三、高炉冶炼过程的物理化学
（一）蒸发、分解与气化
1. 知识范围
蒸发 结晶水分解 碳酸盐分解 析碳反应 气化
2. 考核要求
（1）掌握取消石灰石入炉的原因。
（2）理解碳酸盐分解的基本过程与机理。
（3）理解析碳反应的基本过程，以及对高炉冶炼的不利影响。
（二）还原过程
1. 知识范围
铁氧化物的基本特性 还原 直接还原 间接还原 碳素溶解损失 水煤气反应 未反应
核模型 耦合反应
2. 考核要求16
（1）掌握铁的各种氧化物及其特性，掌握铁氧化物还原的顺序及机理。
（2）了解直接还原和间接还原在平衡状态、还原剂消耗量和反应的热效应方面的特点。
（3）掌握各种铁氧化物还原的热力学过程与特点。
（4）理解 CO 的利用率和氢气的利用率。
（5）掌握水煤气反应。
（6）掌握直接还原与间接还原。
（7）理解铁氧化物气-固相还原反应的动力学，以及相关的几个反应理论模型，掌握矿粒还
原的未反应核模型。
（8）掌握影响铁氧化物还原速率的因素。
（9）理解铁矿石中其他元素的还原规律，掌握 Mn、Si 元素的还原过程与机理。
（10）理解提高 Mn 回收率的方法，掌握生铁中[Si]含量与炉温之间的关系。
（1 ）了解炉缸中渣铁间的氧化还原反应，即耦合反应。
（三）炉渣
1. 知识范围
粘度 酸性渣（长渣） 碱性渣（短渣） 初渣 终渣 熔化温度 熔化性温度 粘度 碱
度 硫在渣铁间的分配系数 液泛现象
2. 考核要求
（1）了解高炉造渣过程，掌握对高炉 渣的性能要求。
（2）掌握高炉终渣的主要物理化学性能（熔化温度、熔化性温度、黏度、表面性质、成分
及碱度），了解表面活性物质，掌握液泛现象的概念。
（3）了解分子理论和离子理论。
（3）了解高炉中硫的来源及分布。
（4）掌握降低生铁中硫含量的措施。
（5）掌握炉渣脱硫的热力学，掌握硫元素在渣铁间的分配系数以及提高分配系数的措施。
（6）了解炉渣脱硫的动力学。
（7）理解炉内脱硫与炉外脱硫的异同点。
（8）掌握高炉中碱金属的反应特点，掌握炉渣排碱的规律。
（四）碳的气化反应
1. 知识范围
燃烧带 理论燃烧温度 鼓风动能 燃烧带内碳的气化 炉缸内碳的气化 煤气成分的变17
化
2. 考核要求
（1）掌握固体碳气化的一般规律。
（2）理解风口前碳燃烧的机理。
（3）掌握燃烧带的概念，理解燃烧带对高炉冶炼的作用。
（4）掌握影响燃烧带大小的因素。
（5）掌握鼓风动能的概念，理解鼓风动能对高炉冶炼的影响。
（6）掌握燃烧带内的煤气成分。
（7）理解理论燃烧温度的概念。
（8）了解燃烧带以外碳的气化，掌握煤气上升过程中量及成分的变化规律。
（五）生铁的形成
1. 知识范围
生铁的渗碳反应
2. 考核要求
（1）理解生铁形成过程。
四、高炉冶炼过程的传输现象
（一）高炉中的动量传输
1. 知识范围
动量传输 压降 透气性指数 悬料
2. 考核要求
（1）了解煤气流经固体散料层的一般规律。
（2）掌握描述炉料特征的形状系数（球形度）、当量直径和比表面积直径。
（3）掌握透气性指数的概念，了解各种炉料的透气性指数。
（4）了解散料的流态化过程。
（5）了解高炉冶炼过程中的炉料下降规律，掌握高炉悬料的机理和块状带悬料与下部悬料
的原因。
（6）掌握炉料能够顺利下降的条件。
（7）理解煤气在散料层运动时，影响炉料△P/H 的因素。
（二）高炉内的热量传输
1. 知识范围18
水当量 传导传热 对流传热 辐射传热
2. 考核要求
（1）掌握炉料和煤气水当量的概念。
（2）了解炉料和煤气水当量随高度的变化规律及原因。
（3）了解高炉条件下的传热方式和给热系数。
（4）理解高炉中软熔带的形成机理。
（5）掌握软熔带的三种形式，以及每种软熔带的优缺点。
五. 高炉冶炼能量利用
（一）高炉冶炼能量利用指标
1. 知识范围
