自考本科冶金工程2025年钢铁冶金学专项训练试卷（含答案）

自考本科冶金工程2025年钢铁冶金学专项训练试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.下列哪种矿石的含铁量最高？A.赤铁矿B.磁铁矿C.褐铁矿D.钛铁矿2.高炉冶炼中，焦炭主要承担的职能不包括：A.燃料B.还原剂C.熔剂D.矿石品位3.在转炉炼钢过程中，下列哪种元素通常不作为炉渣的主要成分？A.CaOB.SiO2C.FeOD.MnO4.电弧炉炼钢主要利用下列哪种热源？A.高炉煤气B.发电机供电C.焦炉煤气D.蒸汽热5.钢材热处理中，目的是降低硬度、改善切削加工性的工艺是：A.淬火B.回火C.正火D.退火6.连铸连轧过程中，将钢水从液态转变为固态的关键环节是：A.初轧B.连铸C.热处理D.冷轧7.下列哪种元素是钢中的有害元素，显著降低钢的焊接性？A.NiB.CrC.MoD.P8.冶金生产中，除尘系统的主要目的是去除哪种污染物？A.烟气中的COB.粉尘C.炉渣D.煤气9.钢的合金化主要是为了改善其：A.耐腐蚀性B.强度和硬度C.导电性D.导热性10.下列哪种方法不属于炉外精炼技术？A.LF炉精炼B.VOD炉精炼C.真空自耗炉D.高炉喷煤二、填空题1.高炉冶炼过程中，燃料燃烧产生的主要还原剂是__CO__。2.转炉炼钢根据吹氧方式的不同，主要分为__平炉__和__氧气顶吹转炉__两种。3.钢按化学成分可分为碳素钢和__合金钢__。4.钢材的退火工艺通常包括__再结晶退火__和__去应力退火__。5.冶金过程中的环境保护主要包括__除尘__、__污水处理__和噪声控制。三、名词解释1.炉渣(Slag)2.还原性(ReductionPotential)3.钢的淬透性(Hardenability)4.连铸(ContinuousCasting)四、简答题1.简述高炉冶炼中，燃料（焦炭）的主要作用。2.简述转炉炼钢过程中，实现脱磷的主要原理。3.简述钢水进行炉外精炼的必要性和主要目的。五、论述题论述影响高炉冶炼效率的主要因素及其相互关系。试卷答案一、选择题1.B2.D3.D4.B5.C6.B7.D8.B9.B10.C二、填空题1.CO2.平炉氧气顶吹转炉3.合金钢4.再结晶退火去应力退火5.除尘污水处理三、名词解释1.炉渣(Slag):在冶金过程中，特别是炼铁和炼钢过程中，从熔融物料（如矿石、熔渣）中排除的非金属氧化物，通常以熔融状态存在，包裹在金属液（铁水、钢水）之上，起到隔离、保护、脱除杂质等作用。*解析思路:考察对炉渣基本概念的掌握。需理解炉渣的形成来源（非金属氧化物）、存在状态（熔融、覆盖）、主要作用（隔离保护、脱除杂质如硫磷、形成合适炉渣成分等）。2.还原性(ReductionPotential):指在冶金过程中，某种物质（如CO、C、H2）夺取氧化物中的氧原子，使氧化物被还原成金属的能力。通常用气体分子（如CO）的分压或浓度来衡量。*解析思路:考察对还原性概念的理解。需明确还原性是物质的一种化学属性，在冶金中具体体现为夺取氧的能力，并了解常见的体现还原性的物质（CO、C、H2）及其衡量方式（分压/浓度）。3.钢的淬透性(Hardenability):指钢在淬火冷却时，获得淬硬层深度的能力。它主要取决于钢的化学成分（特别是碳含量和合金元素含量）以及奥氏体晶粒大小等因素，是衡量钢种淬火性能的一个综合性指标。*解析思路:考察对淬透性定义和影响因素的理解。需区分淬透性与硬度的概念（淬透性是获得淬硬层深度的能力，硬度是最终获得的性能），并知道其主要影响因素（碳、合金元素、奥氏体晶粒度）。4.连铸(ContinuousCasting):将钢水从钢包中注入结晶器，通过结晶器将钢水凝固成一定形状的钢坯，并在凝固过程中连续不断地拉出，形成连铸坯的冶金工艺。*解析思路:考察对连铸工艺基本概念和流程的掌握。需理解其核心是将液态钢水连续转变为固态钢坯，关键环节包括结晶器、拉矫机、冷却水系统等。四、简答题1.简述高炉冶炼中，燃料（焦炭）的主要作用。