2025年冶金工程师冶炼工艺辅助培训试题及答案

2025年冶金工程师冶炼工艺辅助培训试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.高炉冶炼中，炉渣碱度（二元碱度）的计算式为（）。A.(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)B.CaO/SiO₂C.(CaO+Al₂O₃)/(SiO₂+MgO)D.CaO/(SiO₂+Al₂O₃)答案：B2.转炉炼钢终点控制时，若钢水碳含量偏高、温度偏低，应采取的调整措施是（）。A.补吹提温，加入铁矿石降碳B.直接出钢，通过合金化调整成分C.加入废钢降温，减少氧气流量D.降低枪位，延长吹炼时间答案：A3.铜闪速熔炼过程中，精矿喷嘴的主要作用是（）。A.提高熔体温度B.促进精矿与氧气的均匀混合C.防止炉衬侵蚀D.调节炉渣粘度答案：B4.铝电解生产中，若电解质分子比（CR）过低（<2.2），可能导致的问题是（）。A.电解质导电性增强B.氧化铝溶解度降低C.阳极效应频率降低D.电解槽热收入增加答案：B5.炼铁高炉中，焦炭的作用不包括（）。A.提供热量（热源）B.作为还原剂（碳源）C.支撑料柱（骨架）D.脱除钢中硫元素答案：D6.电炉炼钢采用泡沫渣操作的主要目的是（）。A.减少电弧对炉衬的热辐射B.提高钢水温度均匀性C.增加合金元素收得率D.降低渣中FeO含量答案：A7.铅鼓风炉熔炼时，炉料中加入熔剂的主要作用是（）。A.降低炉渣熔点，改善流动性B.提高铅的氧化速率C.减少二氧化硫排放D.增加炉内还原性气氛答案：A8.转炉炼钢过程中，前期脱碳速率较慢的主要原因是（）。A.钢水温度低，碳氧反应动力学条件差B.硅、锰氧化优先消耗大量氧气C.炉渣碱度不足，阻碍碳氧反应D.吹氧流量过低答案：B9.高炉喷吹煤粉时，为防止煤粉爆炸，应控制煤粉的（）。A.灰分含量B.挥发分含量C.水分含量D.固定碳含量答案：B10.镍硫化矿火法冶炼中，“高镍锍”的主要成分是（）。A.NiS、CuS、FeSB.NiO、CuO、FeOC.Ni、Cu、Fe合金D.NiSO₄、CuSO₄、FeSO₄答案：A二、填空题（每空1分，共20分）1.高炉炼铁的主要产品是生铁和（），副产品包括高炉煤气和炉渣。答案：炉尘2.转炉炼钢过程中，吹炼前期（0-4min）主要发生（）和（）的氧化反应。答案：硅；锰3.铝电解槽的阴极材料通常为（），阳极材料为（）。答案：炭块；预焙阳极（或炭阳极）4.铜火法精炼的主要目的是脱除（）、（）等杂质，得到阳极铜。答案：硫；氧（或其他杂质如铅、锌等）5.高炉炉缸堆积的主要表现为炉温（）、铁水含硫（）。答案：难行；升高6.电炉炼钢常用的造渣制度包括（）渣和（）渣操作，前者用于脱磷，后者用于脱硫。答案：氧化；还原7.铅电解精炼时，阳极泥的主要成分是（）、（）等贵金属及难溶化合物。答案：金；银（或铂、钯等）8.镍铁冶炼（RKEF工艺）的关键步骤包括（）、（）和电炉还原熔炼。答案：红土镍矿干燥；回转窑预还原9.转炉终点控制的“双命中”是指（）和（）同时达到目标值。答案：钢水成分；温度10.高炉煤气的主要可燃成分是（）和（），其热值约为3000-4000kJ/m³。答案：CO；H₂三、简答题（每题8分，共40分）1.简述高炉炉渣的主要作用。答案：高炉炉渣的主要作用包括：①分离铁与杂质：通过熔化的炉渣将铁水中的有害元素（如硫）转移到渣相中，降低铁水杂质含量；②调节炉况：炉渣的流动性、碱度等性质直接影响高炉内料柱透气性和热量传递，稳定炉渣性能可保障高炉顺行；③回收资源：炉渣经处理后可用于生产水泥、矿渣微粉等建材，实现资源综合利用；④保护炉衬：液态渣层附着在炉墙上形成“渣皮”，减少高温熔体对炉衬的侵蚀。2.比较顶底复吹转炉与传统顶吹转炉的工艺优势。答案：顶底复吹转炉相比传统顶吹转炉的优势体现在：①搅拌效果更优：底吹气体（如N₂、Ar）强化熔池搅拌，促进钢渣反应均匀，减少成分和温度偏差；②金属收得率高：熔池搅拌改善碳氧反应动力学，终点钢水残锰量更高，减少合金消耗；③终点控制更精准：可通过调整底吹气体流量控制熔池反应速率，降低终点氧含量，减少钢中夹杂物；④渣中FeO含量低：底吹气体促进FeO参与反应，降低渣中氧化性，减轻炉衬侵蚀；⑤适应多钢种冶炼：可通过调节顶底吹气体比例，灵活控制吹炼过程，满足不同钢种（如低碳钢、超低碳钢）的生产需求。3.简述铜闪速熔炼的工艺特点及关键控制参数。答案：铜闪速熔炼的工艺特点：①反应速度快：精矿以细颗粒（-200目占90%以上）喷入反应塔，与富氧空气充分接触，氧化反应在0.5-2秒内完成；②自热程度高：硫化物氧化释放大量热，仅需补充少量燃料即可维持熔炼温度（1450-1550℃）；③硫捕集率高：密闭熔炼系统配合高效收尘，硫回收率可达95%以上，减少SO₂污染；④产物分离好：熔体在沉淀池中分层，得到冰铜（Cu₂S-FeS）和炉渣（FeO-SiO₂）。