冶金原理 习题 复习 炼钢 炼铁共99页
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钢铁冶⾦学(炼铁部分)钢铁冶⾦学(炼铁部分)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。
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?2. 何为熔渣?简述熔渣成分的主要来源及冶炼渣和精炼渣的主要作用。
3. 熔锍的主要成分是什么?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. 试分析下图中熔体1 、2 、3 、4 、5 、6 的冷却结晶路线。
第三章冶金熔体的结构1. 熔体远程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。
3. 简述熔渣结构的聚合物理论。
其核心内容是什么?第四章冶金熔体的物理性质1. 试用离子理论观点说明熔渣的温度及碱度对熔渣的粘度、表面张力、氧化能力及组元活度的影响。
2. 什么是熔化温度?什么是熔渣的熔化性温度?3. 实验发现,某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠,造成铅的损失。
你认为这是什么原因引起的?应采取何种措施降低铅的损失?第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质1. 某工厂炉渣的组成为:44.5% SiO 2 ,13.8%CaO ,36.8%FeO ,4.9%MgO 。
试计算该炉渣的碱度和酸度。
原子量:Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 652. 什么是熔渣的碱度和酸度?3. 熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量,这种说法对吗?为什么?4. 已知某炉渣的组成为(W B / % ):CaO 20.78 、SiO2 20.50 、FeO 38.86 、Fe2O3 4.98 、MgO10.51 、MnO 2.51 、P2O5 1.67 ,试求该炉渣的碱度。
原子量:Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 65 5. 某铅鼓风炉熔炼的炉渣成分为(W B / % ):CaO 10 、SiO2 36 、FeO 40 、ZnO 8 ,试求该炉渣的酸度。
钢铁冶炼专业考试试题库带答案第一部分:选择题
1. 下列哪种炼铁炉主要用于高磷铁矿冶炼?
A. 高炉
B. 电炉
C. 湿法炼铁炉
D. 转炉
答案:C
2. 制取高强度钢铁常用的工艺是什么?
A. 变形高温处理
B. 低温回火处理
C. 热轧工艺
D. 液石制程
答案:A
3. 特殊钢生产中,下列哪种方法主要用于去除不纯物?
A. 热轧
B. 冷拔
C. 规定化处理
D. 换热工艺
答案:C
第二部分:填空题
1. 高炉的主要原料是____和____。
答案:铁矿石,焦炭。
2. 在冶炼过程中,生铁主要成分是____和____。
答案:铸铁,钢铁。
3. 钢铁冶炼过程中生成气体的主要成分是____和____。
答案:CO,CO2。
第三部分:问答题
1. 简述高炉冶炼的基本原理及工艺流程。
答案:高炉冶炼是将铁矿石、焦炭和石灰石等原料在高炉内进行炼制的工艺。
其基本原理是通过高温还原反应使铁矿石中的金属铁还原成生铁,同时将不纯物质熔化成渣滓。
高炉冶炼的工艺流程主要包括炉料加入、还原反应、渣铁分离和产品收集等环节。
2. 请简要说明变形高温处理对钢铁性能的影响。
答案:变形高温处理是通过加热和变形来改变钢铁的组织和性能的一种工艺。
该处理能够使钢铁晶粒细化、提高材料的强度和韧性,并改善其耐腐蚀性能。
此外,变形高温处理还可以消除钢铁中的残余应力,提高材料的加工性能。
以上为钢铁冶炼专业考试试题库带答案,希望对您有所帮助。
第一章1.冶金原理研究的主要内容一冶金过程热力学:应用化学热力学研究冶金反应进行的可能性。
二冶金过程动力学:运用宏观化化学原理研究冶金反应进行的机理,揭示控制步骤三冶金溶液:包括冶金熔体和水溶液,是冶金反应进行的介质。
