冶金原理与工艺（钢铁部分）
绪论
1.矿床：矿石集合体
矿石：矿物集合体。包括有用矿石和脉石
有用矿石：可提取矿物的矿石
脉石：含微量或不含矿物的矿石
矿物：有用元素或化合物
2.主要的冶金工序
干燥：除去水分，温度400~6000度
焙烧：适当气氛下，加热到熔点以下发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程，除去有害杂质，回收有用元素，提高气孔率和还原性
煅烧：将碳酸盐或氢氧化物的矿石原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分变成氧化物的过程，也称焙解
烧结和球团：将不同的粉矿混匀或造球后加热焙烧，团结成多孔块状或球状的物料熔炼：将处理好的矿石或原料在高温下通过氧化还原反应，使矿石中的金属和杂质分离成两个液相层即金属液和熔渣，也叫冶炼
精炼：进一步除杂，以提高纯度
吹炼：实质是氧化熔炼，借鼓入的空气中的氧使铸铁中的磷，硫和其他杂质元素氧化而分离去除
净化：溶液除杂至达标的过程，方法有离子沉淀法、置换沉淀法、共沉淀法
3.冶金工业的发展趋势
钢铁工业：1）高效化、连续化、自动化；2）节约能源和资源，降低成本；3）发展高新技术所需的新材料；4）连铸技术；5）发展近终成型金属毛坯制备技术；6）人工智能控制
有色金属：1）供大于求；2）发展的国际化、集团化；3）低级产品向低成本地区转移；
4）适应高新技术发展的需求，新材料发展迅速
第一章高炉炼铁
1.高炉冶炼主要产品：生铁1）90%以上是炼钢铁（白口铁）；2）铸造生铁（灰口铁）；
3）少量的铁合金
副产品：炉渣、煤气和炉尘
2.高炉冶炼的主要技术经济指标
1）高炉有效容积利用系数【η】：1立方米有效容积平均每天生产的合格生铁的折合产量
2）焦比【K】：高炉冶炼1t生铁所消耗的干焦炭量
3）冶炼强度【I】：1立方米高炉有效容积每天所能燃烧的干焦炭量，反映了炉料下降及冶炼的速度η=I/K
4）生铁的合格率：化学成分符合国家规定的生铁量占总监测量的比例
5）焦炭负荷：一批料中矿石质量与焦炭质量之比
6）生铁原材料：铁矿石，碎杂铁等
7）富氧量：工业氧加入鼓风中后，鼓风中氧含量增加的百分数
8）生铁成本：原料、燃料、动力消耗费及车间经费等项组成
9）炉龄：高炉从开炉到大修之间的时间，为一代高炉的炉龄
3.提高利用系数的技术措施：提高矿石的品位、在顺行的基础上实行全风操作、高压操
作及富氧鼓风等。提高合格生铁产量是提高利用系数的根本途径
4.高炉炼铁常用的铁矿石
1）磁铁矿矿石：Fe3O4，理论含铁量72.4%，实际40~70%，s、p含量高，还原性差
2）赤铁矿矿石：Fe2O3，理论70%，实际55~60%，结构软易破碎，s、p含量低，还原性好
3）褐铁矿矿石：结晶水的Fe2O3，理论55.2~66.1%，实际37~55%，s、p、As 含量高，焙烧后还原性好
4）菱铁矿矿石：FeCO3，理论48.2%，实际30~40%，易破碎，还原性好，s、p含量低
5.高炉炼铁对铁矿石质量的要求：含铁量高，脉石少，有含杂质少，成分稳定，还原性
好，软化温度高，机械强度高，粒度均匀、合适
1）铁矿石品位。TFe%大于70%为富矿，小于70%为贫矿
2）脉石成分和数量。酸性脉石：SiO2，Al2O3
碱性脉石：CaO，MgO
3）有害杂质的含量
S：降低晶粒界面的熔点，热脆
P：磷化物是脆性物质，降低钢在低温下的冲击韧性，冷脆
4）碱金属：炉内积累导致高炉结瘤
5）铅，锌和砷
6）有益元素：锰，钴等
6．高炉炉体：炉基、炉壳、炉衬、冷却设备及金属结构
7．高炉炼铁原料：铁矿石、溶剂及燃料
8．贫矿入炉前准备处理：
破碎、筛选、磨细——选矿——精矿粉——混匀——造块——人造富矿——高炉
9．选矿方法：重力选矿法、磁力选矿法、浮游选矿法（正浮选和反浮选）
10．造块
方法：烧结法和球团法
作用：1）有效利用铁矿资源
2）可提高生铁质量
3）有利于高炉强化冶炼，提高产量，降低焦比
11．烧结法: 铁粉矿+燃料+溶剂+水在烧结设备上进行烧结的过程
12．带式抽风烧结过程料层变化
1）垫底料：水分凝结
2）过湿层：水分凝结
3）干燥层：去水
4）预热层
5）燃烧层：燃料燃烧和液相形成
6）烧结矿层：冷却，再氧化，再结晶
固相反应，氧化还原和分解发生在干燥层、预热层、燃烧层和烧结矿层
13. CaO的矿化作用：CaCO3分解产物CaO与其他矿物反应生成新的化合物
14．适宜的温度、大的反应表面、良好的扩散条件和充分的氧化气氛是保证顺利脱硫的主要条件
15. 球团工艺过程：
铁矿石——破碎、磨细——配料、混合——造球——筛分——焙烧——冷却，筛分——成品球团矿
16．矿粉成球过程：母球形成、母球长大、生球密实
17．球团矿与烧结矿的比较
1）烧结矿依靠液相团结，而球团矿依靠矿物的再结晶和结晶长大。球团矿生产适合于细磨精矿粉
2）球团矿粒度均匀，含铁高，还原性好，其冶金性能和冶炼效果比烧结矿好
3）球团生产率较烧结低，基建投资高
4）球团矿的热还原强度比烧结矿差
18. 高炉炼铁使用的含铁辅助料：
1）高炉炉尘
2）氧化转炉炉尘
3）其他铁屑料
4）轧钢皮
5）硫酸渣
6）钢渣
7）电石烟尘灰
19．溶剂：炼铁时加入的使脉石和灰分熔点降低的物质，也称助溶剂
作用
1）与脉石，焦炭灰分作用生成低熔点化合物，形成容易从炉缸中流出的炉渣，与铁水分离
2）造成一定数量和一定物理、化学性能的炉渣，去除有害杂质硫，改善生铁的质量分类
碱性：石灰石，白云石
酸性：二氧化硅
中性
20．高炉冶炼对碱性溶剂的要求
1）碱性氧化物含量要高
2）硫、磷含量要低
3）石灰石要有一定的强度和均匀的块度
21．焦炭的作用
1）作发热剂:提供70~80%的热量
2）作还原剂：产生CO、H2
3）作料柱骨架：不软化不熔化，多孔，改善透气性
4）作渗碳剂：碳降低铁熔点
22. 高炉冶炼度焦炭质量的要求
1）焦炭的化学成分
固定碳和灰分：灰分主要成分是SiO2和Al2O3，灰分高，固定碳数量减少使焦炭的耐磨强度降低，溶剂的消耗增加。因此，含碳量要高，灰分量要低
硫和磷：含硫量、磷量要低
挥发分：含量过高，焦炭成熟度不够，夹生焦多，强度低；过低，焦炭过烧，裂纹深，
易碎。因此，要适度
水分：含量要稳定
2）焦炭的物理性质
机械强度：要高
筛分组成：要适宜，40~80mm的焦炭占65~80%
气孔度：45~53%之间
3）焦炭的化学性质
燃烧性：焦炭与氧作用生成二氧化碳的速度
反应性：和二氧化碳作用生成一氧化碳的速度
燃烧性和反应性要差一些
23．高炉内铁氧化物还原的规律
温度大于570度，3Fe2O3——2Fe3O4——6FeO——Fe
温度低于570度，3Fe2O3——2Fe3O4——Fe
24．铁氧化物的还原
1）直接还原：以碳作还原剂还原铁氧化物，生成一氧化碳的还原反应，不可逆
2）间接还原：以一氧化碳作还原剂生成二氧化碳的还原反应，可逆
25．非铁元素的还原
Si、Mn、P、V、Ti——直接还原
其余的均可间接还原
间接还原放热大，使炉温上升，可降低焦比；直接还原吸热大，使焦比上升
26．提高高炉脱硫能力的措施
1）升高温度
2）升高还原气氛
3）提高铁的直接还原度【R】
27．降低生铁【S】含量的途径
1）降低S负荷——降低焦炭含硫量
2）气化脱硫
3）适量的渣
28．生铁中Si含量与炉温的关系
因为硅只能在高温下进行直接还原，所以硅含量可做炉温水平的标志，硅含量高则炉温水平高
29．风口前碳的意义
1）影响炉料下降，软熔带形状，煤气利用，冶炼指标
2）提供热量80%
3）提供还原剂
30．炉渣成分：CaO、SiO、Al2O3、MgO、MnO、FeO、CaS
31．炉渣的作用
1）炉渣与生铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，控制生铁的成分与质量
2）炉渣的数量和性质，对高炉操作直接产生作用
3）在炉墙上形成渣皮，保护炉衬
32．炉渣的物理性质
1）溶化性
炉渣的熔化温度：液体炉渣冷却开始结晶时的温度
炉渣的溶化性温度：炉渣加热到开始自由流动时的温度
碱性渣为短渣；酸性渣为长渣
2）粘度：流动速度不同的两个液体层之间的内摩擦系数，单位Pa·S
3）稳定性：炉温变化时，其溶化性温度和粘度是否保持稳定
33．炉渣脱硫原理
利用渣中碱性氧化物将生铁中的硫转变成只溶于渣而不溶于铁的矿化物的过程34．影响生铁中硫含量高低的因素
1）炉料带入炉内中总硫量（硫负荷）