关键控制参数包括：精矿粒度、氧气浓度（80%-95%）、氧料比（决定冰铜品位）、反应塔温度、沉淀池熔体停留时间（≥30min）。4.分析高炉铁水含硫量超标的可能原因及调整措施。答案：可能原因：①炉渣碱度偏低：CaO含量不足，降低渣相脱硫能力（脱硫反应：[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)）；②炉温（物理热）不足：铁水温度低，降低硫在渣铁间的分配系数（L_s=[S]/(S)）；③焦炭质量差：焦炭含硫量高（>1.0%）或反应性过高（CRI>35%），导致硫负荷增加；④炉况不顺：料柱透气性差，煤气分布不均，影响硫的还原与转移。调整措施：①提高炉渣碱度（二元碱度由1.05-1.10调至1.10-1.15），适当增加石灰石用量；②提高风温（由1150℃升至1200℃）或减少喷煤量，提升炉缸温度；③更换低硫焦炭（含硫<0.8%），降低入炉硫负荷；④调整装料制度（如缩小矿批、增加正装比例），改善料柱透气性，促进煤气与炉料充分接触。5.简述电炉炼钢脱磷的热力学与动力学条件。答案：脱磷反应为：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P₂O₅)+5[Fe]。热力学条件：①高碱度：炉渣中CaO含量高（R=3.0-4.0），促进P₂O₅与CaO结合成稳定的磷酸钙；②强氧化性：渣中FeO含量高（15%-25%），提供足够的氧势；③较低温度：脱磷为放热反应（ΔH<0），低温（1550-1600℃）有利于平衡向脱磷方向移动。动力学条件：①良好的熔池搅拌（通过底吹氩气或电炉吹氧），促进钢渣界面反应；②炉渣流动性好（适当加入萤石或MgO降低粘度），减少传质阻力；③足够的反应时间（氧化期脱磷时间≥15min），确保磷充分转移至渣相。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某高炉近期出现炉温波动大、铁水硅含量不稳定（[Si]在0.3%-0.8%间波动）的问题，结合高炉冶炼原理分析可能原因，并提出针对性调整措施。答案：可能原因分析：①原燃料质量波动：矿石品位（TFe）或焦炭强度（M40）波动，导致透气性变化，影响炉内热量分布；②送风制度不稳定：风温、风量波动（如热风炉换炉频繁），或风口面积不匹配（部分风口结焦），导致炉缸热负荷不均；③装料制度不合理：布料矩阵（矿焦角差、圈数）调整不及时，煤气分布（边缘或中心气流）不稳定，影响软熔带位置；④操作参数调整滞后：炉温判断依赖经验（如看铁水火花、铁样断口），未及时根据料速、风压等数据调整焦炭负荷（K）。调整措施：①稳定原燃料质量：加强矿石筛分（入炉粉末<5%），控制焦炭水分（<5%）和硫含量（<0.8%），减少成分波动；②优化送风制度：稳定风温（波动≤20℃），定期清理风口（确保风口面积均匀），适当提高鼓风湿度（5-8g/m³）稳定理论燃烧温度；③调整装料制度：根据煤气分布（CO₂曲线）调整布料矩阵，若边缘气流过强（CO₂边缘<12%），可增加中心焦量或缩小矿角；④强化炉温监控：利用炉顶红外成像、炉身温度检测等手段实时监测炉内状态，结合铁水[Si]与[Ti]（[Ti]反映炉缸热储备）数据，提前0.5-1小时调整焦炭负荷（每波动0.1%[Si]，调整K=0.02-0.03t焦/t矿）。2.某厂采用100t电弧炉冶炼304不锈钢（含Cr18%-20%），生产中出现铬收得率低（仅85%-90%，正常应≥95%）的问题，分析可能原因，并提出改进措施。答案：可能原因分析：①氧化期操作不当：过早加入铬铁或氧化期温度过高（>1650℃），导致Cr大量氧化（反应：2[Cr]+3(FeO)=(Cr₂O₃)+3[Fe]）；②还原期造渣不良：还原渣碱度低（R<2.5）或还原性不足（FeO>1%），无法有效还原渣中Cr₂O₃；③吹氧制度不合理：氧气流量过大（>40m³/t）或枪位过低，加剧铬的氧化；④原料带入杂质：废钢中含较多低品位铬铁（Cr<50%）或油污，增加铬的烧损；⑤出钢过程下渣：钢包内残留氧化渣未倒净，与钢水接触导致二次氧化。改进措施：①优化加料顺序：采用“留钢留渣”操作，先熔化低碳废钢，氧化期脱除C、P后，再加入高碳铬铁（Cr≥60%），避免铬过早氧化；②控制氧化期温度：氧化期终点温度≤1620℃，减少Cr的氧化动力学条件；③强化还原期操作：加入硅钙合金（CaSi）或铝粒（Al）脱氧，造高碱度还原渣（R=3.0-3.5，CaO: