炉外精炼工职业技能竞赛理论考试题(附答案)

炉外精炼工职业技能竞赛理论考试题(附答案)一、单项选择题（每题1分，共15题）1.下列不属于炉外精炼主要目的的是（）A.降低钢中气体和夹杂物含量B.精确控制钢水成分C.提高转炉出钢温度D.调整钢水温度2.LF炉（钢包精炼炉）的核心功能是（）A.真空脱气B.电弧加热与造渣精炼C.吹氧脱碳D.电磁搅拌3.RH真空精炼时，钢水环流的驱动力主要来自（）A.吹氩搅拌B.真空室压差与上升管吹氩C.电磁感应D.机械泵抽真空4.钙处理工艺中，钙线的主要作用是（）A.脱氧B.脱硫C.改变夹杂物形态D.提高钢的强度5.精炼过程中，白渣的主要特征是（）A.颜色灰白，碱度低（R<2.0）B.颜色乳白，碱度高（R=2.5~3.5）C.颜色深灰，流动性差D.颜色棕黄，氧化性强6.精炼用氩气纯度要求一般不低于（）A.99.5%B.99.9%C.99.99%D.99.999%7.硅铁作为合金剂加入钢水时，其收得率通常为（）A.80%~85%B.85%~90%C.90%~95%D.95%~98%8.精炼过程中，钢水温度过高会导致（）A.耐材侵蚀加剧B.脱氧效果提升C.脱硫速率降低D.气体溶解度下降9.下列属于真空精炼方法的是（）A.LFB.CASOBC.RHD.AOD10.精炼渣中CaO的主要作用是（）A.降低渣的熔点B.提高渣的氧化性C.与硫、氧结合形成稳定化合物D.改善渣的流动性11.精炼结束后，钢水成分允许的偏差范围通常为（）A.±0.01%~±0.03%（质量分数）B.±0.05%~±0.10%（质量分数）C.±0.10%~±0.20%（质量分数）D.±0.20%~±0.50%（质量分数）12.精炼过程中，吹氩搅拌的主要目的是（）A.增加钢水含气量B.促进成分和温度均匀C.提高钢水氧化性D.降低钢水温度13.下列脱氧剂中，脱氧能力最强的是（）A.硅铁B.锰铁C.铝D.硅钙合金14.精炼炉渣的碱度R定义为（）A.w(CaO)/w(SiO₂)B.w(SiO₂)/w(CaO)C.w(MgO)/w(CaO)D.w(Al₂O₃)/w(CaO)15.精炼过程中，钢水氢含量的控制目标通常为（）A.≤2ppmB.≤5ppmC.≤10ppmD.≤15ppm二、多项选择题（每题2分，共10题，错选、漏选均不得分）1.炉外精炼的主要工艺方法包括（）A.真空脱气（VD、RH）B.钢包精炼（LF、CAS）C.喷粉处理（TN、SL）D.转炉吹氧（BOF）2.精炼过程中，影响脱硫效果的主要因素有（）A.炉渣碱度B.钢水温度C.渣中FeO含量D.钢水含碳量3.精炼用合金的选择原则包括（）A.成分均匀，杂质少B.熔点低于钢水温度C.密度与钢水接近D.价格越高越好4.精炼过程中，钢水温度控制的意义包括（）A.保证连铸浇铸顺利B.减少耐材消耗C.提高合金收得率D.降低气体溶解度5.RH精炼的主要功能有（）A.脱碳B.脱氢C.去除夹杂物D.电弧加热6.精炼渣的作用包括（）A.隔绝空气，防止二次氧化B.吸附钢水中的夹杂物C.参与脱硫、脱氧反应D.提高钢水含碳量7.钙处理时，影响钙收得率的因素有（）A.钢水氧含量B.喂线速度C.钢水温度D.钢包渣层厚度8.精炼过程中，钢水二次氧化的主要来源是（）A.空气中的氧气B.炉渣中的FeOC.合金中的氧化物D.钢包耐材中的水分9.精炼设备日常维护的重点包括（）A.