2025钢铁工艺考试题及答案

2025钢铁工艺考试题及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.以下哪种铁矿石的理论铁含量最高？A.磁铁矿（Fe₃O₄）B.赤铁矿（Fe₂O₃）C.褐铁矿（Fe₂O₃·nH₂O）D.菱铁矿（FeCO₃）2.高炉炼铁过程中，直接还原反应的主要还原剂是？A.CO₂B.H₂OC.COD.N₂3.转炉炼钢中，氧枪喷头的主要作用是？A.均匀化钢水温度B.提高熔池搅拌强度C.精确控制氧气流速与射流特性D.防止炉渣喷溅4.电炉炼钢采用泡沫渣操作的主要目的是？A.减少电弧热损失B.提高合金收得率C.降低电极消耗D.以上均是5.连铸结晶器振动的主要参数不包括？A.振幅B.频率C.负滑脱时间D.拉坯速度6.热轧带钢生产中，精轧机组的终轧温度通常控制在？A.600700℃B.700800℃C.800950℃D.10001100℃7.钢铁材料中，硫元素的主要危害是？A.导致热脆B.降低强度C.增加韧性D.提高耐蚀性8.高炉喷吹煤粉时，煤粉的挥发分含量一般控制在？A.<10%B.10%25%C.25%40%D.>40%9.转炉吹炼终点的“拉碳法”是指？A.吹炼至碳含量低于目标值后补加增碳剂B.吹炼至碳含量接近目标值时停吹C.全程高枪位操作降低脱碳速率D.通过副枪测量直接控制终点碳含量10.连铸二冷区采用气雾冷却的主要优点是？A.冷却强度大B.冷却均匀性好C.设备成本低D.无需水处理系统11.以下哪种工艺属于短流程炼钢？A.高炉转炉流程B.废钢电炉流程C.直接还原铁转炉流程D.熔融还原转炉流程12.烧结矿的碱度（二元碱度）定义为？A.CaO/SiO₂B.(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)C.CaO/(SiO₂+Al₂O₃)D.(CaO+MgO)/SiO₂13.钢材的“时效”现象主要与哪种元素有关？A.碳B.氮C.磷D.硫14.冷轧带钢生产中，平整工序的主要目的是？A.提高强度B.改善表面质量和板形C.降低硬度D.细化晶粒15.高炉炉缸侵蚀的主要原因是？A.高温铁水冲刷B.碱金属侵蚀C.渣铁渗透与化学腐蚀D.以上均是二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.高炉炼铁的主要原料包括：A.铁矿石B.焦炭C.熔剂（石灰石/白云石）D.废钢2.转炉炼钢的造渣材料包括：A.石灰B.轻烧白云石C.铁矿石D.萤石3.连铸坯的常见缺陷有：A.表面纵裂B.中心偏析C.皮下气泡D.脱碳层4.电炉炼钢的热源包括：A.电弧热B.化学热（元素氧化）C.感应热D.电阻热5.影响钢材力学性能的主要因素有：A.化学成分B.轧制工艺（温度、压下率）C.冷却速度D.热处理制度6.高炉强化冶炼的措施包括：A.高风温B.富氧喷煤C.高压操作D.降低焦炭强度7.热轧板带轧制过程中，控制轧制（TMCP）的关键参数有：A.加热温度B.终轧温度C.冷却速度D.卷取温度8.钢铁企业的主要污染排放物包括：A.二氧化硫（SO₂）B.氮氧化物（NOx）C.粉尘D.二噁英9.铁水预处理的主要目的包括：A.脱硅B.脱硫C.脱磷D.脱碳10.钢材的冷加工强化现象表现为：A.屈服强度提高B.塑性降低C.韧性提高D.弹性模量降低三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.高炉有效容积的单位是__________（填写国际标准单位）。2.转炉炼钢中，氧气纯度要求不低于__________%（保留整数）。3.连铸过程中，结晶器的主要作用是__________。4.烧结矿的还原性通常用__________（指标名称）表示。5.电炉炼钢中，“留钢留渣”操作的目的是__________。6.