冶金工程函授班《冶金原理》大型作业
钢铁冶金原理试题及答案
2008 /2009 学年第 1 学期《钢铁冶金原理》考试试题A一、简答题 （共5题，每题4分，共20分）1. 请给出活度的定义及冶金中常用的三种标准态。
2. 什么是酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物？如何表示炉渣的碱度？3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？4. 何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自由能？写出形成质量1%标准溶液的标准溶解吉布斯自由能计算式。
5. 何为氧化物的氧势？氧化物的氧势与其稳定性关系如何？二、填空题（共20空，每空1分，共20分）1.在恒温、恒压下，溶液的 热力学性质 对某一组元 摩尔 量的 偏微分 值称为溶液中该组元的偏摩尔量。
2.在任意温度下， 各 组元在 全部 浓度范围内均服从 拉乌尔 定律的溶液称为理想溶液。
3.按照熔渣 离子 结构理论，熔渣由简单的 阳 离子、 阴 离子和复合 阴 离子团所组成。
4.熔渣的氧化性表示熔渣向 金属液（或钢液） 提供 氧 的能力，用熔渣中 FeO 的活度表示。
5.在一定温度下，把熔渣具有 相等 粘度的 组成点 连成线，称为熔渣的等粘度曲线。
6.若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成 正比 ，且反应 级数 与反应物的 计量系数 相等，这样的反应称为基元反应。
7.气体分子在 分子（或范得华）引力 的作用下被吸附到固体学生班级________________学生学号：□□□□□□□□□□□□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………或液体的表面上称为物理吸附；在 化学键力 的作用下被吸附到固体或液体的表面上，称为化学吸附。
三、分析题（共2题，每题12分，共24分）1．请写出图1中各条曲线所代表的反应，各区域稳定存在的氧化物，利用热力学原理分析各氧化物稳定存在的原因。
2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应：344[C](Cr O )3[Cr]4CO +=+，试用热力学原理分析有利于实现去碳保铬的热力学条件。
冶金原理习题
第二章 冶金动力学基础1． 铁矿石为CO(或H 2)还原的反应：FeO(s)+CO = Fe(s)+CO 2中，在稳定态下，当传质成为限制环节时，气相中每有一个CO 分子扩散到固体FeO 表面，发生化学反应，就将产生一个CO 2分子。
后者以相反方向从固体FeO 表面还原Fe 层向气相中扩散，形成等分子逆流互扩散。
试证明：每种气体分子的总传质速率等于其扩散速率。
解 气相中，由于CO 和CO 2浓度之和为常数，即 2()()c C O c C Oc o n s t +=2()()0d CO d CO dt dt+= 即 2()()d CO d CO dt dt =- 又因气相混合物中，22co co CO CO D D D --==,故从菲克第一定律，可得 ()CO d CO J D dx =-，22()CO d CO J D dx=- 即在等分子逆流扩散的气相中，组分CO 和CO 2不仅具有大小相等、方向相反的浓度梯度，而且扩散传质速率的绝对值夜彼此相等。
又由于无压力变化，就不能出现气体的总流动，即v ∑=0，因此，每种气体分子的总传质速率就等于其扩散速率，即2,,CO D CO D CO J J J ∑==。
2． 在30t 电炉内，钢水含锰w[Mn]=0.30%，经过半个小时后下降到w[Mn]=0.06%。
钢-渣界面上w[Mn]=0.03%，钢水层深度为50cm ，在氧化期加矿石供氧，钢-渣界面积等于钢液静止的2倍。
8211.110Mn D m s --=⨯ 。
试求[Mn]在钢液边界层内的传质系数及钢液边界层的厚度。
解 利用教材式（2-30）0lg 2.3c c A t c c Vβ-⨯⨯-平平＝- 02.3l g /c c A t c c V β-⎛⎫=- ⎪-⎝⎭平平式中 ()333010/710 4.29V =⨯⨯= 3m()2222 4.29/(5010)17.14A V L m -⎡⎤=⨯=⨯=⎣⎦410.060.0317.142.3lg 3060 3.05100.30.03 4.29m s β---⎛⎫=-⨯⨯=⨯ ⎪-⎝⎭8441.1100.36103.0510Dm δβ---⨯===⨯⨯3． 以速度0.501m s - 的还原性混合气体通入盛有直径为3210m -⨯球团的实验炉内，还原反应的限制环节是球团外气相边界层的外扩散。
冶金原理完整版
冶⾦原理完整版冶⾦原理（1）复习题1、判断具体浸出的⽬的。
浸出的实质在于利⽤适当的溶剂使矿⽯、精矿和半成品中的⼀种或⼏种有价成分优先溶出，使之与脉⽯分离。
（指借助于溶剂从固体物料中提取可溶组分。