焦炭在高炉冶炼中主要承担三个重要职能：(1)燃料：焦炭燃烧放出大量热量，提供高炉所需的主要热量，维持炉内高温（约1200-1350°C）。(2)还原剂：焦炭在高温下被氧化生成CO，CO是高炉中最重要的还原剂，将铁矿石中的Fe2O3、Fe3O4等氧化物还原成铁。(3)熔剂：焦炭燃烧生成的SiO2和自身带入的SiO2，与矿石中的CaO、MgO等碱性氧化物结合生成炉渣，降低熔点，便于去除。*解析思路:考察对焦炭三大作用的理解。需要分别阐述焦炭作为热量来源（燃料）、作为还原剂（生成CO还原矿石）、以及作为熔剂（形成炉渣）的作用及其对高炉冶炼的意义。2.简述转炉炼钢过程中，实现脱磷的主要原理。转炉炼钢脱磷的主要原理是利用造渣反应，使钢液中的磷（以PO43-形式存在）进入炉渣。具体来说，需要向炉内加入造渣剂（如CaO、SiO2、MnO等），使炉渣的碱度（CaO/SiO2）足够高，以保证PO43-在炉渣中的分配系数大于1。此时，PO43-会从钢液中向炉渣中迁移，从而实现脱磷。通常在转炉炼钢的初期，当炉渣碱度较高时，脱磷效果最好。*解析思路:考察对脱磷原理的理解。核心在于理解磷如何在炉渣和钢液间分配，以及如何通过调节炉渣碱度（加入造渣剂）来促进磷从钢液进入炉渣。需要提及PO43-、炉渣碱度、分配系数等关键概念。3.简述钢水进行炉外精炼的必要性和主要目的。钢水进行炉外精炼的必要性主要源于转炉或电弧炉炼钢过程难以完全满足后续连铸和成型以及最终产品对钢水纯净度、成分均匀性和夹杂物形态控制的高要求。炉外精炼的主要目的包括：(1)提高钢水纯净度：去除钢中有害杂质（如硫、磷、氧、氮等），降低夹杂物含量（如Al2O3、MnS等）。(2)均匀钢水成分和温度：实现成分的精确控制（如C、P、S、Si、Mn等）和温度的稳定，保证连铸过程的顺利进行和铸坯质量。(3)改善夹杂物形态：通过吹氩、调整炉渣等手段，将有害的圆形夹杂物变性为对性能有利的球状夹杂物，改善钢的韧性和抗疲劳性能。*解析思路:考察对炉外精炼必要性和目的的理解。需要说明为何需要炉外精炼（转炉/电炉的局限性、产品要求），并阐述其主要目标：净化（去杂质、低夹杂物）、均化（成分、温度）、改性（夹杂物形态）。五、论述题论述影响高炉冶炼效率的主要因素及其相互关系。影响高炉冶炼效率的因素是多方面的，主要包括原料条件、操作指标和炉体结构三个方面，它们相互关联，共同决定着高炉的生产能力和技术经济指标。(1)原料条件:这是高炉效率的基础。高质量的原料可以显著提高效率。*铁矿石:矿石品位（含铁量）越高，冶炼所需时间越短，产量越高。同时，铁矿石的还原性、粉化率、块度组成等也影响还原速度和炉料下降速度。*燃料（焦炭）:焦炭的强度（抗碎、抗磨性）影响料柱的透气性。焦炭的化学活性（反应活性）影响燃烧和还原速率。焦炭的热值和灰分含量影响燃烧放热和炉渣量。*熔剂:合理的熔剂加入量有助于形成流动性良好的炉渣，降低炉渣粘度，改善透气性，但过量会降低铁收率。*炉渣性质:炉渣的熔点、粘度、密度等性质直接影响炉渣的流动性和处理量，进而影响生产效率。(2)操作指标:高炉的操作控制是影响效率的关键环节。优化操作可以使高炉发挥最佳状态。*炉温:炉缸和炉身中部的温度分布直接影响反应速率。适宜的温度是保证还原反应、脱硫、成渣等过程顺利进行的前提。*风量与风速:合理的风量保证充足的氧气供应，风速影响煤气与料层的接触和煤气分布。适宜的风速和风量是实现理想燃烧和还原的关键，并决定料柱的透气性。*煤气利用率:高煤气利用率意味着燃料得到充分利用，热量损失少，效率高。*料速:料速（炉料下降速度）需要与风量、煤气流速相匹配。料速过快或过慢都会影响生产效率和炉况稳定。*装料制度:合理的装料制度（料线、批重、分布）影响炉内料柱的分布和透气性，进而影响全炉操作均匀性。(3)炉体结构:高炉本体结构的设计和状态影响操作的可能性。*炉型:炉型（高度、直径比、炉腰直径、炉缸坡度等）影响炉内的煤气流动和分布，进而影响传热和传质效率。*内衬:耐火材料的质量和状况直接影响炉衬的寿命和热效率。侵蚀严重的炉衬会降低有效容积和操作温度。*冷却系统:合理的冷却强度和方式可以保护炉衬，维持炉型，保证高炉长寿，从而间接保证生产效