2025年大学《冶金工程-钢铁冶金工艺学》考试备考试题及答案解析

2025年大学《冶金工程-钢铁冶金工艺学》考试备考试题及答案解析单位所属部门：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.铁矿石中主要铁矿物之一赤铁矿的化学式是（）A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.FeS2答案：B解析：赤铁矿是钢铁冶金中最主要的铁矿石原料，其主要成分为三氧化二铁，化学式为Fe2O3。FeO是一氧化铁，Fe3O4是四氧化三铁，FeS2是黄铁矿的主要成分，均不是赤铁矿的主要成分。2.炼铁过程中，熔剂的主要作用是（）A.降低炉渣熔点B.提高铁水温度C.吸收硫磷杂质D.增加炉料透气性答案：A解析：熔剂（通常指石灰石）在炼铁过程中主要与硅、锰等杂质结合形成炉渣，降低炉渣熔点，便于从铁水中分离杂质，从而提高铁水质量。3.高炉冶炼中，煤气发生的主要作用是提供（）A.还原剂B.加热剂C.助熔剂D.保护气氛答案：A解析：高炉煤气主要成分包括CO和H2，它们是具有还原性的气体，在高温下将铁矿石中的氧化铁还原成铁，是高炉冶炼中的主要还原剂。4.炼钢过程中，钢水脱氧的主要目的是（）A.降低钢水温度B.提高钢水流动性C.消除钢中非金属夹杂物D.增加钢水中的氧含量答案：C解析：钢水脱氧是通过加入脱氧剂（如铝、硅、锰等），消耗钢水中的氧，形成氧化物并上浮去除，从而消除钢中非金属夹杂物，提高钢的质量。5.钢中磷含量过高会带来的主要问题是（）A.增加钢的韧性好B.提高钢的强度C.导致钢的冷脆性D.改善钢的焊接性能答案：C解析：磷是钢中有害元素，磷含量过高会显著降低钢的塑性和韧性，特别是在低温下会导致钢的冷脆性，影响钢的加工和使用性能。6.炼钢过程中，转炉炼钢与电弧炉炼钢的主要区别在于（）A.热源不同B.脱氧方式不同C.炉渣成分不同D.炉料加入方式不同答案：A解析：转炉炼钢利用吹入的空气与炉料中的碳发生反应产生热量，而电弧炉炼钢利用电极与炉料之间产生的电弧热来加热炉料，两者的主要区别在于热源不同。7.钢铁冶炼过程中，除尘系统的目的是（）A.提高炉温B.回收有价金属C.减少环境污染D.增加煤气热量答案：C解析：钢铁冶炼过程中产生大量的含尘烟气，除尘系统的主要目的是捕集烟气中的粉尘，减少粉尘排放，保护环境。8.钢水在连铸过程中，结晶器内钢水液面控制的主要目的是（）A.提高铸坯表面质量B.增加铸坯产量C.降低铸机能耗D.减少拉矫机负荷答案：A解析：结晶器内钢水液面稳定是保证铸坯内部结构均匀、表面质量良好的重要条件，因此液面控制是连铸过程中的关键技术之一。9.铁合金按用途分类，用于脱氧的合金主要是（）A.锰铁B.硅铁C.钒铁D.铬铁答案：B解析：硅铁主要用作脱氧剂，加入钢水中消耗氧，形成硅酸盐炉渣。锰铁主要用于脱硫和作脱氧剂，但效果不如硅铁。钒铁和铬铁主要用于提高钢的强度和耐磨性等。10.钢铁冶炼中，回收利用高炉煤气的主要途径是（）A.燃烧发电B.制取化工产品C.直接燃烧供热D.制取氧气答案：A解析：高炉煤气含有大量热量，主要途径是将其燃烧产生热量，用于发电或供热，提高能源利用效率。11.转炉炼钢中，氧化期的主要目的是（）A.提高铁水温度B.降低铁水含碳量C.增加炉渣碱度D.