(新版)爐外精煉工理論知識(shí)考試題庫及答案一、基礎(chǔ)知識(shí)與原理1.【單選】在RH真空精煉過程中，驅(qū)動(dòng)氣體通常選用氬氣而非氮?dú)獾母驹蚴牵篈.氬氣密度大，易形成氣泡B.氬氣在鋼中溶解度極低，可避免增氮C.氬氣價(jià)格低廉，來源廣D.氬氣導(dǎo)熱系數(shù)高，利于降溫答案：B解析：氮在鋼中易形成脆性夾雜物，且與Ti、Al等元素生成有害氮化物；氬為惰性氣體，溶解度趨近于零，可杜絕二次增氮。2.【單選】某鋼廠采用LF+VD工藝生產(chǎn)GCr15軸承鋼，VD階段真空度突然由0.5mbar升至2mbar，最可能觸發(fā)聯(lián)鎖跳閘的參數(shù)是：A.罐蓋冷卻水流量B.抽真空蒸汽溫度C.真空罐內(nèi)CO分壓D.真空泵密封水溫度答案：D解析：密封水溫度升高→飽和蒸汽壓升高→真空泵抽氣能力下降→真空度反彈；系統(tǒng)設(shè)定≥65℃跳閘，防止泵體汽蝕。3.【單選】Ca處理時(shí)，鈣線芯粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Ca28%、Fe72%，若喂線速度180m/min、芯粉重240g/m，則純鈣收得率按55%計(jì)，每分鐘鋼水增鈣量為：A.7.4gB.13.2gC.26.4gD.44.0g答案：A解析：每分鐘芯粉量=180×240=43200g；純鈣量=43200×0.28=12096g；收得率55%→12096×0.55≈6653g；換算為鋼水增鈣≈6.65kg/min，題目問“每分鐘鋼水增鈣量”指噸鋼基準(zhǔn)，換算后7.4g/(t·min)。4.【判斷】AOD轉(zhuǎn)爐在“脫碳期”吹入的氧氣/惰性氣體比例越大，鉻的氧化損失越嚴(yán)重。答案：正確解析：高氧勢(shì)促使Cr→Cr?O?，且惰性氣體稀釋CO，降低CO分壓，抑制[C]→CO反應(yīng)，使Cr更易被氧化。5.【填空】VOD精煉超純鐵素體不銹鋼時(shí)，為將[C]≤30ppm，需控制真空度≤________mbar、同時(shí)保持鋼水溫度≥________℃。答案：0.3；1620解析：熱力學(xué)計(jì)算：當(dāng)pCO≤0.3mbar、T≥1620℃時(shí)，[C]·[O]平衡積≤0.0025，可滿足終點(diǎn)碳要求。6.【簡答】說明LF爐采用“白渣”操作對(duì)脫硫有利的三個(gè)物理化學(xué)原因。答案：(1)高堿度(CaO/SiO?≥3)提供充足O2?，使[S]+O2?=(S2?)+[O]反應(yīng)向右進(jìn)行；(2)低FeO(<0.5%)降低氧勢(shì)，抑制[S]重新氧化；(3)渣系熔點(diǎn)低、黏度小，硫在渣鋼間傳質(zhì)系數(shù)增大，加快脫硫動(dòng)力學(xué)。二、工藝設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算7.【單選】某廠200t轉(zhuǎn)爐→RH→連鑄工藝，RH循環(huán)因數(shù)目標(biāo)為5，浸漬管內(nèi)徑0.45m，鋼水密度7000kg/m3，若提升氣體流量為1200NL/min，則理論循環(huán)時(shí)間約為：A.8minB.12minC.16minD.22min答案：B解析：循環(huán)量Q=114·D2·ln(1+H/1.48)·Q氣^0.33，代入D=0.45m、H=1.2m、Q氣=1.2m3/min，得Q≈185t/h；循環(huán)因數(shù)5→需處理量200×5=1000t；t=1000/185≈5.4h→12min為最接近選項(xiàng)（考慮間歇測溫取樣）。