焦炭的作用 燃料比 焦比 直接还原度 间接还原度 CO 利用率（化学能利用率） 氢
利用率
2. 考核要求
（1）掌握焦炭在高炉内所起的作用。
（2）理解高炉冶炼过程的能量来源。
（3）掌握燃料比、焦比、CO 利用率（化学能利用率）、氢利用率的概念。
（4）掌握直接还原度和间接还原度的概念。
（5）理解燃料中碳在高炉内的氧化程度和利用程度。
（6）了解高炉内热能利用的程度。
（二）高炉能量利用计算分析
1. 知识范围
物料平衡 热平衡 理论焦比
2. 考核要求
（1）掌握生产高炉的物料平衡和热平衡计算。
（2）掌握设计高炉的物料平衡和热平衡计算。
（3）了解理论焦比的四中计算方法。
（三）高炉能量利用图解分析
1. 知识范围
铁的直接还原度 操作线
2. 考核要求19
（1）理解铁的直接还原度与碳消耗的图解。
（2）理解作为还原剂碳的消耗和作为发热剂碳的消耗。
（3）理解里斯特操作线的画法及特点，了解操作线的限制性因素。
（4）了解理查特区域热平衡图解分析。
六. 高炉炼铁工艺
（一）高炉炼铁生产的原则
1. 知识范围
冶炼强度 有效容积利用系数 焦比
2. 考核要求
（1）了解高炉生产的目标。
（2）掌握高炉冶炼强度、有效容积利用系数及焦比之间的关系。
（二）高炉操作制度
1. 知识范围
装料制度 批重 装料顺序 料线 无料钟炉顶 上部调节 下部调节 造渣制度 热制
度
2. 考核要求
（1）掌握高炉的四大制度。
（2）掌握装料制度、上部调节、装料顺序、料线的概念，理解装料制度对炉况的影响。
（2）了解高炉装料设备的工艺工作制度。
（3）了解无钟布料器的四中典型布料方式。
（4）了解无钟布料与传统大钟布料的特征。
（5）掌握布料制度对气流分布的影响。
（6）掌握送风制度的概念及含义，掌握下部调节的概念。
（7）理解鼓风动能选择的标准。
（8）理解造渣制度及热制度，掌握影响高炉热制度的因素。
（三）高压操作
1. 知识范围
高压操作 高压操作对高炉冶炼的影响 高压操作系统
2. 考核要求
（1）了解高压操作的概念及意义。20
（2）掌握高压操对高炉冶炼的影响。
（3）了解实现高压操作对设备的要求。
（四）高风温操作
1. 知识范围
高风温 加湿鼓风 脱湿鼓风
2. 考核要求
（1）掌握高炉接受高风温的条件。
（2）掌握高风温对高炉冶炼的影响。
（3）掌握加湿鼓风对高炉冶炼的作用。
（3）掌握喷吹燃料以后，脱湿鼓风的优点。理解优先考虑脱湿鼓风的条件。
（4）掌握取得高风温的措施。
（五）喷吹补充燃料
1. 知识范围
喷吹燃料 置换比 喷吹量
2. 考核要求
（1）理解喷吹燃料对风口前的燃烧的影响。
（2）理解喷吹燃料对直接还原和间接还原的影响。
（3）理解喷煤量的限制因素。
（4）理解提高喷吹煤粉置换比的措施。
（六）富氧和综合鼓风操作
1. 知识范围
富氧鼓风
2. 考核要求
（1）理解富氧鼓风对高炉冶炼的影响。
（2）掌握富氧鼓风操作的特点。
七、炼钢概论
（一）炼钢的发展过程
1. 知识范围
炼钢发展史 炼钢工艺和设备的发展历程 国内炼钢技术的主要工艺和设备 国内
外炼钢发展现状及方向21
2. 考核要求
（1）了解炼钢发展史及国内外炼钢发展现状及方向。
（2）掌握国内炼钢技术的主要工艺和设备。
（二）钢铁工业生产的主要技术经济指标
1. 知识范围
铁钢比 废钢比 合金比 连铸比 钢材比 板管比
2. 考核要求
掌握上述几种主要技术经济指标的定义。
八、炼钢的任务、原材料和耐火材料
（一）炼钢的任务
1. 知识范围
炼钢意义 炼钢七项工艺任务
2. 考核要求
（1）了解炼钢的意义。
（2）掌握炼钢七项工艺任务。
（二）炼钢用原材料
1. 知识范围
金属料 造渣材料 氧化剂 冷却剂
2. 考核要求
掌握炼钢用原材料种类。
