2024年职业技能鉴定考试(炼钢工-炉外精炼工)经典试题及答案

2024年职业技能鉴定考试(炼钢工·炉外精炼工)经典试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20题）1.LF炉（钢包精炼炉）的主要加热方式是（）。A.煤气加热B.电弧加热C.感应加热D.铝热反应加热答案：B2.RH真空精炼装置中，钢水循环的驱动力主要来自（）。A.吹氩搅拌B.真空压差C.电极加热D.氧枪供氧答案：B3.炉外精炼过程中，钢水脱硫的主要条件是（）。A.高氧化性、高碱度、高温B.低氧化性、高碱度、高温C.低氧化性、低碱度、低温D.高氧化性、低碱度、低温答案：B4.VD炉（真空脱气炉）的极限真空度通常要求达到（）。A.1000PaB.100PaC.67PaD.10Pa答案：C5.精炼渣中CaO/SiO₂的比值称为（）。A.碱度B.酸值C.氧化性D.还原性答案：A6.钢水在RH精炼时，脱碳反应的主要产物是（）。A.CO₂B.COC.H₂OD.N₂答案：B7.下列不属于LF炉主要功能的是（）。A.电弧加热B.真空脱气C.造渣脱硫D.成分微调答案：B8.精炼过程中，钢水温度过高会导致（）。A.耐材侵蚀加剧B.脱碳速率降低C.脱硫效率提高D.气体溶解度下降答案：A9.连铸前钢水过热度一般控制在（）。A.1020℃B.2030℃C.3040℃D.4050℃答案：B10.精炼用氩气的纯度要求通常不低于（）。A.99.5%B.99.9%C.99.99%D.99.999%答案：B11.RH精炼时，提升气体（氩气）的流量通常控制在（）。A.1020Nm³/hB.50100Nm³/hC.150200Nm³/hD.200300Nm³/h答案：B12.精炼渣中Al₂O₃含量过高会导致（）。A.渣流动性变差B.脱硫能力增强C.脱磷能力增强D.熔点降低答案：A13.钢水在LF炉精炼时，电极插入渣层的深度一般为（）。A.50100mmB.100200mmC.200300mmD.300400mm答案：B14.下列钢种中，对氢含量要求最严格的是（）。A.普碳钢B.管线钢C.轴承钢D.电工钢答案：C15.精炼过程中，钙处理的主要目的是（）。A.脱氧B.脱硫C.改变夹杂物形态D.提高强度答案：C16.真空精炼时，钢水脱氢的极限主要受（）限制。A.真空度B.钢水温度C.初始氢含量D.钢水成分答案：A17.LF炉造白渣的关键是控制渣中的（）含量。A.FeO+MnOB.CaOC.SiO₂D.Al₂O₃答案：A18.精炼过程中，钢水增氮的主要原因是（）。A.吹氩流量过大B.渣层过厚C.暴露空气时间过长D.温度过低答案：C19.连铸用保护渣的主要作用不包括（）。A.绝热保温B.润滑结晶器C.吸收夹杂物D.提高钢水温度答案：D20.炉外精炼终点控制的核心指标是（）。A.温度、成分、洁净度B.炉渣碱度、流动性C.电极消耗、电耗D.氩气流量、压力答案：A二、多项选择题（每题2分，共10题，错选、漏选均不得分）1.LF炉精炼的主要工艺操作包括（）。A.电弧加热B.吹氩搅拌C.真空脱气D.造渣脱硫答案：ABD2.RH精炼的主要功能有（）。A.脱碳B.脱氢C.温度均匀化D.合金化答案：ABCD3.影响钢水洁净度的因素包括（）。A.精炼渣性能B.吹氩效果C.耐材质量D.钢水停留时间答案：ABCD4.精炼过程中，钢水温度控制的意义包括（）。A.保证连铸顺利浇注B.减少耐材侵蚀C.优化冶金反应动力学D.降低能耗答案：ABCD5.下列属于炉外精炼常用设备的有（）。A.转炉B.LF炉C.RH真空脱气装置D.VD炉答案：BCD6.精炼渣的主要作用包括（）。A.脱硫B.