）2、当⽤⽓态H2S使浸出液中的⾦属离⼦呈硫化物形态有效沉淀出来，常采取什么措施？⼀是使有价⾦属从稀溶液中沉淀，得到硫化物富集物，以备进⼀步回收处理；另⼀是使伴⽣⾦属呈硫化物形态沉淀，使其与主要⾦属分离3、如何提⾼浸出过程的速率？（1）提⾼温度（2）提⾼浸出剂浓度C O（3）降低精矿颗粒的原始半径（4）搅拌4、在⽤形成氢氧化物分离浸出液中的⾦属离⼦时，如何判断氢氧化物⽣成的次序？1当氢氧化物从含有⼏种阳离⼦价相同的多元盐溶液中沉淀时，⾸先开始析出的是其形成pH 最⼩，从⽽其溶解度最⼩的氢氧化物。
2在⾦属相同但其离⼦价不同的体系中，⾼价阳离⼦总是⽐低价阳离⼦在pH更⼩的溶液中形成氢氧化物，这也是由于⾼价⾦属氢氧化物⽐低价氢氧化物的溶解度更⼩的缘故。
5、对属于液固反应的浸出过程，浸出速率和哪些因素有关？多相反应的特点是反应发⽣在两相界⾯上，反应速度常与反应物在界⾯处的浓度有关，同时也与反应产物在界⾯的浓度及性质有关，所以反应速度与反应物接近界⾯的速度、⽣成物离开界⾯的速度及界⾯反应速度有关，其中最慢的⼀个步骤决定整个反应速度。
在许多固液反应中，扩散常常是最慢步骤。
另外，多相反应速度还与界⾯的性质、界⾯的⼏何形状、界⾯⾯积以及界⾯上有⽆新相⽣成有关。
6、根据什么原则选择浸出剂？1、所选浸出剂能有效分解矿物2、在处理多⾦属复杂矿时，应能有效地综合回收多种⾦属。
3 、根据产品的数量、质量、⽣产规模及下⼀步⼯艺的衔接来选择最合适的浸出剂。
4 、要求流程简短，设备简单，⾦属收率⾼、产品成本低。
5 、符合劳动保护和⼯业卫⽣、环境保护等要求。
其它还有矿⽯的性质、浸出剂的价格及其消耗量、浸出剂的的腐蚀性及其所需的设备材料、浸出液进⼀步处理的难易以及浸出剂再⽣⽽循环使⽤的可能性。
冶金传输原理作业汇总
冶金传输原理作业(c).注意希腊符号的书写;(d)注意单位的检查;(e).用同一种颜色的笔书写. 1. 名词解释[1] 流体的粘度与运动粘度 [2] 理想流体与实际流体 [3] 牛顿流体与非牛顿流体 [4] 质量力和表面力 [5] 流线与迹线 2.简答题[1] 什么是流体连续介质模型？说明研究流体力学引入连续介质概念的必要性和可能性 [2] 简单表述流体粘性产生的机理。
温度对液体和气体的粘性的影响有何不同。
为什么会有这种不同?[3] 研究流休运动的Lagrange 法和Euler 法有什么区别和联系系？沿江河设置的水文观测站和陆地设置的气象观测站，前者观刚洪水的传播，后者收集天气预报数据，问它们属于拉格朗日法还走欧拉法？1. 怎样理解层流和紊流剪应力的产生和变化规律不同，而均匀流动方程式?2. 紊流的瞬时流速、时均流速、脉动流速、断面平均流速有何联系和区别?3. 紊流不同阻力区(光滑区、过渡区、粗糙区)沿程摩阻系数λ的影响因素有何不同?4. 什么是当量粗糙, 当量粗糙高度是怎样得到的?5. 试比较圆管层流和紊流水力特点(剪应力、流速分布、沿程水头损失、沿程摩阻系数)的差异?1．怎样判别粘性流体的两种流态——层流和湍流2．为何不能直接用临界流速作为判别流态(层流和湍流)的标准?3．常温下，水和空气在相同直径的管道中以相同的速度流动，哪种流体易为湍流?为什么？ 1. Euler 运动微分方程各项的单位是什么？2. 归纳伯努利方程，a)适用的围；b).各项比能的单位。
(1)造成局部压力损失的主要原因是什么?(2)什么是边界层?提出边界层概念对流体力学研究有何意义? 计算题1.设有温度为0℃的空气，以4m/s ，的速度在直径为100mm 的管中流动,试确定其流动形态.若管中的流体先后换成水和油，它们的流速均为0.5m/h 水的运动粘度621.79210/m s ν-=⨯，油的运动粘 度623010/m s ν-=⨯，试问水和油在管中各何种流动形态?2如图所示，试说明流体以流率q 沿长L 的圆锥形渐变管流动时雷诺数Re 的变化规律。
钢铁冶金与材料工程作业指导书
钢铁冶金与材料工程作业指导书第1章钢铁冶金基本原理 (4)1.1 铁矿物的还原过程 (4)1.1.1 铁矿物的种类及特性 (4)1.1.2 还原反应及其动力学 (4)1.1.3 还原过程的影响因素 (4)1.2 炼铁炉内的物理化学变化 (4)1.2.1 高炉结构及原理 (4)1.2.2 炼铁过程中的物理化学变化 (4)1.3 炼钢的基本原理 (5)1.3.1 炼钢的目标和过程 (5)1.3.2 炼钢反应及设备 (5)1.3.3 炼钢过程中的质量控制 (5)第2章炼铁工艺与技术 (5)2.1 高炉炼铁工艺 (5)2.1.1 高炉炼铁原理 (5)2.1.2 高炉炼铁流程 (5)2.1.3 高炉操作关键点 (6)2.2 热风炉操作与维护 (6)2.2.1 热风炉运行原理 (6)2.2.2 热风炉操作要点 (6)2.2.3 热风炉维护措施 (6)2.3 其他炼铁方法简介 (6)2.3.1 直接还原铁 (7)2.3.2 熔融还原铁 (7)第3章炼钢工艺与技术 (7)3.1 转炉炼钢工艺 (7)3.1.1 转炉炼钢原理 (7)3.1.2 转炉炼钢设备 (7)3.1.3 转炉炼钢操作流程 (7)3.2 电炉炼钢工艺 (7)3.2.1 电炉炼钢原理 (7)3.2.2 电炉炼钢设备 (7)3.2.3 电炉炼钢操作流程 (8)3.3 精炼与连铸技术 (8)3.3.1 精炼技术 (8)3.3.2 连铸技术 (8)3.3.3 精炼与连铸技术的结合 (8)第4章钢的凝固与铸造 (8)4.1 钢的凝固过程 (8)4.1.1 初晶形成 (8)4.1.2 晶粒长大 (8)4.1.3 凝固收缩 (8)4.1.4 溶质元素再分配 (9)4.2 