（三）炼钢用耐火材料
1. 知识范围
耐火材料种类和性质 硅酸铝系耐火材料 碱性耐火材料 耐火材料损毁原因及防
止措施
2. 考核要求
（1）了解耐火材料的种类及性质。
（2）掌握硅酸铝系耐火材料和碱性耐火材料的主要组分。
（3）理解耐火材料损毁原因及防止措施。
九、炼钢的理论基础
（一）脱碳反应2
1. 知识范围
脱碳反应式 脱碳反应的热力学及动力学条件 碳氧积
2. 考核要求
（1）了解脱碳反应式和碳氧积的定义。
（2）掌握脱碳反应的热力学条件。
（3）掌握转炉炼钢过程中不同吹炼时期的脱碳速度变化情况。
（二）脱磷反应
1. 知识范围
磷的危害 脱磷方式 脱磷理论 脱磷反应的热力学条件
2. 考核要求
（1）掌握磷的危害及脱磷的必要性。
（2）了解离子理论和分子理论，掌握脱磷方式。
（3）掌握脱磷反应的热力学条件。
（三）脱硫反应
1. 知识范围
脱硫方式 脱硫理论 脱硫反应的热力学和动力学条件 硫化物夹杂来源及种类
2. 考核要求
（1）了解脱硫理论，掌握脱硫方式。
（2）掌握脱硫反应的热力学和动力学条件。
（3）掌握钢中硫化物夹杂来源及种类。
（四）钢液中的气体和去除
1. 知识范围
脱气方式 脱气反应的热力学和动力学条件 降低钢中气体的主要措施
2. 考核要求
（1）了解脱气方式，理解脱气反应的热力学和动力学条件。
（2）掌握降低钢中气体的主要措施。
（五）非金属夹杂物
1. 知识范围
夹杂物来源 夹杂物种类 减少非金属夹杂物的主要措施
2. 考核要求23
（1）掌握钢中夹杂物的来源和种类。
（2）掌握减少非金属夹杂物的主要措施。
十、氧气顶吹转炉和顶底复合冶炼工艺
（一）氧气顶吹转炉冶炼工艺
1. 知识范围
工艺过程 工艺特点 熔池内各元素和熔渣成分的变化规律 装料制度 供氧制
度 造渣制度 温度制度 终点控制 度 脱氧合金化制度 溅渣护炉制度
2. 考核要求
（1）了解氧气顶吹转炉冶炼工艺过程，掌握工艺特点。
（2）掌握熔池内各元素和熔渣成分的变化规律。
（3）系统掌握氧气顶吹转炉炼钢工艺七大工艺制度。
（二）顶底复合冶炼工艺
1. 知识范围
顶吹和底吹的优缺点 顶底复吹工艺的发展过程和现状 顶底复吹工艺过程及冶金
特点 复吹工艺的种类及特征 供气元件种类和布置 底吹气源种类和优缺点
2. 考核要求
（1）掌握顶吹和底吹的优缺点。
（2）了解顶底复吹工艺的发展过程和现状。
（3）了解顶底复吹工艺过程，并掌握其冶金特点。
（4）掌握复吹工艺的种类及主要特征。
（5）了解供气元件种类和布置，掌握底吹气源种类和优缺点。
十一、电炉炼钢
（一）电炉炼钢工艺
1. 知识范围
电炉炼钢发展史 电炉炼钢优缺点 传统电炉三期工艺过程（熔化期、氧化期、还原
期）及其任务
2. 考核要求
（1）了解电炉炼钢发展史，掌握电炉炼钢优缺点。
（2）系统掌握电炉三期工艺过程（熔化期、氧化期、还原期）及其主要任务。
（二）电炉发展趋势24
1. 知识范围
超高功率电炉 炉底出钢 直流电弧炉
2. 考核要求
掌握超高功率电炉、炉底出钢和直流电弧炉的技术特征及优点。
十二、炉外精炼
（一）炉外精炼方法分类
1. 知识范围
炉外精炼方法的分类
2. 考核要求
了解炉外精炼方法的分类。
（二）炉外精炼方法
1. 知识范围
钢包脱气法 钢液的滴流脱气法 DH RH ASE-ASKF VAD LF VOD AOD
CLU 喷粉法
2. 考核要求
掌握上述炉外精炼工艺的技术特征及工作原理。
十三、连铸工艺
（一）连铸工艺概述
1. 知识范围
连铸机分类 连铸机基本结构 连铸浇注过程
2. 考核要求
了解连铸工艺过程，掌握连铸机的分类、连铸机的基本结构。
（二）连铸工艺
1. 知识范围
浇注温度 拉坯速度 连铸结晶器 结晶器冷却和振动 结晶器锥度 连铸二冷