改善铁水流动性答案：B解析：转炉炼钢的氧化期是通过吹入氧气，使铁水中的碳、硅、锰等杂质氧化燃烧，从而降低其含量，并去除部分磷、硫等有害元素，为后续精炼做准备。12.电弧炉炼钢与转炉炼钢相比，其主要优点是（）A.炉容小，建设投资低B.炼钢过程自动化程度高C.电极糊消耗少D.能耗较低答案：B解析：电弧炉炼钢可以方便地调整加热制度，对炉料的适应性强，且过程控制和自动化程度较高。相比转炉炼钢，电弧炉炼钢炉容可以更大，但能耗也相对较高。13.钢中氧含量过高会形成的主要缺陷是（）A.疏松B.裂纹C.麻点D.白点答案：C解析：钢中氧含量过高会形成氧化物，这些氧化物聚集在晶界或晶粒内部，会导致钢的塑性下降，形成所谓的“麻点”或“针孔”，影响钢的质量。14.连铸坯在二冷区冷却的主要目的是（）A.将钢水凝固成铸坯B.控制铸坯表面质量C.完成钢水全部冷却D.减少拉矫机负荷答案：B解析：连铸坯在二冷区通过喷水或空冷等方式进行冷却，冷却速度和冷却均匀性对铸坯的表面质量（如裂纹、结疤等）有重要影响，因此二冷区冷却是控制铸坯表面质量的关键环节。15.高炉炉渣中CaO的主要来源是（）A.煤气B.铁矿石C.熔剂D.炉衬答案：C解析：高炉熔剂主要指石灰石（CaCO3），在高温下分解为氧化钙（CaO），CaO是炉渣的主要成分之一，用于吸收铁矿石中的硅、锰等杂质形成炉渣。16.炼钢过程中，合金化的目的是（）A.提高铁水温度B.降低炉渣熔点C.改善钢的力学性能或赋予特殊性能D.增加钢水中的氧含量答案：C解析：在炼钢过程中加入合金元素（如C、Mn、Si、Cr、Ni等），目的是调整或改善钢的化学成分，从而获得所需的力学性能（如强度、韧性、塑性等）或其他特殊性能（如耐腐蚀性、耐磨性等）。17.氧气顶吹转炉炼钢中，枪位高低主要影响（）A.炉渣成分B.炉衬寿命C.炉温D.燃料消耗答案：C解析：枪位（指喷枪出口距炉渣面的距离）的高低直接影响氧射流对炉渣的穿透深度和搅拌效果，进而影响传热和化学反应速率，因此主要影响炉温。18.钢铁冶炼过程中，产生炉渣的主要目的是（）A.保护炉衬B.增加钢水温度C.吸收杂质D.提高煤气热值答案：C解析：炉渣是由熔剂与铁矿石中的硅、锰、磷、硫等杂质形成的熔融物，其主要作用是将这些杂质与铁水分离，防止它们进一步氧化并保护炉衬。19.连铸过程中，铸坯内部产生中心偏析的主要原因是（）A.保护渣不良B.液面波动C.冷却强度不均D.金属凝固收缩不均答案：D解析：铸坯在结晶器内及二冷区冷却过程中，由于冷却速度不均和金属凝固收缩不均，导致成分在铸坯内部发生偏析，中心偏析就是指杂质或合金元素集中在铸坯的中心部位。20.铁合金按照合金化元素含量分类，属于低合金铁合金的是（）A.高碳锰铁B.微合金化铁合金C.高铬铁D.铬锆铁答案：B解析：低合金铁合金通常指合金化元素总含量较低的铁合金，微合金化铁合金正是通过加入少量（通常小于1-2%）的合金元素来改善钢的性能，属于低合金铁合金的范畴。高碳锰铁、高铬铁、铬锆铁等合金元素含量较高，属于高合金铁合金。二、多选题1.高炉冶炼中，影响炉渣性能的主要因素有（）A.熔剂种类和加入量B.铁矿石品位C.煤气成分D.炉温E.操作条件（如风量、风温）答案：ABDE解析：炉渣性能（如熔点、碱度、流动性等）直接影响冶炼过程和铁水质量。