2）煤气流量与流速
3）炉渣的脱硫能力和渣量
在一定冶炼条件下，降低生铁中硫含量、提高生铁质量最有效的措施是提高炉渣脱硫的能力
35．影响高炉渣脱硫能力的因素
1）适当的碱度
2）足够的温度
3）炉渣粘度要小
36．高炉强化冶炼
目的：提高产量，即提高高炉有效容积利用系数
提高产量的途径：提高冶炼强度，降低焦比
措施：1）精料，即全面改善原料质量
2）高压操作，即提高高炉内煤气压力
3）高风温
4）喷吹燃料
5）富氧鼓风
37．高路内型：高炉工作空间的内部形状
组成：炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉
38．高炉炉衬的作用：
构成高炉的工作空间，减少炉子的热损失并保护炉壳和其他金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用
39．高炉冷却的作用：
防止耐火砖衬的损失，并使高炉下部的炉渣在一定的冷却强度下，凝固成保护性渣皮，保护炉衬和各种金属结构
40．高炉的基本操作：
1）炉缸热制度：炉缸温度水平的高低。参数：铁水温度；硅含量
2）造渣制度：根据原料条件和生铁质量要求，确定渣的化学组成与碱度炉渣化学成分要求：
1）初渣形成要晚一些，软熔区间要窄一些
2）良好的流动性
3）脱硫能力要强
4）利于选择性还原
5）良好的稳定性
炉渣的碱度：碱性氧化物与酸性氧化物的质量分数比值
3）送风制度：根据炉内风口状态，确定送风的质量、风口伸入风口内的长度及风口面积
4）装料制度：高炉装料的方式和方法
41．炉前操作
基本任务：同炉内操作配合，搞好渣口，铁口，砂口的操作与维护，做到按时出渣铁，以利炉况顺利，保证安全生产
指标：1）出铁正点率：准时出铁次数所占总出铁次数的百分比
2）铁口深度合格率（铁口深度：铁口保护板到红点[与液态渣铁接触的硬壳]的长度）
3）铁量差：理论出铁量与实际出铁量之差
4）上下渣量比：上渣量（渣口出渣量）与下渣量（铁口出渣量）之比
42．送风设备：鼓风机、热风炉及送风管道
热风炉组成：蓄热室和燃烧室
类型：内燃式热风炉，外燃式热风炉，蓄热式热风炉及
43. 高炉炉况
正常炉况：炉缸工作面活跃，炉温充沛、稳定，下料均匀顺畅，煤气流分布合理，生铁质量合格
表现：
1）风口工作基本一致，焦炭明亮活跃，无升降及挂渣现象
2）炉温充沛，上下渣及各渣口渣温基本一致，流动性好，不带渣
3）铁水温度合适，成分稳定
4）风压，风量，风温，煤气压正常稳定，下料速度均匀
5）炉喉煤气曲线接近双峰型，圆周四点均匀
高炉炉况失常：煤气流失常，热制度失常（炉缸温度失常）
44. 钢铁生产工艺流程：
高炉炼铁——铁水预处理——转炉冶炼——炉外精炼——连铸连轧或连铸——铸坯热送直接轧制
45. 铁水预处理：铁水兑入炼钢炉前，为去除或提取某种成分而进行的处理过程
如铁水三脱
1）脱硅
脱硅剂：脱硅主剂（炼铁原料）+副剂（碱性化合物：氧化钙、氯化钙、碳酸钙）
2）脱硫
脱硫机：苏打，石灰石，石灰，电石，镁和混合脱硫剂，复合脱硫剂
3）脱磷
46. 非高炉炼铁法
分类：
1）直接还原法：铁矿石在低于熔化温度下还原成海绵铁
包括煤基直接还原+气基直接还原（设备：竖炉，反应罐，流化床）+电热基直接还原
2）熔态还原法：用铁矿石直接冶炼铁水
优点：
1）不用焦炭，能源来源广泛
2）产品海绵铁是废钢极好的替代品，铁水可直接进入转炉炼钢
3）适用于中小型生产，投资少
第二章转炉炼钢
1.钢与铁含碳量
钢——小于或等于2% 生铁——大于2%
2.炼钢：
通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，再根据对钢的性能要求加入适量的合
金元素，使之成为具有优良性能的钢
任务：1）脱碳
2）去磷和去硫
3）去气和去非金属夹杂物
4）脱氧和合金化
5）调温
6）浇注
炼钢过程主要是氧化过程
3．钢液的物理性质
1）钢的密度：温度和成分对钢液的影响
2）钢的熔点：钢完全变成均一液态时的温度，或冷凝时开始析出固体的温度
3）钢液的粘度：运动速度不同的钢液各层之间所产生的内摩擦力
粘度表示形式：
1）动力粘度μPa·s
2）运动粘度νm2/s
4）钢液的表面张力：钢液和它的饱和蒸气或空气界面之间的一种力
影响因素：温度
钢液成分
钢液的接触物
5）钢的导热能力
影响因素：成分，组织，温度，
非金属夹杂物含量以及钢中晶粒的细化程度
4.熔渣的物理化学性质
一．熔渣的作用、来源、分类及组成
熔渣在炼钢中的作用：有利的
1）去除铁水和钢液中的磷、硫等有害元素，控制铁和其他有用元素的损失
2）保护钢液不过度氧化，不吸收有害气体，保温，减少有益元素的烧损
3）防止热散失，保证钢的冶炼温度
4）吸收钢液中上浮的夹杂物及反应产物
有害的
1）侵蚀耐火材料，降低炉衬的寿命
2）夹杂小颗粒金属及未被还原的金属氧化物，降低金属的回收率
3）造好渣是炼钢的重要条件，造成成分合适，温度适当并具有适宜于某种冶炼目的的炉渣，发挥其积极作用，抑制其不利作用
来源：
1）加入的造渣材料
2）钢铁中Si、Mn、P、Fe等的氧化物
3）冶炼过程中被腐蚀的炉衬耐火材料
分类和组成：
1）酸性氧化渣
2）碱性氧化渣
3）碱性还原渣
二.熔渣的化学性质
1）熔渣的碱度R：碱性氧化物浓度总和与酸性氧化物浓度总和之比
当R>1 碱性渣短渣
当R>1 酸性渣长渣
炼钢渣R>3
2）熔渣的氧化性：一定温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量
作用：1）影响化渣速度
2）影响钢水中含氧量
3）影响铁合金收得率，影响炉衬寿命，影响金属收得率
3）熔渣的物理性质
1）熔渣的粘度
影响因素：熔渣的成分、熔渣中固体熔点、温度
2）熔渣和钢水的粘度
3）熔渣的密度
影响因素：熔渣体积及钢液在熔渣中的下降速度
4）熔渣的表面张力
5. 硅的氧化与还原的影响因素：
（1）温度：温度低利于硅的氧化
（2）炉渣的成分：增加氧化钙、氧化亚铁的含量，利于硅的氧化，炉渣的氧化性越强越好（3）金属液成分：增加硅的含量，利于硅的氧化
（4）炉气的氧分压:氧分压越高，越利于硅的氧化
锰的氧化与还原的影响因素与硅相同，效果也相同
5.碳氧化反应作用
1）脱碳
2）均匀成分和温度
3）利于熔渣的形成
4）利于非金属夹杂的上浮和有害气体的排出
5）放热升温
6.过剩氧：钢熔池中实际含氧量与理论值之差
产生原因：1）脱碳速度：速度大，过剩氧小
2）一氧化碳的理论氧分压与实际的差距
3）低碳时，受氧化亚铁的氧化性和温度的影响
7. 钢液脱磷
1）条件：高碱度、高氧化性、良好的流动性、充分的搅拌、适当的温度、大渣量
2）回磷：磷从渣中返回钢中
避免措施：1）挡渣出钢，避免下渣
2）提高脱氧前炉渣碱度
3）出钢后向钢包加适量生石灰，提高碱度
4）采取钢包脱氧
5）加入钢包改质剂
8．脱硫
途径：炉渣脱硫（主导，占90%）和气化脱硫
<1>影响钢渣间脱硫的因素：
1）炼钢的温度：高温利于脱硫
2）炉渣碱度：高碱度利于脱硫
3）氧化亚铁：低含量利于脱硫
4）金属液成分：碳、硅增加硫活度，降低氧活度，利于脱硫
脱硫的有利条件：高温、高碱度、低氧化亚铁含量、好流动性
<2>气化脱硫：金属液中硫氧化成气态氧化硫而去除
9. 钢液去气、去杂
1）脱氧方式：1）沉淀脱氧
2）扩散脱氧
3）真空脱氧
脱氧剂：硅、锰（弱）、铝（强）
2）脱氧合金化
镇静钢脱氧类型：钢包雷脱氧、炉内脱氧、钢包内预脱氧
操作步骤：1）脱氧元素先加，合金化元素后加
2）脱氧能力强、贵的合金，脱氧良好后加
3）熔点高，不易氧化的加炉内
10. 炼钢原料：1）金属料
铁水：硅、锰、磷、硫成分控制
废钢：1）块度和尺寸
2）无铁合金
3）洁净
4）不同性质的废钢分类
2）非金属料
造渣剂：石灰、萤石、白云石、火砖块、合成造渣剂
增碳剂：生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉、焦炭粉
3）氧化剂：氧气
11. 氧气顶吹转炉
结构：炉壳、托圈、耳轴及倾动结构
类型：筒球形，锥球形、截锥形
车间特点：1）吹炼时间短、失常效率高
2）运输复杂，数量大
3）温度高，烟尘大，需配置高效能的通风除尘设备
4）吹炼速度快，要求准确、可靠地计量通讯设备
12. 一炉钢冶炼法：
1）单渣法：周期短，金属收得率高，脱硫、磷能力差
