《鋼鐵冶金學（Ⅰ）》A卷 試題答案要點及評分標準

1、A卷北京科技大學2007 2008 學年度第2學期 鋼鐵冶金學（）A卷 試題答案要點及評分標準一、 名詞解釋（每題3分，共18分）1 高爐有效容積利用系數(shù)：每M3高爐有效容積每晝夜生產(chǎn)的合格鐵量（T/ M3.d）；2 SFCA：復合鐵酸鈣，燒結礦中強度和還原性均較好的礦物；3 煤氣CO利用率：煤氣中CO2體積與CO和CO2體積總和的比值，hCO = CO2 ¤ (CO+CO2)，表明了煤氣利用程度的好壞；4 高爐的管道行程：高爐中各種爐料的粒度和密度各不相同且分布不均勻，在爐內(nèi)局部出現(xiàn)氣流超過臨界速度的狀態(tài)，氣流會穿過料層形成局部通道而逸走，壓差下降，在高爐中形成“管道行程”。5 高

2、爐的堿負荷：冶煉每噸生鐵入爐料中堿金屬氧化物(K2O+Na2O)的千克數(shù)；6 COREX煉鐵工藝：典型的二步法熔融還原煉鐵工藝，由奧鋼聯(lián)（VAI）于70年代末合作開發(fā)，其目的是以煤為燃料，由鐵礦石直接生產(chǎn)液態(tài)生鐵。由預還原豎爐和熔融氣化爐組成。二、判斷題（每題1.5分，共30分）（對：，錯：×）1.×；2.×；3.；4.×；5.×；6.；7.×；8.×；9.×；10.；11.；12.×；13.×；14.；15.；16.×；17.；18.×；19.×；20.三、簡答題

3、 （每題8分，共24分）1 簡述燒結礦固結機理，何種粘結相（液相）有利于改善燒結礦的質(zhì)量？答：（1）燒結礦的固結經(jīng)歷固相反應、液相生成及冷凝固結過程；（2分）（2）固相反應在低于本身熔點的溫度下進行，固相反應生成的低熔點物質(zhì)為液相生成提供條件；（1分）（3）在燃燒帶，低熔點物質(zhì)熔化形成液相，燒結過程中生成的液相主要有FeO-SiO2系、CaO-SiO2系、CaO-FeO-SiO2系以及Fe2O3-CaO系，隨燒結工藝條件、原料條件及堿度的不同，各液相生成的數(shù)量不同。（高溫、還原性氣氛易生成FeO-SiO2及CaO-FeO-SiO2，低溫、氧化性氣氛易生成Fe2O3-CaO液相）；（3分）（4）

4、燃料燃燒完畢，在抽風冷卻作用下，液相冷凝將未熔物粘結起來成為燒結礦；（1分）（5）Fe2O3-CaO系液相形成的礦物具有良好的還原性及強度，對改善燒結礦質(zhì)量有利。（1分）2 提高高爐鼓風溫度對其冶煉過程的影響如何，并說明原因。答：（1） 風口前燃燒碳量減少，風溫提高，焦比下降；（1分）（2） 高爐內(nèi)溫度場發(fā)生變化：爐缸溫度升高，爐身上部、爐頂溫度下降，中溫區(qū)（9001000）擴大，由于每升高 100風溫，風口理論燃燒溫度上升6080，風口前燃燒碳減少，煤氣量降低，導致爐身上部溫度降低；（2分）（3） 直接還原度略有升高，生成的CO減少，爐身溫度降低；（1分）（4） 爐內(nèi)壓損增大，焦比下降，爐內(nèi)

