a、控制炼钢炉下渣量 b、钢包渣的氧化性控制 c、钢包精炼渣成分控制 d、保护浇筑
e、中间包控流装置 f、中间包覆盖剂 g、碱性包衬 h、钢中细微夹杂物的去除 i、防止浇注过程的下渣与卷渣 j、防止氩气泡吸附夹杂 k、结晶器钢水流动控制及保护渣
2008
一、简答题（每题 5 分，共 50 分）
1 分析高炉冶炼过程中，用 CO、H2还原铁氧化物的特点。
答：(a.画出 CO 、比还原铁氧化物的平衡关系示意图（叉子曲线）): 1）、用CO还原，除Fe3O4→FeO为吸热反应外，其余均为放热反应，用H2还原，全部曲线向下倾斜，均为吸热反应； 2）、低于810℃CO的还原能力大于H2的还原能力，反之则反。 3）、CO作为还原剂，FeO→Fe最难还原，H2作为还原剂，Fe3O4→Fe最难还原 4）、从反应动力学看，H2分子半径小，分子量小，粘度低，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。 5）、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。 6）、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。 7）、除Fe2O3的还原外，Fe3O4和FeO的还原均为可逆反应。
2 高碱度烧结矿、酸性氧化球团矿的固结机理
答：1）高碱度烧结矿：烧结矿的固结经历了固相反应、液相反应、冷凝固结。当物料加热到一定温度时，各组分之间有了固相反应，生成低熔点物质，在燃烧带低熔点物质熔化形成液相，生成CaO-Fe2O3系液相（高碱度烧结矿的主要粘结剂），液相经过冷凝固结将未熔物粘结起来，成为多孔状的烧结矿。
3）酸性球团矿：
?磁铁球团矿：a、产生新Fe2O3微晶键，Fe2O3再结晶长大，Fe2O3晶桥键固结 b、Fe3O4再结晶长大连接，Fe3O4晶桥键固结 c、液相固结（小于5%）
?赤铁球团矿：a、原生Fe2O3再结晶长大连接，Fe2O3晶桥键固结 b、Fe3O4再结晶长大连接，Fe3O4晶桥键固结 c、液相固结（小于5%）
3 熔融还原炼铁法
答：1）熔融还原炼铁法：是在温度高于渣铁熔点的熔融状态下，用碳把铁氧化物还原成金属铁的非高炉炼铁方法，其产品是液态生铁。现在把不以焦炭为燃料，以煤炭为主要能源，使用天然富矿、人造富矿（烧结矿或球团矿）取代高炉生产液态生铁的方法都列为熔融还原法。它仅是把高炉过程在另一个不用焦炭的反应器中完成，基本不改变目前传统的钢铁生产基本原理。现阶段熔融还原法主要采用两种形式：一步法—用一个反应器完成铁矿石的高温还原及渣铁熔化分离的全过程；二步法一在第一个反应器内把含铁原料预还原，而在第二个反应器内补充还原。熔化分离和生产还原气体，以减少还原消耗的热量
熔融还原的优缺点：优点是是以煤炭为主要能源，可熔化造渣而去除矿石中的脉石和杂质，故对矿石品位的要求不像直接还原那样严格，生产出来的液态生铁含有碳、硅等氧化放热元素，便于现有典型的氧气转炉炼钢使用。缺点是熔融还原需要大量氧气或电能,能耗较高；还未形成一个定型的工艺；产品质量较差，脱硫不稳定；设备寿命不高。
4 高炉炼铁的主要技术指标
答：1）有效容积利用系数每M3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（T/ M3.d）
2）焦比：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数（Kg/T），煤比。综合焦比，燃料比，焦煤置换比
3）燃烧强度，焦炭冶炼强度：每m3高炉有效容积每天消耗焦炭的重量。综合冶炼强度，工序能耗
4）生铁合格率，休风率，高炉一代寿命。
5 脱硫的热力学和动力学条件
答：脱硫的离子反应式[S]+（O2-）=（S2-）+[O]
