历年冶金考研重点 .docx
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1、历年冶金考研重点20131,请简要解释以下概念:SFCA :复合铁酸钙,烧结矿中强度和还原性均较好的矿物;,高炉的悬料:由于高炉透气性变化,引起高炉压差过大,支托起炉料,使得炉料难以下行,称为悬料。一般分为上部悬料和下部悬料,前者可以用杨森公式解释,后者可以用液泛现象解释;/高炉的硫负荷:高炉冶炼每吨生铁由炉料带入的硫的千克数称为高炉的硫负荷;高炉冶炼强度:是高炉冶炼过程强化的程度,以每昼夜(d )燃烧的干焦量来衡量:冶炼强度。)=干焦耗用量/有效容积x实际工作日t/(m3-d);5)煤气CO利用率:煤气中CO2体积与CO和C02体积总和的比值,nCO = CO2/(CO+CO2),表明了煤气
2、利用程度的好坏;6)HPS:指代小球烧结法:将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定粒度(粒度上限为68mm ),然后使小球外裹部分燃料,最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺;7)高炉的碱负荷:冶炼每吨生铁入炉料中碱金属氧化物(K2O+Na2O)的千克数.2铁氧化物在高炉内的还原反应有哪些规律?以及还原特性答:规律如下:(1)还原顺序。不论用何种还原剂,铁氧化物还原是由高级氧化物向低级氧化物到金属逐级进行的,顺序是:570 Fe2O 3Fe3O4FeOFe570的区域发生如下还原反应3Fe203+ CO =2Fe304+C02 Fe304+C0=3FeO +C02FeO + CO = F e +
3、 C02高炉内的还原剂是固定碳及气体C0和211在低于570c时,FegOt还原得到Fe ,而不是570C以上那样是FeO ,是因为FeO在570C是不能稳定存在的,它会分解为Fe3O4和Fe。)3 .高碱度烧结矿与自熔性烧结矿相比其性能优越在那里?如何提高烧结矿的质量?答案:(1)随着碱度的提高,烧结矿中易还原的铁酸钙量逐步增加,还原性得到改善,当碱度提高到一定数值时,铁酸钙成为主相,特别是以针状析出时,还原性最佳,二元碱度大致在2.0左右,如果烧结矿碱度再提高,还原性较差的铁酸二钙及铁酸三钙数量增加,导致还原性下降。酸碱度最佳的峰值应由试验确定;(2)具有较好的冷强度和较低的还原粉化率;(
4、3)具有较高的荷重软化温度;(4)具有良好的高温还原性和熔滴特性烧结是7分原料3分烧结,控制原料理化指标,细度要合理,加强造球整粒,混合制粒以前的工序是重中之重如何提高烧结矿质量?(强化烧结过程的技术手段?):以生石灰代替部分石灰石,强化混合料制粒f混合料预热改善烧结机布料系统4 .简述风口喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响并说明其原因。(课件上有)风口喷吹煤粉一般需要辅助什么强化冶炼手段,为什么?(1)风口前燃料燃烧的热值1原因:煤粉热解耗热;煤粉不易燃烧充分。(2)扩大燃烧带原因:炉缸煤气量t;部分煤粉在直吹管和风口内燃烧,在管路内形成高温(高于鼓风温度400-800),促使中心气流发展(鼓风动
5、能T(3)风口前理论燃烧温度I原因:煤粉为冷态;煤粉热解耗热;燃烧产物量t(4)直接还原度I原因:(C0+ H2) t ; C熔损反应量I ;矿石在炉内停留时间T(5)煤气阻力损失(aP)1原因:1,焦炭量I 一料柱透气性12,煤气量1一煤气流速增大(6)炉内温度场变化原因:1:高温区上移:炉身温度,炉顶温度略有上升-W气比W料T所致2:炉缸温度均匀:1,炉缸边缘温度I T风口理论燃烧温度下降所致2,炉缸中心温度T T煤气穿透能力增强所致(煤气量、煤气氢、动能T)(7)存在热滞后现象:喷入炉内的煤粉要分解吸热一炉缸温度暂时I被还原性强的煤气作用的炉料下降到炉缸后,由于炉缸温度回升,直接还原耗热