铸锭组织与缺陷 (9)4.2.1 铸锭组织 (9)4.2.2 铸锭缺陷 (9)4.3 铸造工艺与设备 (9)4.3.1 铸造工艺 (9)4.3.2 铸造设备 (9)第5章钢的压力加工 (10)5.1 锻造工艺与设备 (10)5.1.1 锻造工艺概述 (10)5.1.2 锻造设备 (10)5.2 挤压工艺与设备 (10)5.2.1 挤压工艺概述 (10)5.2.2 挤压设备 (10)5.3 热轧与冷轧工艺 (11)5.3.1 热轧工艺 (11)5.3.2 冷轧工艺 (11)5.3.3 热轧与冷轧设备 (11)第6章钢的热处理与表面处理 (11)6.1 钢的热处理原理 (11)6.1.1 相变原理 (12)6.1.2 晶粒长大原理 (12)6.1.3 残留应力原理 (12)6.2 常见热处理工艺 (12)6.2.1 退火 (12)6.2.2 正火 (12)6.2.3 淬火 (12)6.2.4 回火 (12)6.3 钢的表面处理技术 (12)6.3.1 镀层技术 (12)6.3.2 涂层技术 (13)6.3.3 热喷涂技术 (13)6.3.4 阳极氧化 (13)6.3.5 化学转化处理 (13)第7章钢铁材料的功能与应用 (13)7.1 钢铁材料的力学功能 (13)7.1.1 拉伸功能 (13)7.1.2 冲击功能 (13)7.1.3 硬度 (13)7.1.4 疲劳功能 (13)7.2 钢铁材料的耐腐蚀功能 (14)7.2.1 钢铁材料的腐蚀类型 (14)7.2.2 影响耐腐蚀功能的因素 (14)7.2.3 提高耐腐蚀功能的方法 (14)7.3 钢铁材料的应用领域 (14)7.3.1 结构工程领域 (14)7.3.2 机械制造领域 (14)7.3.3 能源和环保领域 (14)7.3.4 交通工具领域 (14)7.3.5 医疗器械领域 (14)7.3.6 其他领域 (14)第8章材料制备与加工新技术 (14)8.1 粉末冶金技术 (15)8.1.1 粉末制备 (15)8.1.2 成型工艺 (15)8.1.3 烧结工艺 (15)8.2 3D打印技术在钢铁冶金中的应用 (15)8.2.1 3D打印技术的原理与分类 (15)8.2.2 3D打印技术在钢铁冶金领域的应用 (15)8.3 新型加工技术简介 (15)8.3.1 激光加工技术 (16)8.3.2 超声波加工技术 (16)8.3.3 电解加工技术 (16)8.3.4 离子束加工技术 (16)第9章质量控制与检测技术 (16)9.1 钢铁产品的质量标准 (16)9.1.1 化学成分标准 (16)9.1.2 力学功能标准 (16)9.1.3 工艺功能标准 (17)9.2 常见质量检测方法 (17)9.2.1 化学成分分析 (17)9.2.2 力学功能检测 (17)9.2.3 无损检测 (17)9.3 检测设备的选用与维护 (17)9.3.1 检测设备的选用 (17)9.3.2 检测设备的维护 (17)第10章安全生产与环保措施 (18)10.1 钢铁冶金过程中的安全隐患与预防 (18)10.1.1 隐患识别 (18)10.1.2 预防措施 (18)10.2 环保法规与环保措施 (18)10.2.1 环保法规 (18)10.2.2 环保措施 (18)10.3 清洁生产与资源综合利用 (18)10.3.1 清洁生产 (18)10.3.2 资源综合利用 (19)第1章钢铁冶金基本原理1.1 铁矿物的还原过程1.1.1 铁矿物的种类及特性钢铁冶金过程始于铁矿石的还原。
冶金原理试题,TEST1-ANSWER
3.185Test1Diffusion and Heat ConductionSolutions1.Write your name on all of your answer bookletsWhew,that was a hard one!2.Nitriding of an iron thinfilmWhy would you want to make such afilm?I’ve no idea...(a)This has a zero initial condition,andfixed concentration boundary condition at x=0(the exposedtop surface of thefilm);so at least to start,it’s an erfc.Then when the nitrogen in the tail of the erfc reaches the bottom of thefilm,it hits what we’re assuming is an impermeable wall,a no-flux boundary condition.So the derivative is always zero there at the Fe-Si interface,and the concentration rises until reaching a steady-state with uniform nitrogen concentration across the iron.Approximate nitrogen concentration profilein the ironfilm at several times.