2025年鋼鐵相關(guān)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.現(xiàn)代高爐煉鐵過程中，以下哪種氣體是間接還原的主要還原劑？A.CO?B.H?C.N?D.H?O答案：B解析：間接還原指鐵氧化物與還原劑（如CO、H?）在低于鐵熔點(diǎn)的溫度下反應(yīng)提供鐵的過程?，F(xiàn)代高爐因噴吹煤粉、天然氣等，H?作為還原劑的比例逐步提升，尤其在氫基冶金技術(shù)發(fā)展背景下，H?的作用愈發(fā)重要。2.轉(zhuǎn)爐煉鋼中，若終點(diǎn)鋼水磷含量超標(biāo)，最可能的原因是？A.吹煉終點(diǎn)溫度過低B.造渣劑中石灰加入量不足C.氧槍槍位過高D.鐵水硅含量偏低答案：B解析：脫磷反應(yīng)需堿性氧化渣環(huán)境（高CaO、高FeO）和適當(dāng)溫度。石灰（CaO）不足會(huì)導(dǎo)致爐渣堿度（CaO/SiO?）偏低，無法有效結(jié)合P?O?形成穩(wěn)定的磷酸鹽（如3CaO·P?O?），從而降低脫磷效率。3.連鑄過程中，結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動(dòng)過大最易引發(fā)的缺陷是？A.中心偏析B.表面縱裂C.皮下氣泡D.卷渣答案：D解析：結(jié)晶器液面波動(dòng)會(huì)破壞保護(hù)渣的均勻鋪展，導(dǎo)致熔渣層厚度不均，甚至使未熔化的保護(hù)渣或渣粉卷入鋼水，形成鑄坯表面或皮下夾渣缺陷。4.下列哪項(xiàng)不屬于控制軋制技術(shù)的核心參數(shù)？A.終軋溫度B.道次壓下率C.加熱爐煤氣熱值D.冷卻速度答案：C解析：控制軋制通過控制加熱溫度、變形溫度、變形量及冷卻速度來細(xì)化奧氏體晶?；蛟谧冃芜^程中析出第二相粒子，從而改善鋼材性能。加熱爐煤氣熱值影響能耗但非控制軋制的核心參數(shù)。5.衡量鋼材冷加工性能的關(guān)鍵指標(biāo)是？A.抗拉強(qiáng)度B.延伸率C.沖擊功D.屈強(qiáng)比答案：B解析：冷加工（如彎曲、沖壓）要求鋼材在塑性變形時(shí)不發(fā)生斷裂，延伸率（斷后伸長率）直接反映材料的塑性儲(chǔ)備，是冷加工性能的核心指標(biāo)。6.氫基豎爐煉鐵與傳統(tǒng)高爐煉鐵相比，最大的優(yōu)勢是？A.可使用低品位礦石B.還原劑成本更低C.碳排放顯著降低D.生產(chǎn)效率更高答案：C解析：氫基豎爐以H?為還原劑，反應(yīng)產(chǎn)物為H?O，無CO?直接排放（若H?來自綠電電解水），而高爐以焦炭為還原劑，主要反應(yīng)提供CO?，因此氫基工藝是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑。7.電爐短流程煉鋼中，廢鋼預(yù)熱的主要目的是？A.提高廢鋼密度B.減少廢鋼表面雜質(zhì)C.降低電耗D.提升鋼水純凈度答案：C解析：廢鋼預(yù)熱可利用電爐煙氣余熱將廢鋼溫度升至300-500℃，減少熔化所需電能，降低電耗（約可降低30-50kWh/t鋼），同時(shí)減少煙氣量和除塵負(fù)荷。8.鋼材表面熱鍍鋅層的主要作用是？A.提高硬度B.增強(qiáng)導(dǎo)電性C.耐腐蝕D.改善焊接性答案：C解析：鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-0.76V）比鐵（-0.44V）更負(fù)，在腐蝕環(huán)境中鋅作為陽極優(yōu)先溶解，保護(hù)基體鐵，因此熱鍍鋅層的核心功能是犧牲陽極保護(hù)，提高鋼材耐腐蝕性。9.高爐爐缸侵蝕的主要原因是？A.高溫鐵水的沖刷B.堿金屬的滲透C.爐渣的化學(xué)侵蝕D.