钢铁冶金学

-1-钢铁冶金学钢铁冶金学（I）得分阅卷人一，填空（每空0.5分，共10分）1.人造富矿包括，。2.天然铁矿石的的种类有，，，。3.高炉炉渣的主要成分有，，，。4.高炉强化冶炼的方式有，，，，。5.表示焦炭强度的指标有，。6.炉缸煤气的主要成分有，，。得分阅卷人二，名词解释(5分×5题=25分)1.高炉风口前理论燃烧温度2.焦炭反应性3.熔化性温度4.水当量5.CO利用率得分阅卷人三，简答题（35分）1.举例说明烧结过程形成的液相体系（7分）2.铜冷却壁的优点有哪些？（7分）-2-3.什么是直接还原铁，其性质有什么特点？（7分）4.什么是煤气流合理分布？高炉冶炼对煤气在圆周及径向的分布有什么要求？举例说明三种煤气流的分布形式。（7分）5.简述焦炭在高炉冶炼中的作用，对焦炭性能有哪些方面的要求？（7分）得分阅卷人四论述题（13分）高炉操作制度包括哪些内容？得分阅卷人五计算题（17分）已知条件：（1）矿石成分：TFe58.69%，FeO12.40%，Fe2O370.07%；（2）炉顶煤气成分：CO21.96%，CO220.50%，H21.53%，N255.95%，CH40.006%；-3-（3）生铁成分：[Si]0.5%，[Mn]0.327%，[P]0.042%，[C]4.416%，渣铁比0.314，渣中含硫量0.654%；（4）风口前燃烧碳量C风=272.349kg/t。求操作线中A点和E点的坐标。钢铁冶金学（I）得分阅卷人一，填空（每空0.5分，共10分）1.燃烧带大小是按来确定的，一般以的点作为消失点。2.高炉内高温区发生的，用作为还原剂，还原铁氧化物，生成的反应，称为铁氧化物的直接还原。3.高炉炉渣的主要来源有，，，。4.在与周围环境的条件下，所有由燃料和鼓风带入的及碳素燃烧放出的，全部传递给时，煤气达到的温度称为理论燃烧温度。即炉缸煤气参与热交换之前的原始温度。5.炉渣的基本成分，，，。6.炉顶煤气的主要成分有，，，。得分阅卷人二，名词解释(5分×5题=25分)1.硫负荷2.高炉有效容积利用系数3.铁的直接还原度4.散料的形状系数5.高压操作-4-得分阅卷人三，简答题（35分）1.烧结机点火1-2分钟时，解释说明烧结料层中的分层现象。（7分）2.试分析高炉炉衬破损机理。（7分）3.简述Corex法的冶炼过程。（7分）4.高炉冶炼对炉渣性能有哪些要求？（7分）5.什么事高炉的透气性指数？采取什么措施可提高高炉中散料带的透气性？（7分）得分阅卷人四论述题（13分）分析高风温操作对高炉冶炼过程有哪些影响。得分阅卷人-5-五计算题（17分）以100m3鼓风为单位，计算当鼓风富氧率W=2%，鼓风湿度f=1%时，炉缸煤气的总体积、炉缸煤气组成及其各自的体积百分含量。钢铁冶金学（I）中文试卷A答案得分阅卷人一，填空（每空0.5分，共10分）1.人造富矿包括烧结矿，球团矿。2.天然铁矿石的的种类有磁铁矿，赤铁矿，褐铁矿，菱铁矿。3.高炉炉渣的主要成分有CaO，SiO2，MgO，Al2O3。4.高炉强化冶炼的方式有精料，高风温，高压操作，富氧，喷吹。5.表示焦炭强度的指标有M40，M10。6.炉缸煤气的主要成分有CO，H2，N2。得分阅卷人二，名词解释(5分×5题=25分)1.高炉风口前理论燃烧温度：在与周围环境绝热（无热损失）的条件下，所有由燃料和鼓风带入的显热（物理热）及碳素燃烧放出的化学热，全部传递给燃烧产物—炉缸煤气时，煤气达到的温度成为理论燃烧温度，即炉缸煤气参与炉料交换之前的原始温度。2.焦炭反应性：焦炭与CO2气体反应面气化的难易程度CO2+C焦=2CO3.熔化性温度：炉渣粘度曲线与45°切线的温度，表示炉渣可以自由流动的温度。-6-4.水当量：水当量即单位时间内通过高炉某一截面的炉料（或煤气），其温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量（包括化学反应和相变热及热损失）（kJ/h℃）。