2025年保护浇注试题及答案

2025年保护浇注试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.保护浇注技术的核心目标是（）A.提高连铸机拉速B.防止钢水与空气接触发生二次氧化C.降低结晶器振动频率D.减少钢水温度波动2.下列不属于保护浇注关键设备的是（）A.钢包长水口B.中间包浸入式水口C.结晶器铜板D.中间包覆盖剂添加装置3.连铸过程中，钢包至中间包的保护浇注通常采用（）密封A.氩气B.氮气C.二氧化碳D.空气4.结晶器保护渣的碱度（R）通常定义为（）A.SiO₂含量与CaO含量的比值B.CaO含量与SiO₂含量的比值C.Al₂O₃含量与MgO含量的比值D.MgO含量与Al₂O₃含量的比值5.保护渣液渣层的主要作用是（）A.保温B.吸收夹杂物C.防止结壳D.降低摩擦6.中间包覆盖剂的主要成分不包括（）A.碳化稻壳B.膨胀珍珠岩C.石墨D.铝酸钙7.长水口的典型材质是（）A.高铝质（Al₂O₃含量＞80%）B.镁质（MgO含量＞90%）C.铝碳质（Al₂O₃C）D.硅质（SiO₂含量＞95%）8.浸入式水口的渣线部位通常采用（）增强抗侵蚀性A.氧化锆涂层B.氮化硅结合碳化硅C.石墨质D.镁铬质9.保护浇注过程中，氩气密封的流量通常控制在（）A.13L/minB.510L/minC.1520L/minD.2530L/min10.结晶器保护渣的熔化温度一般控制在（）A.800900℃B.9501100℃C.12001300℃D.14001500℃11.连铸坯表面纵裂纹的产生与保护渣的（）性能直接相关A.粘度B.凝固温度C.熔化速度D.析晶温度12.中间包覆盖剂的厚度通常要求控制在（）A.510mmB.1525mmC.3040mmD.4555mm13.保护浇注系统的气密性检测通常采用（）方法A.水压试验B.氦质谱检漏C.目视观察D.敲击听声14.对于高铝钢（Al含量＞0.05%），保护渣中应严格控制（）含量以避免反应生成Al₂O₃夹杂A.SiO₂B.CaOC.MgOD.Na₂O15.连铸过程中，若保护渣消耗量突然降低（＜0.3kg/m²），最可能的原因是（）A.拉速提高B.结晶器振动频率增加C.保护渣熔化速度过慢D.钢水温度过高二、填空题（每空1分，共20分）1.保护浇注系统主要包括钢包至中间包的______密封、中间包至结晶器的______保护以及结晶器内的______保护三个关键环节。2.长水口的主要功能是隔绝钢水与空气接触，同时稳定钢水流态，其使用寿命主要受______和______侵蚀影响。3.结晶器保护渣的“三层结构”自上至下依次为______层、______层和______层，其中______层直接参与润滑和传热。4.中间包覆盖剂的主要作用是______、______和吸附钢水中的夹杂物。5.保护渣的粘度通常用______温度下的粘度值表示，高拉速连铸要求保护渣具有______（填“较高”或“较低”）的粘度以保证润滑。6.浸入式水口的插入深度一般控制在结晶器钢液面下______mm，过浅易导致______，过深易引发______。7.保护浇注用氩气的纯度要求不低于______（体积分数），否则可能导致钢水增氮。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.保护浇注仅适用于生产高附加值钢种（如轴承钢、帘线钢），普通碳素钢无需使用。（）2.长水口与钢包下水口的密封可采用石墨环或氩气密封，两种方式效果相同。（）3.结晶器保护渣的熔化速度越快，越有利于润滑，因此应尽可能提高熔化速度。（）4.中间包覆盖剂的碳含量过高会导致钢水增碳，因此低碳钢连铸时需选用低炭覆盖剂。（）5.浸入式水口的渣线侵蚀主要是由于保护渣中的氟化物（如CaF₂）与水口材质发生化学反应。（）6.保护浇注过程中，氩气流量越大，密封效果越好，因此应尽量增大氩气流量。（）7.保护渣的碱度越高，其吸收Al₂O₃夹杂物的能力越强，因此高铝钢应选用高碱度保护渣。（）8.连铸过程中，若结晶器液面波动超过±5mm，会破坏保护渣液渣层的均匀性，增加表面缺陷风险。（）9.长水口更换时，需对新水口进行预热（＞800℃），否则可能因热应力导致断裂。（）10.保护渣的消耗量与拉速成反比，与铸坯厚度成正比。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述保护浇注技术的主要技术要点及对连铸坯质量的影响。2.结晶器保护渣的主要功能有哪些？各功能对应的关键物化性能是什么？3.中间包覆盖剂与结晶器保护渣的作用有何差异？选择覆盖剂时需重点考虑哪些因素？4.分析长水口氩气密封失效的可能原因及预防措施。