高炉炼铁工程师题库.docx

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高炉炼铁工程师题库

1．假定100m3鼓风为基准，其鼓风湿度为f=2.0%，计算炉缸煤气成份的百分含量？

（以100m3鼓风计算）

答案：

由反应式2C焦+O2+（79/21）N2=2CO+（79/21）N2

得一个O2将生成两个CO

CO=[（100-f）×0.21+0.5×f]×2

=[（100―2）×0.21+0.5×2]×2

=43.16m3

N2=（100―f）×0.79=98×0.79=77.42m3

H2=100×2%=2.00m3

∴CO+H2+N2=122.58m3

∵CO=43.16/122.58×100%=35.21%

N2=77.42/122.58×100%=63.16%

H2=2/122.58×100%=1.63%

炉缸煤气成份CO为35.21%，N2为63.16%，H2为1.63%。

2．矿批重40t/批，批铁量23t/批，综合焦批量12.121t/批，炼钢铁改铸造铁，[Si]从0.4%提高到1.4%，求[Si]变化1.0%时，

（1）矿批不变，应加焦多少？

（2）焦批不变减矿多少？

答案：

矿批重不变

△K=△[Si]×0.04×批铁量=1.0×0.04×23=0.92t/批

焦批不变

△P=矿批重－（矿批重×焦批重）/（焦批重+△[Si]×0.04×批铁量）

=40―（40×12.121）/（12.121+1.0×0.04×23）

=2.822t/批

矿批不变，应加焦0.92t/批，焦批不变，应减矿2.822t/批。

3．有效容积1260m3高炉，矿批重30t,焦批重8t,压缩率为15%。

求：

从料面到风口水平面的料批数（冶炼周期），（r矿取1.8，r焦取0.5，工作容积取有效容积的85%）

答案：

工作容积1260×0.85=1071

每批料的炉内体积=（30/1.8+8/0.5）×0.85=27.77m3

到达风口平面的料批数=1071/27.77≈39

经过39批料到达风口平面。

4．请按下列要求变料

已知：

矿批20t（全烧结矿），焦批6350kg（干），不加熔剂，生铁含硅0.6%，炉渣碱度1.15，生铁含铁94%，石灰石有效熔剂性50%，当矿批不变，焦比不变时，换用球团矿2000kg,计算焦炭，熔剂的变动量（不限方法）。

答案：

矿批不变，焦比不变，设变料后焦批为X

X=6482kg（取6480kg）

焦批增加量6480－6350=130kg

用2t球团矿代替烧结矿则（方法一）

原烧结矿含SiO2：

2000×8.7%=174kg

原烧结矿含：

CaO：

2000×11.75%=235kg

球团矿含SiO2：

2000×9%=180kg

球团矿含CaO：

2000×0.6%=12kg

新增焦碳含SiO2：

：

130×7%=9.11kg

设增加灰石量为y：

Y=481kg（取480kg）

焦炭变动量为130kg，熔剂变动量为480kg

（方法二）烧结矿含SiO2：

18000×8.7%=1566kg

球团矿含SiO2：

2000×9%=180kg

焦炭含SiO2：

6482×7%=453.74kg

还原si消耗SiO2：

（18000×53%/94%+2000×64%/94%）×2..14×0.6%=147.8kg

总SiO2=1566+180+453.74－147.8=2051.94kg

烧结矿含cao量：

18000×11.75%=2115kg

球团矿含cao:

