《鋼鐵冶金學(xué)（Ⅰ）》A卷 試題答案要點(diǎn)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1、A卷北京科技大學(xué)2007 2008 學(xué)年度第2學(xué)期 鋼鐵冶金學(xué)（）A卷 試題答案要點(diǎn)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)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(fù)合鐵酸鈣，燒結(jié)礦中強(qiáng)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(huì)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(fù)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(yù)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(duì)：，錯(cuò)：×）1.×；2.×；3.；4.×；5.×；6.；7.×；8.×；9.×；10.；11.；12.×；13.×；14.；15.；16.×；17.；18.×；19.×；20.三、簡(jiǎn)答題

3、 （每題8分，共24分）1 簡(jiǎn)述燒結(jié)礦固結(jié)機(jī)理，何種粘結(jié)相（液相）有利于改善燒結(jié)礦的質(zhì)量？答：（1）燒結(jié)礦的固結(jié)經(jīng)歷固相反應(yīng)、液相生成及冷凝固結(jié)過程；（2分）（2）固相反應(yīng)在低于本身熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行，固相反應(yīng)生成的低熔點(diǎn)物質(zhì)為液相生成提供條件；（1分）（3）在燃燒帶，低熔點(diǎn)物質(zhì)熔化形成液相，燒結(jié)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(jié)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(fēng)冷卻作用下，液相冷凝將未熔物粘結(jié)起來(lái)成為燒結(jié)礦；（1分）（5）Fe2O3-CaO系液相形成的礦物具有良好的還原性及強(qiáng)度，對(duì)改善燒結(jié)礦質(zhì)量有利。（1分）2 提高高爐鼓風(fēng)溫度對(duì)其冶煉過程的影響如何，并說明原因。答：（1） 風(fēng)口前燃燒碳量減少，風(fēng)溫提高，焦比下降；（1分）（2） 高爐內(nèi)溫度場(chǎng)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(kuò)大，由于每升高 100風(fēng)溫，風(fēng)口理論燃燒溫度上升6080，風(fēng)口前燃燒碳減少，煤氣量降低，導(dǎo)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(shí)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(fù)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(fù)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(diǎn)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(jié)束，間接還原開始），直接還原和間接還原的理論分界點(diǎn)C：鐵氧化物直接還原傳遞的氧與其它來(lái)源的氧CO的分界點(diǎn)D：鼓風(fēng)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(diǎn)E：鼓風(fēng)生成CO的起點(diǎn)W：化學(xué)平衡的限制點(diǎn)P：熱平衡的限制點(diǎn)四、論述題（每題14分，共28分）1. 分析爐渣粘度對(duì)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(shù)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(yīng)速度降低；粘度過小：軟熔帶位置過高；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(jié)構(gòu)，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(diǎn)­ Þ h ­c) 渣中其他成分：Al2O3 ­ Þ h ­，原因：Al-O陰離子三長(zhǎng)鍵結(jié)構(gòu) (但影響小于Si-O四長(zhǎng)鍵)；TiO2 ­ Þ h ­，原因：Ti與C、N生成碳氮化物，熔點(diǎn)高，易析出固相質(zhì)點(diǎn)； 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(qiáng)，2個(gè)F-可以取代一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的-O-位置，造成斷口，生成的自由O2-又可以去破壞另一個(gè)-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(shù)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(shù)措施。a. 畫出高爐能量利用圖解分析的rdC圖，分析指出我國(guó)高爐降低燃料比的兩大途徑；b. 根據(jù)所學(xué)的煉鐵理論和工藝知識(shí)，闡述降低高爐燃料比的具體對(duì)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(duì)策：（1）高風(fēng)溫，降低作為熱量消耗的碳量；（2）高壓操作，風(fēng)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(yīng)，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(shí)間長(zhǎng)有利于間接還原（3）綜合鼓風(fēng)，脫濕鼓風(fēng)有利于減少水分的分解耗熱，降低燃料比；富氧鼓風(fēng)與噴煤相結(jié)合，提高風(fēng)口前煤粉燃燒率；適當(dāng)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