2024年冶金工业技能鉴定测试卷及完整答案详解

2024年冶金工业技能鉴定测试卷及完整答案详解一、单项选择题（每题2分，共30分）1.高炉炼铁过程中，直接还原反应的主要还原剂是（）A.CO₂B.H₂C.COD.C2.转炉炼钢终点控制的关键参数不包括（）A.温度B.碳含量C.炉渣碱度D.钢水重量3.连铸结晶器的主要作用是（）A.加热钢水B.初步凝固形成坯壳C.去除夹杂物D.调整成分4.铁矿石的软化温度是指（）A.矿石开始熔化的温度B.矿石在荷重下收缩3%的温度C.矿石完全熔融的温度D.矿石还原度达到80%的温度5.高炉煤气的主要可燃成分是（）A.CO和H₂B.CH₄和COC.CO₂和N₂D.H₂O和O₂6.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.造渣、脱硫D.熔化废钢7.铁水预处理脱硫时，最常用的脱硫剂是（）A.CaCO₃B.CaO或MgC.SiO₂D.Al₂O₃8.衡量钢材塑性的主要指标是（）A.抗拉强度B.屈服强度C.延伸率D.硬度9.高炉炉缸的主要作用是（）A.预热炉料B.储存铁水和炉渣C.进行还原反应D.燃烧焦炭10.转炉吹氧时，氧枪枪位过高会导致（）A.熔池搅拌加强B.渣中FeO含量降低C.金属喷溅减少D.脱碳速度减慢11.连铸坯常见的表面缺陷是（）A.中心偏析B.缩孔C.角部纵裂D.白点12.铁矿石的还原性是指（）A.矿石被CO或H₂还原的难易程度B.矿石在炉内的熔化性能C.矿石的机械强度D.矿石的化学成分稳定性13.电炉炼钢中，白渣的主要成分是（）A.CaOSiO₂FeOB.CaOAl₂O₃MgOC.CaOSiO₂MnOD.CaOSiO₂CaF₂14.高炉正常炉况下，炉顶煤气中CO₂含量一般为（）A.5%10%B.15%20%C.25%30%D.35%40%15.钢材的时效现象是指（）A.钢材随时间延长强度降低B.钢材随时间延长塑性增加C.钢材在常温下随时间延长力学性能变化D.钢材加热后性能改变二、多项选择题（每题3分，共30分，少选得1分，错选不得分）1.影响高炉炉渣流动性的主要因素有（）A.炉渣成分B.炉渣温度C.炉渣碱度D.炉渣中MgO含量2.转炉炼钢脱磷的必要条件包括（）A.高碱度渣B.高氧化性渣C.适当低温D.长时间吹炼3.连铸过程中，保护渣的主要作用有（）A.绝热保温B.润滑结晶器C.吸收夹杂物D.提高拉速4.高炉炼铁常用的熔剂有（）A.石灰石B.白云石C.石英砂D.萤石5.电弧炉炼钢的原料包括（）A.废钢B.生铁C.直接还原铁D.铁矿石6.钢材常见的内部缺陷有（）A.中心疏松B.皮下气泡C.分层D.表面结疤7.影响铁矿石还原速率的因素有（）A.矿石粒度B.还原气体浓度C.反应温度D.矿石孔隙率8.转炉吹炼过程中，前期渣的主要成分是（）A.SiO₂B.FeOC.CaOD.MgO9.高炉喷吹煤粉的优点包括（）A.降低焦比B.提高产量C.改善炉缸工作D.减少环境污染10.连铸坯凝固过程中，二次冷却的作用是（）A.加速坯壳生长B.控制铸坯温度梯度C.防止鼓肚D.提高表面质量三、填空题（每题2分，共20分）1.高炉炼铁的主要产品是生铁和（）。2.转炉炼钢中，氧气顶吹转炉的供氧强度一般为（）m³/(t·min)。3.连铸坯的凝固结构由表面细晶区、（）和中心等轴晶区组成。4.铁矿石的品位是指矿石中（）的质量分数。5.电炉炼钢氧化期结束时，钢液中的磷含量应控制在（）以下。6.高炉炉料的低温还原粉化率（RDI）是指矿石在（）℃还原后产生3.15mm粉末的质量分数。7.转炉吹炼终点，钢水的氧含量随碳含量降低而（）（填“升高”或“降低”）。8.连铸过程中，结晶器振动的主要参数是振幅和（）。9.高炉煤气的发热值一般为（）kJ/m³。10.钢材的热处理工艺主要包括加热、（）和冷却三个阶段。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述高炉炉况判断的主要指标及意义。2.说明转炉炼钢中“后吹”的危害。