转炉炼钢试题及答案

转炉炼钢试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.转炉炼钢过程中，脱碳反应的主要氧化剂是（）。A.铁矿石B.氧气C.石灰石D.白云石2.转炉炉渣的主要成分是（）。A.CaO、SiO₂、FeOB.CaO、Al₂O₃、MgOC.SiO₂、Fe₂O₃、P₂O₅D.CaF₂、MnO、TiO₂3.转炉吹炼过程中，前期脱碳速率较慢的主要原因是（）。A.温度低，反应动力学条件差B.氧气流量不足C.渣量过大D.铁水硅含量低4.转炉终点温度控制的关键阶段是（）。A.吹炼前期B.吹炼中期C.吹炼后期D.出钢阶段5.转炉炼钢中，常用的脱氧剂是（）。A.硅铁、锰铁、铝B.石灰石、白云石C.萤石、硅石D.铁矿石、氧化铁皮6.转炉造渣时，加入白云石的主要目的是（）。A.提高渣碱度B.降低渣熔点C.保护炉衬D.促进脱磷7.转炉吹炼过程中，“返干”现象是指（）。A.炉渣过稀，流动性过好B.炉渣变稠，甚至出现固体颗粒C.钢水温度急剧下降D.氧气流量突然增大8.转炉吹炼的主要阶段是（）。A.硅锰氧化期→碳氧化期→磷硫氧化期B.碳氧化期→硅锰氧化期→磷硫氧化期C.磷硫氧化期→硅锰氧化期→碳氧化期D.硅锰氧化期→磷硫氧化期→碳氧化期9.转炉终点判断时，“拉碳法”的核心是（）。A.控制终点碳含量B.控制终点温度C.控制渣中FeO含量D.控制钢水氧含量10.顶底复吹转炉中，底吹气体常用的是（）。A.O₂、N₂B.Ar、CO₂C.N₂、ArD.CO、H₂二、多项选择题（每题3分，共15分，错选、漏选均不得分）1.转炉供氧制度的主要参数包括（）。A.氧气流量B.氧枪枪位C.吹氧时间D.氧气纯度2.转炉终点控制的主要指标有（）。A.钢水成分（C、P、S等）B.钢水温度C.渣中FeO含量D.炉衬侵蚀程度3.转炉炉渣在炼钢中的作用包括（）。A.脱磷、脱硫B.减少钢水散热C.防止钢水氧化D.吸收钢中夹杂物4.转炉喷溅的主要类型有（）。A.爆发性喷溅B.泡沫渣喷溅C.金属喷溅D.渣层喷溅5.转炉合金化时，加入合金的原则包括（）。A.脱氧剂先加，合金剂后加B.熔点高的合金先加C.易氧化的合金后加D.所有合金同时加入三、填空题（每空1分，共20分）1.转炉炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧、合金化和__________。2.转炉供氧强度的常用范围是__________m³/(t·min)。3.转炉炉渣的碱度（R）定义为__________与__________的质量百分比之比。4.转炉吹炼过程中，硅氧化反应的主要产物是__________（化学式）。5.终点碳氧积（[C][O]）的经验值约为__________（25℃，1atm）。6.顶底复吹转炉中，底吹气体流量一般占总供气量的__________%。7.铁水预处理脱硫常用的脱硫剂是__________（至少写出2种）。8.转炉吹炼中期的主要反应是__________氧化。9.氧枪枪位过高会导致__________，枪位过低会导致__________。10.转炉补吹会增加钢中__________含量，降低炉龄。11.转炉炉龄是指__________。12.转炉出钢时，钢包内加入合成渣的主要目的是__________。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述顶底复吹转炉相对于纯顶吹转炉的优点。2.炉渣在转炉炼钢中的主要作用有哪些？3.为什么转炉终点温度需要严格控制？温度过高或过低会导致哪些问题？4.铁水预处理（“三脱”）的目的是什么？常用的预处理工艺有哪些？5.转炉吹炼过程中，如何预防喷溅的发生？