2025年钢材冶炼试题题库及答案

2025年钢材冶炼试题题库及答案一、炼铁原料与预处理1.【单选】下列哪种铁矿粉最适合采用“气流分级—磁选”联合工艺进行预富集？A.镜铁矿（TFe32%，SiO₂12%）B.褐铁矿（TFe48%，烧损11%）C.磁铁矿（TFe62%，磁性率88%）D.菱铁矿（TFe38%，MgO3%）答案：C解析：磁铁矿本身磁性率高，采用磁选可直接抛除部分脉石，气流分级可进一步控制粒度，实现“粗粒抛尾、细粒提质”，综合成本最低。镜铁矿弱磁、褐铁矿烧损高易泥化、菱铁矿需焙烧，均不适合该联合工艺。2.【多选】烧结生产中使用生石灰替代部分石灰石后，可观察到哪些现象？A.垂直烧结速度升高B.烧结矿FeO含量降低C.转鼓强度+1.5%D.废气中SO₂排放浓度升高答案：A、C解析：生石灰遇水放热并生成Ca(OH)₂，提高料层温度，加快燃烧带下移速度（A对）；同时Ca(OH)₂活性高，促进液相生成，提高强度（C对）。因热量前移，高温保持时间缩短，FeO还原不充分，FeO含量反而升高（B错）；硫主要来源于焦炭和铁矿，生石灰硫负荷低且对SO₂有吸附作用，排放下降（D错）。3.【计算】某高炉炉料结构：烧结矿78%、球团矿12%、块矿10%。已知烧结矿R₂=1.85、球团R₂=0.95、块矿R₂=0.45，求综合炉料R₂。答案：综合R₂=0.78×1.85+0.12×0.95+0.10×0.45=1.443+0.114+0.045=1.602解析：R₂=CaO/SiO₂，按质量加权平均即可，无需考虑烧损。4.【判断】钒钛磁铁矿烧结时，TiO₂含量升高会导致烧结矿粉化率升高，其根本原因是钙钛矿（CaO·TiO₂）生成量多、晶格畸变大。答案：正确解析：钙钛矿硬度高、脆性大，冷却时与磁铁矿、硅酸盐热膨胀系数差异大，产生内应力裂纹，导致粉化。5.【简答】说明高炉使用高比例球团矿（>60%）时，炉内“管道”形成机理及防控措施。答案：机理：球团粒度均匀、孔隙率高，料柱透气性过好，边缘气流过度发展；同时球团软化区间窄，初渣出现位置低，渣铁快速滴落，局部形成“空腔”，煤气集中通过形成管道。防控：①炉喉布料采用“中心加焦+边缘重矿”模式，抑制边缘气流；②适当降低炉顶压力，减小煤气冲刷力；③控制球团碱度≤0.8，提高软化温度；④增加小块焦（515mm）10kg/t，填充空隙，增加阻力；⑤采用分段热装，将球团温度控制在250℃以下，降低热爆裂。二、高炉冶炼过程控制6.【单选】某高炉炉缸温度（热电偶）由345℃骤升至485℃，且风口前理论燃烧温度t理下降80℃，最可能的原因是A.炉缸堆积B.炉缸中心堆积C.炉墙结厚D.炉缸烧穿答案：D解析：炉缸烧穿时高温煤气沿炉壳缝隙上窜，热电偶温度突升；同时煤气短路导致风口循环区缩小，t理下降。炉缸/中心堆积表现为t理升高、炉缸温度缓慢上升；炉墙结厚边缘气流受阻，炉身温度下降。7.【多选】下列操作可同时提高高炉煤气利用率ηCO和降低燃料比的是A.提高炉顶压力至0.28MPaB.喷煤量由160kg/t提高到200kg/tC.富氧率由3.5%提高到5.0%D.炉料中增加金属化炉尘30kg/t答案：A、C解析：提高炉顶压力延长煤气停留时间，间接还原度升高，ηCO↑，燃料比↓；富氧提高风口前温度，加快直接还原反应，但煤气量下降、炉身温度升高，间接还原度升高，综合燃料比下降。喷煤量增加后煤气量增大、ηCO下降；金属化炉尘已含Fe，还原剂需求减少，但煤气量不变，ηCO变化不明显。