8.【多選】下列措施中，可有效降低RH脫氫終點(diǎn)[H]的有：A.提高真空度至0.2mbar以下B.增加循環(huán)因數(shù)至8C.降低鋼包頂渣厚度至40mmD.提高鋼水溫度30℃E.預(yù)抽真空階段投用干燥氬氣沖洗答案：A、B、E解析：C渣層薄易吸氣；D升溫雖加快擴(kuò)散，但亦提高H溶解度，綜合效果不明顯；A、B、E均降低氣相pH?或增加脫氣時(shí)間。9.【計(jì)算】已知：鋼水重量180t，初始[S]=0.025%，目標(biāo)[S]=0.002%，渣量3%，渣鋼硫分配比LS=400，硫在鋼中傳質(zhì)系數(shù)km=0.12min?1，求所需最短精煉時(shí)間。答案：由ln([S]?/[S]t)=km·(1+1/LS·Wm/Ws)·t→ln(0.025/0.002)=0.12·(1+1/400·180/5.4)·t→2.526=0.12·1.083·t→t≈19.4min解析：Ws=渣量=180×3%=5.4t；LS=400；代入得19.4min，考慮實(shí)際攪拌效率取整20min。10.【案例分析】閱讀背景：某廠LF→VD生產(chǎn)9Ni鋼，VD破空后[N]由0.008%升至0.012%，試分析三條可能泄漏路徑并提出量化檢測手段。答案：路徑1：真空罐蓋密封圈老化→采用氦質(zhì)譜檢漏，允許泄漏率≤1×10??Pa·m3/s；路徑2：合金加料溜槽閥門未關(guān)嚴(yán)→關(guān)閉閥門后抽真空，記錄壓升率≤0.1mbar/10min；路徑3：浸漬管法蘭焊縫微裂紋→采用超聲TOFD檢測，靈敏度≥Φ2mm當(dāng)量。三、設(shè)備與耐材11.【單選】RH浸漬管下部50cm區(qū)域最易發(fā)生的失效形式是：A.熱剝落B.化學(xué)侵蝕C.機(jī)械沖刷+熱震D.氧化膨脹答案：C解析：高速循環(huán)鋼水與氬氣泡形成“氣液兩相流”，剪切力大；同時(shí)每爐次經(jīng)歷1600℃→室溫→1600℃循環(huán)，熱震裂紋擴(kuò)展加速?zèng)_刷破壞。12.【多選】下列關(guān)于AOD風(fēng)口“背壓”說法正確的有：A.背壓升高說明風(fēng)口可能堵塞B.背壓與熔池深度呈線性正相關(guān)C.背壓波動(dòng)幅度可反映熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度D.背壓突然下降可能預(yù)示風(fēng)口燒穿E.背壓測量點(diǎn)位于風(fēng)口環(huán)縫外側(cè)答案：A、C、D解析：B非線性；E測量點(diǎn)位于風(fēng)口內(nèi)側(cè)供氣管道。13.【填空】VOD真空罐蓋采用“膜式壁”結(jié)構(gòu)，其冷卻水流速設(shè)計(jì)值≥________m/s，目的為________。答案：3；防止局部沸騰汽膜導(dǎo)致傳熱惡化。14.【簡答】說明LF爐三根電極“三角對(duì)稱”布置對(duì)鋼包耐材蝕損速率的影響機(jī)制。答案：三角對(duì)稱使三相電弧功率均衡，熱點(diǎn)區(qū)由包壁一側(cè)轉(zhuǎn)向渣線圓周，避免局部過熱；熱流密度降低約15%，渣線MgOC磚蝕損速率由1.4mm/爐降至0.9mm/爐。四、質(zhì)量缺陷與溯源15.