2000×0.6%=12kg

设所需石灰石量为y，则：

Y=465kg（取470kg）

注方法一中未考虑变料后铁量增多还原si消耗的SiO2也多。

5．620m3高炉焦批3850kg，焦丁批重200kg，矿批15000kg每小时喷煤8000kg，每小时跑6批料，求焦炭综合负荷。

焦炭综合负荷=15/（8/6+3.85+0.2）=2.79

6．烧结矿碱度从1.25降到1.15，已知烧结矿含SiO2为13.00%，矿批为20t/批，如全部使用烧结矿，如何调整石灰石用量？

（石灰石有效cao为50%）

答案：

一吨烧结矿需加石灰石量：

13.00%×1000×（1.25－1.15）/0.5=26kg，当矿石批重为20t时，全部使用烧结矿时，每批加石灰时26×20=520kg/批

每批加石灰石520kg。

7．某高炉要把铁水含硅量由0.7%降至0.5%，问需要减风温多少？

（已知100℃±焦比20kg，1%si±焦比40kg）

答案：

由1%si±焦比40kg知0.1%si±4kg

所以

减风温（100×8）/20=40℃

8．炼铁厂620m3高炉日产生铁1400t，料批组成为焦批3850kg焦丁批重为200kg，烧结矿批重12000kg,海南矿批重1000kg，大冶球团矿2000kg，每批料出铁8700kg，试计算其冶炼同期（炉料压缩率取12%，原燃料堆比重：

烧结矿1.75，球团矿1.75，焦炭0.5焦丁0.6，海南矿2.6）。

答案：

每吨铁所消耗的炉料体积：

（385/0.5+0.2/0.6+12/1.75+2/1.75+1/2.6）/8.7

=1.886m3

冶炼周期=

小时

9．高炉喷煤7t/h（煤的置换比为0.8），风温1040℃，矿石批重15t，焦炭批重4.05t，每小时7批料，每批料出铁8t，当2#高炉的1#热风炉检修风温降低300℃时，需加焦多少？

（当风温700℃时，每100℃风温影响焦比6%）。

答案：

（1）风温降低必须停煤，应补加焦炭（7×0.8）/7=0.8t/批，停煤后的焦批为4.05+0.8=4.85t

（2）减风温后，每吨铁增加焦炭（4.85/8）×6%=36.4kg降300℃风温后，每批需增加焦炭3×36.4×8=873.6kg，风温降300℃后共加焦800+873.6=1673.6kg（取1670kg）

10．544m3高炉正常的日产量1300t生铁，风量1150m3/min。

某天因上料系统出现故障减风至800m3/min，两小时后恢复正常，问减风影响生铁产量多少？

答案：

（1300/24）×2×[（1150－800）/1150]=33t

减风影响生铁产量33t。

11．380m3高炉干焦批重3.2t，焦炭含碳85%，焦碳燃烧率为70%，大气湿度1%，计算风量增加200m3/min时，每小时可多跑几批料？

答案：

含氧量增加：

200（0.21+0.29×1%）=42.58m3/min

每批料需氧气量：

3.2×1000×0.85×0.7×[22.4/（2×12）]=1776.4m3

每小时可多跑料（42.58×60）/1776。

4=1.44批

每小时可多跑1.44批。

12．计算高炉风口前燃烧1kg碳需要多少风量（大气温度f=2.0%）

答案：

V风＝

m3（0.3/kg）

13．1.1700mm轧机某轧件R1出口厚度为75mm，R2出口厚度为53mm，计算R2机架的压下量和压下率。

答案：

压下量＝75－53＝22mm

压下率＝（75－53）/75=29.3%

难度：

易．

14．F1入口厚度为40mm，出口厚度为25mm，上下工作辊辊径为750mm，求接触弧的长度。

答案：

接触弧长度为L，入口厚度为H，出口厚度为h，轧辊半径为R，则有：

压下量S＝H-h＝40-25＝15mm

接触弧长度L＝（R×S－S×S/4）-0.5＝75.4mm

15．已知某轧机刚性系数为500吨/毫米，入口厚度H为28mm，辊缝S为18mm，零调时的预压力P0为1000吨，轧制力P为2000吨，求出口厚度h？

答案：

h=S+（P-P0）/500=18+1000/50=20mm

16．1700mm轧机坯料厚度230mm，宽度1550mm，长度8.6m，卷重约为24吨，如果卷重不变，宽度不变，坯料厚度改为210mm，则坯料长度是多少m，是否可行？