五、计算题（每题8分，共24分）1.某转炉冶炼Q235钢，铁水成分（质量分数）：C4.2%、Si0.8%、Mn0.5%；钢水成分（质量分数）：C0.18%、Si0.02%、Mn0.35%。假设元素氧化的烧损率为：C98%、Si95%、Mn85%，计算每吨钢水的氧气消耗量（O₂密度取1.429kg/m³，原子量：C=12，O=16，Si=28，Mn=55）。2.某转炉出钢量为120t，目标钢水硅含量为0.25%（质量分数），钢水原始硅含量为0.02%。采用含硅75%的硅铁合金（硅回收率90%），计算需要加入的硅铁量（结果保留2位小数）。3.某转炉铁水装入量为100t，铁水中Si含量为0.6%（质量分数），假设全部Si氧化为SiO₂（SiO₂密度2.2g/cm³），炉渣碱度R=3.0（R=CaO/SiO₂），计算需要加入的石灰量（石灰中CaO含量为85%，杂质不参与反应，结果保留整数）。六、综合分析题（每题10分，共20分）1.某转炉吹炼终点时，钢水温度为1580℃（目标温度1620℃），碳含量为0.25%（目标碳含量0.18%）。分析导致该现象的可能原因，并提出调整措施。2.某转炉吹炼过程中发生严重泡沫渣喷溅，炉口大量渣铁混合物喷出。分析喷溅的主要原因，并说明应采取的应急处理措施。答案及解析一、单项选择题1.B（转炉炼钢以氧气为主要氧化剂，直接吹入熔池参与反应）2.A（炉渣主要成分为CaO（脱磷）、SiO₂（硅氧化产物）、FeO（供氧产物））3.A（前期温度低，碳氧反应动力学条件差，脱碳速率慢）4.C（后期通过调整枪位和供氧控制终点温度）5.A（硅铁、锰铁、铝是常用脱氧剂，与氧结合生成稳定氧化物）6.C（白云石含MgO，可提高炉渣中MgO含量，减少炉衬侵蚀）7.B（返干是由于渣中FeO降低，炉渣变稠甚至出现固体颗粒）8.A（吹炼顺序：硅锰先氧化（放热升温）→碳剧烈氧化（主反应）→磷硫后期脱除）9.A（拉碳法通过控制终点碳含量减少后吹，提高钢水质量）10.C（底吹常用惰性气体N₂、Ar，避免钢水过氧化）二、多项选择题1.ABC（供氧制度包括流量、枪位、时间，纯度一般固定）2.AB（终点控制核心是成分和温度，渣中FeO和炉衬侵蚀是辅助指标）3.ABD（炉渣不能防止钢水氧化，反而通过FeO参与氧化反应）4.AB（喷溅主要分为爆发性（碳氧反应剧烈）和泡沫渣（渣层厚）喷溅）5.ABC（脱氧剂先加（优先脱氧），高熔点合金先加（充分熔化），易氧化合金后加（减少烧损））三、填空题1.升温；2.3.5~4.5；3.CaO含量、SiO₂含量；4.SiO₂；5.0.0025；6.5~15；7.石灰（CaO）、电石（CaC₂）、镁粉（Mg）；8.碳；9.渣中FeO升高（或化渣不良）、熔池搅拌加强（或炉底侵蚀）；10.氧（或夹杂物）；11.转炉从开炉到停炉的总出钢炉数；12.吸附夹杂物（或脱氧、脱硫）四、简答题1.顶底复吹优点：①底吹气体加强熔池搅拌，改善动力学条件，提高脱碳、脱磷效率；②降低渣中FeO含量，减少金属损失；③终点碳氧积更低，钢水氧含量低，脱氧剂消耗少；④温度均匀性好，终点温度控制更稳定；⑤延长炉龄（渣中MgO饱和，减少炉衬侵蚀）。2.炉渣作用：①脱磷、脱硫（通过CaO与P₂O₅、S反应生成稳定化合物）；②保护钢水（隔绝空气，减少二次氧化）；③吸收钢中夹杂物（液态渣吸附固态夹杂）；④控制热量（炉渣热容大，调节熔池温度）；⑤促进反应（提供反应界面，如FeO参与氧化反应）。3.终点温度控制原因：温度是炼钢反应的关键热力学条件，直接影响元素氧化、炉渣熔化、钢水流动性及后续连铸工艺。温度过高：①炉衬侵蚀加剧，炉龄降低；②钢水氧含量高，脱氧剂消耗增加；③连铸时易出现漏钢或铸坯裂纹。温度过低：①炉渣流动性差，脱磷、脱硫不彻底；②钢水黏度大，夹杂物难以上浮；③连铸时结晶器内钢水凝固过快，导致表面缺陷。