熔剂种类（如CaO）和加入量（A）决定了炉渣的碱度；铁矿石品位（B）影响着炉渣中杂质（SiO2、MnO等）的含量；煤气成分（C）主要通过影响炉温（D）和间接影响还原反应来发挥作用；操作条件（E）如风量、风温等会显著影响炉内化学反应速率和炉温分布，进而影响炉渣性质。操作条件主要通过影响炉温来间接影响炉渣性能。2.炼钢过程中，钢水需要进行脱氧处理，常用的脱氧剂有（）A.锰铁B.硅铁C.铝D.钒铁E.钛铁答案：ABC解析：钢水脱氧通常根据所需的脱氧效果和钢种要求选择合适的脱氧剂。常用的脱氧剂包括弱脱氧剂硅铁（B）、锰铁（A），以及强脱氧剂铝（C）。钒铁（D）和钛铁（E）主要作为合金元素加入，虽然也具有脱氧能力，但不是主要的脱氧剂。3.连铸过程中，影响铸坯内部质量的主要因素包括（）A.结晶器液面控制B.二冷区冷却制度C.保护渣性能D.拉速稳定性E.金属凝固收缩答案：BDE解析：铸坯内部质量主要指内部缺陷，如中心偏析、中心裂纹等。二冷区冷却制度（B）的不均匀是导致冷却收缩不均和成分偏析的主要原因之一；拉速稳定性（D）影响冷却速度的均匀性；金属凝固收缩（E）不均匀会导致应力集中和裂纹产生。结晶器液面控制（A）和保护渣性能（C）主要影响铸坯表面质量。4.铁合金按照化学成分分类，主要包括（）A.铁硅合金B.铁锰合金C.高碳铁铬合金D.微合金化铁合金E.高铬铁合金答案：ABE解析：铁合金按化学成分可分为硅铁、锰铁、铬铁等。铁硅合金（A）、铁锰合金（B）和高铬铁合金（E）是典型的铁合金种类。微合金化铁合金（D）通常指加入微量合金元素的铁合金，有时也将其归为特种铁合金或按用途分类，但按主要化学成分分类时，前三种是更典型的代表。5.炼钢过程中，炉外精炼的主要目的是（）A.提高钢水温度B.精炼钢水成分C.除去钢中有害杂质D.均匀钢水温度和成分E.改善钢水流动性答案：BCD解析：炉外精炼是在钢水离开熔炼炉（如转炉、电弧炉）后，在专门的精炼设备中进行的一系列处理过程。其主要目的是精确控制钢水成分（B），去除残留的有害杂质（C），均匀钢水温度和成分（D），以满足不同钢种的要求。提高温度（A）和改善流动性（E）通常不是炉外精炼的主要目的，或在精炼过程中伴随发生而非主要目标。6.高炉冶炼中，炉料中碱金属（如Na、K）的主要来源是（）A.铁矿石B.熔剂C.燃料（煤粉）D.煤气E.炉渣答案：AC解析：碱金属主要来源于炉料中的铁矿石（A）和燃料（煤粉）（C）。它们以氧化物形式存在，进入炉内后易挥发，并在高温下对炉衬有侵蚀作用。熔剂（B）、煤气（D）和炉渣（E）中的碱金属含量相对较低或不是主要来源。7.电弧炉炼钢过程中，电极糊的主要作用包括（）A.提供电弧热B.保护电极C.提供合金元素D.填充电极间隙E.改善导电性答案：BDE解析：电弧炉炼钢利用电极与炉料之间产生的电弧热来加热炉料。电极糊是压在电极杆下端的可糊状物，其主要作用是填充电极杆与水冷滑环之间的间隙（D），保证电极与滑环的良好接触，传递电流（E）；同时，电极糊在高温下分解产生保护性气体，减少电极与电弧的磨损，保护电极（B）。它本身不直接提供热量、合金元素或主要的导电性。8.钢中非金属夹杂物主要包括（）A.氧化物B.硫化物C.碳化物D.氮化物E.硅酸盐答案：ABCDE解析：钢中非金属夹杂物是指熔炼和凝固过程中未完全上浮去除的微量非金属物质。常见的非金属夹杂物包括氧化物（A）、硫化物（B）、碳化物（C）、氮化物（D）以及硅酸盐（E）等。9.影响钢铁冶炼过程能耗的主要因素有（）A.炉料性质B.设备效率C.操作水平D.