2024冶金工业技能鉴定能力检测试卷答案详解

2024冶金工业技能鉴定能力检测试卷答案详解一、单项选择题（每题2分，共20分）1.高炉炼铁过程中，主要的还原剂是（）A.CO和H2B.CO2和N2C.FeO和SiO2D.CaO和MgO答案：A解析：高炉内还原剂主要来自焦炭燃烧生成的CO（约占80%）和矿石中水分分解产生的H2（约占20%）。CO和H2通过还原反应将Fe2O3、Fe3O4等铁氧化物转化为金属铁。其他选项中CO2无还原性，N2为惰性气体，FeO是被还原的中间产物，SiO2、CaO、MgO为炉渣成分，故正确答案为A。2.转炉炼钢的主要热源是（）A.电能B.铁水物理热与化学热C.天然气燃烧热D.焦炭燃烧热答案：B解析：转炉炼钢为非电能炼钢，热量主要来自铁水的物理热（约占50%，温度12501350℃）和碳、硅、锰等元素氧化的化学热（约占50%）。电能为电炉热源，天然气和焦炭燃烧热非转炉主要热源，故正确答案为B。3.连铸过程中，结晶器的主要作用是（）A.加热钢水B.形成初始坯壳C.均匀成分D.去除杂质答案：B解析：结晶器是连铸机的“心脏”，钢水在结晶器内初步凝固形成具有一定厚度（1025mm）的坯壳，后续由二次冷却区完成最终凝固。加热钢水由钢包或中间包完成，成分均匀靠搅拌，去除杂质主要在精炼阶段，故正确答案为B。4.烧结矿的转鼓指数是衡量其（）的指标A.还原性B.低温还原粉化性C.机械强度D.软熔特性答案：C解析：转鼓指数（ISO3271）通过模拟运输和高炉内碰撞，测试烧结矿抗破碎能力，数值越高（一般≥75%）表示机械强度越好。还原性用还原度（RI）衡量，低温还原粉化用RDI指数，软熔特性用开始软化温度和熔滴温度区间，故正确答案为C。5.高炉煤气的主要成分是（）A.CO（2025%）、CO2（1520%）、N2（5055%）B.CO（5560%）、H2（25%）、N2（3035%）C.H2（4550%）、CH4（3035%）、CO（1015%）D.O2（1821%）、CO2（58%）、N2（7075%）答案：A解析：高炉煤气是铁矿石还原后的副产煤气，CO来自C的不完全燃烧（2025%），CO2来自矿石分解和C的完全燃烧（1520%），N2来自鼓风带入（5055%）。B为焦炉煤气成分，C为天然气近似成分，D为空气成分，故正确答案为A。6.电弧炉炼钢中，氧化期的主要任务是（）A.脱碳、升温、去磷B.脱氧、合金化C.熔化废钢D.去除气体和夹杂物答案：A解析：电弧炉炼钢分为熔化期、氧化期、还原期。氧化期通过吹氧脱碳（碳含量从1.0%降至0.10.3%），利用碳氧反应放热升温（至16001650℃），同时磷与FeO、CaO反应生成3CaO·P2O5进入炉渣脱磷（磷含量从0.05%降至0.015%以下）。脱氧合金化在还原期，熔化废钢在熔化期，去除气体和夹杂物贯穿全程但非氧化期核心，故正确答案为A。7.下列属于铁水预处理“三脱”工艺的是（）A.脱硅、脱磷、脱硫B.脱碳、脱氢、脱氮C.脱锰、脱钛、脱钒D.脱气、脱渣、脱油答案：A解析：铁水预处理“三脱”指脱硅（硅含量从0.51.0%降至0.10.3%）、脱磷（磷含量从0.10.2%降至0.010.03%）、脱硫（硫含量从0.030.08%降至0.005%以下），为转炉少渣或无渣炼钢创造条件。其他选项中脱碳为转炉任务，脱氢、脱氮为真空处理任务，故正确答案为A。8.衡量轧钢产品尺寸精度的指标是（）A.表面粗糙度B.公差C.硬度D.延伸率答案：B解析：公差是允许的尺寸变动范围（如热轧带钢厚度公差±0.1mm），直接反映尺寸精度。表面粗糙度衡量表面光洁度，硬度为力学性能，延伸率为塑性指标，故正确答案为B。9.炼焦过程中，焦炭的耐磨强度用（）表示A.M40B.M10C.CSRD.CRI答案：B解析：M10为焦炭在转鼓中磨损后<10mm粒级的质量百分比（数值越小，耐磨强度越好），M40为>40mm粒级百分比（反映抗碎强度）。CSR为焦炭反应后强度，CRI为反应性，故正确答案为B。10.下列不属于冶金工业常用耐火材料的是（）A.镁碳砖B.高铝砖C.