5.CO利用率：即化学利用率，表明燃料中碳素在高炉内氧化程度或利用程度，22COCO%CO%CO%得分阅卷人三，简答题（35分）1.举例说明烧结过程形成的液相体系（7分）答：1Fe—O体系；一些固溶体（1分）2Fe—SiO2体系；铁橄榄石（2FeO-SiO2）（1.5分）3CaO—SiO2体系；硅灰石（2CaO-SiO2）（1.5分）4CaO—Fe2O3体系；铁酸钙（2CaO-Fe2O3）（1.5分）5CaO—SiO2—FeO体系；钙铁橄榄石（CaO—FeO—SiO2）（1.5分）2.铜冷却壁的优点有哪些？（7分）答：1铜导热性好，其导热系数几乎为铸铁的10倍。（1分）2铜冷却壁导热性好，冷却强度大，而且形成渣皮的过程较短，一般在15-30分钟左右。（2分）3铜冷却壁冷却均匀，在炉内形成光滑的炉型，大大减轻了煤气流的冲刷和炉料磨损的力度。（2分）4铜冷却壁导热性好，能承受很高的热负荷，因为铜冷却壁是靠渣皮在炉内工作的，而渣皮的导热系数很小，它能隔热，降低传到铜冷却壁的热流强度，使热负荷大大降低。（2分）3.什么是直接还原铁，其性质有什么特点？（7分）答：定义：直接还原铁是一种固态的低温还原产品，因为还原失氧而形成的孔隙未熔化而封闭，在显微镜下观察：其形似海绵而成为海绵铁。（2分）特点：1含碳低；（1分）2生产过程中未经软熔的直接还原铁空率很高，由于还原失氧而形成的；-7-（2分）3具有很高的活性，这是由于低的含碳量和高空隙率造成的，暴露于大气中易于再氧化，即直接还原铁中的金属铁与大气中的氧和水蒸气发生反应。（2分）4.什么是煤气流合理分布？高炉冶炼对煤气在圆周及径向的分布有什么要求？举例说明三种煤气流的分布形式。（7分）答：煤气流合理分布定义：（2分）1炉料顺利下降，炉况稳定顺行，炉温充沛，料柱透气性好；2煤气能量利用充分，炉顶温度低，炉顶煤气中CO2高，CO利用率好。要求（2分）1径向：不均匀，不均匀程度由高炉条件决定。2圆周方向：均匀，即等半径圆周上各点均匀。煤气流曲线形式：（3分）1边缘发展型（馒头型）；2中心发展型（展翅型）；3双峰型；4平坦型。（列出三种即可）5.简述焦炭在高炉冶炼中的作用，对焦炭性能有哪些方面的要求？（7分）答：作用：（2分）1发热剂；2还原剂；3渗碳元素，作为生铁的成分；4料柱骨架；要求：1固定碳高，灰分含量低；（1分）2S、P杂质少；（1分）3挥发分适当；（1分）4机械强度高；（1分）5焦炭物理化学性质：燃烧性与反应性差一些。（1分）得分阅卷人四论述题（13分）高炉操作制度包括哪些内容？答：包括四大制度：1装料制度（上部调剂）：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。包括：料线、批重、装料顺序等。（4分）2送风制度（下部调剂）：通过风口向高炉内鼓送具有一定能量的风的各-8-种控制参数的总称。包括风温、风量、风压、风中含氧量、湿度、喷吹燃料、以及风口的各项参数。（4分）3造渣制度：包括造渣过程和终渣性能的控制。终渣性能的控制是使炉渣具有良好的热稳定性和化学稳定性以保证良好的炉缸热状态和合理渣铁温度，以及控制好生铁成分（Si、S）。（3分）4热制度：在工艺操作上控制高炉内热状态的方法的总称。高炉热状态是指路子各部委具有足够相应温度的热量以满足冶炼过程中加入炉料和各种物理化学反应需要的热量。通常用热量是否充沛，炉温是否稳定来衡量热状态。（2分）得分阅卷人五计算题（17分）已知条件：（5）矿石成分：TFe58.69%，FeO12.40%，Fe2O370.07%；（6）炉顶煤气成分：CO21.96%，CO220.50%，H21.53%，N255.95%，CH40.006%；（7）生铁成分：[Si]0.5%，[Mn]0.327%，[P]0.042%，[C]4.416%，渣铁比0.314，渣中含硫量0.654%；（8）风口前燃烧碳量C风=272.349kg/t。求操作线中A点和E点的坐标。