燃料种类E.环境温度答案：ABCD解析：钢铁冶炼过程的能耗主要包括燃料燃烧消耗的能量以及电力消耗等。炉料性质（A）影响熔炼温度和化学反应热需求；设备效率（B）直接影响能源利用水平；操作水平（C）的高低决定了能源利用是否合理有效；燃料种类（D）的热值和燃烧效率也直接影响能耗。环境温度（E）对能耗有一定影响，但通常不是主要因素。10.连铸坯在冷却过程中可能出现的主要缺陷有（）A.表面裂纹B.内部裂纹C.结疤D.麻点E.中心偏析答案：ABCDE解析：连铸坯在冷却过程中，由于冷却制度、拉速、应力等因素的影响，可能产生多种内部或表面缺陷。表面裂纹（A）可能发生在结晶器或二冷区；内部裂纹（B）通常与凝固收缩应力有关；结疤（C）是铸坯表面形成的金属或非金属覆盖层；麻点（D）是钢中非金属夹杂物聚集造成的表面缺陷；中心偏析（E）是成分在铸坯中心区域偏聚的现象，属于内部缺陷。11.高炉冶炼中，炉渣的主要作用有（）A.吸收铁矿石中的杂质B.保护高炉炉衬C.降低炉料的熔点D.促进煤气与炉料的接触E.带走炉料中的热量答案：AB解析：高炉炉渣的主要作用包括：A.吸收铁矿石中的硅、锰、磷、硫等杂质，与杂质形成熔融物，实现铁与杂质的分离；B.在炉料表面形成一层液态炉渣，起到保护炉衬的作用，防止炽热炉料和高温煤气直接侵蚀炉衬。C.炉渣本身不能直接降低炉料的熔点，但炉料中杂质的存在会降低炉料的熔点。D.煤气与炉料的接触主要发生在炉料的固体还原反应区域，炉渣的存在会阻碍一部分煤气与炉料的接触。E.炉渣具有一定的导热性，会带走一部分热量，但其主要功能并非带走热量。12.炼钢过程中，影响钢水脱氧效果的因素有（）A.脱氧剂的种类和加入量B.钢水温度C.脱氧剂的加入顺序D.搅拌效果E.炉渣碱度答案：ABCDE解析：钢水脱氧效果受到多种因素影响：A.脱氧剂的种类（如Si、Mn、Al、Ti等）及其氧化产物性质和加入量都会显著影响脱氧效果；B.钢水温度影响脱氧反应的平衡常数和速率；C.脱氧剂的加入顺序（如先加弱脱氧剂后加强脱氧剂）会影响脱氧产物形态和上浮效果；D.良好的搅拌效果有助于脱氧产物上浮去除，提高脱氧效率；E.炉渣碱度会影响脱氧反应的进行和脱氧产物的稳定性。13.连铸过程中，结晶器内钢水液面控制的目的是（）A.保证钢水供应稳定B.防止钢水飞溅C.避免结晶器内钢水液面过低导致卷渣D.避免结晶器内钢水液面过高导致浸没深度不足E.保证铸坯厚度均匀答案：BCD解析：结晶器内钢水液面控制至关重要，其主要目的在于：C.防止因液面过低导致结晶器钢水卷入结晶器铜板与凝固壳之间，形成卷渣缺陷；D.防止因液面过高导致结晶器浸没深度不足，使凝固坯壳在出结晶器前未完全形成或强度不够，易被拉断；B.良好的液面控制有助于减少钢水飞溅。A.钢水供应稳定是前提，不是液面控制的目的。E.铸坯厚度均匀主要与拉速和二冷区冷却制度相关。14.铁合金按照生产方法分类，主要包括（）A.炉料法铁合金B.熔炼法铁合金C.电解法铁合金D.烧结法铁合金E.化学法铁合金答案：ABC解析：铁合金按照生产方法分类主要包括：A.炉料法铁合金，如高炉法生产锰铁、用感应炉或电弧炉熔炼法生产硅铁、铬铁等；B.熔炼法铁合金，通常指用电弧炉等设备直接熔炼金属或合金的方法；C.电解法铁合金，如电解法生产金属钠、钾、钙以及铝硅合金等。D.烧结法主要用于生产含铁矿物原料，如铁矿粉的烧结，不是铁合金的主要生产方法。