答案：

L＝0.23×1.55×8.6/1.55×0.21＝9.42m

加热炉最大坯料长度为9m，9.42m不可行

17．推导咬入角与轧辊半径、压下量之间的关系？

答案：

∆h/2=2R（1-cosα）

18．推导咬入弧水平投影的长度与轧辊半径、压下量之间的关系（忽略压扁）？

答案：

l=√（R∆h－∆h×∆h/4）

19．某7机架精轧机，中间坯厚度为40mm，成品厚度为4.5mm，根据下面方案简要分配每个机架的压下量（不考虑弹跳）

答案：

F1压下量为40×40％＝16mm

F2压下量为（40-16）×35%＝8.4mm

F3压下量为（40-16-8.4）×30％＝4.68mm

F4压下量为（40-16-8.4-4.68）×25％＝2.73mm

F5压下量为（40-16-8.4-4.68-2.73）×25％＝2.05mm

F6压下量为（40-16-8.4-4.68-2.73-2.05）×20％＝1.23mm

F7压下量为（40-16-8.4-4.68-2.73-2.05-1.23）×8％＝0.39mm

20．已知已知某带钢平直度为+20IU，将其换算成翘曲度表示？

答案：

设平直度为A，翘曲度为λ则有：

A×10-5＝π2×λ2/4

20×10-5＝3.14×3.14×λ2/4

λ2＝（4×20×10-5）/3.14×3.14

λ＝9mm

21．已知某7机架精轧机辊缝如下，且F7头部穿带速度为7米/秒，求F1-F6的头部穿带速度

答案：

根据秒流量相等原则

F1头部穿带速度＝4.52×7/24＝1.32米/秒

F2头部穿带速度＝4.52×7/15.6＝2.03米/秒

F3头部穿带速度＝4.52×7/10.92＝2.90米/秒

F4头部穿带速度＝4.52×7/8.19＝3.86米/秒

F5头部穿带速度＝4.52×7/6.14＝5.15米/秒

F6头部穿带速度＝4.52×7/4.91＝6.44米/秒

22．高炉鼓风中湿度为20克/米3富O2率为2%，试计算每米3鼓风的O2含量是多少？

答案：

20克水气体的容积是：

0.020×

=0.025米3

鼓风的O2量为23.7%。

23．计算900℃时，间接还原Co的过剩系数是多少？

答案：

提示：

CO+FeO=CO2+Fe

900℃时Kp值为：

0.486

故过剩系数n为：

间接还原CO的过剩系数是3.058

24．高炉CO利用率为0.49,炉顶干煤气H2含量为3%，请根据H2利用率与CO利用率的相关数值（ηH2=0.88ηCO+0.1）计算出H2的利用率及H2还原生成的H2O量。

答案：

ηH2=0.88×0.49＋0.1=0.53

生成的H2O量为

H2的利用率是0.53。

H2还原生成的H2O量3.38%

25．高炉吨铁发生干煤气量为1700米3/吨，煤气中含N2为56%，鼓风含N2为78%，焦比380公斤/吨，焦炭中含N2为0.3%，煤比110公斤/吨，煤粉中含N2为0.5%，试计算顿吨铁鼓风量为多少？

（不考虑炉尘损失）

答案：

按N2平衡计算吨铁鼓风量为：

吨铁鼓风量为1218.78米3/吨。

2010-1-21

26．已知某高炉煤气发热值Q高＝3200Kg/m3，焦炉煤气Q焦＝18000Kg/m3，要求混合后的发热值Q混达到4500Kj/m3，当一座热风炉每小时耗煤气量为3000m3时，试计算一座热风炉需混入焦炉煤气量为多少？

答案：

V＝（Q混—Q高）÷（Q焦—Q高）×100%

＝（4500—3200）÷（18000—3200）×100%＝8.78%

3000×8.78%＝263（m3/h）

座热风炉需混入焦炉煤气量为263m3/h。

27．某高炉有效容积2500m3，焦炭固定含量85%，Cф燃烧率＝0.65，干算系数W＝1.1，冶炼强度1.1，请计算风口前碳燃烧所需风量为多少？

答案：

Vb＝（W÷0.324）Vu·i·CK·Cφ

＝（1.1÷0.324）×2500×1.1×0.85×0.65＝5158（m3/min）

28．已知某高炉焦炭批重G焦＝815Kg，焦炭灰分含量A＝12%，SiO2焦＝5.89%，CaO焦＝0.6%，当炉渣碱度R＝1.25时，请计算所需CaO量为多少？