2）双渣法：留1/2~2/3，加渣料造渣，脱硫、磷效率高，能避免大渣量引起的喷溅3）留渣法：终渣碱度高，氧化铁含量高、温度高，有助于吹炼前期渣的形成，利于前期脱硫、脱磷，减少石灰石用量
13. 单渣法冶炼周期：装料、吹炼及出钢
吹炼期：
1）吹炼前期：硅、锰氧化期或造渣期
2）吹炼中期：碳氧化期（主脱碳、脱硫）
3）吹炼后期：拉碳期（主脱硫、脱磷）
14. 氧气顶吹转炉炼钢特点
优点：
1）冶炼周期短，生产效率高
2）产品种类多，质量好
3）热效率高，不需要外部热源
4）产品成本低
5）对原料的适应性强
6）基建投资少，建设速度快
7）利于综合利用和实现自动化
缺点：
1）吹损大，金属收得率低
2）相对于顶底复合吹炼，氧气流股对熔池搅拌强度不够，熔池有不均匀性，供养强度和生产率进一步提高受限
15.顶底复合吹炼法
两类：1）顶吹氧气，底吹惰性或中性或弱氧化性气体
2）顶底都吹氧气
特点：1）金属液成分和温度均匀
2）搅拌能力强，改善了渣—金属间反应的平衡条件
3）改变顶枪位置和顶底吹制度，可以控制化渣，利于发挥炉渣的作用与顶吹法和底吹法比较：1）更好的冶金效果
2）更好的经济效益
16. 铁水预处理：铁水进入炼钢炉前，对铁水的锰、磷、硫、氮进行处理
第三章电炉炼钢
1.电炉炼钢：主要指电弧炉炼钢
2. 电弧炉：1）碱性电弧炉：碱性耐火材料作炉衬
2）酸性电弧炉：酸性耐火材料作炉衬
电弧炉优点：1）热效率高
2）温度高
3）温度易调整和控制
4）炉内气氛可以控制
5）可用100%的废钢冶炼，设备简单，占地少，投资少，建厂快
6）容易控制污染
3. 电弧炉炉体：1）金属构件2）炉衬
第四章钢液炉外精炼
1.炉外精炼：
介于炼钢与连铸之间，将基本熔炼炉熔炼出来的初炼钢水导入另一简便的精炼装置，为得到比初炼更高的生产率，更高的质量的钢液而进行的冶金操作。也称二次精炼
2.炉外精炼冶金操作：脱氢、脱氧、脱碳、脱硫、脱磷，非金属夹杂物的形态控制，成分
调整，钢水成分及温度的微调及其均匀化等
3.真空处理方法：
1）液面脱气法，又称钢包脱气法
2）滴流脱气法，又称钢液脱气法
3）循环脱气法RH：将上升管和下降管同时插入钢水，氩气从上升管的1/3处吹入，上升管内瞬间产生大量气泡核，钢中气体向气泡扩散，高温低压下，钢水在呈雨滴状喷入真空室，连续循环
4）提升脱气法DH：将真空室的吸嘴插入钢包，钢液进入真空室进行脱气，分批处理4. 钢包吹氩
原理：
氩气吹入钢水，形成大量细小泡上浮，搅拌钢水，氢和氮向其中扩散，只是氩气泡中氢和氮的分压上浮而增大，上升过程受热膨胀，致使氢和氮分压保持低水平，直至气泡出钢液
作用：1）脱氧和脱碳
2）去除非金属夹杂物
3）均匀钢液成分和温度
5.真空吹氧脱碳VOD特点：
1）优先脱碳，铬氧化损失少
2）良好的去非金属杂质的能力
3）通用性强
4）钢包寿命短
5）向多功能化方向发展
炼铁知识点复习 第一章概论 1、试述3 种钢铁生产工艺的特点。 答：钢铁冶金的任务：把铁矿石炼成合格的钢。工艺流程：①还原熔化过程（炼铁）：铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁；②氧化精炼过程（炼钢）：铁 →精炼（脱C、Si、P 等）→钢。 高炉炼铁工艺流程：对原料要求高，面临能源和环保等挑战，但产量高， 目前来说仍占有优势，在钢铁联合企业中发挥这重大作用。 直接还原和熔融还原炼铁工艺流程：适应性大，但生产规模小、产量低，而且 很 多技术问题还有待解决和完善。 2、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。 答：特点：①在逆流（炉料下降及煤气上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；②在投入（装料）及产出（铁、渣、煤气）之外，无法直接观察炉内反应过程，只能凭借仪器仪表简介观察；③维持高炉顺行（保证煤气流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。 三大过程：①还原过程：实现矿石中金属元素（主要是铁）和氧元素的化学分离；②造渣过程：实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离；③传热及渣铁反应过程：实现成分与温度均合格的液态铁水。 3、画出高炉本体图，并在其图上标明四大系统。 答：煤气系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。 4、归纳高炉炼铁对铁矿石的质量要求。 答：①高的含铁品位。矿石品位基本上决定了矿石的价格，即冶炼的经济性。 ②矿石中脉石的成分和分布合适。脉石中SiO2 和Al2O3 要少，CaO 多，MgO 含量合适。③有害元素的含量要少。S、P、As、Cu 对钢铁产品性能有害， K、Na、Zn、Pb、F 对炉衬和高炉顺行有害。④有益元素要适当。 Mn、Cr、Ni、V、Ti 等和稀土元素对提高钢产品性能有利。上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问题，要考虑冶炼的特殊性。⑤矿石的还原性要好。矿石在炉内被煤气还原的难易程度称为还原性。褐铁矿大于赤铁矿大于磁铁矿，人 造富矿大于天然铁矿，疏松结构、微气孔多的矿石还原性好。⑥冶金性能优良。冷态、热态强度好，软化熔融温度高、区间窄。⑦粒度分布合适。太大，对还原不利；太小，对顺行不利。 5、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。 答：焦炭在高炉内的作用：（1）热源：在风口前燃烧，提供冶炼所需的热量；（2）还原剂：固体碳及其氧化产物CO 是氧化物的还原剂；（3）骨架作用： 焦炭作为软融带以下唯一的以固态存在的物料，是支撑高达数十米料柱的骨架，同时又是煤气得以自下而上畅通流动的透气通路；（4）铁水渗碳。 质量的要求：粒度适中、足够的强度、灰分少、硫含量少、挥发成分含量 合适、反应性弱（C+CO2=2CO）、固定C 高等。 6、试述高炉喷吹用煤粉的质量要求。 答：1、灰分含量低、固定碳量高；2、含硫量少；3、可磨性好；4、粒度细；5、爆炸性弱，以确保在制备及输送过程中的人身及设备安全；6、燃烧性和反 应性好。
冶金原理复习 第一部分基本知识 一、金属矿按金属存在的化学状态分为自然矿石、硫化矿石、氧化矿石和混合矿石四类。 二、通常，人们习惯将冶金方法进行粗略划分，划分为两大类：火法冶金、湿法冶金。冶金方法进行细致划分，可分为三大类：火法冶金、湿法冶金、电冶金。 三、火法冶金生产中常见的单元过程有原料准备（破碎、磨制、筛分、配料等）、原料炼前处理（干燥、煅烧、焙烧、烧结、造球或制球团）、熔炼（氧化、还原、造锍、卤化等）、吹炼、蒸馏、熔盐电解、火法精炼等过程。 四、金属如何分类？ 现代工业上习惯把金属分为黑色金属和有色金属两大类，铁、铬、锰三种金属属于黑色金属，其余的金属属于有色金属。有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属和稀有金属四类。 五、什么是湿法冶金？ 在低温下（一般低于１００℃，现代湿法冶金温度可达３００℃）用熔剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，通过液固分离等制得含金属的净化液，然后再从净化液中将金属提取和分离出来。 六、矿物是地壳中具有固定化学组成和物理性质的天然化合物或自然元素。４
七、脉石是矿石中的无用矿物。 八、精矿是经过选矿处理而获得的、高品位的矿石叫做精矿。 九、什么是火法冶金？１０ 是指矿石（或精矿）经预备处理、熔炼和精炼等冶金过程，在高温下发生一系列物理化学变化，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。 十、电冶金是利用电能来提取精炼金属的方法。按电能转换形式不同可分为两类：电热冶金和电化冶金。 十一、电化冶金是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。电化冶金分为水溶液电化冶金和熔盐电化冶金两类。 十二、熔盐电化冶金（也称熔盐电解）是在高温熔融体中进行电化作用，使金属从含金属盐类的熔体中析出的冶金（如铝电解）。 十三、湿法冶金生产中常见的单元过程有原料准备（破碎、磨制、筛分、配料等）、原料预处理（干燥、煅烧、焙烧）、浸出或溶出、净化、沉降、浓缩、过滤、洗涤、水溶液电解或水溶液电解沉积等过程。 十四、火法冶金具有生产率高、流程短、设备简单及投资省的优点，但有不利于处理成分结构复杂的矿石或贫矿的缺点。
