高炉炼铁工理论试题

第六届全国钢铁行业职业技能竞赛理论试题

（高炉炼铁工）

一、 填空题：（共20道题）ABCD四个等级各5道题

A1、我国炼焦用煤主要是指（ 气煤 ）、（ 肥煤 ）、（ 焦煤 ）和（ 瘦煤 ）。

A2、焦炭灰分对其质量影响很大，一般生产经验表明，灰分增加1％，焦比升高（2%），产量降低（3%）。

B1、焦炭当中的硫多以（硫化物）、（硫酸盐）和（有机硫）的形态存在，其中以（有机硫）形态存在的占全部硫量的67%～75%。

B2、高炉的热量几乎全部来自回旋区（鼓风物理热）和（碳的燃烧）。热风区域的热状态的主要标志是（T理）。

C1、高炉内>1000℃时碳素溶解及水煤气反应开始明显加速，故将1000℃左右等温线作为炉内（直接还原与间接还原）的分界线。

C2、（滴落带）是大量渗碳的部位，炉缸渗碳只是少部分。

D1、风口燃烧带尺寸可按CO2消失的位置确定，实践中常以CO2降到（1～2%）的位置定为燃烧带的界限。

D2、研究表明铜冷却壁在（15～20分钟内）完成渣皮重建，铸铁冷却壁完成渣皮重建需要（4小时）。

二、 选择题

A1、高炉内的（①）是热量的主要传递者。

①、煤气 ②、炉料

A2、高炉内物料平衡计算以（②）为依据。

①、能量守恒定律 ②、质量守恒定律

B1、炉缸煤气是由：（① ③ ④）组成。

①、N2 ②、CO2 ③、H2 ④、CO

B2、高炉冶炼过程中P的去向有（④）

①、大部分进入生铁 ②、大部分进入炉渣

③、一部分进入生铁，一部分进入炉渣 ④、全部进入生铁

C1、高炉内型增大炉腹高度会使（②）。

①、不利于炉缸冶炼 ②、减轻炉缸冶炼负荷

C2、碳的气化反应大量进行的温度界限在（①）。

①、1100℃以上 ②、900～1000℃

D1、还原硅消耗的热量是还原相同数量铁耗热的（②）倍。

①、4 ②、8

D2、高炉生产时，铁口主要受到（① ② ③ ④）的破坏作用。

①、高温 ②、机械冲刷

③、紊流冲刷 ④、化学侵蚀

三、 判断题

A1、软熔带位置较低时，其占据的空间高度相对也小，而块状带则相应扩大，即增大了间接还原区。 ( )

答案：√ A2、提高炉渣碱度，较低炉温及适当增加渣量有利于排碱。 ( )

答案：×

B1、为改善高炉高铝渣的流动性，可以适当提高烧结矿或球团矿中MGO含量。 ( )

答案：√

B2、12．烧结粘结相最好的为铁酸钙粘结相。 ( )

答案：√

C1、近年某些出现的炉腹冷却壁大面积破损现象，经初步分析，认为与使用精料引起成渣带下移有关。 ( )

答案：√

C2、燃烧1m3高炉煤气的理论空气需要量为0.88m3左右。 ( )

答案：√

D1、处理管道行程时，第一步是调整喷吹量和富O2量。 ( )

答案：×

D2、定期从炉内排放的渣、铁，空出的空间约占促使炉料下降的自由空间的15%-20%。 ( )

答案：√

四、 名词解释

1、 操作炉型

高炉投产后，工作一段时间，炉衬被侵蚀，高炉内型发生变化后的炉型。

2、 SFCA烧结矿

SFCA烧结矿是指以针状复合铁酸钙为粘结相的高还原性的高碱度烧结矿的简称。复合铁酸钙中有SiO2、Fe2O3、CaO和Al2O3四种矿物组成，用它们符号的第一个字母组成SFCA。