8.【计算】某高炉日产生铁11500t，燃料比495kg/t（焦比345kg/t，煤比150kg/t）。已知焦炭灰分12.5%、煤粉灰分9.2%，求日渣量（假设灰分全部进入渣，铁水收得率100%，无其他脉石）。答案：日灰分=11500×(0.345×0.125+0.150×0.092)=11500×(0.043125+0.0138)=11500×0.056925=654.6t解析：灰分全部转化为渣，故日渣量≈655t。9.【判断】高炉炉墙热负荷Q（kJ/m²·h）与冷却壁进出水温差ΔT呈线性关系，因此可用ΔT直接判断炉墙结厚程度。答案：错误解析：Q=cmΔT，但水流量m受管道阻力、汽化率影响并非常数；结厚时热阻增加，Q下降，ΔT反而可能减小，需结合热流强度计算。10.【综合】某高炉近期炉况波动：风压由360kPa升至410kPa，炉身静压差ΔP由62kPa升至78kPa，炉顶温度由165℃降至135℃，探尺出现“滑尺”现象。请给出诊断结论及三步调剂方案。答案：诊断：炉身中上部结厚，导致煤气通道变窄，风压升高、ΔP升高；结厚层吸热增加，炉顶温度下降；结厚物脱落时探尺突然下沉，出现滑尺。调剂：第一步：降低炉顶压力0.02MPa，减风200m³/min，控制气流冲刷力，防止结厚加剧；第二步：边缘布料增加5%小块焦，同时减少边缘矿石量10%，利用高温煤气冲刷结厚；第三步：在炉身结厚区域（炉身下部）插入压缩空气喷嘴，每班喷吹20min，风量500m³/h，物理震落结厚物；24h后若风压下降、ΔP回落，逐步恢复风量及顶压。三、转炉炼钢11.【单选】顶底复吹转炉在吹炼中期将底吹流量由0.08Nm³/(t·min)提高到0.15Nm³/(t·min)，可观察到A.熔池混匀时间缩短15%，终渣FeO升高1.2%B.熔池混匀时间缩短15%，终渣FeO降低1.2%C.熔池混匀时间延长10%，终渣FeO升高1.2%D.熔池混匀时间延长10%，终渣FeO降低1.2%答案：B解析：底吹强度升高，熔池搅拌增强，动力学条件改善，渣钢反应趋近平衡，渣中FeO被还原，含量下降；同时碳氧反应加快，熔池混匀时间缩短。12.【多选】采用“少渣冶炼+副枪动态模型”工艺后，可取消的传统操作有A.倒炉测温取样B.终点前30s压枪C.终点挡渣塞D.出钢前定氧答案：A、D解析：副枪可在吹炼中期、终点前2min测得温度、碳、氧含量，实现不倒炉命中；动态模型预测终点氧活度，可取消出钢前定氧。压枪操作仍需保证终点渣FeO控制；挡渣塞用于出钢过程，与副枪无关。13.【计算】某260t转炉采用双渣法，第一次造渣碱度R=1.8，吨钢渣量65kg；第二次造渣碱度R=3.2，吨钢渣量45kg。若石灰有效CaO=85%，求吨钢总石灰消耗。答案：第一次CaO=1.8×SiO₂，设SiO₂=x，则CaO=1.8x，渣量65kg，CaO+SiO₂+…=65，近似CaO+SiO₂=65×0.6=39kg（假设CaO+SiO₂占60%）。得1.8x+x=39→x=13.93kg，CaO=25.07kg，石灰=25.07/0.85=29.5kg。第二次同理：CaO+SiO₂=45×0.6=27kg，3.2y+y=27→y=6.43kg，CaO=20.57kg，石灰=20.57/0.85=24.2kg。总石灰=29.5+24.2=53.7kg/t。14.【判断】转炉溅渣护炉时，将终点渣MgO含量由6%提高到10%，可显著降低溅渣层蚀损速率，但会导致终点磷分配比Lp下降。