《冶金工业现状及发展动态》——课程试卷学生姓名：张普杰专业：材料科学与工程单位：洛钼集团任课老师：杨涤心一、冶金工业包括哪些主要工作内容？其学科基础包括那几个方面？简述学科基础在冶金过程中的具体作用。
答：1.冶金工业包括地质勘探、采矿、选矿、球团、烧结、炼铁、炼钢、精炼、连铸、热轧、冷轧工作内容;，冶金具体分为钢铁冶金和有色冶金，钢铁冶金又分为炼铁和炼钢，炼铁又可分为高炉炼铁和非高炉炼铁，炼钢主要有转炉和电路，现在又长流程和短流程之分，长流程：高炉-转炉-轧钢，短流程：电炉-轧钢，精炼有LF、RH、CAS、AOD、VOD、VD等等，连铸分板坯、方坯、圆坯还有其他形状的，用的工艺有全保护浇注、电磁搅拌、等等，另外还有模铸，有色冶金分为重、轻、稀、贵金属冶金。
2.其学科基础包括1) 物质结构及相变，2) 基本定律—热力学定律，3) 现象规则—动力学公式，4) 冶炼原理及设备3.具体作用：平衡计算对于炼铁、炼钢十分重要，钢坯的力学性质及结构与钢水凝固前的成分、温度、冷却速度，平衡状态与极限量，如：铁水成分问题(氧化物的稳定顺序)，钢水脱硫问题(极限脱硫量)二、钢铁冶炼的长流程和短流程分别包括哪些环节？我国钢铁工业主要采用的是长流程还是短流程？分析其原因及给钢铁工业带来的影响。
答：1.长流程包括焦化工序，烧结工序，炼铁工序，炼钢工序，轧钢短流程无焦化工序和烧结工序，是利用废铁经直接还原竖炉炼铁。
让后进入直流电弧炉炼钢，精炼，轧钢环节，2.我国钢铁工业主要采用的是长流程。
3.原因：1)中国钢铁蓄积量少，社会回收废钢数量还不能满足生产需要随着钢铁工业发展，中国钢铁蓄积量不断提高2)中国钢铁生产技术经济指标不断提高，企业自产废钢数量越来越少，不能满足生产发展需要随着中国钢铁生产技术经济指标不断提高，企业自产废钢比重有逐步下降的趋势。
3）.由于电炉钢成本15%来自于电费，而我国国内电力资源紧张，电费高。
所以我国钢铁工业主要是长流程.4.影响：我国钢铁生产能耗成本高，污染严重。
三、简述我国钢铁工业的现状，分析制约钢铁工业发展的瓶颈、存在问题及应采取的对策。
答：近年来，我国钢铁工业在新世纪取得了持续高速增长的举世瞩目的成就，为中国经济的持续高速增长作出了重要的贡献，但存在的问题也比较严重，主要是生产布局不合理，产业集中度低，产品结构矛盾突出，技术创新能力不强，低水平能力所占比重很大等。
特别是近年来一些地方和企业不顾资源、能源、环境、运输条件，盲目投资，竞相扩大低水平钢铁生产能力，加剧了产业结构不合理的矛盾。
这些都是我国钢铁工业由“钢铁大国向“钢铁强国”迈进的“拦路虎”，同时也制约着国民经济的健康运行和发展。
对策：按照控制总量、淘汰落后、加快重组、提升水平的原则，加快调整原材料工业结构和布局，降低消耗，减少污染，提高产品档次、技术含量和产业集中度”。
四、分别叙述以下几种工艺（技术）的含义及工艺流程BOF法、LF 炉、RH法、CDQ技术、TRT技术、FINEX技术答：BOF法：用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法，或称 LD 法；在美国通常称 BOF 法，也称 BOP 法。
它是现代炼钢的主要方法。
炉子是一个直立的坩埚状容器，用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。
炉身可倾动。
炉料通常为铁水、废钢和造渣材料；也可加入少量冷生铁和铁矿石。
通过氧枪从熔池上面向下吹入高压的纯氧（含 O299.5% 以上），氧化去除铁水中的硅、锰、碳和磷等元素，并通过造渣进行脱磷和脱硫。
各种元素氧化所产生的热量，加热了熔池的液态金属，使钢水达到现定的化学成分和温度。
它主要用于冶炼非合金钢和低合金钢；但通过精炼手段，也可用于冶炼不锈钢等合金钢。