真空系统密封检查B.电极升降机构润滑C.氩气管道泄漏检测D.计算机控制系统升级10.精炼过程中，控制夹杂物数量的措施有（）A.加强脱氧B.延长软吹氩时间C.提高钢水温度D.使用高碱度精炼渣三、填空题（每空1分，共10题）1.LF炉的主要加热方式是__________，其升温速率一般为__________℃/min。2.RH真空精炼的真空度通常控制在__________Pa范围内，钢水循环量与__________和__________有关。3.精炼渣的“白渣”要求FeO含量低于__________%，主要通过添加__________（如硅铁粉、铝粉）实现还原。4.钙处理时，钢水氧含量需控制在__________ppm以下，否则钙会优先与氧反应，降低对硫化物的变性效果。5.精炼过程中，软吹氩的目的是促进__________上浮，时间一般不低于__________分钟。6.钢水成分微调时，合金加入顺序应遵循“__________先加，__________后加”的原则（填“熔点高”或“熔点低”）。四、简答题（每题5分，共5题）1.简述LF炉造白渣的主要目的及操作要点。2.对比RH精炼与VD精炼的异同点。3.精炼过程中，如何通过调整氩气流量控制搅拌强度？4.分析精炼钢水温度过低对后续连铸的影响。5.简述钙处理工艺在改善钢水可浇性中的作用机制。五、计算分析题（共3题，第1题8分，第2题7分，第3题10分，共25分）1.某钢种目标成分要求w(Si)=0.25%，初始钢水w(Si)=0.05%，钢水重量为100吨，硅铁含硅量为75%，硅的收得率为95%。计算需要加入的硅铁量（保留两位小数）。2.精炼前钢水氧含量为200ppm，加入铝脱氧后，目标氧含量为20ppm。已知铝脱氧反应式为：4[Al]+3[O]=Al₂O₃(s)，平衡常数K=([Al]^4×[O]^3)⁻¹=1.0×10²³（1600℃）。计算脱氧后钢水中铝的质量分数（保留三位小数）。3.某LF炉精炼过程中，钢水初始温度为1580℃，目标温度为1620℃，钢水重量100吨，钢的比热容为0.67kJ/(kg·℃)，变压器功率为40000kVA，热效率为85%。计算理论加热时间（变压器功率转换为有功功率时，功率因数取0.85，1kVA=1kW）。答案及解析一、单项选择题1.C（炉外精炼目的是优化成分、温度、纯净度，而非提高转炉出钢温度）2.B（LF核心是电弧加热与造渣精炼）3.B（RH环流靠上升管吹氩形成的压差驱动）4.C（钙处理主要改变夹杂物形态，如将Al₂O₃变为低熔点钙铝酸盐）5.B（白渣碱度高、颜色乳白，FeO含量低）6.B（精炼氩气纯度一般≥99.9%）7.D（硅铁收得率通常95%~98%）8.A（温度过高加剧耐材侵蚀）9.C（RH是真空精炼，LF是电弧精炼，CASOB是吹氧加热，AOD是氩氧脱碳）10.C（CaO与S、O结合生成CaS、CaO·Al₂O₃等）11.A（精炼成分偏差通常±0.01%~±0.03%）12.B（吹氩搅拌促进成分、温度均匀）13.C（铝的脱氧能力最强，其次是硅钙、硅铁、锰铁）14.A（碱度R=w(CaO)/w(SiO₂)）15.A（氢含量控制目标≤2ppm，防止白点缺陷）二、多项选择题1.ABC（转炉吹氧属于炼钢工序，非炉外精炼）2.ABC（脱硫需高碱度、高温、低FeO，与钢水含碳量无直接关系）3.ABC（合金