钢铁冶金 1.焦炭在高炉中有什么作用？ 答：焦炭在高炉中有四个作用：供热还原剂骨架供碳。 2.铁矿石有哪几种类型？什么是富矿、贫矿？ 答：磁铁矿（主要含矿物为四氧化三铁）、赤铁矿（主要含矿物为三氧化二铁）、褐铁矿（主要含矿物为含结晶水的氧化铁矿）和菱铁矿（主要含矿物为碳酸盐铁矿石）等。实际含铁品位大于理论品位的70%时称为富矿。实际含铁品位低于理论品位的70%时称为贫矿。 3.带式抽风烧结机的原料、工艺过程、料层结构？ 答：原材料包括含铁物料、熔剂和燃料。工艺过程：（1）烧结原料的准备①含铁原料：含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。 ②熔剂：要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。③燃料：主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。配料与混合（2）配料：配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。常用的配料方法：容积配料法和质量配料法。容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料的质量与体积成比例这一条件进行的。准确性较差。质量配料法是按原料的质量配料。比容积法准确，便于实现自动化。②
混合：混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。（3）混合作业：加水润湿、混匀和造球。根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。一次混合的目的：润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。二次混合的目的：继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。用粒度10～Omm的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合，混合时间约50s。使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于2．5～3min。我国烧结厂大多采用二次混合。（4）烧结生产：烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。①布料：将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～25mm，厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。铺完底料后，随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。目前采用较多的是圆辊布料机布料。②点火：点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧：点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在1250±50℃。点火时间通常40～60s。点火真空度4～6kPa。点火深度为10～20mm。③烧结：准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结风
在决定考研的那一刻，我已预料到这一年将是怎样的一年，我做好了全身心地准备和精力来应对这一年枯燥、乏味、重复、单调的机械式生活。可是虽然如此，我实在是一个有血有肉的人呐，面对诱惑和惰性，甚至几次妥协，妥协之后又陷入对自己深深的自责愧疚当中。这种情绪反反复复，曾几度崩溃。 所以在此想要跟各位讲，心态方面要调整好，不要像我一样使自己陷入极端的情绪当中，这样无论是对自己正常生活还是考研复习都是非常不利的。 所以我想把这一年的经历写下来，用以告慰我在去年饱受折磨的心脏和躯体。告诉它们今年我终于拿到了心仪学校的录取通知书，你们的付出和忍耐也终于可以扬眉了。 知道自己成功上岸的那一刻心情是极度开心的，所有心酸泪水，一扫而空，只剩下满心欢喜和对未来的向往。 首先非常想对大家讲的是，大家选择考研的这个决定实在是太正确了。非常鼓励大家做这个决定，手握通知书，对未来充满着信念的现在的我尤其这样认为。当然不是说除了考研就没有了别的出路。只不过个人感觉考研这条路走的比较方便，流程也比较清晰。没有太大的不稳定性，顶多是考上，考不上的问题。 而考得上考不上这个主观能动性太强了，就是说，自己决定自己的前途。所以下面便是我这一年来积攒的所有干货，希望可以对大家有一点点小小的帮助。 由于想讲的实在比较多，所以篇幅较长，希望大家可以耐心看完。文章结尾会附上我自己的学习资料，大家可以自取。 华北理工大学材料与化工初试科目：(101)思想政治理论(204)英语二 （302）数学二(801)冶金原理或(803)金属学
(801)冶金原理参考书： 《钢铁冶金原理》第三版黄希祜，冶金工业出版社 先说英语吧。 词汇量曾经是我的一块心病，跟我英语水平差不多的同学，词汇量往往比我高出一大截。从初中学英语开始就不爱背单词。在考研阶段，词汇量的重要性胜过四六级，尤其是一些熟词僻义，往往一个单词决定你一道阅读能否做对。所以，一旦你准备学习考研英语，词汇一定是陪伴你从头至尾的一项工作。 考研到底背多少个单词足够？按照大纲的要求，大概是5500多个。实际上，核心单词及其熟词僻义才是考研的重点。单词如何背？在英语复习的前期一定不要着急开始做真题，因为在单词和句子的基础非常薄弱的情况下，做真题的效果是非常差的。刚开始复习英语的第一个月，背单词的策略是大量接触。前半月每天两个list，大概150个单词左右，平均速度大概1分钟看1个，2个半小时可以完成一天的内容。前一个月可以把单词过两遍。 历年的英语真题，单词释义题都是高频考点，这一点在完型中体现的非常突出，不仅是是完型，其实阅读中每年也都有关于单词辨析的题目，掌握了高频单词，对于做题的帮助还是非常大的，英语真题我用的是木糖英语真题手译。 进入第二个月开始刷真题，单词接触的量可以减少，但是对于生疏词应该进行重点的记忆，一天过1个list（75个单词）。一定记住的有两点：①背单词不需要死记单词的拼写！②多余的方法无用，音标法加上常用的词根词缀就能搞定考研英语的词汇！ 9月开学后，专业课的学习进入白热化的阶段。英语学习的重中之重变成了
1.金属是如何分类的？黑色金属宝库哪些？ 答：有色金属和黑色金属两类。黑色金属包括：铁、铬、锰。 2.简述各种冶金方法及其特点？ 答：（1）火法冶金。它是指在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。整个过程可分为原料准备、冶炼和精炼三个工序。过程所需能源主要靠燃料供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供的。 （2）湿法冶金。它是在常温或低于100℃下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。由于绝大部分溶剂为水溶液，故也称水法冶金。该方法包括浸出、分离、富集和提取等工序。 3.钢铁冶炼的任务是什么？ 答：在炼铁炉把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不同方法炼成合格的钢，再铸成钢锭或连铸坯。 4.提取冶金学和物理冶金学？ 答：提取冶金学：是研究如何从矿石中提取金属或金属化合物的生产过程，由于该过程伴有化学反应，故又称化学冶金。 物理冶金学：是通过成形加工制备有一定性能的金属或合金材料，研究其组成、结构的在联系，以及在各种条件下的变化规律，为有效地使用和发展特 定性能的金属材料服务。它包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属 压力加工等。 （3）电冶金:它是利用电能提取和精炼金属的方法。按电能形式可分为两类： 1) 电热冶金：利用电能转变成热能，在高温下提炼金属，本质上与火 法冶金相同。 2）电化学冶金：用化学反应使金属从含金属的盐类的水溶剂或熔体中 析出，前者成为溶液电解，如铜的电解冶炼，可归入湿法冶金；后者 称为熔盐电解，如电解铝，可列入火法冶金。 5.钢铁与的区别 答：钢和铁最根本的区别是含碳量不同。生铁中含碳量大于2%，钢中含碳量小于2%。钢的综合性能，特别是机械性能（抗拉强度、韧性、塑形）比生铁好得多，因而用途也比生铁广泛的多。 6.为什么要进行选矿？常用对选矿方法有哪几种？ 答：选矿的目的主要是为了提高矿石品位； 常用的方法有:重力选矿法、磁力选矿法、浮游选矿法。 （1）重力选矿法：简称重选，是利用不同密度或粒度的矿粒在选矿介质中具有不同沉 降速度的特性，将在介质中运动的矿粒混合物进行选别，从而达到 使被选矿物与脉石分离的目的。 （2）磁力选矿法：简称磁选法。磁选法是利用矿物和脉石的磁性差异，在不均匀的磁