2热力学第一,二定律盖斯定律热力学第一定律的数学表述:△V=Q+w dv=sQ+sWQ表热能,w表体系状态变化所坐的功,d表微分,s表微小变化,变量sQ与sW 取决于经过路程,而dv仅取决于始末态(可表述为:能量不会被创造也不会消失)盖斯定律:化学反应热效应只决定于反应的始末状态与过程途径无关。
热力学第二定律:当不同温度的能源相接触时,热会自动且不可逆地传向低温能源,直至两者处于同一温度为止。
3化学反应等温式及应用及平衡计算常熟化学反应等温式:△G=△G°+RTlnJ△G°=-RTlnk k即为反应的平衡常数,因△G°是物质温度的函数,所以k也是温度的函数应用:一是对反应方向的判断,如反映在某条件下可否进行,多个反应存在的体系中那个反应能优先进行,二是有关反应限度的计算,如给定反应温度和部分反应物浓度时,求另一反应物的平衡浓度,在给定反应物浓度时的反应温度等。
4溶液(拉乌尔,亨利定律)理想溶液指分子和原子间不发生相互作用的溶液拉乌尔定律:在一定温度下。
稀溶液中溶剂A的蒸汽压Pa等于纯溶剂的蒸汽压PA°乘以溶剂的摩尔分数 PA=PA°*A亨利定律:在一定温度下,气体在液体中的溶解度与该气体的平衡分压成正比,即PB=KbCb5法拉第定律:Q=n*z*f(n为物质摩尔数,z为反应式中的电子计量数,F为法拉第常数,为96500c.mol-1)第二章能斯特方程:三元相图8个规则1等含量规则2等比例规则3背向规则4直线规则5杠杆规则6重心原理7交叉位规则8共轭位规则二简单三元共晶形象图液相区液相面界线元变点平衡相数 1 2 3 4自由度 3 2 1 0第三章多相反应的三个环节:1反应物扩散到反应界面上2在反应界面上进行化学反应3反应产物离开反应界面向相内扩散。
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括 __________ 、_______ 和________ 。
冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。
2 金属熔体指_________ 、 _______ 。
液态的金属、合金。
1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学,它主要是应用 ________ 的理论和方法研究提取冶金过程,为解决有关 ______ 问题、开拓___ 的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同,一般将冶金熔体分为 ______________ 、 _____ 、_______ 、____ 四种类型。
金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。
3、冶金原理按具体的冶金对象分为 _______ 冶金原理及 ____ 冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同,熔渣主要分为 ______________ 、_______ 、、四种。
在生产实践中,必须根据各种冶炼过程的特点,合理地选择,使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是 ______ 和 _______ 的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种 ______ 熔合而成的熔体。
氧化物。
7、_______ 的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中,以便在后续工序中将它们回收利用。
富集渣、8、______ 的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物,使之与主金属分离。
精炼渣。
9、在造锍熔炼过程中,为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失,要求熔渣具有较低的 _______ 、_____ 和_______ 。
粘度、密度、渣 - 锍界面张力。
10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗,必须使锍具有合适的 . 物理化学性质。
