2008-2009学年钢铁冶金学（Ⅰ）试卷答案-北京科技大学.DOC

B卷 北京科技大学2007 — 2008 学年度第2学期 《钢铁冶金学（Ⅰ）》B卷 试题答案要点及评分标准 名词解释题（每题3分，共18分） 高炉冶炼强度：是高炉冶炼过程强化的程度，以每昼夜（d）燃烧的干焦量来衡量：冶炼强度(I)=干焦耗用量/有效容积×实际工作日 [t/(m3·d)] HPS：指代小球烧结法：将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定粒度（粒度上限为6-8mm），然后使小球外裹部分燃料，最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺。 高炉渣熔化性温度：炉渣可以自由流动时的最低温度。 高炉的悬料：由于高炉透气性变化，引起高炉压差过大，支托起炉料，使得炉料难以下行，称为悬料。一般分为上部悬料和下部悬料，前者可以用杨森公式解释，后者可以用液泛现象解释。 高炉的硫负荷：高炉冶炼每吨生铁由炉料带入的硫的千克数称为“高炉的硫负荷”。 FINEX炼铁工艺：Finex是在Corex基础上，采用多级流化床装置直接使用烧结铁矿粉（8mm）进行预还原生产海绵铁，避免了烧结、球团等人工造块工序，降低了生产成本。同时，利用煤粉的冷压块技术扩大了煤粉的选择范围，而不像Corex工艺仅能使用块煤。Finex流程主要由3个系统组成，流化床预还原系统、热压块系统和熔化造气系统。 判断题：( 每题 1.5分 ，共 30 分 ) 1、 √ 2、╳ 3、√ 4、╳ 5、╳ 6、 √ 7、√ 8、╳ 9、╳ 10、√ 11、╳ 12、╳ 13、╳ 14、╳ 15、√ 16、╳ 17、√ 18、╳ 19、√ 20、╳ 三、简答题（每题8分，共24分） 1.简述酸性氧化球团矿生产工艺，说明该类球团矿的焙烧固结机理。 答：工艺流程如下：（4分） 固结机理（4分） 1）Fe2O3的微晶键连接： 磁铁矿生球在氧化气氛中焙烧时，当加热到200～300℃就开始氧化形成Fe2O3微晶。由于新生的Fe2O3微晶中原子迁移能力较强，在各个颗粒的接触面上长大成“连接桥”（又称Fe2O3微晶键），使颗粒互相连接起来。在900℃以下焙烧时，这种连接形式使球团矿具有一定的强度。但由于温度低，Fe2O3微晶长大有限，因此仅靠这种形式连接起来的球团矿强度是不够高。 2）Fe2O3的再结晶： 当磁铁矿生球在氧化性气氛下继续加热到1000～1300℃时，磁铁矿可全部转变成赤铁矿，而由磁铁矿氧化形成的Fe2O3微晶开始再结晶，使一个个相互隔开的微晶长大成连成一片的赤铁矿晶体，使球团矿具有很高的氧化度和强度。 2. 简述风口喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响，并说明其原因。 答： 风口前燃料燃烧的热值↓ （1分） 原因：煤粉热解耗热；煤粉不易燃烧充分。 扩大燃烧带（1分） 原因：炉缸煤气量↑；部分煤粉在直吹管和风口内燃烧，在管路内形成高温(高于鼓风温度400-800℃),促使中心气流发展（鼓风动能↑） 风口前理论燃烧温度 ↓（1分） 原因：煤粉为冷态；煤粉热解耗热；燃烧产物量↑。 直接还原度↓（1分） 原因：（CO＋H2）↑；C熔损反应量↓；矿石在炉内停留时间↑。 煤气阻力损失（△P）↑（1分） 原因： 炉内温度场变化（2分） 原因： 炉身温度 炉顶温度 炉缸边缘温度↓ → 风口理论燃烧温度下降所致 炉缸中心温度↑ → 煤气穿透能力增强所致（煤气量、煤气氢、动能↑） 存在热滞后现象（1分） 喷入炉内的煤粉要分解吸热 → 炉缸温度暂时↓ 被还原性强的煤气作用的炉料下降到炉缸后，由于炉缸温度回升，直接还原耗热减少 3．画出理想操作线，并说明 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 P 、 W 点的意义。 答：（4分） A点：（1）矿石中Fe的氧化程度；（2）煤气中C的氧化程度。 B点：在不发生重叠的情况下，直接还原与间接还原的分界点。 C点：Fe直接还原生成的CO与鼓风燃烧的C及少量元素还原生成CO的分界点。 D点：鼓风燃烧C与少量元素还原生成CO的分界点。 E点：鼓风燃烧C生成CO的起点。 P点：热平衡限制点。 W点：化学平衡的限制点。 （4分） 四、论述题(每题14分，共28分) 1 ．分析高炉冶炼过程中，用 CO 、H2还原铁氧化物的特点。 a.画出 CO 、比还原铁氧化物的平衡关系示意图（叉子曲线） b．分别从热力学、动力学上比较 CO 、 H2 还原铁氧化物的异同。 回答： a、画图（6分） b异同：（8分） 用CO还原，除Fe3O4→FeO外，均为放热反应，用H2还原，全部曲线向下倾斜，均为吸热反应； 低于810℃CO的还原能力大于H2的还原能力，反之则反。 CO作为还原剂，FeO