以上均是答案：D解析：爐缸侵蝕是多因素共同作用的結(jié)果：高溫鐵水流動(dòng)對(duì)炭磚的沖刷磨損；堿金屬（K、Na）蒸氣滲入炭磚內(nèi)部反應(yīng)提供膨脹性物質(zhì)（如KCN）導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞；爐渣中的FeO、SiO?等與炭磚發(fā)生反應(yīng)（如SiO?+C→SiC+CO）造成化學(xué)侵蝕。10.評(píng)價(jià)鋼水可澆性的關(guān)鍵指標(biāo)是？A.鋼水溫度B.鋼中夾雜物含量與形態(tài)C.鋼水成分均勻性D.轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量答案：B解析：可澆性指鋼水在連鑄過程中順利通過水口的能力。若鋼中存在大量Al?O?等脆性夾雜物，易在水口內(nèi)壁聚集形成“結(jié)瘤”，導(dǎo)致水口堵塞；而球狀?yuàn)A雜物（如鈣處理后的12CaO·7Al?O?）流動(dòng)性好，不易結(jié)瘤，可澆性更優(yōu)。二、填空題（每空1分，共20分）1.高爐煉鐵的主要原料包括鐵礦石、焦炭、熔劑（如石灰石）和__________（填輔助原料）。答案：噴吹燃料（或煤粉、天然氣等）2.轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本反應(yīng)是__________（填氧化或還原）反應(yīng)，通過向熔池吹入氧氣脫除鐵水中的C、Si、Mn、P等元素。答案：氧化3.連鑄坯的“三傳”過程指熱量傳遞、動(dòng)量傳遞和__________傳遞。答案：質(zhì)量4.控制冷卻技術(shù)中，ACC（AcceleratedCoolingControl）的核心是通過__________調(diào)節(jié)鋼材冷卻速度，細(xì)化組織并提高強(qiáng)度。答案：冷卻水流量（或水壓、噴嘴開啟數(shù)量）5.衡量鋼材疲勞性能的關(guān)鍵指標(biāo)是__________，指材料在無限次循環(huán)載荷下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。答案：疲勞強(qiáng)度（或疲勞極限）6.氫基豎爐煉鐵的主要產(chǎn)物是__________（填中間產(chǎn)品），需進(jìn)一步經(jīng)電爐熔煉得到粗鋼。答案：直接還原鐵（DRI）7.電爐煉鋼中，泡沫渣的主要作用是__________（至少答兩點(diǎn)）。答案：埋弧加熱、減少熱損失、保護(hù)爐襯8.鋼材的屈強(qiáng)比是__________與抗拉強(qiáng)度的比值，比值越低，材料的安全儲(chǔ)備越__________（填“高”或“低”）。答案：屈服強(qiáng)度；高9.高爐煤氣的主要成分是__________（體積占比最高），其熱值約為3000-4000kJ/m3。答案：CO（一氧化碳）10.連鑄結(jié)晶器的振動(dòng)方式中，__________振動(dòng)（填“正弦”或“非正弦”）可減少負(fù)滑脫時(shí)間，降低鑄坯表面振痕深度。答案：非正弦11.冷軋帶鋼生產(chǎn)中，退火的主要目的是__________（填“消除加工硬化”或“提高強(qiáng)度”），改善塑性。答案：消除加工硬化12.鋼中硫含量過高易導(dǎo)致__________（填“熱脆”或“冷脆”），因?yàn)镕eS與Fe形成低熔點(diǎn)共晶（熔點(diǎn)985℃），在熱軋時(shí)熔化引發(fā)裂紋。答案：熱脆13.高爐煉鐵的焦比指__________與生鐵產(chǎn)量的比值，單位為kg/t。答案：焦炭消耗量14.轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制的“雙命中”指同時(shí)命中目標(biāo)__________和目標(biāo)溫度。答案：成分（或碳含量）15.厚板軋機(jī)的“TMCP”技術(shù)是__________（填中文全稱）的縮寫，通過控軋控冷提升綜合性能。