第二章高炉炼铁原料 一、单选题 1.高碱度烧结矿的主要粘结相是：（B） A 铁酸钙 B 硅酸盐和铁酸钙 C 硅酸盐类 2.在炉料下降过程中容易出现软化收缩现象，且热性能较差的是。（B）A 烧结矿B 球团矿 C 天然矿 3.烧结矿中残留有自由的CaO称为：(C) A 矿化作用 B 铁酸钙 C 白点 D 生石灰 4.生矿中最易还原的是：(A) A 褐铁矿 B 磁铁 C 赤铁矿 D 菱铁矿 5.高炉冶炼用焦碳对水分的主要要求是：(C) A 低 B 高 C 低、稳定 D 高、稳定 6.煤粉喷入高炉可代替焦碳的作用是：(C) A 料柱骨架、渗碳剂 B 发热剂、还原剂 C 发热剂、还原剂、渗碳剂 D 发热剂、还原剂、料柱骨架 7.烧结中的制粒是为了提高混合料的：(A) A 透气性 B 强度 C 硬度 D 化合性 8.我国高炉用喷吹燃料主要的是：(C) A 天然气 B 重油 C 无烟煤 D 烟煤 9.烧结过程中温度最高的区域是： (A) A 燃烧层 B 烧结矿层 C 干燥层 D 过湿层 10.铁矿石中酸性脉石的主要成分是：(C) A CaO B Al2O3 C SiO2 D MgO 11.一般富矿的含铁量占理论含铁量的：(C) A 50％ B 60％ C 70％ D 80％ 12.下列高炉物料还原有易到难的排列顺序正确的是：(C) A 球团矿,烧结矿,褐铁矿 B 烧结矿,球团矿,褐铁矿 C 褐铁矿,赤铁矿,磁铁矿 D 褐铁矿,磁铁矿,赤铁矿 13.烧结过程中温度最高的区域是：(A) A 燃烧层 B 烧结矿层 C 干燥层 D 过湿层 14.喷吹煤粉的主要目的是：(C) A 高炉顺行 B 便于调剂炉况 C 降低焦比 D 提高冶强 15.烧结中的制粒是为了提高混合料的：(B) A 透气性 B 强度 C 硬度 D 化合性 16.在烧结混合料料中，打水消化时能放出大量热量的是：(B) A 石灰石 B 生石灰 C 白云石 D 萤石 二、判断题 17.烧结粘结相最好的为铁酸钙粘结相。(√) 18.一般来说，焦碳的反应性越高，越易燃烧，因此其质量越好。(X) 19.烧结矿中增加MgO的含量，可改善烧结矿强度、低温还原粉化性能和软熔性能。(X)20.焦碳水分大小不会影响焦比，所以冶炼过程中对焦碳含水量的化不须调整入炉焦量。(X) 21.高碱度烧结矿加酸性球团是目前认为最好的原料结构。(√) 22.矿石是在现有的经济技术条件下能从中提取单质的物质的总和。(X)
科技大学2008 /2009学年第1学期 《钢铁冶金原理》考试试题A 课程号：61102304 考试方式：闭卷 使用专业、年级：冶金2006 任课教师： 考试时间：2009 备 注： 一、 简答题（共5题，每题4分，共20分） 1. 请给出活度的定义及冶金中常用的三种标准态。 2. 什么是酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物？如何表示炉渣的 碱度？ 3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？ 4. 何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自山能？写出形成质量理标 准溶 液的标准溶解吉布斯自山能汁算式。 5. 何为氧化物的氧势？氧化物的氧势与其稳定性关系如何？ 二、 填空题（共20空，每空1分，共20分） 1. 在恒温、恒压下，溶液的热力学性质 对某一组元摩尔 量的 偏微分值称为溶液中该组元的偏摩尔量。 2. 在任意温度下，各 组元在 全部 浓度围均服从 拉乌尔 定律的溶液称为理想溶液。 3. 按照熔渣离子 结构理论,熔渣由简单的 阳 离子、 阴 离子和复合 阴 离子团所组 成。 4. 熔渣的氧化性表示熔渣向 金属液（或钢液） 提供 氧 的能力，用熔渣中 FeO 的活度表示。 5. 在一定温度下，把熔渣具有 ________ 粘度的组成点 连成线，称为熔渣的等粘度曲线。 6. 若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成 正比 ， 垃載対酣 nnnnnnnnnnnn 豊躱 ..... ........... ...........................................
且反应级数与反应物的计量系数相等,这样
的反应称为基元反应。 7. 气体分子在 分子（或得华）引力 的作用下被吸附到固体或 液体的表面上称为物理吸附；在 化学键力 的作用下被 吸附到固体或液体的表面上，称为化学吸附。 三、 分析题（共2题，每题12分，共24分） 1. 请写出图1中各条曲线所代表的反应，各区域稳定存在的氧化物, 利用热力学原理分析各氧化物稳定存在的原因。 2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应：4[C] + （Cr 3O 4） = 3[Cr] + 4CO, 试用热力学原理分 析有利于实现去碳保珞的热力学条件。 1UU 80 60 40 20 400 600t t 800 1000 1 200 675 737 温度八C
1、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。 特点： 1）在逆流（炉料下降及煤气上升）过程中，完成复杂的物理化学反应； 2）在投入（装料）及产出（铁、渣、煤气）之外，无法直接观察炉内反应过程； 3）维持高炉顺行（保证煤气流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。 三大主要过程： 1）还原过程 实现矿石中金属元素（主要是Fe）和氧元素的化学分离； 2）造渣过程 实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离； 3）传热及渣铁反应过程 实现成分及温度均合格的液态铁水。 2、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。 焦炭的三大作用： 1）热源→在风口前燃烧，提供冶炼所需热量； 2）还原剂→本身及其氧化产物CO均为铁氧化物的还原剂； 3）骨架和通道→矿石高温熔化后，焦炭是唯一以固态存在的物料。 有支撑数十米料柱的骨架作用 有保障煤气自下而上畅流的通道作用
作用3）是任何固体燃料所无法替代的。 4）生铁渗碳的碳源。 对焦炭的质量要求： 1）强度高； 2）固定C高； 3）灰分低； 4）S含量低； 5）挥发份合适； 6）反应性弱（C＋CO2→2CO）； 7）粒度合适 为矿石平均粒度的3～5倍为宜，d小/d大≈0.7 3、熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。 1）、有效容积利用系数ημ 定义：每M3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（t/ m3.d）。 我国ημ＝1.6～2.4 t/ m3.d ； 日本ημ＝1.8～2.8 t/ m3.d 2）、焦比 定义：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数（Kg/t）。 我国焦比为250～650Kg/t 3）、焦炭冶炼强度 定义：每m3高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数（t/ m3.d）。 一般为0.8～1.0t/ m3.