4.铁水预处理目的：①降低转炉负担（减少转炉脱磷、脱硫时间）；②提高钢水质量（深脱磷、脱硫）；③扩大品种（满足低磷、低硫钢需求）；④降低成本（预处理剂比转炉造渣剂更高效）。常用工艺：①脱硫：机械搅拌法（KR法）、喷吹法（CaO+Mg粉）；②脱磷：转炉法（预处理转炉）、钢包法（加入氧化剂+CaO）；③脱硅：高炉出铁场喷吹氧化剂（如铁矿石、氧化铁皮）。5.喷溅预防措施：①控制供氧制度（前期低枪位化渣，中期稳定枪位避免碳氧反应剧烈）；②调整渣料加入（分批加入石灰，避免集中加入导致渣层过厚）；③控制铁水成分（避免硅、碳含量过高）；④监测炉渣状态（通过火焰、炉口压力判断泡沫渣厚度）；⑤加入消泡剂（如少量铁矿石或氧化铁皮，降低渣中FeO，抑制泡沫）。五、计算题1.解：（1）C氧化量：(4.2%0.18%)×98%=4.02%×0.98=3.9396%C氧化反应：C+O₂=CO₂（假设完全氧化为CO₂），1molC消耗1molO₂，质量比C:O₂=12:32=3:8C氧化耗氧：(3.9396kg/t)×(8/3)=10.5056kg/t（2）Si氧化量：(0.8%0.02%)×95%=0.78%×0.95=0.741%Si氧化反应：Si+O₂=SiO₂，1molSi消耗1molO₂，质量比Si:O₂=28:32=7:8Si氧化耗氧：(0.741kg/t)×(8/7)=0.8469kg/t（3）Mn氧化量：(0.5%0.35%)×85%=0.15%×0.85=0.1275%Mn氧化反应：2Mn+O₂=2MnO，2molMn消耗1molO₂，质量比Mn:O₂=(2×55):32=110:32=55:16Mn氧化耗氧：(0.1275kg/t)×(16/55)=0.0373kg/t总耗氧量：10.5056+0.8469+0.0373=11.39kg/tO₂体积：11.39kg/t÷1.429kg/m³≈7.97m³/t答案：约7.97m³/t2.解：需增加的Si量：120t×(0.25%0.02%)=120×0.23%=0.276t=276kg硅铁中Si的有效量：75%×90%=67.5%硅铁加入量：276kg÷67.5%≈408.89kg答案：约408.89kg3.解：Si氧化生成SiO₂量：100t×0.6%×(SiO₂/Si)=100×0.6%×(60/28)≈1.2857t炉渣中CaO需求：R×SiO₂量=3.0×1.2857t≈3.8571t石灰中CaO含量85%，故石灰量：3.8571t÷85%≈4.54t≈4540kg答案：约4540kg六、综合分析题1.原因分析：①供氧不足：吹氧时间短或氧气流量低，碳氧化不充分；②冷却剂加入过多：如铁矿石、废钢加入量超过计算值，导致熔池降温；③铁水成分波动：铁水初始碳含量低或硅含量低（硅氧化放热少）；④枪位控制不当：后期枪位过高，熔池搅拌弱，碳氧反应速率低；⑤终点判断失误：未准确判断碳含量，提前停吹。调整措施：①补吹调整：适当提高枪位（增加渣中FeO，促进碳氧化），延长吹氧时间，同时加入少量铝粒或硅铁（发热剂）升温；②出钢后处理：钢包内加入硅钙钡等发热合金（利用氧化放热），或采用LF炉加热升温；③优化前期操作：下次吹炼时减少冷却剂加入量，提高前期供氧强度（低枪位化渣），确保中期碳剧烈氧化放热；④加强成分预判：吹炼前检测铁水成分，调整冷却剂加入量（如铁水硅低时减少废钢）。2.喷溅原因：①泡沫渣过厚：炉渣中FeO含量高（前期枪位过高），导致渣层发泡，气体排出受阻；②碳氧反应剧烈：中期温度骤升，碳氧化速率突然增大，CO气体大量析出，推动渣层喷溅；③铁水硅含量过高：硅氧化生成大量SiO₂，炉渣黏度增加，泡沫稳定性增强；④渣料加入不当：石灰集中加入，渣层快速增厚，气体无法及时排出