E.化学法通常指湿法冶金过程，用于提取或提纯金属，部分铁合金生产涉及化学过程，但不是主要分类依据。15.炼铁高炉内，煤气的主要用途有（）A.燃烧产生热量加热炉料B.作为还原剂还原铁矿石C.提供炉内压力平衡D.带走炉料中的水分E.参与炉渣的形成答案：ABCD解析：炼铁高炉内产生的煤气（高炉煤气）主要用途包括：A.高炉煤气中含有CO和H2等可燃气体，燃烧后产生大量热量，是高炉加热炉料的主要热源；B.CO是主要还原剂，在高温下将铁矿石中的Fe2O3、Fe3O4等还原成铁；C.煤气通过风口吹入炉内，其流量和压力对炉内煤气分布和压力平衡有重要影响；D.煤气具有一定的湿度，有助于带走炉料在加热过程中产生的水分；E.煤气本身不直接参与炉渣形成，炉渣是由熔剂（CaO）与铁矿石中的SiO2、MnO等杂质反应形成的。16.钢中磷元素的影响包括（）A.显著降低钢的低温冲击韧性B.提高钢的焊接性能C.增加钢的冷脆性D.导致钢的时效硬化E.改善钢的耐腐蚀性答案：AD解析：磷是钢中有害元素，其主要影响包括：A.磷在钢中偏析能力强，显著降低钢的低温冲击韧性，使钢在低温下变脆；C.磷会降低钢的韧性和塑性，特别是在低温下，导致冷脆性。B.磷会降低钢的焊接性能，容易产生冷裂纹。D.磷的存在会加剧钢的时效硬化现象。E.磷通常降低钢的耐腐蚀性。17.炉外精炼技术的主要特点有（）A.精炼设备独立于熔炼炉B.精炼过程可控性强C.可处理多种钢种D.能耗相对较高E.精炼时间灵活答案：ABCE解析：炉外精炼技术相较于传统熔炼炉炼钢具有以下特点：A.精炼设备（如LF炉、RH炉、VOD炉等）独立于熔炼炉，钢水在熔炼后需要转运至精炼设备进行处理；B.精炼过程在专门设备中进行，气氛、温度、成分等条件控制精度高，可控性强；C.可根据不同钢种的需求，选择不同的精炼方法和设备，处理多种钢种；E.精炼时间可以根据钢水状况和精炼要求灵活调整。D.炉外精炼虽然提高了钢质，但通常需要额外的能源消耗（如电力），能耗相对较高。18.影响连铸坯表面质量的因素有（）A.结晶器铜板表面状况B.保护渣性能C.二冷区冷却制度D.拉速稳定性E.钢水温度答案：ABCDE解析：连铸坯表面质量受多种因素影响：A.结晶器铜板表面如果有划痕、凹坑或氧化皮等缺陷，会直接传递到铸坯表面，形成表面缺陷；B.保护渣的熔化速度、粘度、流动性、化学成分等性能直接影响液面保护效果和夹杂物吸收情况，进而影响铸坯表面质量；C.二冷区冷却强度和冷却均匀性对铸坯表面是否产生裂纹、结疤等缺陷有重要影响；D.拉速的稳定性影响二冷区的冷却均匀性，不稳定的拉速易导致表面缺陷；E.钢水温度过高或过低都会影响凝固过程和传热，可能导致表面裂纹、麻点等缺陷。19.铁合金按用途分类，可用于脱硫的合金有（）A.锰铁B.硅铁C.铬铁D.钒铁E.镍铁答案：AB解析：脱硫是钢铁冶炼中的重要环节。铁锰合金（A）和硅铁（B）都是常用的脱硫剂，它们加入钢中后，与钢中的硫形成硫化物（如MnS、SiS），由于其密度较小，易于上浮进入炉渣中而被去除。铬铁（C）、钒铁（D）和镍铁（E）虽然也含有硫，但通常不作为主要的脱硫剂使用。20.高炉冶炼中，炉料中碱金属挥发后对炉衬的危害包括（）A.增加炉衬砖的熔损B.加速炉渣侵蚀C.导致炉壳变形D.产生“炉瘤”E.降低炉衬耐火材料的抗热震性答案：ABE解析：高炉炉料中的碱金属（如Na、K）在高温下易挥发，随煤气上升并沉积在炉衬耐火材料上，其主要危害包括：A.