(b)As mentioned above,this is an erfc solution:C=C s erfcx2√Dt.(c)This ceases to be valid when thefilm is no longer semi-infinite,so forfilm thickness L,the validitycriterion is:t≤L2 16D.For L=10µm=10−3cm and D=10−8cm2s,this gives t=6.25seconds.(d)This is a bit tricky.We have afilm offinite thickness,which right away suggests the Fourier seriesas a solution.But we’ve only used that solution forfinite systems withfixed concentration on both sides,using half of one square wave period;here we have onefixed concentration boundary condition and one zero-flux condition.The solution is to use one-quarter of a square wave period,with C av=C s to get the surface concentration right,and∆C=−C s to get the initial condition,since it’s below the surface concentration.The half-period is twice thefilm thickness2L which is20µm(since we’re using one-quarter of the period for L).At long times,the series terms with n>1decay rapidly,so we’re left with the n=1term:C=C s−4C sπexp−π2Dt(2L)2sinπx2L(e)We want to calculate t when C(x=L=10µm)=0.9C s:0.9C s=C s−4C sπexp−π2Dt(2L)2sinπL2LNote sin(π/2)=1so that part drops out.4πexp−π2Dt(2L)2=0.1π2Dt (2L)=−ln0.1π4=ln40πt=(2L)2π2Dln40π=(2×10−3cm)2π2·10−8cm2sln(12.7)=103seconds3.The FFC-Cambridge process for titanium reductionOur assumptions really didn’t do justice to the complexity of the process,with its various electrochem-ical complications.The driving force of voltage drop,which produces an electricfield,works against the chemistry which wants to produce oxide.However,the basic principle of the sum of reaction and diffusion resistances still holds(plus an ad-ditional resistance to electron conduction through the oxide),and of particular importance to this process,the efficiency depends on the extent to which the diffusional resistance can be minimized so it comes close to using the minimum energy required to reduce the oxide.In that sense,the thickness of the resulting porous titanium layer(represented by Y here)is crucial;to maintain reaction limitation, itsfinal value must be small enough to give a small Biot number.