答案：

Ф焦＝G焦[A（SiO2焦×R—CaO焦）+0.8×1.75×S焦]%

＝815[0.12（5.86×1.25—0.6）+0.8×1.75×0.06]%

＝815[8.15+0.08]%＝66.79（Kg）

需要CaO量为66.79Kg。

29．某高炉炉顶煤气化验成分为CO21.8%、CO220.3%、H22.5%、N255.4%；C气化＝370.05kg/t；干风氧量O风＝23.5%、鼓风湿度1.5%；O料＝368.16kg/t、O喷＝3.5kg/t；H料＝2.8kg/t；H喷＝3.5kg/t；N料＝1.5kg/t；N喷＝0.9kg/t；喷吹煤粉使用压缩空气0.06m3/kg；无钟炉顶使用氮气为2500m3/h；日产生铁5500t/d。

计算该炉风量及煤气量。

答案：

（1）先计算单位生铁的N其它,N其它＝2500

24/5500＝10.91m3/t

（2）再用C、N平衡法求V风和V煤气

V煤气＝1.8667·C气化/（CO+CO2+CH4）

V风＝N2·V煤气-[0.8（N料+N喷）+N其它]/N风

代入数据得：

V煤气＝1640.8m3/t

V风＝1171.5m3/t

30．已知：

（1）矿石成分TFe58.69%，FeO12.4%，Fe2O370.67%；

（2）煤气成分CO21.91%，CO220.54%，H21.72%，N255.83%，V煤气1637.5m3/t；

（3）生铁成分[Fe]94.590%，[Si]0.500%，[Mn]0.327%，[P]0.049%，[C]4.506%；

（4）炉渣G渣（渣铁比）332kg/t，（S）0.66%；

（5）风口前燃烧炭量C风269.528kg/t，风量V风1166.71m3/t；

求该高炉操作线的直线方程。

答案：

确定A（炉顶状态）点坐标：

yA＝

+

＝1.417

xA＝1+

＝1.484

确定E（风口前燃料燃烧起始）点坐标：

由于E点位于y轴上，所以xE＝0,yE＝-（yf+yb）

而yf＝{4.0[Si]+1.0[Mn]+4.5[P]+1.75G渣·（S）}/Fe还

yb＝C风/（12·NFe）

代入数据得：

yf＝0.031；yb＝1.326

yE＝-（0.031+1.326）＝-1.357

由A、E两点求得该操作线方程为：

yAE＝1.869x-1.357

．已知某高炉日产铁4400t，焦比为460Kg/t，平均入炉风量3400m3/min。

炉内装入正常料31至规定料线位置，矿批41t，堆比重1.7t/m3，焦批9.2t，堆比重0.5t/m3。

求降料线（不再加料）2小时后，炉内腾出的容积空间是多少?

（不考虑漏风损失，炉料压缩率为10%）。

答案：

（1）算出燃烧每吨焦所需的风量为：

每日入炉风量÷每日耗焦量＝（3400×60×24）÷（0.46×4400）＝2419m3/t焦

（2）2小时的入炉风量可燃烧的焦炭量为：

（2×60×3400）÷2419＝169t

（3）每批料压缩后体积为：

（41÷1.7+9.2÷0.5）×90%＝38.3m3

（4）2小时炉内腾出的容积空间为：

焦批数×每批容积＝（169÷9.2）×38.3＝704m3

降料线2小时后，炉内腾出的容积空间是704m3。

32．某高炉Vu＝1513m3,全焦冶炼，风量为3000Nm3/min，风口燃烧率为72%，大气湿度为1%，焦炭含C为85%，矿批为30t，焦批为8t，计算冶炼周期是多长时间。