答案：熱機(jī)械控制工藝16.鋼中氫含量過高會(huì)導(dǎo)致__________缺陷，如白點(diǎn)、氫致裂紋，需通過__________（填工藝）脫氫。答案：氫脆；真空處理（或RH真空脫氣）17.鐵水預(yù)處理“三脫”指脫硅、脫磷和__________。答案：脫硫三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述高爐內(nèi)間接還原與直接還原的區(qū)別及對(duì)能耗的影響。答案：間接還原：鐵氧化物（如Fe?O?、FeO）與還原劑（CO、H?）在低于鐵熔點(diǎn)（約1150℃）的溫度下反應(yīng)，提供Fe和CO?（或H?O），反應(yīng)式如FeO+CO=Fe+CO?。此過程不消耗碳，還原劑（CO、H?）可通過煤氣循環(huán)再生（如CO?+C=2CO），能耗較低。直接還原：鐵氧化物與碳（C）在高溫（>1150℃）下直接反應(yīng)，提供Fe和CO，反應(yīng)式如FeO+C=Fe+CO。此過程需消耗碳（焦炭），且反應(yīng)吸熱，能耗較高。影響：間接還原比例越高，高爐焦比越低，能耗越低；反之，直接還原比例增加會(huì)導(dǎo)致焦比上升，能耗增加?，F(xiàn)代高爐通過提高煤氣利用率（增加間接還原）、噴吹煤粉（補(bǔ)充還原劑）等措施降低直接還原度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。2.轉(zhuǎn)爐煉鋼中，造渣的主要目的有哪些？如何控制爐渣堿度？答案：造渣目的：①脫除雜質(zhì)：通過爐渣中的CaO與P?O?、SiO?等結(jié)合，形成磷酸鹽（3CaO·P?O?）、硅酸鹽（2CaO·SiO?），實(shí)現(xiàn)脫磷、脫硅。②保護(hù)爐襯：爐渣覆蓋在鋼水表面，減少鋼水對(duì)爐襯的沖刷和化學(xué)侵蝕。③傳熱傳質(zhì)：爐渣參與熱量傳遞（如FeO氧化放熱），并作為反應(yīng)介質(zhì)促進(jìn)元素氧化。堿度控制：爐渣堿度（R）=w(CaO)/w(SiO?)，通常轉(zhuǎn)爐渣堿度控制在3.0-4.5。通過調(diào)整石灰（CaO）加入量控制：鐵水硅含量高時(shí)，SiO?提供量多，需增加石灰加入量以維持堿度；若終點(diǎn)堿度過低（脫磷不足），可補(bǔ)加石灰或輕燒白云石（MgO）調(diào)整。3.連鑄過程中，二次冷卻的作用是什么？常用的冷卻方式有哪些？答案：二次冷卻作用：①繼續(xù)傳遞熱量：結(jié)晶器內(nèi)鋼水僅凝固10-20mm厚的坯殼，二次冷卻區(qū)（結(jié)晶器下方）通過噴水或氣霧冷卻，使坯殼厚度增加至20-50mm，防止漏鋼。②控制鑄坯質(zhì)量：通過調(diào)節(jié)各段冷卻強(qiáng)度，均勻坯殼生長，減少熱應(yīng)力，防止表面裂紋（如縱裂、橫裂）和內(nèi)部缺陷（如中心偏析、疏松）。常用冷卻方式：①水噴霧冷卻：將水與壓縮空氣混合形成細(xì)小霧滴，冷卻均勻且不易產(chǎn)生過大熱應(yīng)力，適用于薄板坯連鑄。②氣水冷卻：通過控制氣水比調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度，兼顧冷卻效率和表面質(zhì)量，廣泛用于大方坯、板坯連鑄。③水直接冷卻：僅噴水，冷卻強(qiáng)度大，適用于小方坯連鑄（斷面小，冷卻均勻性易控制）。4.簡述控制軋制技術(shù)（CR）與傳統(tǒng)軋制技術(shù)的區(qū)別，并說明其對(duì)鋼材性能的影響。答案：區(qū)別：傳統(tǒng)軋制：以提高產(chǎn)量為目標(biāo)，加熱溫度高（奧氏體完全再結(jié)晶），終軋溫度高（>Ar3），冷卻速度慢，鋼材組織粗大（鐵素體+珠光體）?？刂栖堉疲阂愿纳菩阅転楹诵?