LF 炉：，是 1971 年日本特殊钢公司（大同钢特殊钢公司）开发的钢包炉精炼法。
其设备和工艺由氩气搅拌、埋弧加热和合金加料系统组合而成。
这种工艺的优点是：能精确地控制钢水化学成分和温度；降低夹杂物含量；合金元素收得率高。
LF 炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺少的一种炉外精炼设备。
RH法：由日本新日铁于1985年提出的钢液进行RH处理的同时进行喷粉的工艺方法，该方法的特点是进行RH处理(见钢液真空循环脱气法)过程中，从真空室的外部向RH真空室上升管的底部插一支喷枪，向即将上升到真空室的钢水喷吹合成渣料，以达到深脱硫的目的。
渣料使用氩气携带。
这种处理方法的特点是喷吹过程不会对钢包表面的来自转炉的氧化渣造成扰动，减轻了氧化渣对钢水的影响。
同时还有如下优点：喷入的粉剂在钢水中可以有较长的停留时间；强化了钢包底部的搅拌；吹入的气体进入RH上升管，可以加大钢水的循环流量。
CDQ技术：干法熄焦是目前国外较广泛应用的一项节能技术，其英文名称为Coke Dry Quenching,简称CDQ。
干熄焦技术是利用冷的惰性气体(燃烧后的废气)，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。
吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。
干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。
TRT技术：现代高炉炉顶压力高达0.15～0.25MPa，炉顶煤气中存有大量势能。
炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电。
根据炉顶压力不同，每吨铁约可发电20-40KWh。
如果高炉煤气采用干法除尘，发电量还可增加30%左右。
一般1000m3 以上的高炉，炉顶压力>0.12MPa，7 年内可收回投资。
炉子越大，炉顶压力越高，投资回收期越短。
高炉产生的煤气，经重力除尘器，两级文氏管，进入TRT装置。
经入口电动碟阀，入口插板阀，调速阀，快切阀，经透平机膨胀作功，带动发电机发电，自透平机出来的煤气，进入低压管网，与煤气系统中减压阀组并联。
发电机出线断路器，接于10KV系统母线上，经当地变电所与电网相连，当TRT运行时，发电机向电网送电，当高炉短期休风时，发电机不解列作电动运行。
TRT装置由透平主机，大型阀门系统，润滑油系统，液压伺服系统，给排水系统，氮气密封系统，高低发配电系统，自动控制系统八大系统部分组成。
FINEX技术：FINEX工艺是一种直接使用非焦煤和粉矿的熔融还原炼铁技术，被誉为炼铁技术新创新。
FINEX炼铁工艺与传统长流程高炉炼铁工艺不同，传统高炉炼铁工艺必须有矿石烧结工序和焦煤炼焦工序后，才能在高炉中炼铁。
而FINEX工艺省去了这两道工序，直接用粉铁矿和粉煤通过FINEX装置进行冶炼，生产出铁水和大量清洁高热值煤气。
FINEX工厂的建设成本与生产成本都较低，并且可以有效地减少在炼铁过程中产生的温室气体以及污染物排放，是一项具有较好环保效益的技术。
五、有色金属冶金有几种方法？简述不同方法的工作原理。
铝冶炼包括几种工艺方法？简述其冶炼过程。
铜冶炼包括几种工艺方法？答：主要的有色金属冶金方法有：火法冶金、湿法冶金、电冶金有色金属冶金方法：（1）火法冶金：在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分开，获得较纯有色金属的过程。
包括原料准备、熔炼和精炼三个主要工序。