(a)The two mechanisms here are diffusion and heterogeneous chemical reaction at an interface;theseoperate in series.So the relevant dimensionless number is the ratio of the two resistances,which is the(mass transfer)Biot number given byBi=kY D;when it is large,the reaction is fast and diffusion is slow,so the process is diffusion-limited. (b)The problem states that the oxygen concentration in the oxide is very uniform,and at the outersurface of the titanium it’s zero.The maximum possible concentration in the titanium is C eq,soC i,the concentration in the titanium at the interface,must be between zero and C eq.The reaction rate is proportional to the difference between C eq and C i;the diffusionflux is proportional to C i(minus zero).If the Biot number is small,then the reaction is slow and diffusion is fast,so C i will be close to zero;the slow reaction results in very small C i(you can think of this as:any oxygen which gets through the slow reaction gets rapidly diffused across the titanium,so its concentration in the titanium is low).Conversely,if the Biot number is large,then the reaction is fast and diffusion is slow,so there will be a big concentration difference between the two faces of the porous titanium layer,and C i is close to C eq.(c)The concentration at x=Y is C i,and the concentration at x=0is zero,so theflux is:J O=−D C i−0Y=−DC iY.(d)This is the classic linear→parabolic reaction→diffusion-limited growth curve:This is a neat process,and has some advantages over the current Kroll process for making titanium (whose inventor was so disappointed with his process that he was certain something better would come along within5-10years—that was50years ago).The energy efficiency is enormously better,but any impurities in the TiO2are also present in thefinal titanium product.Furthermore,this requires expensive pre-processing to shape the titanium oxide into the little pellets which go on the electrodes, and post-processing to consolidate the bits of porous titanium(which need to be thin,see the solution preamble above)into a solid ingot.My group is working with a group at Boston University to develop a process which purifies and consolidates at the same time as it reduces,going from cheap granular low-purity TiO2to dense high-purity Ti at high efficiency and all in one step.Several things could go wrong with various parts of the process,rendering it ineffective,but if it works,it will bring down the price of titanium enormously—and you will definitely hear about it...4.Cooling of a little plastic widgetNote that the ten seconds of free fall corresponds to500meters of height,so that part of the problem was just a bit unrealistic.Oh well.