钢铁冶金原理考试试题

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。

1

1 标准吉布斯自由能：某纯组分溶解于溶剂中，形成标准溶液时吉布斯自由能的变化值。

标准生成吉布斯自由能：在标准状态下由稳定单质生成1mol物质时反应的自由能变化值。

直接还原：CO和H2做还原剂产物为CO2或H2O的反应。

间接还原：以C为还原剂产物为CO的反应。

化学反应的标准吉布斯自由能计算方法：（1）标准生成自由能法（2）线性组合法（3）平衡常数法（4）电化学反应电动势法（5）自由能函数法

偏摩尔量：在恒温、恒压及其它组分的物质的量保持不变的条件下，溶液的广度性质X，对

某组分B物质的量的偏微商。[XB=（ə/əmb）T.P.nk(K≠B)]

化学位：当广度性质是吉布斯自由能时，组分B的偏摩尔量就称为化学位。

活度：为了使实际溶液也能够服从拉乌尔定律，就需要将实际溶液的浓度前乘以一个系数对他加以校正，经校正的浓度称为活度。

活度的定义aB=pB/p(标)

活度的测定方法：蒸汽压法、分配定律法、化学平衡法、电动势法。

活度的三种标准态：

（1）纯物质标准态。（符合拉乌尔定律）

（2）假象纯物质标准态。（符合亨利定律）

（3）质量1％溶液标准态。（符合亨利定律）

理想溶液：在全部浓度范围内服从拉乌尔定律的溶液。

稀溶液：溶质服从亨利定律，溶剂服从拉乌尔定律的溶液称为稀溶液。

多相反应发生的问题在体系的相界面上，有如下三个环节：

（1）反应物对流扩散到反应界面上。

（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。

未反应核模型：

当固相反应物是致密的时，化学反应从固相物的表面开始，逐渐向矿块中心推进，反应物和产物之间有较明显的界面存在；而反应在层间的相界面附近区域进行，因而形成的固相产物则出现在固相反应物处，而原相内部则是未反应的部分。

双模理论：

（1）在两相的相界面两侧的每个相内都有一层边界薄膜，这种膜产生了物质从相内到界面的基本传质阻力，存在浓度梯度。

（2）在两层膜之间的界面上，处于动态平衡状态。

钢铁冶金原理

1. 冶金热力学研究对象：反应能否进行，即反应的可行性和方向性、反应达到平衡态的条件及该条件下反应物能达到的最大产出率。

2. 平衡常数的含义：可逆化学反应达到平衡时，每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比，这个比值叫做平衡常数。

3. 稀溶液：一定温度和压力下，溶剂遵守拉乌尔定律，溶质遵守亨利定律的溶液。

4. 正规溶液：混合焓不为0，但混合熵等于理想溶液混合熵的溶液。

5. 活度系数：是指活度与浓度的比例系数。

6. 试比较CO和H2还原氧化铁的特点？

解 CO和H2是高炉内氧化铁的间接还原剂。它们均能使Fe2O3还原到Fe。但它们的还原能力在不同温度下却有所不同。在810℃，两者的还原能力相同，而在810℃以下，CO的还原能力比H2的还原能力强，但在810℃以上，则相反，氢有较强的还原能力，这反映在 还原剂的分压上，随温度的升高，还原FeO所要求的CO分压增高，还原FeO需要的H2分压则减小。高炉下部高温区H2强烈参与还原，而使C消耗于形成CO（C的气化反应）的量有所减少。另，在高温区内，它们形成的产物H2O（g）及CO2均能与焦炭反应，分别形成H2及CO。增加间接还原剂的产量。这也就推动了碳直接还原的进行。 在还原的动力学上，由于H2在FeO上的吸附能力及扩散系数均比CO的大，所以H2还原氧化铁的速率，即使在810℃以下，也比CO的高（约5倍）。提高还原气体中H2的浓度有利于氧化铁还原速率的增加。

7. 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、N2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。

氮含量高的钢材长时间放置，将会变脆。原因是钢种氮化物析出速度很慢，逐渐改变钢的性能。钢种含氮量高时，在250℃—450℃温度范围，表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为蓝脆。氮含量增加，钢的焊接性能也变坏。

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1 2008 /2009 学年第 1 学期

《钢铁冶金原理》考试试题A

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 浓度范围内均服从 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 ，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……………… 百度文库

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2 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。