选择需考虑成分、熔点、密度，而非价格）4.ABCD（温度控制影响连铸、耐材、合金收得及气体溶解度）5.ABC（RH无电弧加热功能，加热靠铝氧反应或电加热）6.ABC（精炼渣不参与增碳，增碳需通过碳质合金）7.ABCD（氧含量高、喂线速度快、温度低、渣层厚均降低钙收得）8.ABC（钢包耐材水分主要影响氢含量，非二次氧化主因）9.ABC（日常维护重点是设备功能，计算机升级属定期维护）10.ABD（提高温度可能增加夹杂物生成，非控制措施）三、填空题1.电弧加热；2~52.1~67；上升管直径；吹氩量3.1.0；还原剂4.305.夹杂物；56.熔点高；熔点低四、简答题1.目的：降低渣中FeO含量（<1%），提高脱硫、吸附夹杂物能力；稳定钢水成分，减少二次氧化。操作要点：①出钢时预加石灰、萤石造初始渣；②精炼初期通入大氩气搅拌，促进渣钢反应；③分批加入硅铁粉、铝粉等还原剂，保持渣面微冒白烟；④控制渣碱度R=2.5~3.5，流动性良好（熔点1350~1450℃）。2.相同点：均为真空精炼，可脱气（H、N）、去除部分夹杂物；需钢包配合。不同点：①RH为循环真空精炼（钢水通过上升/下降管循环），VD为静态真空精炼（钢包静止）；②RH处理周期短（15~30min），VD较长（30~60min）；③RH可脱碳（尤其超低碳钢）、升温（铝氧反应），VD无脱碳功能；④RH设备复杂（含真空室、环流管），VD设备简单（仅真空盖）。3.控制方法：①初始阶段（加料、化渣）：大流量氩气（300~500NL/min），促进成分、温度均匀；②精炼中期（造渣、脱硫）：中流量（150~300NL/min），维持渣钢反应界面；③精炼末期（软吹）：小流量（50~150NL/min），避免卷渣，促进夹杂物上浮；④根据钢水液面波动调整，液面呈“微沸”状态最佳，剧烈翻动易卷渣，无波动则搅拌不足。4.影响：①连铸结晶器钢水温度低，导致水口结瘤（尤其铝镇静钢），影响浇铸顺行；②钢水流动性差，易产生表面裂纹、皮下气泡等缺陷；③结晶器凝固壳厚度不均，增加漏钢风险；④二冷区冷却强度需调整，可能导致铸坯内部偏析加重；⑤低温钢水可能需回炉重炼，增加能耗和成本。5.作用机制：①钙与钢水中的氧、硫反应，生成低熔点复合夹杂物（如CaO·Al₂O₃、CaS），避免Al₂O₃等高熔点夹杂物聚集；②改变夹杂物形态（从长条状、棱角状变为球状），减少对水口的堵塞；③钙处理后夹杂物尺寸减小，分布更均匀，提高钢水可浇性；④抑制钢水中钛、锆等元素的二次氧化产物生成，进一步降低夹杂物总量。五、计算分析题1.解：需补充的硅量=钢水重量×（目标Si初始Si）=100×10³kg×(0.25%0.05%)=200kg硅铁加入量=需补充硅量/（硅铁含硅量×收得率）=200kg/(75%×95%)≈282.41kg答案：282.41kg2.解：设脱氧后[Al]=x（质量分数），[O]=20ppm=0.002%（质量分数）。反应式：4[Al]+3[O]=Al₂O₃(s)平衡常数K=1/([Al]^4×[O]^3)=1.0×10²³代入[O]=0.002%（即2×10⁻⁵），则：[Al]^4=1/(K×[O]^3)=1/(1.0×10²³×(2×10⁻⁵)³)=1/(8×10⁸)=1.25×10⁻⁹[Al]=(1.25×10⁻⁹)^(1/4)≈0.033%答案：0.033%3.解：需加热