3、 渣铁间的耦合反应

是指没有碳及其氧化物CO参与的，铁液中非铁元算与炉渣中氧化物之间的氧化还原反应，实质是渣铁间瞬间的电化学反应。

4、 高炉炉渣的熔化性

是指炉渣熔化的难易程度，可用熔化温度和熔化性温度两个指标来衡量。

五、计算题

A1：某高炉要把铁水含硅量由0.7%降至0.5%，需要减风温多少（已知100℃±焦比20kg，1%Si±焦比40kg）

答：由1%Si±焦比40kg知0.1%Si±焦比4kg

所以kgkg840.1%0.5%-0.7%

减风温（100×8）/20=40℃

B1：计算900℃时，间接还原，CO的过剩系数是多少？

CO+FeO=CO2+Fe

答：9.0668lgTKp

900℃时Kp值为：0.486,

故过剩系数n为：

058.3486.011n

C1:已知某高炉风口数为24个，正常使用风量为3200m3/min，小时煤量为25.5t，由于某种原因停喷了一支枪，氧气的纯度为99.9%，为使煤粉能够完全燃烧，要求氧过剩系数≥0.95，求每小时的富氧量？（煤粉完全燃烧时的理论耗量为1.77m3/kg）

答：设鼓风中的氧含量为x，则有：

（3200×x×60/24）/（25500×1.77/23）≥0.95

x≥23.3%

再设小时富氧量为y，则有：

y×（0.999-0.21）/（y+3200×60）≥0.233-0.21

y≥5765m3/h

D1：焦比470kg/t，煤比70kg/t，炉尘量15kg/t（炉尘含C量6.0%），鼓风湿度12g/m3

生铁成分：

Fe Si Mn P S C

95.15 0.5 0.1 0.5 0.035

4.2

炉顶煤气成分

CO CO2 H2 CH4 N2

22 18 0.7 0.4

58.9

C H 备注

焦炭 85 0.3 其它成分不计

煤粉 70 4.5

求风量和风口前焦炭燃烧率，碳素燃烧率

答：（1）根据C平衡：V煤气·（CO+CO2+CH4）=(C焦+C煤-C尘-C铁) ×22.4/12

根据N平衡：

V煤气·N2%=Q风×0.79×（1-f）

Q风=1418.52

(2)据C’=C风/C入炉

C风·0.9333/（0.21+0.29f）=Q风

C’=72.81%

（3）K’=(C风-C吹)/（C入炉-C吹）

={1418.52×（0.21+0.29×0.015）/0.933-70×0.7}/{（470×0.85+70×0.7-15×0.006）-70×0.7}

=69.44%

五、 简答题

A1、高压操作的优点？

⑴ 可以强化冶炼提高产量。

⑵ 可以在一定程度上降低焦比。

⑶ 可以降低炉尘吹出量。

⑷ 可以采用余压发电，回收能量。

B1、炉墙结厚的征兆？

⑴ 炉况难行，经常在结厚部位出现滑尺、塌料、管道和悬料。

⑵ 改变装料制度达不到预期效果，下部结厚出现边缘自动加重，上部结厚煤气温度曲线出现拐点。

⑶ 压量关系差，应变能力弱，不接受风量。 ⑷ 结厚部位炉墙温度、冷却壁温度和水温差下降。

C1、冶炼低硅铁有哪些措施？

⑴ 增加烧结矿配比，提高烧结矿品位，提高软熔温度，改善烧结矿还原性，稳定原料成分。

⑵ 降低焦炭灰分，提高反应后强度。

⑶ 适当提高炉渣碱度，抑制硅的还原，提高炉渣脱硫能力，降低渣中SiO2活度。

⑷ 喷吹低灰燃料，适当控制风口燃烧温度。

⑸ 增加铁水锰含量。

⑹ 适当降低炉温。

⑺ 搞好上下部调节，使炉缸工作均匀活跃，气流分布合理。

⑻ 提高炉顶压力。

⑼ 精心操作确保稳定顺行。

D1、铜冷却壁有哪些特点？

⑴ 导热性好。

⑵ 工作均匀稳定，表面温度低。

⑶ 容易结成稳定的渣皮。

⑷ 高炉冶炼热损失减少。

⑸ 铜冷却壁壁体薄，质量轻容易安装。

⑹ 可使用普通耐火材料做炉衬。

⑺ 高炉一代寿命延长。

E1、烧结烟气脱硫技术以副产物的形态可分为哪几种方法？并简述其原理及优缺点。

（1） 湿法：湿法烟气脱硫技术是吸收剂在液态状态下与SO2反应，脱硫产物也为液态。该法脱硫效率高、运行稳定，但投资和运行维护费用高、系统复杂、脱硫后产物难处理、易造成二次污染。

