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1、北科大冶金工程专业课考研资料独家整理/考研经验分享冶金工程试验技术1、电阻炉加热原理是什么？电热体分几类？答：电阻炉是将电能转换成热能的装置。当电流I通过具有电阻R的导体时，经过t时间便可产生热量Q： Q0.24I2Rt。当电热体产生的热量与炉体散热达到平衡时，炉内即可达到恒温。电热体分为金属和非金属两类。2、常用的金属和非金属电热体有哪几种？它们的使用温度和气氛要求如何？ 答：(1)金属电热体通常制成丝状，缠绕在炉管上作为加热元件，常用的电热丝有： 铬镍合金丝可在1000以下的空气环境条件下长期使用。 铁铬铝合金丝使用温度在1200以下，可以在氧化气氛下（空气）使用 。 铂丝和铂铑丝铂丝使用
2、温度在1400以下，铂铑则可用到1600。 能在氧化气氛（空气）中使用。钼丝Mo的熔点高，长期使用温度可达1700，但Mo在高温氧化气氛中可成氧化钼升华，因而仅能在高纯氢、氨分解气或真空中使用。（2）非金属电热体非金属电热体通常做成棒状或管状，作为较高温度的加热元件，常用的非金属电热体有如下三种：硅碳电热体SiC电热元件在氧化气氛下能在1400以下长期工作,棒状SiC常用于箱式电阻炉（也称为马弗炉），管状SiC用于管式电阻炉。硅钼电热体-MoSi2电热元件可在氧化气氛中1700以下使用,一般做成I或U型，。石墨电热体-石墨电热体在真空或惰性气氛中使用温度可达2200，一般在1800以下使用。但
3、石墨在高温下容易氧化，需在保护气氛（Ar、N2）中使用。通常加工成管状，用于碳管炉（也称为汤曼炉）电热元件，也可做成板状或其它形状。3、感应炉有哪几类？电磁搅拌强度与什么因素有关？电磁搅拌有哪些有益和有害作用？答：感应炉可分为以下三种：工频感应炉(50或60HZ)、中频感应炉(150-10000HZ)、高频感应炉(10-300KHZ)。（真空感应炉是用来进行真空冶炼的设备。真空炉的电源设备与中频感应炉基本相同。真空炉的感应圈和坩埚部分被放在能够密封的炉壳内（如图2-5所示），由真空泵抽气后，真空度可达到1.34-0.134Pa范围内。）电磁搅拌的强弱与电流频率的平方根成反比，与炉料的吸收功率成
4、正比。使钢液产生电磁搅拌的电磁力FKP/。如需脱除氩气中的杂质氮，可用600镁屑脱氮，反应式为：N2+3Mg=Mg3N2。（2）CO的净化用钢瓶装的高压CO2通过加热到1150-1200的木炭而制得的CO中，其主要杂质是CO2和N2。其中CO2杂质可以用50%KOH溶液或碱石棉除去，然后再按照CaCl2硅胶P2O5的次序进行脱水。因铁矿石还原实验常用CO N2的混合气体，所以N2杂质不必去除。（）H2的净化钢瓶装氢气的主要杂质是O2、N2和水。一般将H2通过加热到400的铂（或钯）石棉或经过活化后的105催化剂（一种含钯为0.03%的分子筛，呈颗粒状，它能使氢和氧在室温下迅速化合为水），在催化
5、作用下产生如下反应脱除O2：2H2+O2=2H2O。然后再经过硅胶，P2O5干燥脱水，即可满足大多数实验的要求。8、获得真空的方法有哪几种？低真空和高真空度的范围是多少？答：获得真空的方法：主要方法：用真空泵抽气；吸附：辅助方法，加入吸附剂，将气体吸附冷凝：辅助方法，用液氮将气体冷凝。低真空度：3-1Pa 高真空度：-1-6Pa （超高真空度； -6Pa）9、真空泵有哪几类？各有什么特点？答：机械真空泵：有旋片式真空泵、往复式真空泵、滑针式真空泵等。一般能达到小于Pa的低真空度。油扩散泵：由加热部分、冷却部分和喷射部分组成。工作时经电炉加热使泵体内的扩散油挥发成蒸汽，油蒸汽沿导管上升由喷嘴喷出