碱金属能降低耐火材料的熔点，加速其熔损；B.碱金属能促进炉渣对耐火材料的侵蚀；E.碱金属的存在会降低耐火材料的抗热震性，使其在热应力作用下更容易开裂损坏。C.炉壳变形主要是由于热应力或冷却不当引起。D.“炉瘤”通常指炉缸部位因炉料分布不均或边缘堆积导致的局部凸起，与碱金属挥发直接相关，但更准确地说，碱金属的沉积是导致炉瘤形成的潜在因素之一，其本身不是炉瘤。三、判断题1.高炉炉渣的碱度越高，其对铁水的脱硫能力就越强。（）答案：正确解析：炉渣的碱度通常用CaO/SiO2的摩尔比来表示。提高炉渣碱度，即增加CaO的含量，可以增强炉渣对硫的吸收能力，因为CaO与硫反应生成的硫化钙（CaS）在高温下溶解度较大，更容易进入炉渣中，从而提高脱硫效率。2.电弧炉炼钢的主要优点是生产效率高，可以处理各种废钢。（）答案：错误解析：电弧炉炼钢的优点在于对原料适应性强，可以灵活处理各种铁水、废钢等原料，且炼钢过程控制灵活，易于生产多种钢种。但其主要缺点是生产效率相对较低（与转炉相比），单位时间产量较低，因此“生产效率高”不是其主要优点。3.钢中非金属夹杂物完全可以通过连铸过程中的钢水搅拌去除。（）答案：错误解析：钢水搅拌有助于非金属夹杂物上浮，但无法完全去除所有夹杂物。一些尺寸较小、密度与钢水接近或略大的夹杂物，以及深部形成的夹杂物，难以通过搅拌和自然上浮完全去除，需要依赖后续的炉外精炼手段进行处理。4.炼钢过程中的“造渣”过程就是指生成炉渣的过程。（）答案：正确解析：炼钢中的“造渣”是指通过加入熔剂（如石灰石、萤石等）或利用炉料本身成分，与钢中的杂质（如磷、硫、硅、锰等）发生反应，形成熔融状态的炉渣，并将杂质吸收到炉渣中的过程。因此，“造渣”过程的核心就是生成炉渣并利用其去除杂质。5.连铸坯在二冷区冷却速度越快，铸坯的内部质量越好。（）答案：错误解析：连铸坯在二冷区的冷却速度需要合理控制。冷却速度过快会导致铸坯内部产生较大的热应力，容易引起内部裂纹；同时，也可能导致冷却不均，形成中心偏析等内部缺陷。冷却速度过慢则不利于铸坯凝固和表面质量。因此，二冷区冷却速度需要根据钢种、铸坯厚度等因素进行精确控制，并非越快越好。6.铁合金按化学成分分类，硅铁主要用作脱氧剂。（）答案：正确解析：硅铁（SiFe）是钢铁冶金中常用的脱氧剂，加入钢水中后，硅与氧反应生成硅酸盐炉渣，从而降低钢中的氧含量。此外，硅铁也具有一定的脱硫作用，并可以提高钢水的流动性。7.炉外精炼的主要目的是提高钢水的温度。（）答案：错误解析：炉外精炼的主要目的是对已熔炼好的钢水进行成分和净化处理，包括脱氧、脱硫、去除夹杂物、调整合金成分等，以提高钢的质量。虽然部分精炼过程（如LF炉加热）会调整钢水温度，但提高温度并非其主要目的，钢水温度通常在熔炼炉内已达到所需范围。8.高炉冶炼中，富氧燃烧可以提高煤气利用率。（）答案：正确解析：高炉富氧燃烧是指向高炉风口吹入纯氧或富氧空气，这会显著提高风口前燃烧温度和煤气中CO含量，增强还原反应，从而提高铁的还原速率和产量，同时富氧燃烧产生的热量更多，有助于提高煤气的有效利用率。9.钢中磷含量越高，其强度和硬度就越高。（）答案：错误解析：磷是钢中有害元素，虽然磷能提高钢的强度和硬度，但其含量过高会显著降低钢的塑性和韧性，特别是低温冲击韧性，使钢变脆，严重影响钢的加工性能和使用性能。因此，钢中