名词解释 脉石：铁矿石中除有含Fe的有用矿物外，还含有其它化合物，统称为脉石。 焦比：冶炼每吨生铁消耗干焦或综合焦炭的千克数。 熔剂：由于高炉造渣的需要，入炉料中常配有一定数量助熔剂，简称熔剂。 有效容积利用系数：在规定的工作时间内，每立方米有效容积平均每昼夜生产的合格铁水的吨数。等于[t/（m3*d）]=合格生铁折合产量/有效容积×规定工作日 休风率：高炉休风时间（不包括计划中的大中及小修）占规定工作时间的百分数。 冶炼强度：冶炼过程强化的程度，干焦耗用量/有效容积×实际工作日 直接还原：铁矿石还原剂为固态炭，产物为CO的反应。 耦合反应：某个渣中的离子得到或失去电子成为铁液中不带电的中性原子与另一个铁中原子失去或得到电子而成为渣中离子的氧化还原反应成为耦合反应。 熔化温度：理论上就是相图上液相线温度，或炉渣在受热升温过程中固相完全消失的最低温度。 熔化性温度：炉渣可自由流动的最低温度粘度曲线与45切线的切点温度。 长渣和短渣：温度降到一定值后，粘度急剧上的称为短渣；随温度下降粘度上升缓慢称为长渣。 液泛现象：反应生成的气体穿过渣层，生成气泡，气泡稳定存在于渣层内，炉渣在焦块空隙之间产生类似沸腾现象的上下浮动。 热交换的空区或热储备区：炉身中下部区间内，煤气与炉料的温差很小，大约只有50℃左右，是热交换及其缓慢的区域，成为热交换的空区或热储备区。 水当量：表示单位时间内炉料和炉气流温度变化1℃是所吸收或放出的热量。 上部调节：利用装料制度的变化一调节炉况称为上部调节。 下部调节：调节风速，鼓风动能及喷吹量等送风制度方面参数一调节炉况称为下部调节。 简答题 1、高炉冶炼的过程主要目的是什么？ 答：用铁矿石经济而高效率的得到温度和成分合乎要求的业态生铁。 2、高炉冶炼过程的特点是什么？ 答：在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂的交织在一起的化学反应和物理变化，且由于高炉是密封的容器，除去投入及产出外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察。 3、焦炭在高炉中的作用是什么？ 答：○1提供冶炼所需热量; ○2作为氧化物还原所需的还原剂; ○3作为骨架，保证高炉内透气性; ○4铁水渗碳。 4、高炉冶炼对焦炭质量的要求是什么？ 答：○1要有足够的强度○2固定C量高而灰分低○3焦炭带入硫量低○4挥发分的的质量分数为0.8%-1.2% ○5成分性能以及粒度的稳定性。 5、铁矿粉造块的目的是什么？ 答：(1)将粉状料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求; (2)通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善; (3)通过造块去除某些有害杂质，回收有益元素达到综合利用资源和扩大炼铁矿石原料资源。
钢结构期末复习资料整理 第一章绪论 1 ?钢结构和其他材料的结构相比，钢结构具有哪些特点？答：钢材的强度高，塑性和韧性好；钢结 构的质量轻；钢材材质均匀，接近各向同性；钢结构制作简便，施工工期短；钢结构的密闭性好；钢结构的耐腐蚀性差，耐火性差；在低温和其他条件下可能发生脆性断裂。 2. 钢结构在工程中的应用：工业厂房；大跨度结构；高耸结构；多层和高层建筑；承受荷载影响及地震作用的结构；板壳结构；其他特种结构；可拆卸或移动的结构；轻型钢结构；和混凝土组合成的组合结构。 3. 结构的极限状态：当结构或其组成超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。 4.承载能力极限状态: 指结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形时的极限状态; 正常使用极限状态：指结构或构架达到正常使用或耐久性能的某项规定限值时的极限状态）。 5.结构可靠度Ps：结构在规定的时间内，在规定的条件下完成预定功能的概率 第二章钢结构的材料 1. 钢结构中所用钢材应具有哪些性能？①钢材应具有较高的屈服强度？y和抗拉强度？u：?y是衡量结构承载能力的指标，？y高则可减轻结构自重，节约钢材和降低造价。？u是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，同时？u高可以增加结构的安全储备。②较高的塑性和韧性：塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗重复荷载作用的能力。③良好的工艺性能（包括冷加工、热加工和焊接性）：良好的工艺性能不但要易于加工成各种形式的结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不利影响。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。 2. 塑性破坏：钢材在超过屈服点即有明显的塑性变形产生，超过抗拉强度时将在很大变形的情况下断裂。后果：塑性变形的断口平直，并因晶体在剪切之下相互滑移的结果而呈纤维状，塑性破坏之前，结构有明显的塑性变形产生，且有较长的持续时间，可便于发现和补救。 3. 脆性破坏：钢材没有的塑性变形产生或只有很小塑性变形而发生破坏。后果：脆性破坏之前，结构 没有明显的塑性变形产生，且发生很突然，后果很危险。 4. 强度：屈强比是衡量钢材强度储备的一个系数。屈强比越低安全储备越大，但屈强比过小时，不经济。当屈强比过大时，安全储备较小，且构件的塑性变形能力较小。 5. 塑性：指钢材在应力超过屈服点后，能产生显著残余变形而不立即断裂的性质。 6. 冲击韧性：指在钢材塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，是衡量钢材抵抗动力荷载能力的指标。①是钢材塑性和强度的综合表现，可以用来判断钢材在动力荷载作用下是否会发生脆性破坏；②冲击 韧性好表示在动力荷载作用下破坏时吸收能量多；③对于需要验算疲劳的结构所用的钢材应具有不同 试验温度下的冲击韧性的合格保证；④冲击韧性受温度的影响较大，钢材具有低温冷脆性。 7. 冷弯性能：指钢材在常温下加工发生塑性变形时，对产生裂纹的抵抗能力。①冷弯性能用冷弯试验来检测，检测时如果时间弯曲180度，无裂纹、断裂或分层，即试件冷弯合格。②制作结构构件和非结构构件的钢材的冷加
2016年辽宁科技大学专升本考试大纲《冶金工程专 业》 【指定参考教材】 1.《钢铁冶金原理》黄希祜主编，冶金工业出版社 2.《钢铁冶金学（炼铁部分）》王筱留主编，冶金工业出版社 3.《钢铁冶金学（炼钢部分）》陈家祥主编，冶金工业出版社 4.《机械设计基础》杨可桢，程光蕴，李仲生主编，高等教育出版社高等教育出版社 考试科目：冶金原理、钢铁冶金学、机械设计基础 考试时间：150分钟 成绩分配：总分200分，其中冶金原理50分、钢铁冶金学100分、机械设计基础50分 第一部分《冶金原理》 一、冶金热力学基础 1、掌握化学反应的吉布斯自由能和平衡常数的计算方法。 2、掌握活度及活度系数的计算方法。 3、掌握活度标准态的选取。 二、冶金动力学基础 1、掌握冶金动力学的基本理论。 2、掌握冶金反应中某一反应级数的判断方法。 3、掌握零级、一级、二级反应的反应速率的计算方法。 三、金属熔体 1、了解金属熔体的种类。 2、了解熔铁及其合金的结构以及物理性质。 3、掌握铁液中组分活度的相互作用系数的计算。 四、冶金炉渣 1、掌握钢铁冶金熔渣的结构理论、熔渣的化学和物理性质。 2、掌握二元渣系的相图的分析方法。 3、掌握三元相图的基本知识及基本结构。 五、氧化熔炼反应
1、掌握氧化熔炼反应的物理化学原理以及氧势图在这里的应用。 2、掌握在冶金过程中硫、磷、硅等有害元素的去除方法。 六、钢液的二次精练 1、了解二次精练的含义。 2、掌握钢液真空处理的方法及热力学原理。 3、了解吹氩处理的作用以及热力学原理。 4、掌握钢中夹杂物的处理方法，钢液中夹杂物的种类及产生原因。第二部分《钢铁冶金学》 一、概论 1、了解高炉冶炼的基本过程及冶炼特点。 2、熟练掌握高炉冶炼的目的、原燃料的种类、性能要求。 3、了解高炉的主要产品。 二、铁矿粉造块 1、了解铁矿粉造块的意义及基本工艺过程。 2、熟练掌握烧结、球团的基本原料、成矿过程。 3、掌握烧结、球团过程的重要物理化学反应。 三、高炉炼铁基本理论 1、熟练掌握高炉逐级还原原则、高炉还原原理。 2、掌握炉渣在高炉冶炼过程中的作用和成渣过程。 3、掌握高炉风口前燃烧的作用及基本特点。 4、了解终渣的理化性质。 5、掌握高炉炉渣脱硫反应。 四、高炉冶炼过程中的传输现象 1、了解高炉常见的传输现象、高炉炉料下降的条件。 2、熟练掌握高炉用散料的基本参数及对高炉透气性、高炉煤气运动的影响，高炉煤气流分布的特点及采取的上部调剂的操作方法。 3、掌握高炉简单的热交换规律。 五、高炉冶炼能量利用 掌握燃料比，焦比等常用指标的概念及简单计算。 六、高炉炼铁工艺 1、熟练掌握高炉基本操作制度。 2、掌握高炉强化冶炼的措施。 七、炼钢的任务、原材料和耐火材料