热轧带钢的层流冷却分为前段冷却和__________冷却两种模式。7.高炉煤气的主要可燃成分是__________（写化学式）。8.钢的碳当量（Ceq）计算公式中，各合金元素的系数由__________决定。9.连铸坯的液芯长度计算公式为L=V×t，其中t代表__________。10.冷轧钢板的表面质量等级中，最高等级为__________（用字母表示）。四、简答题（共5题，第13题为封闭型，第45题为开放型，共40分）1.（8分）简述烧结生产的主要工序流程。2.（8分）说明转炉炼钢过程中“脱碳反应”的主要特点及对炼钢的意义。3.（8分）列举连铸二冷区配水的基本原则。4.（8分）对比分析高炉转炉长流程与废钢电炉短流程的优缺点（从原料、能耗、成本、环保角度）。5.（8分）结合实际生产，论述如何通过工艺优化降低热轧带钢的氧化铁皮厚度。五、计算题（共2题，每题15分，共30分）1.某高炉日产生铁5000吨，消耗焦炭1800吨，喷吹煤粉1200吨（煤粉置换比按0.8计算）。计算该高炉的综合焦比（单位：kg/t·Fe）。2.某转炉冶炼Q235钢，入炉铁水成分：C4.5%、Si0.6%、Mn0.4%、P0.15%、S0.03%；终点钢水成分：C0.18%、Si0.02%、Mn0.35%、P0.02%、S0.02%。假设渣量为100kg/t钢，渣中FeO含量为15%，计算铁水中各元素的氧化量（单位：kg/t钢）及铁的氧化损失量（铁原子量55.85，其他元素原子量：C=12，Si=28，Mn=55，P=31，S=32）。六、分析题（共2题，每题20分，共40分）1.某钢厂连铸坯出现表面横裂纹缺陷，经检测裂纹主要分布在振痕波谷处。结合连铸工艺原理，分析可能的原因及改进措施。2.某电炉钢厂计划将废钢比从70%提高至90%（剩余10%为直接还原铁），请从原料准备、电炉操作（供电制度、供氧制度、造渣制度）、质量控制等方面提出技术方案。参考答案一、单项选择题1.A2.C3.C4.D5.D6.C7.A8.B9.B10.B11.B12.A13.B14.B15.D二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABC4.AB5.ABCD6.ABC7.BCD8.ABC9.ABC10.AB三、填空题1.立方米（m³）2.99.53.形成初始坯壳（或“结晶器内初步凝固”）4.还原度（RI）5.利用前期炉渣热量与氧化性，加速造渣（或“提高热效率，减少造渣材料消耗”）6.后段7.CO8.元素对焊接性能的影响程度（或“焊接裂纹敏感性”）9.钢水凝固时间（或“坯壳完全凝固所需时间”）10.FB（或“高级表面”，具体以企业标准为准，通常FB为最高）四、简答题1.烧结生产主要工序流程：①原料准备（含铁料、熔剂、燃料的破碎、筛分、混匀）；②配料（按比例混合原料）；③制粒（加水润湿并滚动成球，改善透气性）；④布料（将混合料均匀铺于烧结机台车）；⑤点火（表面燃料点燃，抽风使燃烧向下层传播）；⑥烧结（高温下发生固相反应、液相生成与凝固，形成烧结矿）；⑦冷却（环冷机或带冷机冷却至150℃以下）；⑧破碎筛分（整粒，获得550mm的成品烧结矿）。2.转炉脱碳反应特点及意义：特点：①剧烈放热（每氧化1%[C]放热约4180kJ/kg）；②伴随大量CO气泡逸出，产生强烈熔池搅拌；③脱碳速率先快后慢（前期受供氧强度控制，后期受碳扩散控制）；④与脱磷、脱硫反应存在竞争（高碳区利于脱磷）。意义：①降低钢中碳含量至目标值；②搅拌熔池促进成分与温度均匀；③排除钢中气体（N₂、H₂）与夹杂物；④提供热量维持熔池温度。3.连铸二冷区配水原则：①分区冷却（根据坯壳厚度设置不同冷却强度，结晶器出口段强冷，后续段弱冷）；②匹配拉速（拉速提高时，冷却水量需线性增加，保持比水量稳定）；③均匀冷却（避免局部过冷导致应力集中，防止裂纹）；④控制表面温度回升（回温速率≤100℃/m，防止内部裂纹）；⑤兼顾钢种特性（低合金钢需弱冷，防止裂纹；普碳钢可适当强冷）。