5.连铸过程中，保护渣液渣层过薄会导致哪些问题？可通过调整哪些工艺参数或保护渣性能来改善？五、计算题（每题5分，共10分）1.某连铸机生产断面为200mm×1500mm的板坯，拉速为1.2m/min，保护渣消耗系数为0.45kg/m²。计算每小时保护渣的消耗量（保留两位小数）。2.已知某保护渣的化学成分为：CaO=40%，SiO₂=35%，Al₂O₃=8%，MgO=5%，FeO=2%，其余为烧损。计算该保护渣的碱度（R=CaO/SiO₂）和三元碱度（R₃=(CaO+MgO)/SiO₂）。六、综合分析题（共10分）某钢厂在生产低碳铝镇静钢（钢种：SPHC）时，连铸坯表面出现大量夹渣缺陷，经检验夹杂物主要成分为CaOAl₂O₃SiO₂系保护渣残留。结合保护浇注工艺，分析可能的原因及解决措施。参考答案一、单项选择题1.B2.C3.A4.B5.D6.C7.C8.A9.B10.B11.D12.B13.B14.A15.C二、填空题1.长水口；浸入式水口；保护渣2.钢水冲刷；保护渣侵蚀3.粉渣（固体渣）；烧结（过渡）；液渣；液渣4.保温；隔绝空气5.1300℃；较低6.80120；卷渣；结晶器内钢水流动不畅（或液面波动）7.99.99%三、判断题1.×2.×3.×4.√5.√6.×7.√8.√9.√10.×四、简答题1.技术要点：①钢包中间包采用长水口+氩气密封，防止空气侵入；②中间包结晶器采用浸入式水口，控制流态；③结晶器内使用保护渣，形成液渣层润滑和传热；④中间包覆盖剂隔绝空气并保温。对质量影响：减少二次氧化（降低钢中[O]、[N]），减少夹杂物（保护渣吸附夹杂），改善表面质量（液渣润滑减少摩擦裂纹），稳定传热（控制坯壳生长均匀性）。2.主要功能及关键性能：①润滑：减少结晶器与坯壳摩擦，关键性能为液渣层厚度（由熔化速度、粘度决定）；②传热：控制坯壳生长速率，关键性能为凝固温度、析晶性能；③隔绝空气：防止钢水二次氧化，关键性能为粉渣层覆盖性；④吸收夹杂：捕获钢水中上浮的夹杂物，关键性能为碱度、流动性（粘度）。3.作用差异：中间包覆盖剂主要作用是保温（减少中间包钢水散热）、隔绝空气（防止二次氧化）、吸附部分夹杂物；结晶器保护渣除上述功能外，还需润滑结晶器与坯壳、控制传热以保证坯壳均匀生长。选择因素：覆盖剂需重点考虑保温性（导热系数低）、铺展性（覆盖均匀）、低碳含量（防止增碳）、合适的熔点（避免结壳）。4.失效原因：①长水口与钢包下水口密封环磨损或断裂；②氩气流量不足（＜5L/min）或管路堵塞；③长水口安装偏斜导致间隙过大；④钢包下水口侵蚀严重，与长水口配合不紧密。预防措施：定期检查密封环状态并更换；校准氩气流量（510L/min）；安装时使用对中装置确保同轴度；及时更换侵蚀超过标准的钢包下水口。5.液渣层过薄的问题：润滑不足导致坯壳与结晶器摩擦力增大，引发表面纵裂纹；传热不均，局部坯壳生长过慢，可能导致漏钢；夹杂物吸收能力下降，增加表面夹渣缺陷。改善措施：①提高保护渣熔化速度（调整配碳量或添加助熔剂如Na₂O）；②降低保护渣粘度（适当增加CaF₂含量）；③控制拉速稳定（避免拉速突然升高导致液渣消耗过快）；④确保结晶器液面稳定（波动＜±3mm），防止液渣层被破坏。五、计算题1.解：铸坯断面周长=2×(0.2+1.5)=3.4m每米铸坯的表面积=3.4m×1m=3.4m²（注：板坯长度方向1m对应的表面积）每小时拉坯长度=1.2m/min×60min=72m每小时铸坯表面积=72m×3.4m²/m=244.8m²保护渣消耗量=244.8m²×0.45kg/m²=110.16kg答案：110.16kg/h2.解：碱度R=CaO/SiO₂=40%/35%≈1.14三元碱度R₃=(CaO+MgO)/SiO₂=(40%+5%)/35%≈1.29答案：R≈1.14，R₃≈1.29六、综合分析题可能原因：①保护渣性能不合适：低碳铝镇静钢需低SiO₂保护渣（避免Al与SiO₂反应生成Al₂O₃夹杂），若保护渣中SiO₂含量过高（＞35%），会与钢中[Al]反应生成高熔点夹杂物；②结晶器液面波动大：液面波动超过±5mm时，液渣层被破坏，固态渣粉卷入钢水形成夹渣；③浸入式水口插入深度不当：插入过浅（＜80mm）导致钢水冲击液面，卷渣；插入过深（＞120mm）导致流股冲击坯壳，液面更新慢，渣子来不及上浮；④保护渣熔化速度过慢：液渣层过薄（＜5mm），无法有效吸收夹杂，未熔化的渣粉易被卷入；⑤中间包覆盖剂性能差：覆盖剂结壳或铺展性差，导致中间包钢水二次氧化生成Al₂O₃夹杂，进入结晶器后与保护渣结合形成复合夹渣。解决措施：①调整保护渣成分：降低SiO₂含量（＜30%），提高CaO含量（45%50%），控制碱度1.31.5，