答案：正确解析：高MgO提高渣耐火度、降低过热度，溅渣层更易粘附；但MgO升高会降低渣中自由CaO活度，Lp=(%P₂O₅)/[%P]下降，脱磷效率降低。15.【简答】阐述“一键炼钢”模型中，基于烟气分析动态修正枪位的原理及关键算法。答案：原理：利用质谱仪实时检测炉气CO、CO₂、O₂、N₂流量，计算脱碳速率dC/dt；建立脱碳速率熔池碳含量枪位高度三者映射关系。当dC/dt偏离模型预测值±5%时，判定枪位偏高或偏低，通过PID算法输出修正量，调整枪位±50mm，使脱碳速率回归目标曲线。关键算法：①扩展卡尔曼滤波（EKF）在线估计熔池碳含量，克服烟气滞后；②模糊PID控制器，Kp、Ki根据吹炼阶段自适应调整，中期Kp大、Ki小，保证快速响应；终点前Kp减小、Ki增大，抑制振荡；③约束条件：枪位上限防止溢渣，下限避免熔池过氧化。四、炉外精炼与连铸16.【单选】RH真空处理时，提升气体由氩气改为氦气，可观察到A.环流速度增加12%，脱氢速率常数kH增加8%B.环流速度增加12%，kH不变C.环流速度下降10%，kH增加8%D.环流速度下降10%，kH下降5%答案：A解析：氦气密度低、扩散系数大，气泡泵效应增强，环流速度↑；氦气在钢液中溶解度极低，氢扩散边界层厚度减小，kH↑。17.【多选】板坯连铸采用“动态轻压下”技术后，可带来的冶金效果有A.中心偏析指数由1.8降至1.2B.等轴晶比例提高5%C.表面纵裂指数下降30%D.中间包温度下限可降低8℃答案：A、C、D解析：轻压下破碎枝晶搭桥、补偿凝固收缩，中心偏析显著改善（A对）；压下区位于凝固末端，对表面温度场影响小，但凝固终点前移，表面纵裂因坯壳厚度均匀而减少（C对）；温度下限降低可减少过热，降低拉速波动（D对）。等轴晶比例主要由电磁搅拌和过热度决定，轻压下影响极小（B错）。18.【计算】某钢厂LF炉深脱硫，目标硫含量0.002%，处理周期45min。已知初始硫0.025%，钢水量150t，渣量8t，渣钢硫分配比Ls=400，脱硫反应级数n=1，求最小需搅拌功率密度（W/t）。经验式：ln([S]₀/[S]t)=k·t，k=0.15·(ε)^0.7·Ls^0.3，其中ε为功率密度。答案：ln(0.025/0.002)=ln12.5=2.525=0.15·ε^0.7·400^0.3·45400^0.3=4.64，得ε^0.7=2.525/(0.15×4.64×45)=0.0806ε=0.0806^(1/0.7)=0.0806^1.428=0.023W/t解析：计算值0.023W/t为理论最小值，实际考虑渣钢界面波动，取安全系数2.5，设计值0.06W/t。19.【判断】连铸“水口结瘤”本质是Al₂O₃CaO复合夹杂物在水口内壁沉积，与钢液温度无关。答案：错误解析：结瘤速率与钢液温度密切相关，温度降低→夹杂物碰撞长大速率↑→粘附概率↑；同时水口壁温度低导致钢液局部过冷，形成凝固钩，加剧捕获。20.【综合】某厂生产IF钢，RH出站后钢水[Al]=0.045%，中间包取样[Al]=0.032%，间隔8min，钢水量180t，求二次氧化速率（kgAl/(t·min)）及防控措施。答案：Al损失=0.0450.032=0.013%，速率=0.013%/8=0.001625%/min=0.01625kg/(t·min)防控：①中间包采用高碱度覆盖剂（CaO/SiO₂=6）+碳化稻壳双层，减少空气吸入；②大包长水口+氩封，氩流量≥80L/min，形成正压；③中包采用“气幕挡墙”，多孔砖氩流量30L/min，阻断空气；④控制中包钢液面高度≥800mm，减少波动；⑤采用低氧势覆盖剂（FeO+MnO<1%），降低化学氧化。