5、透氣性變差，高爐下部溫度升高，煤氣流速度增大，同時SiO的揮發(fā)增加，堵塞料柱孔隙；（2分）（5） 有效熱消耗減少，焦比降低，渣量減少，S負荷降低，脫硫耗熱減少；（1分）（6） 改善生鐵質(zhì)量，焦比降低，S負荷降低，爐缸熱量充沛，易得到低S生鐵；爐溫升高，可控制Si的下限，生產(chǎn)低Si鐵；（1分）3 畫出高爐理想操作線，并說明A、B、C、D、E、P、W點的意義。答：（4+4分）AE為理想操作線A：入爐礦石鐵的氧化程度和爐頂煤氣中碳的氧化程度B：不發(fā)生重疊情況下（直接還原結束，間接還原開始），直接還原和間接還原的理論分界點C：鐵氧化物直接還原傳遞的氧與其它來源的氧CO的分界點D：鼓風中的氧與少量元素還

6、原（包括脫S、熔劑、CO2還原）傳遞的氧CO的分界點E：鼓風生成CO的起點W：化學平衡的限制點P：熱平衡的限制點四、論述題（每題14分，共28分）1. 分析爐渣粘度對高爐冶煉過程的影響，并論述影響爐渣粘度的因素以及維持適宜的高爐爐渣粘度的技術措施？答：（1） 爐渣粘度為流體單位速度梯度、單位面積上的內(nèi)磨擦系數(shù)；（2分）（2） 粘度過大：爐料下降、煤氣上升困難，易產(chǎn)生“液泛”； 渣鐵分離不好、反應速度降低；粘度過?。很浫蹘恢眠^高；侵蝕爐襯；（3分）（3） 影響爐渣粘度的因素包括：（6分）a) 溫度：溫度升高，粘度下降b) 堿度：酸性渣中由于Si-O陰離子形成四面體網(wǎng)狀結構，粘度大，酸性渣中加入

7、CaO、MgO ®消滅-O-鍵 Þ h ¯；堿性渣在高溫下粘度小。堿度升高，粘度增大，由于R ­ ® CaO、MgO ­ ®固體懸浮質(zhì)點­ Þ h ­c) 渣中其他成分：Al2O3 ­ Þ h ­，原因：Al-O陰離子三長鍵結構 (但影響小于Si-O四長鍵)；TiO2 ­ Þ h ­，原因：Ti與C、N生成碳氮化物，熔點高，易析出固相質(zhì)點； CaF2 (螢石) ­ Þ h ¯¯，原因：F是電極電位

8、正值最大的元素，得到電子的傾向最強，2個F-可以取代一個網(wǎng)狀結構的-O-位置，造成斷口，生成的自由O2-又可以去破壞另一個-O-鍵；K2O、Na2O ­ Þ h ¯，原因： K2O、Na2O降低h的作用比較小，但它們的危害大!（4） 維持適宜的高爐爐渣粘度的技術措施：主要包括適宜的熔化性溫度，操作過程保證爐渣具有一定的過熱度，調(diào)整爐渣成分，控制合理的堿度。（3分）2. 論述降低高爐燃料比的技術措施。a. 畫出高爐能量利用圖解分析的rdC圖，分析指出我國高爐降低燃料比的兩大途徑；b. 根據(jù)所學的煉鐵理論和工藝知識，闡述降低高爐燃料比的具體對策；答：降低燃料比的途徑：（1）降低直接還原度，發(fā)展間接還原；（2）降低作為熱量消耗的碳量，減小熱損失。（7分）降低高爐燃料比的具體對策：（1）高風溫，降低作為熱量消耗的碳量；（2）高壓操作，風壓不變條件下，高壓操作后有利高爐順行，煤氣利用率升高；抑制碳的熔損反應，有利于發(fā)展間接還原；Si的還原減少，耗熱減少；爐塵吹出量減少，碳損降低；煤氣停留時間長有利于間接還原（3）綜合鼓風，脫濕鼓風有利于減少水分的分解耗熱，降低燃料比；富氧鼓風與噴煤相結合，提高風口前煤粉燃燒率；適當增加煤氣中H2含量，有利于發(fā)展間接還原（4）精料：提高含鐵品位，降低渣量，熱量消耗減少；改善原料冶金性能，提高還