【單選】連鑄板坯表面“翹皮”缺陷，其夾雜物主要來源最可能是：A.RH浸漬管剝落B.LF爐頂渣卷入C.中間包覆蓋劑水分高D.結(jié)晶器保護(hù)渣堿度低答案：B解析：LF白渣過黏或吹氬強(qiáng)度大→渣鋼界面渦流→頂渣卷入形成大型CaOAl?O?系夾雜物，熱軋延伸后呈翹皮。16.【多選】軸承鋼全氧T[O]≤6ppm，但仍出現(xiàn)“黑脆”缺陷，可能原因：A.TiN夾雜尺寸>25μmB.中心碳偏析指數(shù)>1.15C.殘余[H]=4ppmD.硫化物夾雜長寬比>10E.表面脫碳層>0.3mm答案：A、B、E解析：黑脆與大型TiN、碳偏析導(dǎo)致的網(wǎng)狀碳化物、脫碳層形成疲勞裂紋源有關(guān)；[H]高引起白點(diǎn)，硫化物影響切削性而非黑脆。17.【判斷】采用“輕壓下”技術(shù)可減輕中心偏析，但會(huì)提高中心疏松級(jí)別。答案：錯(cuò)誤解析：輕壓下通過凝固末端施加2～3mm壓下量，補(bǔ)償凝固收縮，既降低偏析又減少疏松。18.【簡答】給出VD過程“氫致裂紋”出現(xiàn)的兩個(gè)必要條件并說明檢測手段。答案：條件1：鋼中[H]≥6ppm且同時(shí)存在拉應(yīng)力（熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力）；條件2：鋼坯冷卻速率>120℃/min，產(chǎn)生馬氏體相變應(yīng)力。檢測：采用階梯冷卻試驗(yàn)+Gleeble熱模擬，觀察斷口是否存在魚眼特征；或采用超聲水浸法，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部白點(diǎn)缺陷。五、能源環(huán)保與安全19.【單選】RH廢氣洗滌塔循環(huán)水pH值控制在________，可兼顧除塵效率與設(shè)備腐蝕。A.4.5B.6.5C.8.5D.10.5答案：C解析：pH=8.5時(shí)，CO、CO?、粉塵中FeO顆粒表面Zeta電位絕對(duì)值最大，碰撞聚并效率高；同時(shí)碳鋼腐蝕速率<0.1mm/a。20.【多選】下列屬于AOD爐“二次燃燒”技術(shù)帶來的負(fù)面效應(yīng)有：A.熔池溫度局部過熱B.耐材壽命降低C.煙氣中NOx升高D.鉻回收率下降E.CO排放濃度升高答案：A、B、C解析：二次燃燒將CO→CO?放熱，使風(fēng)口區(qū)溫度>1750℃；NOx隨高溫生成；D鉻回收率上升；ECO濃度下降。21.【填空】按GB286622012，煉鋼工序顆粒物排放限值≤________mg/m3；RH廢氣經(jīng)濕法除塵后，顆粒物濃度典型值為________mg/m3。答案：15；8～12解析：濕法洗滌+文丘里，實(shí)測8～12mg/m3，滿足特別排放限值。22.【簡答】說明LF爐“平熔池”操作對(duì)降低電耗的機(jī)理，并給出量化數(shù)據(jù)。答案：平熔池即渣層厚度≥150mm，弧光完全被渣層屏蔽，弧熱效率由55%提升至72%；200t爐變壓器額定功率45MW，噸鋼電耗可降低18kWh/t，按年產(chǎn)200萬t計(jì)算，年節(jié)電3600萬kWh。六、智能化與新技術(shù)23.【單選】基于聲發(fā)射的AOD“噴濺預(yù)警”系統(tǒng)，其傳感器最佳安裝位置為：A.爐帽北側(cè)B.風(fēng)口背壓管C.耳軸軸承座D.煙道彎管答案：C解析：耳軸軸承座為爐體剛性最高區(qū)域，噴濺前熔池液面振蕩頻率30～80Hz，信噪比>20dB，可提前8s預(yù)警。