|过程所需能源主要靠燃料燃烧供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供。
（2）湿法冶金：它是在常温（或低于100℃）常压或高温（100-300 ℃）高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的有色金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将有色金属提取和分离出来的过程。
主要包括浸出、分离与富集和提取过程。
（3）电冶金：利用电能提取和精炼有色金属的方法。
A、电热冶金：利用电能转变成热能在高温下提炼有色金属，本质同火法冶金。
B、电化学冶金：用电化学反应使有色金属从所含盐类的水溶液或熔体中析出。
前者称为水溶液电解，可归入湿法冶金；后者称为熔盐电解，可归入火法冶金。
铝冶炼包括拜耳法，拜耳-烧结联合法和酸法冶炼过程：铝土矿经破碎，溶出变成铝酸钠，铝酸钠溶液晶种分解变成氢氧化铝，氢氧化铝煅烧生成氧化铝，氧化铝经电解或电热还原生成金属铝炼铜方法：火法冶金（约占90%）、湿法冶金。
1．火法炼铜：处理硫化矿。
造琉熔炼→吹炼→火法精炼→电解精炼。
2．湿法炼铜：处理氧化矿。
铜的浸出→电积或置换提取。
六、简述我国铝工业的现状及发展方向答：经过最近几年的快速发展，中国已成为世界铝工业大国电解铝产量居世界第一位，氧化铝产量仅次于澳大利亚居世界第二位，铝加工材也仅次于美国居世界第二位。
我国既是铝产品生产大国，也是世界铝产品进出口大国。
铝业经济效益前几年上升迅速。
尽管我国铝业发展很快，但发展中仍存在许多问题：产业结构不合理、技术装备落后、产品生产成本高、矿石资源明显贫化、资源能源消耗高、污染严重等问题已经成为制约我国铝工业进一步发展的主要因素。
而且，在配置资源能力、产业集中度、技术装备水平、产品竞争力、技术创新等方面与世界铝工业强国相比，仍有一定差距。
发展方向：我国铝业将继续保持发展势头，产业规模将继续扩大，国家对铝行业的宏观调控将继续进行下去，产业结构进一步优化升级，产业规模进一步过大，市场竞争加剧，铝行业发展环境不会明显改善。
七、如何定义先进材料？简述先进材料在科学技术进步以及国门经济建设中的作用。
并结合冶金工业的发展举例说明。
答：先进材料是新材料和具有高性能的传统材料的总称料在人类社会的发展中具有不可替代的作用与地位。
先进材料的发展与应用水平是衡量一个国家国力的强弱、科学进步程度和国民生活水准高低的标准。
先进材料是一切科学技术，尤其是高新技术发展的基础和柱石。
先进材料促进人类生活质量的提高，促进社会的发展，对其它技术的发展都起着重要的作用。
各工业部门为了提高自身制品的性能和水平，对需求材料提出了更高的要求。
1、泡沫金属材料方向，铝熔体直接发泡法制备泡沫铝材料技术应用市场前景很大。
火车、地铁、航天、航空、建筑、军舰、潜艇、汽车等都需要。
粉末冶金法制造泡沫铝汽车发动机盖板、顶棚、行李箱盖板、以及汽车结构件。
熔体发泡法制备泡沫镁材料2、碳纤维增强铝基复合材料方向，强度提高50Mpa以上，制作飞机蒙皮，轿车盖，高速列车外皮等。
碳纤维增强铝基复合材料是国内外航空界十分关注的先进材料。
据统计，因飞机蒙皮撕裂造成失事的占30%左右。
提高安全性。
碳纤维增强铝型材可用于高速列车、汽车车身。
碳纤维增强轿车铝轮毂抗弯强度提高一倍。
3、超轻镁锂合金研究方向，超轻Mg-Li合金材料具有十分诱人的开发前景。
它是目前最轻的合金，合金的密度为 1.3～1.6g/cm3。
“Apollo”宇宙飞船的起动火箭“萨图尔恩V”中，电气仪的框架和外壳、防护照、防宇宙尘壁板都是用Mg-Li合金制造的。
民用制做笔记本、计算机等电器外壳。
合金的延伸率50%以上,可以进行冷加工轧制。