解：A点：417.156/5869.016/160487007.07216124.0//yA铁的相对原子量矿石中全铁氧的相对原子量铁氧化物中氧483.12196.02050.02050.01CO%CO%CO%11x22COA（x，3分；y，3分）所以，A点（1.483，1.417）E点：由于E点位于Y轴上，所以xE=0yE=-（yf+yb）-9-[%Fe]=100-[%Si]-[%Mn]-[%P]-[%C]=100-0.500-0.327-0.042-4.416=94.715（3分）而：yf={4.00[%Si]+1.02[%Mn]+4.50[%P]+1.75G渣（%Si）}÷[%Fe]还={4.00×0.500+1.02×0.327+4.50×0.042+1.75×0.314×0.654}÷94.715=0.030（4分）342.156/15.947272.349/1256/Fe12/Cyb还风（3分）则yE=-（yf+yb）=-（0.030+1.342）=-1.372（1分）所以，E点（0，-1.372）钢铁冶金学（I）中文试卷B答案得分阅卷人一，填空（每空0.5分，共10分）1.燃烧带大小是按CO2消失的位置来确定的，一般以CO2%=1~2的点作为消失点。2.高炉内高温区发生的，用固体碳作为还原剂，还原铁氧化物，生成产物CO的反应，称为铁氧化物的直接还原。3.高炉炉渣的主要来源有矿石中的脉石，焦炭灰分，熔剂，侵蚀的炉衬。4.在与周围环境绝热的条件下，所有由燃料和鼓风带入的物理热及碳素燃烧放出的化学热，全部传递给燃烧产物（或炉缸煤气）时，煤气达到的温度称为理论燃烧温度。即炉缸煤气参与热交换之前的原始温度。5.炉渣的基本成分CaO，MgO，SiO2，Al3O3。6.炉顶煤气的主要成分有CO，H2，CO2，N2。得分阅卷人二，名词解释(5分×5题=25分)-10-1.硫负荷：冶炼一吨生铁由各种入炉原料带入的硫的含量的总和。2.高炉有效容积利用系数：在规定时间内，每m3有效容积平均每昼夜生产合格铁水的吨数，它表明高炉技术操作水平和管理水平。3.铁的直接还原度：假定高价FexOy全部间接还原为低价FexO，再从FexO中直接还原出的铁量与全部还原出的铁量的比。铁的直接还原度是用来衡量高炉内铁氧化物直接还原发展程度的指标。4.散料的形状系数：形状系数表示散料粒度与圆球粒度不一致的程度，以等体积圆球表面积与物块表面积之比来表示。5.高压操作：炉顶煤气剩余压力高于30kPa为高压操作。得分阅卷人三，简答题（35分）1.烧结机点火1-2分钟时，解释说明烧结料层中的分层现象。（7分）答：当混合料温度低于露点温度时，沿料层高度方向从上到下依次出现烧结矿层（1分）、燃烧层（1分）、预热和干燥层（1分）、过湿层（1分）、及原始混合料层（1分）。当混合料温度高于露点温度时，沿料层高度方向从上到下依次出现烧结矿层、燃烧层、预热和干燥层、及原始混合料层（2分）。2.试分析高炉炉衬破损机理。（7分）答：1高炉渣铁的渗透和侵蚀（2分）2高温和热震破损（2分）3炉料和煤气流的摩擦冲刷及煤气碳素沉积的破坏作用（2分）4碱金属及其它有害元素的破坏作用（1分）3.简述Corex法的冶炼过程。（7分）答：1煤的气化（1分）2煤炭流化床（1分）3固定碳的消耗途径（1分）4造渣过程（1分）-11-5炉料运动（1分）6生铁形成（1分）展开论述（1分）4.高炉冶炼对炉渣性能有哪些要求？（7分）答：1有良好的流动性，保证渣铁顺利分离，操作易进行（2分）2保证生铁质量。有充分参与所希望化学反应的能力（2分）3稳定性好，抵抗由于冶炼条件变化使炉渣性能的急剧变化（2分）4能满足允许煤气顺利通过及渣—铁、渣—气良好分离的动力学条件（1分）5.什么事高炉的透气性指数？采取什么措施可提高高炉中散料带的透气性？（7分）答：从欧根方程得出的透气性指数表示为：157.0K3de（3分）高炉生产操作中也可近似表示为：PQ2K或PQK（1分）可知：1de：提高料颗粒平均直径可提高料层