11、在生产实践中,必须根据各种冶炼过程的特点,合理地选择 ____________ ,使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
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。
3.简述熔渣结构的聚合物理论。
其核心内容是什么?第四章冶金熔体的物理性质1。
炼钢设计原理课试题库一、填空题(每空1分);1.公称容量小于30吨的转炉采用炉型;2.已建成转炉的炉容比V/T波动在~范围内;3.如果高宽比H/D小于就得不到防止炉渣喷溅的起码高度;4.设计部门推荐炉口直径比d0/D在~范围内选择;5.帽锥角θ的推荐值为~度;6.目前,转炉炉衬工作层多使用砖;7.氧枪喷头一般用加工而成,目前多采用型;8.喷头出口马赫数M一般应选定在左右;9.炉膛压力P应为+;周;10.合适的喷孔夹角α应为~之间,喷孔间距A应为~d出=~;11.三孔喷头的喷管流量系数Cd12.氧枪冷却水的进水速度V为~m/s,回水速度Vp为~m/s;j13.选择枪身各层套管壁厚的总原则是最厚,次之,最薄;14.氧气在中心氧管内的流速应为~m/S;15.氧气在中心氧管壁厚一般为~mm;16.氧枪在炉内不被烧坏的条件是≤;17.工业三废排放标准规定,≥12吨转炉排放烟气的含尘浓度≤g/Nm3烟气;18.一般未燃法除尘控制空气过剩系数为;19.转炉的最大炉气量出现在;20.湿法烟气净化分三步进行,即、和;21.一文热平衡计算的目的是为了确定,二文热平衡计算的目的是为了确定;22.溢流文氏管的除尘效率为左右,可调喉口文氏管的除尘效率为;23.选择除尘系统风机时要满足系统和的要求;24.当选定电炉炉坡倾角为45度时,一般D/H为较合适;25.电极心圆直径d三极心D;26.连铸机的冶金长度应液芯长度;27.连铸机的冷却区总长度必须铸坯的液芯长度;28.混铁炉的作用是并铁水成分和温度;29.混铁车的作用是并铁水;30.炉子跨的高度决定于天车轨面标高;31.当采用混铁车向转炉供应铁水时,加料跨标高决定于;32.一般小方坯连铸机的中心距以为宜;33.中间罐的修砌面积为m3/万吨钢;34.转炉最大炉气量出现在炉役期的一炉钢冶炼期;35.宽厚比≥的为板坯,断面≤的为小方坯;36.工业三废排放标准规定, ≥12吨转炉烟尘排放浓度≯ mg/Nm ;37.转炉设置水冷炉口的作用是和;38.已建成转炉的炉容比V/T都波动在之间;39.如果转炉H/D小于就得不到防止喷溅的起码高度;40.当采用混铁车向转炉供应铁水时,加料跨标高决定于;二、解释名词定义(每小题2分)1.物料平衡;2.热平衡;3.转炉公称容量;4.转炉炉型;5.转炉熔池直径;6.转炉熔池深度;7.炉容比;8.均衡炉衬砌筑;9.拉坯速度;10.喷孔夹角;11.炉气;12.烟气;13.含湿量;14.含湿量限度;15.空气过剩系数;16.冶金长度(不带液芯拉矫);17.液芯长度;18.连铸机的曲率半径;19.连铸机的流数;20.供氧强度;21.氧流量;22.电炉熔池;23.电极心园直径;24.喷孔间距;25.连铸机台数;26.连铸机的总高度;27.全湿法除尘;28.干法除尘;29.转炉出钢口角度;30.未燃法除尘;31.燃烧法除尘;32.转炉出钢口角度β;33.喷孔间距;34.连铸机台数;35.电炉炉坡倾角;36.铸坯断面的公称尺寸;37.全正力矩原则;38.正负力矩原则;39.偏离工作状态工作三、简答下列问题(每小题5分)1.转炉锥球型炉型的特点?2.转炉筒球型炉型的特点?3.转炉截锥型炉型的特点?4.进行物料平衡和热平衡的意义?5.多孔喷头的特点?6.采用溢流水箱的作用?7.调节二文喉口流通面积的作用?8.电炉45度炉坡倾角的作用?9.可燃气体爆炸的条件?10.弧形连铸机的主要特点?11.确定连铸机的曲率半径时应考虑哪些因素?12.电炉45度炉坡倾角的作用?13.集中称量与分散称量各自的特点?14.冶金长度与液芯长度的关系?15.高位料仓的作用?16.为什么炉口过大会出钢困难?17.转炉对炉衬的材质的性能要求?18.水冷炉口有几种形式?19.减小出钢口角度有什么好处?20.托圈承受哪几种力?21.耳轴和托圈是如何连接的?22.影响最大烟气量的因素有哪些?23.转炉烟气有什么不同于其他废气的特点?24.防止烟气爆炸应注意哪些事项?25.防止煤气中毒应注意哪些事项?26.为什么斜烟道又叫循环冷却烟道?27.