6、减少可以通过运用高风温、共压操作和富氧来作为喷吹煤粉的补偿手段。把富氧与喷吹燃料结合起来,可以增加焦炭燃烧强度,大幅度增产,促使喷吹燃料完全气化,以及不降低理论燃烧温度的情况下扩大喷吹量,从而进一步取得降低焦比的效果。5 .高炉炼铁过程中的脱硫基本方程和特点分析,为什么高炉脱硫效率比较高?6 .铁水预处理目的,对炼钢工艺流程及提高钢水质量的促进作用,常用铁水脱硫剂,脱硫方法,脱硫反应方程?答:目的:在于提高铁水质量和分散转炉的冶金功能,减轻或取消转炉的脱磷,脱硫负担,从而使转炉的冶金功能着重于脱碳和升温,提高钢的质量,具有单一化,专门化的特点。另外,由于减去了转炉的脱磷,脱硫操作,实现了少渣精
7、炼。缩短冶炼时间,增加了钢产量。常用脱硫剂有四大系列:苏打(Na2CO3)系、电石(CaC2)系、石灰(Ca。)系、金属Mg系另外常用复合脱硫剂脱硫:CaO (s )+C=(CaS)+C。S+Mg=(MgS)自己补充脱硫方法:投入脱硫发,铁水容器转动搅拌脱硫法,搅拌器的机械搅拌法,喷吹法。7,描述钢铁冶炼中短流程长流程工艺,各自工艺流程特点及优缺点?现代钢铁联合企业的主要生产流程分为两类:长流程和短流程。长流程目前应用最广,其工艺特点是:铁矿石原料经过烧结、球团处理后,采用高炉生产铁水,经铁水预处理后,由转炉炼钢、炉外精炼至合格成分钢水,由连铸浇铸成不同形状的铸坯,轧制成各类成品。短流程根据原
8、料分为两类,一类是铁矿石经直接熔融还原后,采用电炉或转炉炼钢,其主要特点在于铁矿石原料不经过烧结、球团处理,没有高炉炼铁生产环节,这种流程目前应用较少,大约占10%以下;另一类是以废钢作为原料,由电炉融化冶炼后,进入后部工序,也没有高炉炼铁生产环节,这种工艺流程约占20%优缺点简述:8 ,请简述炉外精炼处理的主要目的,并描述AL2。3夹杂物变形处理的基本思路?炼钢技术的发展,在提高钢的质量方面,总是向着降低钢中的有害杂质和非金属夹杂物的含量、改善夹杂物的形态和分布,使钢的化学成分均匀、精确控制温度,使之能适合后步工序生产要求的方向发展;在经济方面是向着提高生产率、降低原材料、能源和劳动力消耗方
9、向发展:在工艺方面,则要求尽量提高生产多钢种的适应能力。A12O3系夹杂物的密度比钢液密度小,如果能够控制铝脱氧产物的形态使其在炼钢连铸温度下呈液态,就可以使大量的这类脱氧产物在进入中间包之前从钢液中上浮去除,不仅可以减轻中间包水口堵塞问题保证连铸顺利进行,而且可以增加钢的清洁度、改善钢的质量9 .请按铸坯的断面和铸坯的结构将连铸机分类,并请描述连铸结晶器的冶金功能.按铸坯断面形状可分为:方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等。结晶器的作用:使钢液逐渐凝固成所需规格形状的坯壳通过结晶器的震动使坯壳脱离结晶器壁而不被拉断和漏钢通过调整结晶器的参数使铸坯不产生脱方鼓
10、肚和裂纹等缺陷保证坯壳均匀稳定的生长10 .请简述氧气转炉炼钢过程的主要优势,氧枪枪位制度对冶炼工艺有什么作用及影响?20111.论述降低高炉燃料比的途径和技术措施.,画出高炉能量利用图解分析的rd-C图,分析指出我国高炉降低燃料比的两大途径并根据所学的炼铁理论和工艺知识,阐述降低高炉燃料比的具体对策;降低燃料比的途径:(1)降低直接还原度,发展间接还原;(2)降低作为热量消耗的碳量,减小热损失.降低高炉燃料比的具体对策:(1)高风温,降低作为热量消耗的碳量;(2)高压操作,风压不变条件下,高压操作后有利高炉顺行,煤气利用率升高;抑制碳的熔损反应,有利于发展间接还原;Si的还原减少,耗热减少;
11、炉尘吹出量减少,碳损降低;煤气停留时间长有利于间接还原(3)综合鼓风,脱湿鼓风有利于减少水分的分解耗热,降低燃料比;富氧鼓风与喷煤相结合,提高风口前煤粉燃烧率;适当增加煤气中H2含量,有利于发展问接还原(4)精料:提高含铁品位,降低渣量,热量消耗减少;改善原料冶金性能,提高还原度,发展间接还原;加强原料整粒,提高强度,改善料柱透气性;改善焦炭质量(尤其是高温性能:反应性、反应后强度),强化焦炭骨架作用,卜翱氐焦炭灰分;合理炉料结构;控制软熔带厚度,减小煤气阻力损失;降低S负荷,减小脱S耗热。改善煤粉燃烧性(助燃剂等),降低灰分。扩展:.通过什么途径可降低焦比?答案:(1)降低热量消耗:(2)降
