条件主要为：1) 提高炉渣碱度，2) 增加炉渣氧化铁含量，3) 增加渣量，4) 降低冶炼温度。
10、常用的脱氧方法有哪些？
答：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧（1×3分）
11、电炉炼钢为什么要造泡沫渣，如何造好泡沫渣？
答：泡沫渣的作用：（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1. 采用长弧泡沫渣操作可以增加电炉输入功率，提高功率因数及热效率；
2. 降低电炉冶炼电耗，缩短了冶炼时间；3. 减少了电弧热辐射对炉壁及炉盖的热损失；
4. 泡沫渣有利于炉内化学反应，特别有利于脱P 、C 及去气（N 、H ）
如何造好泡沫渣？（0.5×3点＝1.5分，答3个算对）
1) 合适（加大）吹氧量。 2)保证熔池有一定含碳量。有一定的粘度、表面张力。
3) 合适的FeO 、碱度。 4) 合适熔池温度及合适的渣量。
12、转炉双联炼钢工艺？
答：转炉双联工艺：脱磷的需要，生产超低磷工艺，提高转炉生产率、降低渣量等优点（1分）。分LD-ORP 法：在一座转炉脱磷，另一座转炉脱碳，不同的氧枪设计参数及操作参数（1分）。MURC 法：同一转炉采用不同氧枪分段进行脱磷及脱碳，冶炼过程要换渣，换渣时换枪操作（1分）。
13、非金属夹杂物对钢材造成的主要危害？
答：钢材缺陷：热轧钢板(夹渣、翘皮、分层、超声波检查不合等）；冷轧钢板(裂纹、灰白线带、
起皮、鼓包等）；（1分）
钢材性能：加工性能(冲压、拉丝、各向异性等）；机械性能(延性、韧性、抗疲劳破坏性能等）； 耐腐蚀性能，焊接性能，抗HIC 性能等。（4×0.5分）
14、石灰活性度的概念？
石灰的活性度（mg/mL)是HCI 滴定CaO 的中和反应，一般大于300kg/ml（2分）。是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数，活性度大的石灰反应能力强，成渣速度快（1分）。
四、论述题 （共9分）
1、下式为推导得出的钢液脱硫反应速度表达式（5分）
d[%S]-W ⋅＝F ⋅ρS ⋅k S ⋅L S ⋅[%S]式中： m dt 请根据上式，论述提高脱硫反应速度可采用的炼钢工艺措施。
答： 由上述公式可以看出，1、可以采取措施增加脱硫反应界面积F 、2、增加硫在钢液的传递速度、
3、增加硫在渣－钢间分配比等，4、加快脱硫反应速度。（4×0.5分）
具体措施包括：向钢液喷粉增加反应界面积，加强熔池搅拌增加硫的传递速度，提高钢水温度，采用降低氧化铁含量，增加炉渣硫的分配系数等。(答三个算对。1×3分)
2、目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为多少，铁水硅含量的高低对转炉冶炼会产生什么影响。（4分）
目前炼钢过程希望的铁水Si 含量一般为0.4－0.6％(1分) 。答：硅高，增加渣量，需多加石灰提高炉渣碱度，影响前期脱磷，影响炉龄，增加氧气消耗，降低金属收得率（1.5分）。 硅低，渣量少，石灰用量少，氧气消耗低，金属收得率提高（1.5分）。
五、计算题（共9分）
1、计算（5分）
钢液中非金属夹杂物的上浮速度可用Stokes 公式计算：
请分别计算出半径为0.00001m 、0.00010m 和0.0050m 的夹杂物在钢液中上浮5m 所需要的时间。
（1）夹杂物半径为0.00001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.000012/9/0.005＝0.000131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.000131＝7634 s＝127 min（1.5分）
（2）夹杂物半径为0.00005m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.000052/9/0.005＝0.003267 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.003267＝306 s＝5.1 min（1.5分）
（3）夹杂物半径为0.0001m 时的上浮速度为：
v ＝2×9.8×(7000－4000) ×0.00012/9/0.005＝0.0131 m/s
上浮1所需要的时间为：t ＝1/0.0131＝76.34 s＝1.27 min（2分）
2 已知生铁含Si ＝0.7%、P ＝0.4%，造渣用的石灰含CaO(95％) ，SiO 2(5%),若要求渣碱度B ＝3，求冶炼造渣时，每吨生铁需配加的石灰量。假定生铁中含磷量的90％氧化到渣中，渣碱度按B ＝%CaO/(%SiO2+0.634%P2O 5) ，计算 M(Si)=28,M(Ca)=40,M(P)=31。（4分）
石灰加入量确定（可不考虑补加）
解：（1） 石灰中有效CaO 含量为：95％－3×5％＝80％（1分）
（2）1000kg 铁水的硅W[Si]＝1000×0.7%=7kg（1分）
氧化成渣的SiO2的质量为：A ＝7×60÷28＝15kg
（3）1000kg 铁水的磷W[P]＝1000×0.4%=4kg（1分）
氧化成渣的P2O5的质量为：90％×4×142÷62＝8.25kg
（4） W（CaO ）=3×（7+8.25×0.634）/80％＝45.86kg （1分）
答：需要加入的石灰量为45.86kg/t
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