文氏管的降温原理?28.文氏管的除尘原理?29.为什么把一文叫做降温文氏管,二文叫做除尘文氏管?30.为什么二文要采用调径文氏管?31.文氏管使用的喷嘴有几种形式?32.确定喉口直径有什么意义?33.多孔喷头有什么特点?34.为什么冷却水要从内层管进从外层管出?35.氧枪的喷孔夹角过大过小有什么害处?36.为什么喷孔的扩张角不宜太大?37.为什么喷孔的收缩角不宜太小?38.选择炉型时应考虑哪些基本原则?39.炉壳的作用?40.电炉设计应考虑哪些原则?41.转炉炼钢对喷头有什么要求?四、试述下列问题(每题10分)1.影响炉容比(V/T)大小的因素有哪些?如何影响?2.未燃法除尘的优缺点?3.燃烧法和未然法除尘的优缺点比较?4.转炉在车间如何定位?5.设计喷头时为什么要把马赫数M定在2.0左右?6.确定连铸机的曲率半径时应考虑哪些因素?7.混铁炉供应铁水的特点?8.混铁车供应铁水的特点?9.什么叫转炉的倾动力矩及其计算的目的?10.什么是转炉的帽锥角?帽锥角过大过小有什么不好?11.水冷炉口有什么作用?12.顶底复吹转炉炉型有什么特点?13.出钢口应出在什么位置?为什么?14.转炉转动速度有几种?为什么?15.为什么喷孔的扩张角不宜太大?五、计算题(每题10分)1.已知某厂30t转炉的吹氧时间14分钟,老炉比新炉多产钢系数B=20%,金属消耗系数η=1.14,设K=2.0,试计算熔池直径?2.已知某厂30t转炉采用三孔氧枪,吨钢耗氧量为54Nm3/t,吹氧时间14分钟,设P0=8.1Kg/cm2,T=290K,喷管流量系数CD=0.92,试计算:(1)氧流量?(2)喉口直径?3.已知某厂30吨转炉的铁水最大装入量32吨,铁水含碳4.0%,终点钢水含碳0.10%;吹氧时间t=12分钟,最大脱碳速度vc =0.36%,炉气中含CO=86%,CO2=10%,采用空气过剩系数 =0.08的未然法除尘,设含湿量限度d=0.03Kg/Nm3(干),试求:①最大炉气量V=?②干烟气量V=?③湿烟气量V湿=?4.已知条件:30t电弧炉的钢液比重7.0t/m3,渣量为钢液量的7%。
1、炼钢的基本任务是什么,通过哪些手段实现?答:炼钢的基本任务是脱碳,脱磷,脱硫,脱氧,去除有害气体和非金属夹杂物,提高温度和调整成分。
主要技术手段为:供养,造渣,升温,加脱氧剂和合金化操作。
2、磷和硫对钢产生哪些危害?脱磷硫的机理,什么是磷容,硫容,影响脱磷硫的因素。
答:磷:引起钢的冷脆,钢的塑性和冲击韧性降低,并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。
硫:使钢的热加红性能变坏,引起钢的热脆性。
脱磷:2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO ·P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO ·P2O5)+5[Fe] 磷容:炉渣容纳磷的能力 影响因素:温度,碱度,炉渣氧化性。
脱磷的条件:高碱度、高氧化铁含量(氧化性)、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。
脱硫:[S]+(CaO)=(CaS)+[O] [S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O]硫容:表达了炉渣容纳硫的能力 脱硫的影响因素:温度,碱度,渣中(FeO ),金属液成分[Si][C]能降低氧活度,有利于脱硫。
脱硫的有利条件:高温,高碱度,低(FeO ),低粘度,反应界面大(搅拌)。
3、实际生产中为什么要将ω(Mn )/ω(S )比作为一个指标进行控制?答:Mn 在钢的凝固范围内生成MnS 和少量FeS 。
这样可有效防止钢热加工过程中的热脆,故在实际生产中将ω(Mn )/ω(S )比作为一个指标进行控制,提高ω(Mn )/ω(S ),可以提高钢的延展性,当ω(Mn )/ω(S )≧7时不产生热脆。
4、氢和氮气对钢会产生哪些危害?答:氢在固态钢中的溶解度很小,在钢水凝固和冷却过程中,氢和CO 、N 2气体一起析出,形成皮下气泡中心缩孔,疏松,造成白点和发纹。
钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹,进而引起钢材的强度,塑性,冲击韧性的降低,发生氢脆现象。