3.分析连铸坯产生中心偏析的主要原因。4.列举电弧炉炼钢中常用的脱氧方法及其特点。5.解释铁矿石的“软熔特性”对高炉冶炼的影响。五、应用题（共40分）1.（10分）某铁矿石成分为：Fe₂O₃70%，Fe₃O₄20%，SiO₂8%，其他杂质2%。计算该铁矿石的理论铁含量（Fe的原子量56，O的原子量16）。2.（10分）某高炉日产生铁5000t，焦比400kg/t，喷煤比150kg/t，计算该高炉每日消耗焦炭和煤粉的总量（单位：t）。3.（10分）转炉吹炼过程中，发现炉渣“返干”（炉渣变稠），请分析可能原因并提出解决措施。4.（10分）连铸生产中，某炉次铸坯表面出现大量纵裂纹，试从结晶器工艺角度分析可能原因及预防措施。答案及详解一、单项选择题1.C解析：高炉内直接还原反应为C+FeO=Fe+CO，间接还原为CO+FeO=Fe+CO₂，主要还原剂是CO。2.D解析：终点控制的关键是温度、碳含量和炉渣成分（如碱度），钢水重量由装入量决定，非终点控制参数。3.B解析：结晶器是连铸的“心脏”，钢水进入后初步凝固形成坯壳，厚度约1020mm。4.B解析：软化温度定义为矿石在荷重（0.5kg/cm²）下加热至收缩3%时的温度，反映矿石在高炉软熔带的行为。5.A解析：高炉煤气成分约CO2025%、H₂25%、CO₂1520%、N₂5055%，可燃成分为CO和H₂。6.A解析：氧化期通过吹氧脱碳（产生热量升温），同时脱磷（FeO氧化P生成P₂O₅与CaO结合）。7.B解析：铁水预处理脱硫常用CaO（石灰）或Mg（金属镁），反应式为CaO+[S]+[C]=CaS+CO，Mg+[S]=MgS。8.C解析：延伸率（δ）是试样拉断后标距的伸长量与原标距的百分比，是衡量塑性的主要指标。9.B解析：炉缸位于高炉下部，作用是储存铁水和炉渣，提供燃烧空间（风口区）。10.D解析：枪位过高时，氧气与熔池接触不充分，脱碳反应减慢，渣中FeO积累（易喷溅）。11.C解析：连铸坯表面缺陷包括纵裂、横裂、星裂等，中心偏析、缩孔是内部缺陷，白点是氢致缺陷。12.A解析：还原性用还原度（R）表示，即被还原的氧量与总氧量的比值，反映矿石被CO/H₂还原的难易。13.D解析：白渣是电炉还原期的高碱度渣，成分约CaO5060%、SiO₂1520%、CaF₂510%，用于脱氧、脱硫。14.B解析：正常炉况下，CO₂含量反映煤气利用程度，一般1520%，过高（25%以上）可能炉温不足，过低（10%以下）可能煤气流失效。15.C解析：时效现象指钢材在常温下长期存放（或加热至100200℃）后，强度提高、塑性降低的现象，与钢中C、N原子扩散有关。二、多项选择题1.ABCD解析：炉渣流动性主要取决于黏度，而黏度受成分（如SiO₂、MgO含量）、温度（温度升高黏度降低）、碱度（R=CaO/SiO₂，R=1.01.2时流动性最佳）影响。2.ABC解析：脱磷反应3CaO+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P₂O₅)+5[Fe]，需要高碱度（CaO多）、高氧化性（FeO多）、适当低温（低温利于反应平衡）。3.ABC解析：保护渣作用包括：绝热防止钢水表面结壳；熔化后在结晶器与坯壳间形成渣膜润滑；吸收上浮的夹杂物。4.AB解析：高炉熔剂用于调整炉渣碱度，常用石灰石（CaCO₃分解为CaO）和白云石（CaCO₃·MgCO₃，提供MgO改善渣流动性）。5.ABCD解析：电弧炉原料以废钢为主（占7090%），可配加生铁（调节碳含量）、直接还原铁（DRI，降低杂质）或少量铁矿石（氧化脱碳）。6.AC解析：内部缺陷包括中心疏松（凝固收缩未填充）、分层（非金属夹杂或缩孔）；皮下气泡（钢水含H₂）、表面结疤是表面缺陷。7.ABCD解析：还原速率与反应界面（粒度小、孔隙率高则界面大）、气体浓度（CO/H₂分压高）、温度（温度升高反应速率加快）有关。