，通過控制加熱溫度（未再結(jié)晶區(qū)或部分再結(jié)晶區(qū)軋制）、變形量（累計(jì)壓下率>50%）、終軋溫度（接近Ar3）及冷卻速度（加速冷卻），細(xì)化奧氏體晶?；蛟谧冃芜^程中析出細(xì)小第二相（如NbC、V(C,N)），抑制奧氏體再結(jié)晶，最終得到細(xì)小的鐵素體+貝氏體或馬氏體組織。性能影響：①強(qiáng)度提升：細(xì)晶強(qiáng)化（晶粒尺寸減小）和析出強(qiáng)化（第二相粒子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)）共同作用，使屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度提高10-30%。②韌性改善：細(xì)小晶粒減少裂紋擴(kuò)展路徑，沖擊功（AKV）提高20-50%，脆性轉(zhuǎn)變溫度降低。③焊接性能優(yōu)化：避免粗大組織，減少焊接熱影響區(qū)（HAZ）軟化，焊接裂紋敏感性降低。5.分析電爐短流程煉鋼相比轉(zhuǎn)爐長流程煉鋼的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：優(yōu)點(diǎn)：①碳排放低：以廢鋼為主要原料（占比60-90%），僅需補(bǔ)充少量鐵水或DRI，能源以電能為主（若為綠電則近零碳排放），噸鋼CO?排放約0.4-0.6t（轉(zhuǎn)爐約1.8-2.2t）。②流程短：無需高爐、燒結(jié)、焦化等工序，建設(shè)投資減少30-50%，生產(chǎn)周期縮短（從礦石到鋼約1周→廢鋼到鋼約2小時(shí)）。③靈活性高：可根據(jù)市場需求快速調(diào)整鋼種（如特殊鋼、高合金鋼），適應(yīng)小批量、多品種生產(chǎn)。缺點(diǎn)：①廢鋼依賴度高：廢鋼供應(yīng)受回收體系限制（我國廢鋼比僅約22%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家35-50%），價(jià)格波動(dòng)大（廢鋼與鐵礦石價(jià)差影響成本）。②電能成本高：噸鋼電耗約380-500kWh，若電價(jià)高（如0.6元/kWh），電耗成本占比超30%（轉(zhuǎn)爐燃料成本約15%）。③鋼水純凈度控制難：廢鋼含雜質(zhì)（Cu、Sn、Pb等殘余元素），需通過爐外精煉（如LF、RH）去除，增加工序成本。四、計(jì)算題（每題10分，共40分）1.某高爐某日生產(chǎn)生鐵5000t，消耗焦炭2000t，噴吹煤粉800t（煤粉置換比0.85，即1t煤粉相當(dāng)于0.85t焦炭）。計(jì)算該高爐的綜合焦比（單位：kg/t）。答案：綜合焦比=（焦炭消耗量+煤粉消耗量×置換比）/生鐵產(chǎn)量×1000=（2000+800×0.85）/5000×1000=（2000+680）/5000×1000=2680/5000×1000=536kg/t2.某轉(zhuǎn)爐裝入量150t（鐵水135t，廢鋼15t），出鋼量145t，計(jì)算鋼水收得率（%）。若鐵水中Si含量0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），終點(diǎn)鋼水Si含量0.02%，計(jì)算Si的氧化率（%）。（注：Si氧化反應(yīng)為2[Si]+O?=2SiO?）答案：鋼水收得率=（出鋼量/裝入量）×100%=（145/150）×100%≈96.67%Si氧化量=鐵水Si含量×鐵水量鋼水Si含量×出鋼量=135×0.5%-145×0.02%=0.675t-0.029t=0.646t鐵水原始Si量=135×0.5%=0.675tSi氧化率=（氧化量/原始量）×100%=（0.646/0.675）×100%≈95.7%3.某軋鋼廠將斷面為200mm×200mm的方坯軋制成5mm×1500mm的鋼板，計(jì)算延伸系數(shù)（μ）和總壓下率（ε）。