保护浇注 连铸保护渣
2. 考核要求
（1）掌握连铸工艺基本参数和工艺原理。
（2）掌握连铸保护渣的主要作用。
（三）连铸事故25
1. 知识范围
漏钢 水口堵塞
2. 考核要求
了解上述两种连铸事故的产生原因。
（四）连铸坯质量缺陷
1. 知识范围
表面纵裂纹 表面横裂纹 星状裂纹 表面夹渣 铸坯气泡 中心偏析 中心
疏松 内部裂纹 铸坯鼓肚 菱变
2. 考核要求
理解上述铸坯缺陷的定义。26
Ⅲ.模拟试卷及参考答案
河北省普通高校专科接本科教育考试
钢铁冶金学模拟试卷
（考试时间：75 分钟）
（总分：150 分）
说明：请在答题纸的相应位置上作答，在其它位置上作答的无效。
一、名词解释（本大题共 10 小题，每小题 5 分，共 50 分。请在答题纸的相应位置上作答。）
1、利用系数
2、炉龄
3、液泛现象
4、理论燃烧温度
5、上部调剂
6、转炉供氧强度
7、转炉氧枪 位
8、RH 法
9、拉坯速度
10、连铸比
二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分。请在答题纸的相应位置上作答。）
1、铁矿石烧结过程中，烧结机上某一时刻的烧结料形成四层，自上而下分别是
_ _ _ _、燃烧层、预热层和过湿层。
2、FexO 在低温下不能稳定存在，当温度低于_ _ _ _℃时，FexO 将分解成
Fe3O4+α-Fe。
3、高炉冶炼锰铁时炉顶温度较高，结果导致碳素溶损反应过分发展，直接还原度增大，
焦比升高，煤气量_ _ _ _。
4、风口前碳与氧反应而气化的地区称为_ _ _ _。
5、高炉的操作制度包括_ _ _ _、送风制度、造渣制度和热制度。
6、转炉装入制度有定量装入、_ _ _ _和分阶段定量装入三种。
7、炼钢金属料包括铁水、废钢和_ _ _ _。
8、钢的热脆主要是钢中_ _ _ _元素引起的。27
9、电炉炼钢“老三期”中_ _ _ _期升温能力最好。
10、连铸机的“心脏”是指连铸机的_ _ _ _。
三、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分。在每小题给出的四个备选项中，
选出一个正确的答案，并将所选项前的字母填涂在答题纸的相应位置上。）
1、下列矿物中，还原性最好的是（ ）。
A、铁酸钙；B、玻璃体；C、赤铁矿；D、磁铁矿
2、酸性氧化性球团不具备（ ）特征。
A、还原性好；B、低温还原粉化性能较差；C、软化温度低；D、生球爆裂温度高
3、炉渣中的离子（正或负）得到或失去电子称为铁液中不带电的中性原子与另一个铁
中原子失去或得到电子而成为渣中离子的反应，称为（ ）。
A、氧化反应；B、还原反应；C、耦合反应；D、电解反应
4、生铁中的[Si]含量一般在（ ）左右。
A、3%；B、30%；C、0.3%；D、0. 3%
5、铁矿石烧结过程中，脱硫率一般为（ ）。
A、85%以上；B、25%以下；C、50%左右；D、10 %
6、转炉吹炼的（ ）脱碳速度最快。
A．前期 B．中期 C．后期 D．不确定
7、下列哪一个条件（ ）不利于炼钢脱磷反应。
A．高温 B．高碱度 C．大渣量 D．高氧化铁
8、复吹转炉底吹惰性气体的主要目的是（ ）。
A．减少供氧量 B．加强熔池的搅拌 C．提高炉衬寿命 D．增加供氧量
9、炼钢终渣∑FeO 一般控制在（ ）。
A．3-5% B．8-15% C．15－25% D．25-35%
10、下面哪一个（ ）不属于连铸二冷区的作用。
A．拉坯矫直 B．顶弯 C．支撑导向 D．加热
四、简答题（本大题共 4 小题，每小题 15 分，共 60 分。请在答题纸的相应位置上作答。）
1、铁矿粉造块的目的是什么？
2、加湿鼓风对高炉冶炼的作用是什么？
3、简述钢中非金属夹杂物的来源。