24.【多選】RH采用“量子級(jí)聯(lián)激光”在線測[H]，其優(yōu)勢(shì)包括：A.響應(yīng)時(shí)間<1sB.可測范圍0.5～10ppmC.無需取樣，避免二次增氫D.對(duì)CO?吸收峰無干擾E.設(shè)備成本低于熱導(dǎo)法答案：A、B、C、D解析：量子級(jí)聯(lián)激光波長2474nm，僅H?O吸收，需真空抽取，設(shè)備昂貴，E錯(cuò)誤。25.【填空】AI預(yù)測LF終點(diǎn)硫含量模型，其輸入層通常包含________個(gè)特征參數(shù)，模型輸出激活函數(shù)采用________。答案：28；ReLU解析：特征含溫度、渣成分、攪拌能、合金量等28維；回歸輸出采用ReLU防止負(fù)值。26.【簡答】闡述“數(shù)字孿生RH”在工藝優(yōu)化中的三項(xiàng)核心功能，并給出實(shí)例效果。答案：(1)實(shí)時(shí)映射：虛擬罐內(nèi)流速、溫度與真實(shí)偏差<2%，可提前5min預(yù)測溫降，減少電極加熱3kWh/t；(2)參數(shù)反演：根據(jù)終點(diǎn)碳偏差，反向推算泄漏空氣流量，定位真空泵密封水閥故障，年減少廢品1200t；(3)場景推演：模擬不同循環(huán)因數(shù)對(duì)[H]的影響，確定最優(yōu)因數(shù)6.5，較經(jīng)驗(yàn)值縮短處理時(shí)間4min，增產(chǎn)1.8%。七、綜合計(jì)算與論述27.【綜合】某廠生產(chǎn)Q345E低合金鋼，采用BOF→LF→VD→CC工藝，目標(biāo)成分C0.16%、Mn1.45%、P≤0.015%、S≤0.005%、Als0.025%、T[O]≤0.0015%。已知：(1)BOF出鋼碳0.06%，P0.018%，S0.012%，Mn0.10%；(2)LF到站溫度1560℃，需升溫至1640℃；(3)VD極限真空0.3mbar，保持15min；(4)合金：FeMn78C0.8、FeSi75、Al線、碳線、純鈣線；(5)渣系：CaOSiO?Al?O?，堿度R=3.0，渣量3%。求：①LF升溫所需電耗（kWh/t）；②計(jì)算FeMn78加入量（kg/t）；③判斷VD后T[O]能否達(dá)標(biāo)并給出措施；④給出鈣處理量（m/t）及喂線速度（m/min），使Ca/Als=0.12。答案：①電耗：ΔT=80℃，比熱容0.84kJ/(kg·℃)，熱效率72%，則E=0.84×80×1000/0.72/3600=26kWh/t；②Mn增量=1.45%0.10%=1.35%，F(xiàn)eMn78收得率96%，需加入量=1.35%/0.78/0.96×1000=18.0kg/t；③VD前T[O]≈0.004%，真空保持15min，傳質(zhì)系數(shù)k=0.09min?1，ln(0.004/0.0015)=0.09·t→t=10.9min<15min，可達(dá)標(biāo)；④Ca/Als=0.12→Ca=0.025%×0.12=0.003%，純鈣收得率15%，需鈣線=0.003%/0.28/0.15×1000=71m/t；若3min喂完，速度=71/3≈24m/min。28.【論述】結(jié)合“雙碳”背景，論述煉鋼連鑄流程采用“綠氫”替代化石能源的可行路徑，需量化CO?減排潛力并指出技術(shù)瓶頸。答案：路徑：(1)綠氫替代LF電極升溫：200t爐年消耗電能3.2億kWh，若60%由氫燃料電池供給