（2） 干法：干法烟气脱硫技术是脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法系统简单、无污水和废酸排出、设备腐蚀小、运行费用低，但脱硫效率较低、钙硫比较大。

（3） 半干法：半干法烟气脱硫技术是吸取了湿法和干法的优点，脱硫剂在湿状态下脱硫，脱硫产物以干状态排出。该法既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又具有干法无污水和废酸排出、脱硫后产物易于处理的优点。

六、 论述题

A1、软水闭路循环冷却的优点？

1、 安全可靠。因采用了经过处理的软水且强制循环，可以承受热流密度的大波动，无结垢、无腐蚀、寿命长、冷却设备破损率小；

2、 好水量少、能耗少、无蒸发。耗水量只有循环水量的0.1%～1.0%；

3、 给排水系统简化、投资少、占地小。

B1、高炉紧急停水应如何处理？

处理方案如下：

1、当低水压警报器发出信号时，应立即做好紧急停水的准备，首先减少炉身各部的冷却水，保证风口冷却。

2、立即放风，迅速组织出查出铁，力争早停风，争取风口不灌渣。

3、开始正常送水，水压正常后因按以下顺序操作：

⑴、检查是否有烧坏的风口、渣口，如有，迅速组织更换。

⑵、把自来水总截门关小。 ⑶、先通风口冷却水，如发现风口冷却水已尽或产生蒸汽，则应逐个或分区缓慢通水，以防蒸汽爆炸。

⑷、风、渣口通水正常后，由炉缸向上分段缓慢恢复通水，注意防止蒸汽爆炸。

⑸、只有各段水箱通水正常、水压正常后才能送风。

B2、怎样提高煤粉置换比？

煤粉的种类和质量，灰分低，硫分低，发热值高；煤粉的粒度要细，燃烧率高；要有足够的空气过剩系数，减少未燃煤量；合理的理论燃烧温度，保证足够的反应温度要求；防止边缘过剩发展，减少带走的未燃煤粉；实现富氧鼓风，实施热补偿；实现均匀喷吹；高炉操作稳定，波动小，煤气分布合理；高炉及喷吹设备故障率低。

C1、结合热力学原理论述钛渣护炉的原理？

钛渣中含有大量的TiO2，在高炉冶炼过程中其通过直接还原生成Ti、TiC、TiN，由于TiC、TiN熔点极高，它们再与铁水和铁水中析出的石墨碳结合在一起，进入被侵蚀的砖缝，或在有冷却的炉底表面凝结成保护层，对炉缸炉底起到保护作用。

D1、论述高炉各部位破损机理？

炉身上部：

1、 炉料在下降过程中对内衬的冲击和磨损。

2、 煤气流在上升过程中的冲刷。

3、 碱金属、锌蒸汽和沉积碳的侵蚀等。

炉身中下部及炉腰：

1、 碱金属、锌蒸汽和沉积碳的侵蚀等。

2、 初渣的侵蚀。

3、 热震引起的剥落。

4、 高炉煤气流的冲刷等。

炉腹：

1、 渣铁水的冲刷。

2、 高温煤气流的冲刷等。

炉缸风口带：

1、 渣铁水的侵蚀。

2、 碱金属的侵蚀。

3、 高温煤气流的冲刷等。

铁口以上炉缸：

1、碱金属的侵蚀

2、热应力的破坏

3、CO2、O2、H2O的氧化。

4、渣铁水的溶蚀和流动冲刷等。