(a)The Biot number is simplyBi=hLk=40Wm2·K·0.005m2.0Wm·K=0.1.The Newtonian Cooling assumption therefore applies,with uniform temperature across the widget.(b)The Fourier number isFo=αtL=ktρc p L=2.0Wm·K·10s900kgm3·2500Jkg·K·(0.005m)2=0.356.(c)Because the Biot number is so small,the Newtonian cooling equation should apply;this equationis very accurate even for complex geometries like this one.T−T fl T i−T fl =exp−AhtVρc ptT=T fl+(T i−T fl)exp−AhtVρc ptT=20◦C+(160◦C−20◦C)exp−2×10−4m2·40Wm2·K·10s5×10−8m3·900kgm3·2500Jkg·KT=20◦C+140◦C exp(−0.711)=88.8◦CThis temperature is the uniform temperature of the whole widget,and thus applies in the“center”and everywhere else.(d)The thermal conductivity does not enter into the Newtonian cooling equation in part4c,so itwould appear that thefinal temperature would be unchanged.However,lowering the thermal conductivity increases the Biot number(since k is in the denom-inator),which in part4a was shown to be just at the Newtonian cooling threshold.Thefinal temperature in this case will thus be slightly higher than was predited in part4c.Then again,a better estimate of the Biot number than in part4a would use the volume/surface area ratio of0.25mm for L instead of the maximum dimension.In this case,the Biot number would go from0.005to0.01,still raising the center temperature,but only very slightly.。
冶金工程原理
冶金工程钢铁工业是国家的基础工业之一，钢铁产量往往是衡量一个国家工业水平和生产能力的主要标志，钢铁的质量和品种对国民经济其它工业部门产品的质量，都有着极大的影响。
提高效率的长远发展需求提供促进作用无论是什么企业，要挑战的都是是一个网络盛行、信息快速普及以及无国界竞争的时代，如何运用独特的商业模式提升企业的生产力、反应力，已是企业的首要问题，由于当前冶金行业投资过热，新建企业逐渐增多，同时国家加大了宏观调控的力度，尤其是近期国家关于淘汰落后产能、节能减排等一系列调控政策的实施，形成了冶金企业重组以及部分落后企业被淘汰出局的格局。
在这样的形式下就形成了钢铁冶金联合企业。
对于冶金行业来说，其生产环节是一个复杂而庞大的生产体系，每个生产环节都有其主要生产过程、主要设备、生产方法以及特点。
主要包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等。
生产工序的系统化，创新，成为企业产品竞争实力的主要体现。
选矿选矿经历了从处理粗粒物料到细粒物料、从处理简单矿石到复杂矿石、从单纯使用物理方法向使用物理化学方法和化学方法的发展过程。
包括精矿、中间产品、尾矿的脱水，尾矿堆置和废水处理。
选矿主要在水中进行，选后产品需要脱水干燥。
方法有重力泄水、浓缩、过滤和干燥。
尾矿水可回收再用。
不合排放标准的废水须经净化处理。
旧尾矿场地要进行植被、复田。
1.炼铁炼铁是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程，其中，高炉冶炼在钢铁工业中占有重要地位。