4、简述连铸结晶器保护渣的主要作用。28
钢铁冶金学参考答案
一、名词解释（本大题共 10 小题，每小题 5 分，共 50 分）
1、利用系数：指每立方米高炉有效容积每昼夜生产的合格铁水的吨数，单位是 t/m3∙d。
2、炉龄：两代高炉大修之间高炉实际运行的时间，即不计 划中进行的中小修而造成
的休风以及封炉时间。或者是每立方米炉容在一代炉龄期（两次相邻大修之间）内的累计产
铁量。
3、液泛现象：炉渣在焦块空隙之间产生类似沸腾现象的上下浮动，阻止了炉渣下流，
并堵塞了煤气流通的孔道，引起难行和悬料。另一种是反应生成的气体穿过渣层，生成气泡，
气泡稳定存在于渣层内，炉渣在焦块空隙之间产生类似沸腾现象的上下浮动。
4、理论燃烧温度：碳在燃烧带内的燃烧是一个绝热过程，燃烧氧化成 CO 所放出的热量
全部用以加热所形成的煤气所能达到的温度。另一种是，指在与周围环境绝热的条件下，所
有由燃料和鼓风带入的物理热以及碳素燃烧放出的化学热，全部传给燃烧产物（炉缸煤气）
时，煤气所能达到的温度。
5、上部调剂：利用装料制度的变化来调节炉况。
6、单位时间内每吨钢液的供氧量。
7、氧枪喷头出口端距静止金属液面的高度。
8、真空循环脱气法
9、每流单位时间内拉出铸坯的长度（或铸坯运行速度），m/ in。
10、连铸坯产量与钢总产量之比。
二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分，填对得 2 分，未填或填错得 0 分）
1、烧结矿层；2、570；3、增加/升高/增大；4、燃烧带；5、装料制度；
6、定深装入；7、合金料（或铁合金）；8、硫（或 S）；9、氧化；10、结晶器。
三、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分，选对得 2 分，选错、未选或多
选得 0 分）
1、C；2、B；3、C；4、C；5、A；6、B；7、A；8、B；9、B；10、D。
四、简答题（本大题共 4 小题，每小题 15 分，共 60 分.）
1、 答：1）将粉状料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体
力学方面的要求；… … … … … … 5 分
2）通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；… … …5 分29
3）通过造块去除某些有害杂质，回收有益元素达到综合利用资源和扩大炼铁矿石原料
资源。… … …5 分
2、 答：1）加湿鼓风可用其湿分使鼓风的湿度保持稳定，消除大气自然湿度波动对炉
况顺行的不利影响；
2）加湿鼓风可以减少风口前燃烧 1kg 碳所需的风量，并减少产生的煤气量；… 4 分
3）加湿鼓风后，使理论燃烧温度和炉缸煤气的平均温度下降；… … … …3 分
4）加湿鼓风后，炉缸产生的煤气中 CO+H2的浓度增加，氮的含量减少。… 4 分
3、答：1）脱氧和脱硫产物；… … … … … … … … …4 分
2）随温度降低，元素相互反应产物；… … … … … 4 分
3）熔渣及耐火材料；… … … … … … … … …4 分
4）钢水元素的二次氧化产物。… … … … … … …3 分
（注：或从外来夹杂物和内生夹杂物角度进行简述）
4、答：1）绝热保温，减少液面热损失；… … … … … … … …3 分
2）隔绝空气，防止钢液二次氧化；… … … … … … … 3 分
3）吸收上浮夹杂物，净化钢液；… … … … … … … …3 分
4）在坯壳与结晶器内壁形成渣膜起润滑作用；… … … … …3 分
5）改善结晶器传热。… … … … … … … … … … 3 分