聚乙烯塑料D.碳化硅砖答案：C解析：镁碳砖（转炉炉衬）、高铝砖（热风炉）、碳化硅砖（高炉炉底）均为冶金耐火材料。聚乙烯塑料不耐高温（分解温度<300℃），无法用于冶金设备，故正确答案为C。二、多项选择题（每题3分，共15分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.高炉炉料结构优化的常见组合包括（）A.高碱度烧结矿+酸性球团矿B.自熔性烧结矿+天然块矿C.单一酸性烧结矿D.高碱度烧结矿+焦丁答案：AB解析：优化炉料结构需搭配不同碱度炉料以平衡炉渣碱度（1.01.2），常见组合为高碱度烧结矿（碱度1.82.2）+酸性球团矿（碱度0.81.0）或自熔性烧结矿（碱度1.21.5）+天然块矿（碱度0.50.8）。单一酸性烧结矿需大量配加熔剂，经济性差；焦丁为燃料，非含铁炉料，故正确答案为AB。2.连铸坯常见的内部缺陷有（）A.中心偏析B.表面纵裂C.缩孔D.皮下气泡答案：AC解析：内部缺陷指坯壳内部的缺陷，中心偏析（元素在中心区域富集）和缩孔（凝固收缩未补缩）属于内部缺陷。表面纵裂和皮下气泡（距表面25mm的气泡）为表面或近表面缺陷，故正确答案为AC。3.转炉炼钢终点控制的主要参数包括（）A.温度B.碳含量C.磷含量D.炉渣碱度答案：ABCD解析：终点控制需同时满足温度（16501700℃）、碳含量（目标钢种要求，如Q235为0.120.20%）、磷含量（≤0.035%）及炉渣碱度（2.53.5），以保证钢水成分和温度符合浇铸要求，故正确答案为ABCD。4.影响高炉透气性的因素有（）A.炉料粒度组成B.炉渣黏度C.煤气流量D.焦炭强度答案：ABCD解析：炉料粒度均匀（3050mm占比≥80%）、炉渣黏度低（1.01.5Pa·s）、煤气流量适中（与高炉容积匹配）、焦炭强度高（M40≥80%）均能改善透气性。粒度不均（粉末多）、炉渣黏度高（>2.0Pa·s）、煤气流量过大（超过临界流速）、焦炭强度低（粉化严重）会降低透气性，故正确答案为ABCD。5.冶金工业常用的节能技术有（）A.高炉煤气余压发电（TRT）B.转炉煤气回收C.连铸坯热装热送D.电炉废钢预热答案：ABCD解析：TRT利用高炉煤气压力能发电（吨铁发电3040kWh），转炉煤气回收（吨钢回收80100m³），连铸坯热装（温度>600℃，节能100150kWh/t），电炉废钢预热（温度>300℃，电耗降低5080kWh/t）均为典型节能技术，故正确答案为ABCD。三、填空题（每题2分，共10分）1.高炉炼铁的主要产品是生铁，副产品包括高炉煤气、炉渣和（）。答案：炉尘（或高炉灰）解析：高炉冶炼时，部分细颗粒炉料（烧结矿粉、焦炭粉）随煤气带出，经除尘系统收集为炉尘（含铁2550%，含碳1030%），可返回烧结利用。2.转炉炼钢中，氧枪枪位是指（）到熔池液面的距离。答案：氧枪喷头端面解析：枪位直接影响氧气射流对熔池的冲击深度和搅拌效果，通常控制在0.81.5m（根据炉容和钢种调整）。3.烧结过程的主要反应包括燃料燃烧、矿石分解、（）和液相生成与固结。答案：铁氧化物的还原与氧化解析：烧结时，燃料燃烧（提供热量）使矿石（Fe2O3、Fe3O4）部分还原为FeO（低温区），随后在高温区（12001350℃）FeO与CaO、SiO2等反应生成液相（铁酸钙、硅酸钙），冷却后固结为烧结矿。4.连铸二冷区的冷却方式分为（）和干式冷却（气水混合冷却）。答案：湿式冷却（水直接冷却）解析：湿式冷却直接喷水冷却（比水量1.01.5L/kg），冷却强度大；干式冷却通过压缩空气雾化水（比水量0.51.0L/kg），冷却均匀，适用于裂纹敏感钢种（如管线钢）。5.电弧炉炼钢时，每吨钢的电耗通常为（）kWh。答案：300500解析：废钢质量（全废钢电耗高，配加铁水可降低）、冶炼工艺（是否吹氧助熔）影响电耗，现代电弧炉通过废钢预热、吹氧助熔可将电耗降至300kWh/t以下。四、简答题（共30分）（一）封闭型简答题（每题8分，共16分）1.简述高炉喷吹煤粉的作用及对煤粉质量的要求。