吸附夹杂物C.保护钢水D.脱磷答案：ABC7.钢水钙处理时，钙的加入方式有（）。A.喂钙线B.喷钙粉C.加入钙铁合金D.直接投加金属钙答案：ABC8.真空精炼时，影响脱氢速率的因素有（）。A.真空度B.钢水温度C.钢水表面积D.初始氢含量答案：ABCD9.LF炉电极消耗的主要原因包括（）。A.电弧氧化B.机械磨损C.渣层侵蚀D.钢水溶解答案：ABC10.精炼过程中，防止钢水增碳的措施有（）。A.使用低碳耐材B.控制渣中碳含量C.缩短精炼时间D.降低吹氩流量答案：ABC三、填空题（每空1分，共20空）1.LF炉的三相电极通常采用（石墨）材质。2.RH精炼装置的循环管内径一般为（200300mm）。3.精炼渣的碱度一般控制在（2.54.0）范围内。4.钢水在VD炉中的真空保持时间通常为（1525分钟）。5.氢在钢中的溶解度与真空度的（平方根）成反比。6.钙处理后，钢中夹杂物形态主要转变为（低熔点钙铝酸盐）。7.LF炉加热时，渣层厚度一般控制在（100200mm）。8.精炼用合金的加入顺序通常为（先难熔后易熔）。9.钢水过热度是指（钢水温度）与（钢种液相线温度）的差值。10.真空精炼时，钢水脱氮的效率（低于）脱氢效率。11.精炼过程中，吹氩搅拌的主要作用是（均匀成分和温度）、（促进夹杂物上浮）。12.连铸保护渣的熔点一般控制在（10001200℃）。13.炉外精炼终点的“三命中”是指（温度命中）、（成分命中）、（时间命中）。14.RH精炼的循环流量通常为（80150t/min）。四、简答题（共4题，每题8分，共32分）1.简述LF炉精炼的主要工艺步骤。答案：LF炉精炼主要包括以下步骤：（1）钢包到位：转炉出钢后，钢包由行车吊运至LF炉工位，接通电极和氩气系统；（2）测温取样：测量钢水初始温度并取样分析成分；（3）造渣操作：加入石灰、萤石、铝粒等造渣材料，形成高碱度、低氧化性的精炼渣；（4）电弧加热：升降电极至渣层，通过电弧加热提升钢水温度至目标值；（5）吹氩搅拌：底吹氩气搅拌钢水，促进成分和温度均匀，加速渣钢反应；（6）合金微调：根据成分分析结果，加入合金调整钢水成分；（7）终点控制：再次测温取样，确认温度、成分符合要求后，停止加热和吹氩，准备出钢。2.分析RH精炼脱碳效率的影响因素。答案：RH脱碳效率的影响因素主要包括：（1）真空度：真空度越高（压力越低），CO分压越低，脱碳反应驱动力越大，效率越高；（2）钢水温度：温度升高可提高碳、氧原子扩散速率，加速脱碳反应；（3）循环流量：循环流量增大，钢水与真空室接触面积增加，单位时间参与脱碳的钢水量增多；（4）初始碳含量：初始碳含量越高，脱碳速率越快，但低碳区（[C]<0.02%）受限于氧含量；（5）钢水中氧含量：脱碳反应需要[C]+[O]=CO，足够的溶解氧（或通过吹氧补充）是脱碳的必要条件；（6）提升气体流量：氩气流量增加可增强循环动力，但过大可能导致钢水喷溅，影响效率。3.如何判断LF炉精炼渣是否为“白渣”？白渣对精炼有何意义？答案：判断白渣的方法：（1）颜色：渣层表面呈白色或灰白色（FeO+MnO<1.5%时）；（2）流动性：渣层均匀，无黑色斑点（无未熔化的生料）；（3）测温枪观察：插入渣层后，枪头附着的渣呈白色，冷却后易碎。白渣的意义：（1）低氧化性：FeO+MnO含量低，减少钢水回磷、回硫；（2）高脱硫能力：高碱度（CaO/SiO₂>3.0）和还原性环境促进硫向渣中转移；（3）吸附夹杂物：良好的流动性和表面张力能有效吸附钢水中的Al₂O₃等夹杂物；（4）保护钢水：覆盖钢液面，减少空气接触，防止二次氧化。4.简述精炼过程中钢水增氢的主要原因及预防措施。