（矿石堆比重r矿＝1.8t/m3，焦炭堆比重r焦＝0.45t/m3，炉料在炉内体积缩减系数为Ψ＝0.14）

答案：

O2＝0.21×（1-f）+0.5f＝0.21×（1-0.01）+0.5×0.01＝0.2129

Vo2＝V风·O2＝3000×24×60×0.2129＝919728m3/d

Gc＝24Vo2/22.4＝24×919728/22.4＝985422.9kg/d＝985t/d

G焦＝Gc/（85%×72%）＝985/（85%×72%）＝1609.5t

G矿＝30G焦/8＝30×1609.5/8＝6035.6t

PV１＝（G矿/r矿）+（G焦/r焦）＝（6035.6/1.8）+（1609.5/0.45）＝6930m3/d

T＝24Vu/PV1（1-Ψ）＝24×1513/6930×（1-14%）＝6.09h

33．某高炉实际鼓入风量为3000m3/min，风口20个，各风口均匀进风，风口前端取样分析CO2为1.5%，计算：

（1）从氧煤枪插入端至风口前端燃烧的煤量；

（2）风温提高多少?

（f＝1%，C风＝0.35Kcal/m3℃，煤粉含碳为75%，C完全燃烧放热为7980Kcal/kgC）

GC＝12×3000×1.5%/22.4＝24.1kg/min

G煤＝GC/0.75＝24.I/0.75＝32.1kg/min

煤粉燃烧放出的热量为：

ΔQ＝24.1×7980＝192318Kcal/min

Δt＝ΔQ/C风V风＝192318/3000×0.35＝183℃

34．已知某高炉炉料结构中含烧结矿80%，炉渣碱度R＝1.1，问需配加球团矿和生矿各百分之几?

（免加熔剂）。

已知矿批重9000kg/批，焦批重2200kg/批，喷煤6吨/小时，料速8批/小时。

铁的分配率为99.5%，SiO2/Si＝2.14。

原料成分如下：

生铁成分：

Fe：

95%,Si：

0.6%。

答案：

设球团配比x，生矿配比y

批烧CaO＝9000×80%×8.1%＝583.2（kg）

球CaO＝9000x×l.6%＝144x

生矿CaO＝9000y×2.0%＝180y

焦CaO＝2200×0.7%＝15.4（kg）

煤CaO＝（6000/8）×0.2%＝1.5（kg）

∑CaO＝600.1+144x+180y

批烧SiO2＝9000×80%×4.5%＝324.0

球SiO2＝9000x×8.0%＝720.0x

生矿SiO2＝9000y×0.126＝1134.0y

焦SiO2＝2200×0.05＝110.0（kg）

煤SiO2＝（6000/8）×0.07＝52.5（kg）

∑SiO2＝486.5+720.0x+1134.0y

批料产铁量：

烧结：

9000×80%×57%＝4104

球团：

9000x×62%＝5580x

生矿：

9000y×56%＝5040y

∑Fe＝4104+5580x+5040y

生铁量＝[0.995（4104+5580x+5040y）]/95%＝4295.3+5844.3x+5040.7y

生铁消耗SiO2＝2.14×生铁量×0.006＝55.16+75.0x+67.73y

进入渣中的SiO2＝∑SiO2－生铁消耗SiO2＝431.34+645.0x+1066.3y

应满足：

∑CaO/进入渣中的SiO2＝1.1和x+y＝20%

解得：

x＝17%；y＝3%

35．已知焦比400kg/t.Fe，煤比150kg/t.Fe，焦炭中含H2有机0.4%，挥发份H20.06%，CH40.03%，煤中H22.0%，H2O0.7%，在风量1423m3/t.Fe，湿分12g/m3时，煤气量为2002m3/t.Fe，煤气中H2为1.6%，CH4为0.05%，计算氢利用率。