五、轧制与热处理21.【单选】热轧带钢层流冷却采用“前段稀疏后段密集”模式，其主要目的是A.降低卷取温度波动B.抑制贝氏体生成C.获得均匀细晶铁素体+珠光体D.减少氧化铁皮厚度答案：C解析：前段稀疏冷却使Ar₃→Ar₁区间缓冷，铁素体均匀形核；后段密集冷却抑制珠光体长大，细化珠光体片层，最终组织均匀。22.【多选】下列措施可同时提高冷轧板r值并降低Δr的是A.增加热轧终轧温度+提高卷取温度B.降低冷轧总压下率由80%→70%C.采用两相区退火D.添加0.03%Nb微合金化答案：B、D解析：降低压下率减少剪切带，{111}织构增强，r值↑；Nb固定碳氮，抑制{100}再结晶织构，Δr↓。高温终轧+高温卷取使晶粒粗大、{111}减弱（A错）；两相区退火导致组织不均，Δr升高（C错）。23.【计算】某棒材控轧控冷，要求表面硬度≤250HB，心部硬度≥220HB。已知成分0.18%C1.2%Mn，经验公式：HB=88+335C+55Mn0.2T（T为终冷温度℃）。求表面终冷温度下限。答案：250=88+335×0.18+55×1.20.2T250=88+60.3+660.2T→214.30.2T=250→T=(214.3250)/(0.2)=178.5℃解析：表面终冷温度需≤178℃才能满足硬度要求，实际考虑返温，控制冷却线出口温度150℃。24.【判断】在线热处理（HTR）生产线采用“感应加热空冷感应回火”工艺，可替代离线调质，但会导致棒材屈服强度均匀性下降。答案：错误解析：感应加热速度≥50℃/s，奥氏体化时间短，晶粒细化，在线闭环控制温度±5℃，均匀性优于离线炉。25.【简答】说明热轧带钢“翘皮”缺陷形成机理及在线检测手段。答案：机理：连铸坯表面角部横裂纹经多道次轧制后，裂纹开口被压合但未焊合，后续轧制延伸形成层状裂缝，表现为翘皮。检测：①高温区（精轧出口）采用红外热像仪，翘皮处热辐射系数低，温度低35℃，可实时标记；②卷取后采用激光轮廓仪，纵向分辨率0.1mm，翘皮高度>0.05mm即报警；③结合AI分类，将红外+激光数据融合，识别率≥96%，实现自动分选。六、节能与环保26.【单选】高炉煤气余压透平（TRT）发电量对炉顶压力敏感性最高，当顶压由0.18MPa提高到0.22MPa时，发电量理论增加A.8%B.15%C.22%D.30%答案：C解析：TRT功率P∝p₁²/p₀，理论增加=(0.22²0.18²)/0.18²=0.0484/0.03241≈49%，考虑效率曲线，实际约22%。27.【多选】转炉一次除尘采用“干法电除尘+布袋”工艺相比传统OG系统，优势有A.吨钢电耗降低6kWhB.废水零排放C.粉尘排放浓度<10mg/Nm³D.回收煤气温度高120℃，热值提高答案：B、C、D解析：干法无洗涤水（B对）；布袋出口<10mg/Nm³（C对）；煤气未遇水降温，温度高120℃，热值提高约0.4MJ/Nm³（D对）。干法系统阻力低，但新增电场及脉冲能耗，吨钢电耗略升（A错）。28.【计算】某钢厂年产粗钢900万t，高炉铁水比70%，转炉煤气回收110Nm³/t，高炉煤气1900Nm³/t，若全部用于超高温超高压锅炉（效率42%）发电，求年发电量（亿kWh）。煤气热值：转炉7.2MJ/Nm³，高炉