12、低直接还原度;(3)增加非焦碳的热量吸收;(4)增加非焦碳的碳素收入2才是高高炉鼓风温度对其冶炼过程的影响如何,并说明原因。答:(1)风口前燃烧碳量减少,风温提高,焦比下降;(2)高炉内温度场发生变化:炉缸温度升高,炉身上部、炉顶温度下降,中温区(9001000)扩大,由于每升高100(:风温,风口理论燃烧温度上升6080,风口前燃烧碳减少,煤气量降低,导致炉身上部温度降低;(3)直接还原度略有升高,生成的C。减少,炉身温度降低;(4)炉内压损增大,焦比下降,炉内透气性变差,高炉下部温度升高,煤气流速度增大,同时Si 0的挥发增加,堵塞料柱孔隙;(5)有效热消耗减少,焦比降低,渣量减少,S负荷
13、降低,脱硫耗热减少;(6)改善生铁质量,焦比降低,S负荷降低,炉缸热量充沛,易得到低S生铁;炉温升高,可控制Si的下限,生产低Si铁;3 ,高炉炼铁过程中的脱硫基本方程和特点分析,为什么高炉脱硫效率比较高?4 .分析高炉冶炼过程中,用CO、H2还原铁氧化物的特点。分别从热力学、动力学上比较C。、H 2还原铁氧化物的异同。(1)、H2与CO还原一样,均属于间接还原,反应前后气相体积没有变化,即反应不受压力影响。(2)、除Fe2O3的还原外,Fe3O4和FeO的还原均为可逆反应。(3)、反应为吸热过程,随温度升高,平衡气相曲线向下倾斜,H2的还原能力提高。(4)、从热力学因素看810。(:以上,H
14、2还原能力高于C。的还原能力,810以下则相反。(5)、从反应动力学看,因为H2与其反应产物H20的分子半径均比CO与其反应产物CO 2的分子半径小,因而扩散能力强。以此说明不论在低温或高温下,H2还原反应速度CO还原反应速度快。(6)、在高炉冶炼条件下,H2还原铁氧化物还可以促进CO和C还原反应的加速进行。(a.画出CO、比还原铁氧化物的平衡关系示意图(叉子曲线):异同:用CO还原,除F e3O4FeO外,均为放热反应,用H2还原,全部曲线向下倾斜,均为吸热反应;低于810CO的还原能力大于H2的还原能力,反之则反。C。作为还原剂,FeO*Fe最难还原,H2作为还原剂,Fe 304Fe最难还
15、原;H2分子量小,粘度低,易扩散,故其还原的动力学条件较好。5,分析炉渣粘度对高炉冶炼过程的影响,并论述影响炉渣粘度的因素以及维持适宜的高炉炉渣粘度的技术措施?答:(1)炉渣粘度为流体单位速度梯度、单位面积上的内磨擦系数;(2)粘度过大:炉料下降、煤气上升困难,易产生液泛;渣铁分离不好、反应速度降低;粘度过小:软熔带位置过高:侵蚀炉衬;(3)影响炉渣粘度的因素:a)温度:温度升高,粘度下降b)碱度:酸性渣中由于 Si-0阴离子形成四面体网状结构,粘度大,酸性渣中加入Ca。、MgO-消灭-0-键使粘度降低;碱性渣在高温下粘度小。碱度升高,粘度增大,由于R增大,使CaO、MgO升高又使固体悬浮质点
16、升又使粘度升。c)渣中其他成分AI2O3升使粘度升,原因:AI-0阴离子三长键结构(但影响小于Si-0四长键);TiO2升使粘度升,原因:Ti与C、N生成碳氮化物,熔点高,易析出固相质点;CaF2(萤石)升使粘度11,原因:F是电极电位正值最大的元素,得到电子的倾向最强,2个F负可以取代T网状结构的-0-位置,造成断口,生成的自由02负又可以去破坏另一个-0-键K20、Na20T-粘度1,原因K20、Na20降低粘度的作用比较小,但它们的危害大!(4)维持适宜的高炉炉渣粘度的技术措施:主要包括适宜的熔化性温度,操作过程保证炉渣具有一定的过热度,调整炉渣成分,控制合理的碱度6 .请分别描述钢铁生
17、产过程中的短流程及长流程工艺,工艺特点及其优缺点,并谈谈你对中国应该发展什么样的流程的看法?7 .写出炼钢过程中的主要化学反应方程式,氧枪枪位制度对冶炼工艺有什么作用及影响?请举例说明实现选择性氧化反应的一般物理化学条件。8 .请描述钢水炉外精炼处理的主要设备、方法及处理目的。钢水炉外精炼的主要设备:LF炉,A 0D炉,VD/V0I)炉,RH真空精炼钢水炉外精炼的方法:渣洗最简单的精炼手段;真空目前应用的高质量钢的精炼手段;搅拌最基本的精炼手段;喷吹将反应剂直接加入熔体的手段;加热加热是调节温度的一项常用手段。炉外精炼的目的:炼钢技术的发展,在提高钢的质量方面,总是向着降低钢中的有害杂质和非金
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