钢的合金化概论 1、钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？ 钢中常存的杂质有:Mn、Si、S、P、N、H、O等。 S易产生热脆；P易产生冷脆。 2、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为几种，请举例说明。 合金元素对纯铁γ相区的影响可分为四种： （1）开启γ相区(无限扩大γ相区)，如Mn、Ni、Co （2）扩展γ相区(有限扩大γ相区)，如C、N、Cu、Zn、Au （3）封闭γ相区(无限扩大α相区)，如Cr、V，W、Mo、Ti、Si、Al、P、Be （4）缩小γ相区(但不能使γ相区封闭)，如B、Nb、Zr 3、在铁碳相图中，含有0.77%C的钢称为共析钢，如果在此钢中添加Mn或Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？含有0.77%C的Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢为过共析钢。因为几乎所有合金元素都使Fe-C 相图中S点左移，S点左移意味着共析碳含量降低。 4、合金元素V、Cr、W、Mo、Mn、Co、Ni、Cu、Ti、Al中哪些是铁素体形成元素？哪些是奥氏体形成元素？哪些能在α-Fe中形成无限固溶体？哪些能在γ-Fe中形成无限固溶体？ 铁素体形成元素： V、Cr、W、Mo、Ti； 奥氏体形成元素：Mn、Co、Ni、Cu； 能在α-Fe中形成无限固溶体的元素：Cr、V； 能在γ-Fe中形成无限固溶体的元素：Mn、Co、Ni。 5、合金元素对钢的共析温度有哪些影响？合金元素对钢的共析体含碳量有何影响？ 扩大γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度下降；缩小γ相区的元素使铁碳合金相图的共析转变温度上升。 几乎所有合金元素都使S点碳含量降低；尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。6、常见的碳化物形成元素有哪些？哪些是强碳化物形成元素、中强碳化物形成元素、弱碳化物形成元素？ 常见的碳化物形成元素有：Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、Mo、Mn、Fe； 强碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V；
且反应 级数 与反应物的 计量系数 相等，这样的反应称为基元反应。 7.气体分子在 分子（或范得华）引力 的作用下被吸附到固体或液体的表面上称为物理吸附；在 化学键力 的作用下被吸附到固体或液体的表面上，称为化学吸附。 三、分析题（共2题，每题12分，共24分） 1．请写出图1中各条曲线所代表的反应，各区域稳定存在的氧化物，利用热力学原理分析各氧化物稳定存在的原因。 2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应： 344[C](Cr O )3[Cr]4CO +=+，试用热力学原理分析有利于实现去碳保铬的热力学条件。 图1 四、计算题（共3题，每题12分，共36分）
1. 测得温度1873K 还原渣及GCrl5钢的表面张力分别为及1-?m N ，两者的接触角 38=α。试求钢--渣的界面张力，并确定此种还原渣能否在钢液中乳化? 解： 305 .138cos 45.063.1245.063.1cos 202222 =???-+=-+=s m s m ms σσσσσ 铺展系数：125.0305.145.063.1-=--=--=ms s m S σσσ 铺展系数小于0，说明此熔渣不易在钢渣中乳化。 2.在用CO 还原铁矿石的反应中，l173K 的速率常数 12110987.2--?=s k ，1273K 的速率常数12210623.5--?=s k 试求：(1) 反应的活化能；(2)1673K 的速率常数k 值；(3)1673K 的可逆反应的速率常数：)1 1(0K k ++。 反应为 ()2CO FeO CO s FeO +=+； T G m r 26.24228000 +-=? 1-?mol J 解：（1）由?? ? ??-=RT E k k a exp 0 可得： ?? ? ???-=?-1173314.8exp 10978.202a E k ?? ? ???-=?-1273314.8exp 10623.502a E k 先对上两式取对数，而后在相减，可得： ?? ? ??-- =??--1273111731 147.1910623.510978.2lg 2 2 a E
《冶金工程概论》课程教学大纲 课程编号：0802505104 课程名称：冶金工程概论 英文名称：Conspectus of Metallurgical Engineering 课程类型：专业选修课 总学时：24 讲课学时：24 实验学时：0 学时：24 学分：1.5 适用对象：冶金、材料等专业 先修课程：无机化学、材料热力学等 一、课程性质、目的和任务 冶金工程概论课程是从事冶金行业和金属材料的一门专业基础课，它是在学生学习无机化学的基础上，系统地介绍了钢铁和主要有色金属(铜，铝等)提取冶金过程的基本原理，工艺特点和基本工艺流程。通过学习，学生对冶金(包括火法，湿法和电冶金)生产过程有一个全面而概括的了解，初步掌握冶金的基本知识，为进一步学习冶金学理论、机加工生产工艺和金属材料理论打下必要的专业基础。除此之外，本课程还简要介绍了金属的分类，主要金属的性质，用途，资源状况，生产方法，近年来的世界产量和价格，以及发展我国冶金工业的基本国情等方面的内容。 本课程旨在介绍冶金工业在国民经济的地位，冶金工业的原料，冶金过程和方法，冶金工程设计和新技术。使学生了解冶金工业概况和冶金技术的进步，为材料开发提供新的思路。 要求学生认识冶金工业是国民经济的支柱产业。了解冶金工程的主要研究内容是从金属矿石中提取有价元素加工成纯金属和金属化合物的原理和工艺，涉及过程自动控制，工程设计，新材料制备等领域。 二、教学基本要求 本课程介绍炼铁、炼钢、铜冶金和铝冶金原理、工艺及设备，以炼铁和炼钢为重点。学完本课程应达到以下基本要求： 1．了解金属及其分类方法，金属的产量和价格，冶金工业在国民经济中的地位和作用；矿石、矿床和矿物的概念及金属元素在地壳中的分布；掌握冶金和冶金方法，冶金工艺流程和冶金过程；选矿的基本任务，工艺指标和选矿方法.。 2．了解高炉炼铁的基本知识，高炉附属设备和高炉生产的发展方向。熟练掌握高炉冶炼用原料及要求，高炉冶炼中铁氧化物碳热还原的一般规律，高炉冶炼炉内反应，高炉结构以及高炉生产的主要技术经济指标。 3．了解电弧炉炼钢和平炉炼钢；掌握炼钢的基本原理，氧气转炉炼钢法。 4．了解铜的基本性质与炼铜方法，熔池熔炼，冰铜吹炼；重点掌握造锍熔炼的原理和方法及粗铜精炼。
金属材料学复习资料 题型：判断，选择，简答，问答 第一章 1.要清楚的三点： 1)同一零件可用不同材料及相应工艺。例：调质钢；工具钢 代用 调质钢：在机械零件中用量最大，结构钢在淬火高温回火后具有良好的综合力学性能，有较高的强韧性。适用于这种处理的钢种成为调质钢。调质钢的淬透性原则，指淬透性相同的同类调质钢可以互相代用。 2)同一材料，可采用不同工艺。例：T10钢，淬火有水、水- 油、分级等。强化工艺不同，组织有差别，但都能满足零件要求。力求最佳的强化工艺。 淬火冷却方式常用水-油双液淬火、分级淬火。成本低、工艺性能好、用量大。 3)同一材料可有不同的用途。例：602有时也可用作模具。低合 金工具钢也可做主轴，15也可做量具、模具等。 602是常用的硅锰弹簧钢，主要用于汽车的板弹簧。低合金工具钢可制造工具尺寸较大、形状比较复杂、精度要求相对较高的模具。15只在对非金属夹杂物要求不严格时，制作切削
工具、量具和冷轧辊等。 2.各种强化机理（书24页） 钢强化的本质机理：各种途径增大了位错滑移的阻力，从而提高了钢的塑性变形抗力，在宏观上就提高了钢的强度。 1)固溶强化：原子固溶于钢的基体中，一般都会使晶格发生畸 变，从而在基体中产生弹性应力场，弹性应力场与位错的交互作用将增加位错运动的阻力。从而提高强度，降低塑韧性。 2)位错强化：随着位错密度的增大，大为增加了位错产生交割、 缠结的概率，所以有效阻止了位错运动，从而提高了钢的强度。但在强化的同时，也降低了伸长率，提高了韧脆转变温度。 3)细晶强化：钢中的晶粒越细，晶界、亚晶界越多，可有效阻 止位错运动，并产生位错塞积强化。细晶强化既提高了钢的强度，又提高了塑性和韧度，所以是最理想的强化方法。 4)第二相强化：钢中微粒第二相对位错有很好的钉扎作用，位 错通过第二相要消耗能量，从而起到强化效果。 根据位错的作用过程，分为切割机制和绕过机制。 根据第二相形成过程，分为回火时第二相弥散沉淀析出强化； 淬火时残留第二相强化。