答案：增氢原因：（1）原材料含氢：合金、耐材、造渣料（如石灰）吸潮后带入水分，高温下分解为H₂；（2）氩气含氢：吹氩用氩气纯度不足，含H₂O或H₂杂质；（3）钢包潮湿：钢包烘烤不彻底，包壁残留水分蒸发进入钢水；（4）操作不当：精炼过程中暴露空气时间过长，或渣层过薄，无法隔绝水蒸气。预防措施：（1）严格控制原材料水分：合金、石灰等使用前烘干（合金水分<0.5%，石灰水分<1%）；（2）使用高纯度氩气：氩气纯度≥99.9%，露点≤40℃；（3）加强钢包烘烤：钢包上线前烘烤至包壁红热（温度≥1000℃），避免冷包、潮包；（4）保持渣层厚度：精炼渣层厚度控制在100200mm，覆盖钢液面，减少空气接触；（5）缩短精炼时间：减少钢水在潮湿环境中的停留时间。五、应用题（共3题，第1题10分，第2题12分，第3题14分，共36分）1.计算LF炉加热钢水所需电能（保留两位小数）。已知：钢水质量100t，初始温度1580℃，目标温度1620℃，钢水比热容0.46kJ/(kg·℃)，热效率η=70%。答案：（1）计算钢水升温所需热量：Q=cmΔT=100×1000kg×0.46kJ/(kg·℃)×(16201580)℃=100000×0.46×40=1,840,000kJ（2）考虑热效率，实际需输入电能：W=Q/η=1,840,000kJ/0.7≈2,628,571.43kJ（3）转换为电功单位（1kWh=3.6MJ=3600kJ）：W=2,628,571.43kJ/3600≈730.16kWh答：需输入电能约730.16kWh。2.某厂RH精炼超低碳钢（目标[C]≤0.003%），初始[C]=0.04%，[O]=0.035%，真空度67Pa，温度1600℃。分析脱碳过程可能遇到的问题及解决措施。答案：可能遇到的问题：（1）低碳区脱碳速率下降：当[C]<0.02%时，脱碳反应由碳扩散控制转为氧扩散控制，若钢水氧含量不足，脱碳速率显著降低；（2）钢水过氧化：为提高脱碳效率，可能过量吹氧，导致[O]过高，增加连铸过程中夹杂物（如Al₂O₃）生成量；（3）温降过大：RH精炼时间延长（脱碳需要），钢水温度降低，影响连铸浇注；（4）合金收得率波动：高氧含量会氧化合金元素（如铝），降低收得率，增加成本。解决措施：（1）优化吹氧制度：在脱碳前期（[C]>0.02%）适当吹氧补充氧含量（如[O]控制在0.040.05%），后期（[C]<0.02%）减少吹氧，避免过氧化；（2）提高循环流量：通过增大提升氩气流量（如从80Nm³/h增至100Nm³/h），增加钢水与真空室接触面积，加速脱碳；（3）控制真空度：保持真空度≤67Pa，降低CO分压，维持脱碳驱动力；（4）温度补偿：若温降过大，可在RH处理后期加入铝粒进行铝热升温（2Al+3[O]=Al₂O₃，放热约1670kJ/kgAl）；（5）终点脱氧控制：脱碳结束后，加入铝粒快速脱氧（[O]≤0.002%），稳定合金收得率。3.某厂LF炉精炼过程中，出现钢水增硫（初始[S]=0.015%，精炼后[S]=0.020%），分析可能原因并提出改进措施。答案：可能原因：（1）精炼渣性能差：渣碱度不足（CaO/SiO₂<2.5）或氧化性过高（FeO+MnO>2%），脱硫能力下降；（2）造渣材料含硫：石灰、萤石等造渣料硫含量超标（如石灰[S]>0.03%），加入后向钢水返硫；（3）吹氩搅拌不足：底吹氩气流量过小（<50NL/min），渣钢反应不充分，硫未及时转移至渣中；（4）钢包耐材污染：钢包砖（如镁碳砖）含硫，高温下硫扩散进入钢水；（5）精炼时间过短：脱硫反应未达到平衡（一般LF脱硫需要1520分钟），提前终止精炼。改进措施：（1）优化精炼渣：提高渣碱度至3.03.5，降低FeO+Mn