8.AB解析：转炉前期（04min）硅锰氧化剧烈，生成SiO₂和MnO，渣中SiO₂含量高，同时FeO因氧流冲击积累，形成高FeO、高SiO₂的前期渣。9.ABCD解析：喷吹煤粉替代焦炭，可降低焦比（每t铁少用焦炭）、提高产量（煤粉发热补充热量）、改善炉缸工作（煤粉在风口燃烧更均匀）、减少焦炉污染。10.ABCD解析：二次冷却是指结晶器外的喷水冷却，作用是加速坯壳生长（防止漏钢）、控制温度梯度（避免热应力裂纹）、防止铸坯鼓肚（支撑辊间坯壳受钢水静压力变形）、提高表面质量（均匀冷却减少裂纹）。三、填空题1.高炉煤气2.3.54.53.柱状晶区4.铁元素5.0.02%6.5006007.升高8.频率9.3000400010.保温四、简答题1.高炉炉况判断的主要指标及意义：①炉顶温度：正常80200℃，温度升高可能煤气分布异常；②炉顶煤气成分（CO/CO₂）：CO₂升高（1820%）表示煤气利用好；③风口状态：明亮均匀无挂渣，暗红或涌渣可能炉温不足；④铁水温度（14501550℃）和成分（[Si]0.30.6%）：[Si]高表示炉温高；⑤炉渣碱度（R=1.051.20）：反映脱硫能力和流动性；意义：通过指标变化及时调整装料制度（批重、料线）或送风制度（风温、风量），维持炉况稳定。2.转炉后吹的危害：①钢水过氧化：氧含量升高，加剧脱氧剂消耗，增加夹杂（如Al₂O₃）；②炉衬侵蚀：高FeO渣加剧炉衬熔损，缩短炉龄；③金属收得率降低：铁氧化成FeO进入渣，增加渣量（渣中带铁）；④钢水温度过高：可能导致连铸漏钢或设备损坏；⑤终点控制困难：后吹后成分（C、P）难以精确控制，影响钢质量。3.连铸坯中心偏析的主要原因：①凝固末期溶质再分配：钢中C、S、P等元素在凝固时富集于液相，最后凝固的中心区域溶质浓度升高；②液相穴过长：拉速过高或二冷强度不足，导致坯壳生长慢，液相穴深度大，中心区域溶质难以扩散；③铸坯鼓肚：支撑辊间距过大或辊子磨损，坯壳受钢水静压力鼓肚，促使富集溶质的钢水向中心流动；④电磁搅拌效果差：未有效搅拌液相，溶质无法均匀分布；⑤过热度高：钢水温度过高，凝固时间延长，溶质偏析加剧。4.电弧炉炼钢常用脱氧方法及特点：①沉淀脱氧（直接加Al、Si、Mn等）：脱氧速度快，生成脱氧产物（如Al₂O₃、SiO₂）易上浮，但易形成夹杂；②扩散脱氧（加碳粉、硅铁粉到渣面）：通过渣中FeO向钢液扩散被还原，脱氧产物在渣中，钢液洁净度高，但速度慢；③真空脱氧（配合VD炉）：利用真空降低[O]分压，促进[C][O]反应（C+[O]=CO↑），脱氧彻底且不增加夹杂，适用于超低碳钢；④综合脱氧（多种方法结合）：如先沉淀脱氧减少氧含量，再扩散脱氧进一步净化，兼顾效率和质量。5.铁矿石软熔特性对高炉冶炼的影响：软熔特性指矿石从软化（开始收缩）到熔化（完全熔融）的温度区间（ΔT=熔化温度软化温度）。①ΔT小（<100℃）：矿石软化后迅速熔化，软熔带薄，煤气阻力小，有利于顺行；②ΔT大（>200℃）：软熔带变厚，煤气通过困难，压差升高，可能导致悬料；③软化温度低：软熔带位置上移，炉身下部温度降低，影响间接还原；④软化温度高：软熔带位置下移，炉缸热负荷增加，可能导致炉温不足；理想软熔特性为软化温度高、ΔT小，可扩大间接还原区，降低焦比。五、应用题1.理论铁含量计算：Fe₂O₃中铁含量：(2×56)/(2×56+3×16)=112/160=70%Fe₃O₄中铁含量：(3×56)/(3×56+4×16)=168/232≈72.41%理论铁含量=70%×70%+20%×72.41%=49%+14.48%=63.48%答案：63.48%2.焦炭和煤粉消耗计算：焦炭总量=5000t×400kg/t=2,000,000kg=2000t煤粉总量=5000t×150kg/t=750,000kg=750t答案：焦炭2000t，煤粉750t3.转炉渣“返干”原因及措施：原因：①吹炼中期（48min）碳氧反应剧烈，渣中FeO被消耗（FeO+[C]=Fe+CO↑），导致炉渣碱度（CaO/SiO₂）升高，黏度增大；②石灰加入过量或未完全熔化，CaO颗粒未与S