第一篇冶金熔体 第一章冶金熔体概述 1. 什么是冶金熔体它分为几种类型 在火法冶金过程中处于熔融状态的反应介质和反应产物（或中间产品）称为冶金熔体。它分为：金属熔体、熔渣、熔盐、熔锍。 2.何为熔渣简述冶炼渣和精炼渣的主要作用。 熔渣是指主要由各种氧化物熔合而成的熔体。 冶炼渣主要作用在于汇集炉料中的全部脉石成分，灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物分离。 精炼渣主要作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化物，使之与主金属分离。 3.什么是富集渣它与冶炼渣的根本区别在哪里 富集渣：使原料中的某些有用成分富集与炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。 冶炼渣：汇集大部分杂质使其与熔融的主要冶炼产物分离。 4.试说明熔盐在冶金中的主要应用。
在冶金领域，熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼。熔盐还在一些氧化物料的熔盐氯化工艺以及某些金属的熔剂精炼法提纯过程中广泛应用。 第二章冶金熔体的相平衡图 1. 在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。 X ：A 10% ，B 70% ，C 20% ； Y ：A 10% ，B 20% ，C 70% ； Z ：A 70% ，B 20% ，C 10% ； 若将3kg X 熔体与2kg Y 熔体和5kg Z 熔体混合，试求出混合后熔体的组成点。 2.下图是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图 （1）写出各界限上的平衡反应 （2）写出P、E两个无变点的平衡反应 （3）分析下图中熔体 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 的冷却结晶路线。
3.在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时，有哪些基本规律答：1 背向规则2杠杆规则3直线规则4连线规则 5 三角形规则6重心规则7切线规则8共轭规则等 第三章冶金熔体的结构 1. 熔体远距结构无序的实质是什么 2.试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。
《钢铁冶金原理》基本知识点 By Moonlight 2009/10/17 注：主要知识点是基于老师上课提问的问题，限于名词、概念、公式的解析。 1、 活度、活度系数、活度的标准态： 以拉乌尔定律或亨利定律为基准或参考态，引入修正后的浓度值称为活度；而此修正系数称为活度系数。 具有纯物质、假想纯物质及 =1﹪溶液蒸汽压或两定律的比例常数的状态称为活度的标准态。 2、 、 、 的含义： ， 分别为以拉乌尔定律为基准或参考态，对组分浓度修正时的修正系数和以亨利定律为基准或参考态，对组分浓度修正时的修正系数。 指的是稀溶液以纯物质为标准态的活度系数，其值为常数。 3、 活度标准态选择的一般原则以及钢铁冶金过程中组分活度标准态如何选择？ 一般作为溶剂或浓度较高的组分可选纯物质作为标准态，若组分的浓度比较低时，可选用假想纯物质或质量为1﹪溶液作为标准态。 在冶金过程中，作为溶剂的铁，如果其中元素的溶解量不高，而铁的浓度很高时，可选纯物质作为标准态， =x [Fe]=1,Fe r =1 ；如果溶液属于稀溶液，则可以浓度代替活度（H K 标准态）；熔渣中组分的活度常选用纯物质标准态。 4、 理想溶液，稀溶液以及超额函数： 理想溶液：在整个浓度范围内，服从拉乌尔定律的溶液； 稀溶液：溶质蒸汽压服从亨利定律，溶剂蒸汽压服从拉乌尔定律的溶液； 超额函数：实际溶液的偏摩尔量（或摩尔量）与假想其作为理想溶液时的偏摩尔量（或摩尔量）的差值。 ex B G =RT ln B r ex m G =RT ln B B x r ∑ 5，为什么温度升高使实际溶液趋向于理想性质？ 由()2 B B T T G H T ???=-? 知： 2 ln B B T r H RT ??=-? B w
科技大学2008 /2009 学年第 1 学期 《钢铁冶金原理》考试试题A 课程号：61102304 考试方式：闭卷 使用专业、年级：冶金2006 任课教师： 考试时间：2009 备 注： 一、简答题 （共5题，每题4分，共20分） 1. 请给出活度的定义及冶金中常用的三种标准态。 2. 什么是酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物？如何表示炉渣的碱度？ 3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？ 4. 何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自由能？写出形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自由能计算式。 5. 何为氧化物的氧势？氧化物的氧势与其稳定性关系如何？ 二、填空题（共20空，每空1分，共20分） 1.在恒温、恒压下，溶液的 热力学性质 对某一组元 摩尔 量的 偏微分 值称为溶液中该组元的偏摩尔量。 2.在任意温度下， 各 组元在 全部 浓度围均服从 拉乌尔 定律的溶液称为理想溶液。 3.按照熔渣 离子 结构理论，熔渣由简单的 阳 离子、 阴 离子和复合 阴 离子团所组成。 4.熔渣的氧化性表示熔渣向 金属液（或钢液） 提供 氧 的能力，用熔渣中 FeO 的活度表示。 5.在一定温度下，把熔渣具有 相等 粘度的 组成点 连成线，称为熔渣的等粘度曲线。 6.若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成 正比 ，且反应 级数 与反应物的 计量系数 相等，这样 学生班级________________学生学号： □□□□□□□□□□□□学生姓名：________________ ………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………
《冶金概论》课程教学大纲 开课单位：冶金工程教研室 课程负责人：吕俊杰 适用于本科金属材料工程专业 教学时数：32学时 一、课程概况 《冶金概论》课程是为金属材料工程专业学生开设的一门专业任选课。本课程的任务是：通过本课程教学，使金属材料工程专业的学生了解冶金工程中金属冶炼的基本理论与方法，冶金工业的基本工艺流程，为学生将来更好地发挥本专业的技术特长打下冶金行业知识基础。本课程对于金属材料工程专业学生拓展知识面，完善知识结构，成长为复合型人才有非常积极的意义。 本课程的先修课程主要有《高等数学》、《物理化学》、《冶金原理》、《冶金传输原理》、《金属学及热处理》等。 本课程的后修课程主要有《表面工程设备与设计》、《金材或表面设备与设计课程设计》、《金属基复合材料》等。 二、教学基本要求 本课程简要介绍了冶金工业概况，炼铁、炼钢、钢液炉外精炼、钢液浇注、轧钢、常见有色金属冶金及粉末冶金的基本原理和主要工艺，以及相应的冶金新工艺技术概况。重点介绍钢铁生产的基本原理、主要工艺及设备。注重理论与实践的结合，力求全面，实用。学生通过本课程的学习，可以了解和掌握钢铁冶金和有色金属冶金的基本原理及工艺，认识冶金工业通用设备。 三、教学内容及要求 1．绪论 教学内容：冶金的基本概念、冶金方法、主要冶金过程简介、冶金工业在国民经济中的地位、冶金工业发展趋势。 基本要求：了解冶金工业在国民经济中的地位与作用和冶金工业发展简史，掌握当前全球冶金工业生产概况。 重点：全球冶金工业生产概况。 难点：冶金工业发展简史。 2．高炉炼铁 教学内容：铁矿石和熔剂、高炉用燃料、高炉冶炼产品和技术经济指标、高炉冶炼基本原理、高炉及附属设备的结构和作用、高炉操作、铁水预处理、炼铁技术的发展。 基本要求：了解高炉炼铁原料、理解高炉冶炼基本原理和操作工艺，掌握高炉冶炼产品及主要技术经济指标。 重点：高炉炼铁原料和高炉产品。 难点：高炉炼铁基本原理。 3．炼钢 教学内容：炼钢基本原理、炼钢原料生产、氧气转炉炼钢技术、电炉炼钢技术、钢液炉外精炼技术、钢液浇铸技术、炼钢新技术。 基本要求：了解各种炼钢主要过程，理解炼钢基本原理，掌握各种炼钢技术的特点。 重点：炼钢技术的特点。 难点：炼钢基本原理。 4．轧钢 教学内容：轧钢概述、轧钢基本原理、轧钢主要设备、各种钢材的生产、轧钢产品标准和技术经济指标、轧钢新技术。