具体的炼铁过程为：(1)炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)(2)从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气(3)在高温下焦炭（也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。
(4)炼出的铁水从铁口放出(5)铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。
(6)产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
冶金传输原理习题集
《冶金传输原理—传热传质》部分习题集一、概念题-11. 温度场2. 温度梯度3. 对流给热（对流换热）4. 热流量与热通量5. 流向传质与非流向传质6. 热通量与传质通量7. 黑体8. 黑度（辐射率） 9. 热辐射 10. 有效辐射 11. 角系数 12. 非稳态导热13. 导热问题第三类边界条件（导热问题第一类边界条件） 14. 热边界层（传质边界层） 15. 努塞尔特准数及其物理意义 16. 格拉晓夫准数及其物理意义 17. 施密特与修伍德准数的表达式 18. 傅立叶准数及其物理意义 19. 修伍德准数的表达式 20. 傅立叶准数的物理意义二、概念题-21. 在平板层流给热分析解法求解对流给热系数的过程中，层流边界层对流给热微分方程组有四个微分方程，若用文字或数学解析式表达，它们分别是① 、② 、③ 、和④连续性方程（0=∂∂+∂∂y v x v y x ）。
2. 影响流体对流给热系数的因素可以归结为四个方面。
他们是 、 、温度 和 壁面几何形状与位置。
3. 求解传热微分方程或传质微分方程的定解条件一般有四类，分别是 、 、 和边界条件。
4. 根据斯蒂芬－波尔兹曼定律和有关实际物体黑度的定义，实际物体的辐射力与温度的关系可表示为：E ＝ w/m 2，其中 ε 称为物体的黑度，或称 ，其值介于0～1之间。
5. 对三维稳态导热的有限差分方法来说，任何一个内部节点的温度，其实就等于周围相邻节点温度的 ，即t i,j,k = 。
6. 影响流体对流给热系数的因素可以归结为四个方面。
它们分别为：流体流速、 、 和 。
7. 根据动量守恒定律，可以推导出纳维－斯托克斯方程；根据 ，可以推导出传热微分方程；根据质量守恒定律则可以分别推导出流体连续性方程方程和 微分方程。
8. 研究对流给热的主要任务，就是求解对流给热系数h 。
一般求解h 的方法有四种，它们分别是 、边界层近似积分解、 、和 。
9. 如果动量传输微分方程可以写作x x x x xz x y x x x g x pz v y v x v v z v v y v v x v v v +∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ρτ1222222，则热量传输微分方程可以写作 ，质量传输微分方程可以写作 。
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冶金工程函授班《冶金原理》大型作业
姓名
一.判断题
( ) 1、热力学第一定律用于研究宏观体系变化中的能量传化问题.。
( ) 2、内能是体系的性质，是状态函数。
( ) 3、在氧化物的ΔGº-T关系图上，氧化物的氧势线越高，氧化物越稳定。
( ) 4、金属熔体对夹杂物的润湿性较好，将有利于夹杂物的上浮去除。
( ) 5、在冷却过程中，液相组成随温度变化而变化，但其方向总是背向析出组元的方向。
这就是所谓的背向规则。
( ) 6、对复杂反应不能直接应用质量作用定律。
( ) 7、冶金反应多是在高温下进行的多相反应，反应过程成为控制冶金反应速率的限制性环节。
( ) 8 、主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中生成的氧化物组成的熔体。
( ) 9、脱硫反应为吸热反应，降低温度有利于脱硫反应。
比CO还原能力强。
（） 10、温度高于1083K时，H
2
( ) 11、标准状态下，固态的元素，ΔHº298=1000。
( ) 12、热容和比热与物质的性质、状态、数量单位、温度、加热条件等有关。
( ) 13、在标准状态下，氧势线在上的氧化物的对应元素可以还原氧势线位置在下的氧化物。
( ) 14、金属熔体对耐火材料的润湿较好时，将有利于耐火材料的保护。
( ) 15、相律只适合平衡过程。
( ) 16、化合物发生相变时，生成的异相成份与原成份不同，则这种化合物为同分熔点化合物。
( ) 17、限制环节不是一成不变的，当外界条件改变时，限制环节可能发生相应变化。
( ) 18 、有色冶金中，一般说来，酸度小于或等于1的渣属于酸性渣。
( ) 19、碳的完全燃烧和不完全燃烧的△G0在任何情况下都是负值，因而这两个反应在高温下不能完全反应。
（） 20、炉渣碱度越高；熔池的温度越高，回锰的程度也越低。
二、填空
1、热力学研究的内容为化学变化的和问题。
2、热力学第一定律的数学表述为 。
3、
说明在等温、等压且不涉及 的条件下，过程自发地向亥姆霍次自由能 的方向进行
4、研究冶金反应动力学主要是确定 。