（忽略寬展）答案：延伸系數(shù)μ=軋后長度/軋前長度=軋前斷面積/軋后斷面積（體積不變）軋前斷面積=200×200=40000mm2軋后斷面積=5×1500=7500mm2μ=40000/7500≈5.33總壓下率ε=（軋前高度-軋后高度）/軋前高度×100%=（200-5）/200×100%=195/200×100%=97.5%4.某Q345B鋼板規(guī)格為12mm×2000mm×12000mm（長×寬×厚），計(jì)算其理論重量（單位：kg）。（鋼的密度取7.85g/cm3）答案：體積=長×寬×厚=12000mm×2000mm×12mm=1200cm×200cm×1.2cm=288000cm3重量=體積×密度=288000cm3×7.85g/cm3=2,260,800g=2260.8kg五、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，論述鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的主要技術(shù)路徑及挑戰(zhàn)。答案：技術(shù)路徑：①氫基冶金：以H?替代焦炭作為還原劑，如氫基豎爐（DRI）+電爐流程，反應(yīng)產(chǎn)物為H?O，無CO?排放（若H?來自綠電電解水）。目前瑞典HYBRIT項(xiàng)目已建成中試線，噸鋼CO?排放降低95%。②電爐短流程：提高廢鋼回收利用比例（2025年目標(biāo)廢鋼比30%），利用電弧爐熔化廢鋼，結(jié)合綠電（風(fēng)電、光伏）實(shí)現(xiàn)“近零碳”煉鋼。美國電爐鋼占比超70%，我國需完善廢鋼回收體系（如建立區(qū)域廢鋼加工中心）。③碳捕集與封存（CCUS）：在高爐或煤氣化過程中捕集CO?，用于工業(yè)應(yīng)用（如合成甲醇）或地質(zhì)封存。寶鋼湛江基地已建成10萬噸/年CCUS示范項(xiàng)目，驗(yàn)證技術(shù)可行性。④低碳煉鐵新技術(shù)：如熔融還原（COREX/HIsmelt）減少焦炭使用（僅為高爐的50%），或采用生物質(zhì)炭（如木炭）替代部分焦炭，利用生物質(zhì)碳的“碳中性”特性。挑戰(zhàn)：①技術(shù)成本高：氫基冶金（電解水制氫）成本約3000-4000元/噸H?（煤制氫約1500元/噸），電爐短流程依賴綠電（需配套儲(chǔ)能設(shè)施），CCUS捕集成本約200-300元/噸CO?，初期投資大。②產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同難：氫基冶金需配套制氫（綠電）、儲(chǔ)運(yùn)（高壓管道/液氫）、終端應(yīng)用（豎爐改造）全鏈條；廢鋼回收需規(guī)范拆解（避免混質(zhì)）、分類加工（去除有色金屬），現(xiàn)有體系碎片化。③工藝適應(yīng)性差：氫基豎爐對(duì)礦石品位（需≥67%）、粒度（8-20mm）要求高，國內(nèi)高品位礦依賴進(jìn)口；電爐冶煉高殘余元素（Cu、Sn）廢鋼時(shí)，易導(dǎo)致鋼材脆化，需開發(fā)耐蝕鋼種或深度除雜技術(shù)。④政策與標(biāo)準(zhǔn)滯后：碳配額分配（如高爐與電爐的碳排放系數(shù)差異）、綠電認(rèn)證（確保電爐用能為可再生能源）、CCUS補(bǔ)貼機(jī)制等需進(jìn)一步完善，以引導(dǎo)企業(yè)技術(shù)升級(jí)。2.分析2025年全球鋼鐵需求趨勢，并探討中國鋼鐵行業(yè)的應(yīng)對(duì)策略。答案：全球需求趨勢：①總量溫和增長：預(yù)計(jì)2025年全球粗鋼需求約19.5-20億噸（2023年約18.7億噸），主要驅(qū)動(dòng)來自新興經(jīng)濟(jì)體（如印度、東南亞）的基建（鐵路、港口）和制造業(yè)（汽車、家電）發(fā)展。印度計(jì)劃2030年粗鋼產(chǎn)能達(dá)3億噸（2023年約1.2億噸），年需求