4.长流程与短流程对比：原料：长流程依赖铁矿石、焦炭（资源约束大）；短流程依赖废钢（受废钢质量与供应限制）。能耗：长流程能耗高（约500600kgce/t钢）；短流程能耗低（约180250kgce/t钢）。成本：长流程成本受铁矿石、焦炭价格波动影响大；短流程成本受废钢、电价影响显著（电价<0.5元/kWh时优势明显）。环保：长流程排放高（CO₂约1.8t/t钢，SO₂、粉尘量大）；短流程排放低（CO₂约0.5t/t钢，无焦化、烧结污染）。5.降低热轧带钢氧化铁皮厚度的工艺优化：①加热制度：降低加热温度（如Q235从1250℃降至1200℃），缩短在炉时间（控制在1.52h），减少高温段氧化；②炉内气氛控制：采用低氧燃烧（空燃比≤1.05），减少炉气中O₂、H₂O含量；③除鳞工艺：提高高压水压力（从18MPa增至25MPa），优化喷嘴角度（45°→30°），确保粗轧前完全去除一次氧化铁皮；④轧制温度：提高终轧温度（如从850℃升至900℃），减少相变区（γ→α）氧化时间；⑤层流冷却：采用前段集中冷却（冷却速率≥20℃/s），快速通过高温氧化敏感区间（700500℃）；⑥表面防护：使用抗氧化涂层（如SiO₂基涂料），但需考虑成本与后续酸洗影响。五、计算题1.综合焦比计算：煤粉折算成焦炭量=1200×0.8=960吨总焦炭当量=1800+960=2760吨综合焦比=2760×1000kg/5000t=552kg/t·Fe答案：552kg/t·Fe2.元素氧化量及铁损失计算：以1吨钢为基准：[C]氧化量=4.5×100.18×10=43.2kg（铁水含C4.5%即45kg，钢水含C0.18%即1.8kg，氧化量=451.8=43.2kg）[Si]氧化量=0.6×100.02×10=5.8kg（铁水Si6kg，钢水Si0.2kg，氧化量=60.2=5.8kg）[Mn]氧化量=0.4×100.35×10=0.5kg（铁水Mn4kg，钢水Mn3.5kg，氧化量=43.5=0.5kg）[P]氧化量=0.15×100.02×10=1.3kg（铁水P1.5kg，钢水P0.2kg，氧化量=1.50.2=1.3kg）[S]氧化量=0.03×100.02×10=0.1kg（铁水S0.3kg，钢水S0.2kg，氧化量=0.30.2=0.1kg）铁的氧化损失：渣量100kg，FeO含量15%，则FeO质量=100×15%=15kgFeO中Fe的质量=15×(55.85/(55.85+16))=15×0.777=11.655kg答案：C氧化43.2kg，Si氧化5.8kg，Mn氧化0.5kg，P氧化1.3kg，S氧化0.1kg；铁损失11.655kg/t钢六、分析题1.连铸坯表面横裂纹原因及改进措施：原因分析：①结晶器振动参数不合理（负滑脱时间过长，振痕过深，波谷处应力集中）；②保护渣性能差（结晶温度过高，渣膜厚度不均，导致坯壳冷却不均）；③钢中微量元素（如Al、Nb、V）含量过高，在奥氏体晶界析出碳氮化物，降低晶界强度；④二冷区冷却不均（局部强冷导致表面拉应力超过坯壳强度）；⑤结晶器锥度不合适（倒锥度过小，坯壳与铜板接触不良，局部冷却滞后）。改进措施：①优化振动参数（采用正弦或非正弦振动，缩短负滑脱时间至0.20.3s，降低振幅至23mm）；②调整保护渣成分（降低结晶温度至10001050℃，提高熔化速度，确保渣膜均匀厚度0.30.5mm）；③控制钢中Al≤0.04%，Nb≤0.03%（若为微合金钢，需调整冷却路径避开“第三脆性区”）；④优化二冷配水（降低0段冷却强度，增加1段均匀冷却，表面温度控制在900950℃）；⑤检查结晶器锥度（确保足辊段与结晶器下口锥度匹配，避免坯壳鼓肚）。2.电炉废钢比提升至90%的技术方案：原料准备：①废钢分类预处理（去除有色金属