反应的总速率取决于各个环节中 ，这一环节称为限制性环节。
5、确定化学反应限制性环节有三种方法即 ，浓度差法和 。
6、金属熔体的物理化学性质包括密度、 、 、熔点、 、蒸汽压、电阻率等。
7、熔渣的副作用有：对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷，大大地增加了 ，降低了 。
8、熔渣的氧化性就是熔渣向金属液 ，与渣的 和温度有关。
9、火法冶金常用的燃料有 ，气体燃料和 。
10、在氧气转炉中，排出 的不均匀性和由它造成的熔池上涨往往是
产生 的主要原因。
11、热力学第二定律用于研究变化过程的 、限度以及 和 的理论。
12、焓H 为状态函数，其热值只取决于体系的 ，与过程的 无关。
13、从冷却过程看，相变反应可分为两种基本类型即 和 。
14、常用浓度三角形表示三元系的组成，常用的是 三角形法。
组元的浓度可
16、界面化学反应包括气体还原剂的 、吸附的还原剂与氧结合生成产物以及产
物气体的 等过程。
17、保护渣的主要作用是减少熔融金属液面与大气的接触、防止其 ，减少金属液面的 。
18、钢铁冶金中，用渣中 的含量来表示熔渣的氧化性,严格地讲，应以渣
中 表示熔渣的氧化性。
19、根据氧化物对O 2-离子的行为，氧化物分为 ， ，和两性氧化物。
20、从熔池排出CO 气体产生沸现象，使熔池受到激烈地搅拌动，起到
和 的作用。
0≥-dA
三、选择题
1、物质表面润湿程度常以接触角θ表示， ，液体对固体的润湿越差，越易
于分离。
A θ越大
B θ越小
C θ一定
2、对冶金过程而言，由于所研究的体系一般都是由凝聚相组成的，压力的影响很小，所以相律可表示为 。
A F=C －P+3
B F=
C －P+2 C F=C －P+1
3、由固溶体或固体化合物分解成两个固相的反应属于 反应。
A 共晶
B 共析
C 包析
4、化合物发生相变时，生成的异相成份与原成份不同则这种化合物 化合物。
A 异分熔点
B 同分熔点
C 变异熔点
5、高温冶金过程的限制性环节多为 。
A 化学反应
B 扩散控制
C 反应物浓度
6、按分子理论，熔渣从金属液中吸收有害杂质S 及P 的能力通常情况下决定于渣中存在的自由 。
A MgO
B CaO
C FeO
7、钢铁冶金中，习惯上用 表示熔渣的酸碱性。
A 酸度
B 化学性质
C 碱度
8、当熔渣中的氧势小于金属液中的氧势时，此炉渣为 渣。
A 还原性
B 氧化性
C 中性
9、用渣中FeO 的活度a(FeO)值的大小来表示熔渣氧化性的强弱的依据是 。
A 它的供氧可能性最大
B 只有它能在金属液（钢液）中溶解
C 它是氧化性的
10、脱碳反应的环节包括 。
A 反应物C 和O 向反应区扩散
B [C]和[O]进行化学反应
C 排出反应产物
11、 可用来作为过程可逆性的判据，不等式两侧的差值 ， 过程的不可逆程度越大。
A 越大
B 越小
C 相等
T
Q S δ∑≥∆
12、液相与固相化合成为另一固相的反应称为反应。
A 包晶
B 共析
C 包析
13、正常情况下，液态金属中的元素扩散系数渣中组元的扩散系数，金属侧的
扩散不会成为限制性环节。
A 远小于
B 远大于
C 等于
或其他酸性氧化物结合的自
14、按分子理论，熔渣的氧化能力决定于其中未与SiO
2
由的浓度。
A MgO
B CaO
C FeO
15、对于炼钢渣，碱性渣的碱度约为。
A 2.5－4
B 1－2
C 1.5－2.5
16、熔渣的供氧能力或吸收氧的能力取决于熔渣中与金属液中的相对大小。
A 还原性
B 氧化性
C 氧势
+C=2CO，在高温下向正方向进行时是反应。
17、碳的气化反应：CO
2
A 布多尔
B 歧化
C 煤气燃烧
18、炼钢过程可概括为四脱二去，调温，。
A 脱碳
B 去夹杂 C调成分
19、大量的通过渣层是产生泡沫渣和气-渣-金属三相乳化的重要原因。
A CO气体
B CO
气体 C FeO
2
20、熔池中过剩氧Δ[%O]的大小与脱碳反应动力学有关，脱碳速度大，则反应接近平衡，
过剩氧值。
A 较大
B 较小
C 不变
四、名词解释题
1、表面吸附：
2、标准生成自由能：
3．间接氧化：
4．过剩氧：
5、化合物的标准生成焓：
6、自由度数：
7、熔化温度：
8、沉淀脱氧：
五．分析及计算：
1、什么是熔渣？熔渣组分的来源有哪些？熔渣的作用？
2、根据分子理论，写出脱硫反应式，根据反应式分析影响脱硫的因素并说明在生产实践中采取的有利脱硫的措施。
3、钢液中氢的质量分数为2×10-3%，碳的质量分数为1.0%。
试求：ω［C］下降到0.2%时钢液的ω［H］？如脱碳速率为0.01%/min，试求：氢被除去所需的时间？
4、在用硅还原MgO的过程中，工业上用的方法是在添加CaO的条件下（形成Ca2SiO4）进行真空冶炼，试分析其基本依据，并计算真空冶炼过程体系所允许的最大压力。
（15分）+O2=SiO2（S）ΔG1=－905800－175.7T J·mol-1
已知：Si
（S）
Si（l）+O2=SiO2（S）ΔG2=－940150+195.8T J·mol-1
2Mg（g）+O2=2MgO（S）ΔG3=－1428800+387.4T J·mol-1
2CaO（S）+SiO2（S）=Ca2SiO4（S）ΔG4=-126360-5.02T J·mol-1。