1）对脱硫有利的热力学条件：
c、高温，属于吸热反应，高温有利于脱硫反应进行。
d、高碱度，炉渣碱度高，游离CaO多，或（O2-）增大，有利于脱硫。 c、低氧势，(FeO)高不利于脱硫。
d、高活度系数fs，金属液成分的影响： [C]、[Si]能增加硫的活度系数f[S]，降低氧活度，有利于脱硫。
3）动力学条件：从双模理论出发，分析脱硫的各个环节，分为金属液中[S]的扩散，化学反应和渣液中离子（S2-）扩散，应得到脱硫的有力动力学条件为： d、增大反应界面积A
e、提高温度，增加炉渣流动性，增强S的扩散能力 增大S在铁液和渣液中的传质系数km ks,降低渣的粘度
6 电弧炉炼钢新技术
答： 电弧炉炼钢新技术：
①超高功率电弧炉：优点：缩短融化时间，提高生产率；改善热效率，降低电耗；大电流短电弧，热量集中，电弧稳定，对电网影响小。
超高功率电弧炉只有与相关技术结合才能实现高效节能 ②偏心炉底出钢电弧炉
③直流电弧炉：电极消耗低、电压波动小和噪音小
7 LF精炼法
答：将电弧埋入钢液面以上的熔渣层中，吹Ar搅拌，在还原气氛下利用高碱度合成渣精炼。钢包精炼是最常用的精炼方法，取代了电炉的还原期，解决了转炉冶炼优钢的问题，具有加热及搅拌功能，脱氧脱硫合金化。 工艺优点：
A、精炼功能，适宜生产超低硫超低氧钢
B、具备电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高 C、具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品稳定性 D、采用钢渣精炼工艺，精炼成本低，吸收夹杂 E、设备简单，投资较少
8 连铸中间包的冶金功能
答：1）净化功能：为生产高纯净度的钢，中间包采用挡渣墙、吹氩、陶瓷过滤器等措施，可大 幅降低钢中非金属夹杂物含量
2）调温功能：为使中间包前、中、后期钢水温度差小于5度，接近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶率，减少中心偏析，可采用中间包加废钢、喷吹铁粉等调节钢水温度
3）成分微调：有中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝钛硼等包芯线，实现成分微调，既提高了氧化元素的收得率，又避免了水口堵塞
4）精炼功能：在中间包钢水表面加入双层渣，吸收钢中上浮的夹杂物，或者在中间包喂钙线改变夹杂物形态，防止水口堵塞
5）加热功能：采用感应加热和等离子加热技术，准确控制钢水浇注温度
9 连铸保护渣的作用
答：1）隔热保温，隔绝空气，防止钢液过氧化 2）吸收钢液表面非金属夹杂物，净化钢渣界面
3）改善钢液与模壁之间的传热条件，减少钢液在凝固过程中产生的热应力，减少钢裂纹。 4）润滑坯壳，防止坯壳与结晶器粘连，导致漏刚。
10 钢中非金属夹杂物的主要来源，并论述减少钢中夹杂物的主要途径
答：1）来源：a、内生夹杂：脱氧产物，二次氧化产物，渣—钢反应，钙处理等化学反应生成的夹杂物，钢液冷却和凝固过程中形成的夹杂
b、外来夹杂：炉渣卷入形成的夹杂物，耐火材料受侵蚀形成的夹杂物 2）减少途径：
a、减少和排除脱氧产物：提高终点碳含量，降低氧含量；强化脱氧；选用复合脱氧剂：加强搅拌
b、防止二次氧化：保护浇注全程
c、减少卷渣和下渣：挡渣出钢；控制中间包液面高度；稳定结晶器液面；控制水口插入深度 d、降低耐火材料侵蚀：提高耐火材料质量；降低钢水温度
二、论述题（每题 10 分；总计 50 分）
1 我国目前钢铁冶金生产过程的主要流程以及发展趋势。
答：1）长流程：采矿→选矿→烧结→高炉→铁水预处理→转炉→炉外精炼→连铸→连轧 短流程：直接还原（熔融还原）→电炉→炉外精炼→炉外精炼→连铸→连轧