答案：作用：①替代部分焦炭，降低焦比（每吨煤粉可替代0.81.0吨焦炭）；②调节炉温（喷煤量增加，理论燃烧温度降低，需通过富氧补偿）；③改善高炉透气性（煤粉在风口燃烧产生H2，提高煤气还原能力）。质量要求：①灰分≤12%（灰分高增加渣量，降低置换比）；②挥发分1530%（挥发分过低燃烧性差，过高易爆炸）；③硫含量≤0.8%（硫高增加高炉脱硫负担）；④粒度200目（0.074mm）占比≥80%（保证燃烧效率）。2.说明炼钢过程中“脱氧”的目的及常用脱氧剂种类。答案：目的：①降低钢中溶解氧含量（转炉终点氧含量约0.030.08%），防止浇铸时钢水二次氧化生成气泡；②减少氧化物夹杂（如FeO、MnO），提高钢的纯洁度；③控制钢中残留氧含量（如镇静钢氧含量≤0.003%，沸腾钢0.020.04%）以满足性能要求。常用脱氧剂：①强脱氧剂（铝、硅钙合金），用于终脱氧；②中强脱氧剂（硅铁、锰铁），用于预脱氧；③弱脱氧剂（碳），用于早期脱氧（利用碳氧反应间接脱氧）。（二）开放型简答题（14分）3.分析热轧带钢表面出现“氧化铁皮压入”缺陷的可能原因及预防措施。答案：可能原因：①加热炉温度过高（>1250℃）或加热时间过长（>2h），导致氧化铁皮（Fe3O4、Fe2O3）增厚（厚度>50μm）；②除鳞设备压力不足（高压水压力<20MPa）或喷嘴堵塞，无法完全去除粗轧前的一次氧化铁皮；③中间坯在输送过程中冷却不均，表面重新生成二次氧化铁皮（厚度>10μm）未被精轧前除鳞系统清除；④精轧机辊缝调整不当，氧化铁皮未脱落即被压入带钢表面。预防措施：①优化加热制度（普碳钢加热温度11501200℃，加热时间1.52.0h），控制氧化铁皮厚度≤30μm；②定期检查除鳞系统（高压水压力保持2530MPa，喷嘴堵塞率<5%），确保一次除鳞（粗轧前）和二次除鳞（精轧前）效果；③缩短中间坯输送时间（≤30s），减少二次氧化铁皮生成（厚度≤5μm）；④调整精轧辊缝（辊缝偏差≤0.05mm），并在轧辊表面增加刻痕（深度0.10.2mm）以增强除鳞能力。五、应用题（共25分）（一）计算类（8分）1.某高炉有效容积2500m³，日产生铁6000吨，入炉焦比380kg/t，煤比150kg/t（煤粉置换比0.85），计算：①高炉利用系数；②综合焦比（保留两位小数）。答案：①高炉利用系数=日产生铁量/有效容积=6000/2500=2.4t/(m³·d)②综合焦比=焦比+煤比×置换比=380+150×0.85=380+127.5=507.50kg/t解析：高炉利用系数反映容积利用效率（一般2.02.5t/(m³·d)）；综合焦比考虑煤粉替代焦炭的等效值，置换比表示1吨煤粉相当于0.85吨焦炭的热值贡献。（二）分析类（9分）2.某炼钢厂转炉出钢后，钢包内钢水温度为1580℃（目标温度1620℃），需加入硅铁（含Si75%，硅的比热容0.7kJ/(kg·℃)，硅氧化放热8.4MJ/kg）进行提温。若钢水量为100吨，忽略其他热损失，计算至少需加入多少千克硅铁（钢水比热容0.46kJ/(kg·℃)）。答案：需补充热量Q=钢水量×比热容×温差=100×1000kg×0.46kJ/(kg·℃)×(16201580)℃=100000×0.46×40=1,840,000kJ=1840MJ硅铁中Si氧化放热=硅铁质量×75%×8.4MJ/kg设硅铁质量为xkg，则：x×0.75×8.4=1840→x=1840/(0.75×8.4)≈292.06kg解析：硅氧化反应（2Si+O2=2SiO2）释放大量热量，通过计算钢水升温所需热量与硅氧化放热的平衡，得出需加入硅铁的最小量（实际生产中需考虑热损失，加入量略高于计算值）。（三）综合类（8分）3.某企业计划将2000m³高炉的送风制度从“大矿批、正分装”调整为“小矿批、中心加焦”，试分析调整的目的、可能影响及操作注意事项。答案：目的：①改善煤气分布（中心加焦增加中心气流，避免边缘气流过度发展）；②提高煤气利用率（中心气流稳定，矿石与煤气接触更充分）；③降低炉顶温度（中心气流带走热量减少，炉顶温度从250℃降至200℃以下）。可能影响