答案：

焦碳中H2（不含CH4）：

H2焦＝[H2有+H2挥]K×22.4/2＝20.61m3

煤粉中H2（不含CH4）：

H2焦＝[H2有+（2/18）×H2O]G×22.4/2＝34.91m3

风中H2：

f＝12/8＝1.5%

H2风＝V风f＝21.35m3

ΣH2＝20.64+34.91+21.35＝76.87m3

进入CH4：

H2CH4＝（2002×0.05%-400×0.03%×22.4/16）×2＝1.67m3

2002×1.6%＝Σ（1-η）-H2CH4

η＝0.56

36．已知风量3200m3/min，鼓风湿度3%，富氧率3%，煤气中含N253.5%，求高炉煤气发生量？

答案：

鼓风中含N2为（1-3%）×（1-21%-3%）=73.72%

则煤气发生量由氮平衡得：

3200×73.72%/53.5%=4409m3/min

37．某1000m3高炉风温1100℃，风压0.3MPa，14个风口工作，风口直径160mm，V风仪=2500m3/min，漏风率10%，求风速和鼓风动能。

答案：

V风实=V风仪×（1-10%）=2250m3/min

标准风速=2250/（1/4×14×3.1415×0.162×60）=133m/s

实际风速V风实=P0V0T/T0P=0.101×133×（273+1100）/273×（0.101+0.3）=169m/s

鼓风动能E=1/2mv2=1/2×Q×r/（60×g×n）×V2风实=1/2×2250×1.293/（60×9.8×14）×1692=5046kg/m3

38．已知矿批21.6t，焦批6.0t，烧结矿和块矿分别含铁45.5%、44.25%，生铁含铁92%，Fe进入生铁98.4%，当风温由1030℃提高到1080℃时，求焦比多少？

在焦批不变时矿批多少？

（100℃风温影响焦比4%，熟料率95%）

答案：

每批料出铁=21.6×（45.5%×95%+44.25%×5%）×98.4%/92%=10.5t

焦比=6000/10.5=571kg/t

风温提高1080-1030=50℃时，焦比为571×（1-50/100×0.04）=560kg/t

焦批不变时：

现矿批×现焦比=原矿批×原焦比

现矿批=21.6×571/560=22t

39．某高炉矿批18吨，焦批4吨，喷煤量10t/h，料速7批/h，已知烧结矿、球团矿、焦碳、煤粉成分：

要求[Si]=0.4%，CaO/SiO2=1.1，铁的回收率99.6%，生铁含铁94%，计算烧结矿、球团矿的各占多少？

答案：

设烧结矿配比为x，球团矿配比为y，则：

x+y=1

18x×10%/[18x×5%+18y×8%+4×6%+10/7×5%-2.14×18×（50%×x+60%×y）×0.996/0.94×0.4%]=1.1

解方程得：

x=72.9%；y=27.1%

40．某高炉焦比420kg/t，煤比120kg/t，C焦＝85.23%，C焦＝80.0%；石灰石消耗24.5kg/t，CO2ф=42.93%；渣铁比400kg/t，渣中（S）0.8%；生铁成分（%）：

Fe—94.56、C—4.50、Si—0.52、Mn—0.29、P—0.10、S—0.03；炉顶煤气成分

（%，体积分数）：

CO—23.70，CO2—18.18，N2—56.32，CH4—0.6，H2—1.6；鼓风湿分f=2%，炉尘和C焦挥忽略不计。

试求：

（1）吨铁煤气发生量；

（2）吨铁耗风；（3）燃料在风口前的燃烧率；（4）铁的直接还原度rd。

答案：

（1）C气化=420×0.8523+120×0.8+24.5×0.4293×12/44-45=411.84kg/t

V煤气=1.8667×411.84/（0.2370+0.1818+0.006）=1810m3/t

（2）V风=1810×0.5623/[（1-0.02）×（1-0.21）]=1315m3/t

（3）1kgC耗风v风=0.933/（0.21×0.98+.05×0.02）=4.325m3/kgC

C风=1315/4.325=304.05kg/t

C燃=420×0.8523+120×0.8=453.97kg/t

则：

燃烧率=304.05/453.97=0.67或67%

（4）CdFe=C气化-