2）我国钢铁工业发展趋势：a产品更加纯洁化，b生产工艺更加高效低耗，c生产过程对环境更加友好。 因为长流程必须使用块状原料，需要配用质量好的炼焦煤在焦炉内冶炼成性能好的冶金焦，粉矿和精矿要制成烧结矿和球团矿，这两道工序不但能耗高而且生产中产生粉尘、污水和废气等对环境造成污染，而直接还原和熔融还原炼铁工艺是用块煤或气体还原剂代替高炉炼铁工艺所必须的焦炭来还原天然块矿、粉矿或人造块矿，适应性强，节约资源，保护环境，因此短流程将是钢铁冶金生产发展的趋势。
2 我国高炉含铁原料的主要特点，并讨论其合理搭配模式。
答：1）特点：a 含铁品位低 b冶金性能差 c原料成分波动大 d烧结矿FeO高 e烧结矿粉末含量高 f烧结矿固体燃耗高
2）搭配模式：高碱度烧结矿+酸性球团矿+块矿的综合炉料（考虑其冶金性能互补性） a、可克服因烧结矿碱度过高难熔而使单体不能滴落，而造成高炉操作困难的缺点 b、可以避免酸性炉料软熔温度过低，软化区间过宽的缺点
c、可以提高压差陡胜温度，使最大压差值降低，提高料柱透气性
d、可以发挥高碱度烧结矿冶金性能优良的优越性和酸性球团矿强度高，还原性，高粒度均匀，品位高的有点
e、酸性球团矿在升温还原过程中产生低熔点液相渣与呈固体状态的高碱度烧结矿发生渣化，
抑制升温还原过程中低熔点液相渣的生成，有效地改善综合炉料的高温冶金性能。
3 高炉喷煤的意义，并结合喷煤对高炉冶炼的影响，指出提高高炉喷煤量的措施。
答：1）高炉喷吹煤粉的意义：
b、煤粉代替部分焦炭，降低焦比，生铁成本降低 b、喷煤是调剂炉况热制度的有效手段
c、改善高炉炉缸工作状态，使高炉稳定顺行
d、降低理论燃烧温度，为高炉使用高风温或富氧鼓风创造条件
e、喷吹煤粉气化过程放出比焦炭多的氢气，提高煤气还原能力和扩散能力利于矿石还原 f、减少炼焦设施和生产焦炭量，节约资金，保护环境 2）喷煤对高炉冶炼的影响情况及原因：
b、炉缸煤气量增加，鼓风动能增加，燃烧带扩大 b、理论燃烧温度下降，炉缸中心温度均匀并略有上升 c、料柱阻损增加，压差升高
d、间接还原发展，直接还原降低 3）提高喷煤量措施：
①改善原料、燃料质量，提高炉料透气性，改善高炉操作条件。 ②保持较高的热风温度,增加炉内热补偿 ③提高炉内燃烧率
④优化喷煤的煤种，控制混合煤成分 ⑤脱湿鼓风、富氧鼓风
4 RH精炼法的基本原理及相关工艺。
答：RH精炼法：也称钢液循环脱气法，是将钢液提升到一真空容器内处理。由于降低了气相中的分压，使碳氧反应平衡移动，继续反应生成CO气体。钢液不断从上升管进入真空室，经过脱气后从下降管流出真空室，这样连续循环完成脱气
主要冶炼高质量产品，如轴承钢、IF钢、硅钢、不锈钢、齿轮钢等。
RH工艺特点：①反应速度快、处理周期短，生产效率高，常与转炉配套使用。
②反应效率高，钢水直接在真空室内进行反应。
③可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿，减少处理温降； ④可进行喷粉脱硫，生产超低硫钢。
5 连铸坯的常见缺陷以及改进措施。
答：1）常见缺陷：a、连铸坯的纯净度：纯净度是指钢中夹杂物含量、形态以及分布
b、表面缺陷：表面横裂纹，纵裂纹，网状裂纹，皮下夹渣，皮下气孔，表面凹陷 c、内部缺陷：中心偏析，中心疏松，中间裂纹，压下裂纹，夹杂等 d、形状缺陷：板坯的鼓肚，方坯的菱变，圆铸坯的椭圆形变
3）措施：
a、纯净度：无渣出钢，钢包精炼，无氧化浇注，中间包冶金
b、表面质量：控制结晶器液面稳定性；利用高频率小振幅的结晶器振动结构；初生坯壳的均匀性；结晶器钢液流动不应把液面上的渣子卷入钢液；保护渣性能，应较好吸收夹杂和润滑作用 c、内部质量：控制铸坯结构；合理的二冷制度；控制二冷区猪皮受力与变形；控制液相钢水流动，以促进夹杂物上浮和改善结构分布
d、形状缺陷：改进结晶器结构，防止结晶器内壁表面发生形变；降低液相高度，加大二冷强度；缩小轴辊间距；支承辊严格对中；防止支承辊变形