6、。一般可达小于Pa的高真空度。水蒸气喷射泵：由高速水蒸气喷入抽气机造成低压空间，被抽气体不断流入这一低压空间，被水蒸气带出而获得真空一般可达小于Pa的低真空度。10、 什么叫偏光？偏光显微镜主要用来鉴定什么矿物？有哪几种鉴定方法？答：偏光是在光路中加入起偏振镜和检偏振镜构成的。自然光（灯光）通过偏振镜可变为偏振光，在偏光下可观察到透明矿物的物理光学性质，以作为鉴别矿物的依据。()单偏光观察在光路中仅插入下偏光镜(起偏镜)， 得到单偏光光路。在单偏光下可观察到物相的形状、大小、数量、分布、透明度、 颜色、 多色性及解理。 ()正交偏光观察 在单偏光光路的基础上，加入上偏光镜(检偏镜)，即构成正交
7、偏光光路，可对矿物的消光性，干涉色等光学性质进行测定。偏光通过均质体矿物后， 振动方向不发生变化， 所以光不能通过上偏光镜， 视场呈黑暗消光现象。非均质体矿物因光学性质各向异性，旋转载物台一周，出现四明四暗，即出现四次消光现象。 在正交偏光下观察到有四次消光现 象的矿答：偏光显微镜薄片的制作：将样品粘附在载玻璃片上，磨到0.03mm厚度，至透明，放在岩相显微镜观察。 反光显微镜光片的制作：将试样粗磨、细磨、抛光后，在金相显微镜下观察。14、X光衍射和电子探针鉴定矿物的目的是什么?答：X光衍射：利用X射线衍射方法，对试样中由各种元素形成的具有固定结构的化合物进行定性和定量分析，其结果不是试样的化
8、学成分，而是由各种元素形成的具有固定结构的化合物的组成和含量。电子探针：获得样品表面形貌放大像后，能同时进行指定微区的化学成分分析。15、差热分析法的主要用途是什么？答：利用差热分析，可测得试样发生吸热或放热反应时的温度（或时间）。差热分析主要应用在测量(1) 无机化合物；(2)金属、合金、矿物、黏土；(3)高分子化合物；(4)有机化合物；(5)电器、电资产品；(6)陶瓷、水泥、玻璃、耐火材料等材料的反应热、分解和降解、相变、结晶化、脱水、热力学常熟和熔点等。16、定量分析有哪几个步骤？ 答：定量分析步骤：1）取样-在取样过程中，最重要的一点是要使分析试样具有代表性。2）试样的分解-分解试样的
9、方法主要有溶解和熔融两大类。溶解：用水、酸或碱等分解试样。 熔融：用碱性或酸性试剂与试样在高温下熔融。 其中最常用的方法是酸溶解分解试样法。3）测定-选择化学分析或仪器分析方法进行试样中组元含量的测定。4）计算分析结果-样重量、测量所得数据和分析过程有关反应的计量关系，再根据标准样品的分析结果或标准曲线计算试样中有关组分的含量。5) 定量分析结果的表示-钢的分析结果用C、Si、Mn、P、S等元素的质量百分数表示；炉渣分析结果常用氧化物形式表示分析结果，但有时，元素的氧化物存在价态不清楚（FeO、Fe2O3），则可直接用该元素质量百分数表示（如炉渣中的w(TFe)%）。17、滴定分析适合于测定什
10、么含量的组分？滴定分析怎样确定滴定终点？ 答：滴定分析通常适用于测定高含量或中含量组分，即待测组分质量分数在1%以上。 为了确定在什么时候终止滴定，常在待测物质的溶液中加入一种试剂即指示剂，当滴定到等当量点附近时，指示剂的颜色发生突变，据此终止滴定（这一点就是滴定终点）。18、分光光度法主要应用于测定什么含量范围的组分？怎样做出分光光度法标准曲线？测定范围：容量法0.05-0.40 质量百分数；吸光光度法0.002- 0.30 质量百分数。22、钢中氢以什么形式存在？钢中定氢有哪些方法？微压法定氢是什么原理？答：氢以原子或离子的形式溶于钢。钢中定氢：真空加热微压法、气相色谱法、脉冲加热气相色谱
11、法。测定原理：氢在金属中的溶解符合平方根定律H = K式中H 氢在金属中的溶解度； 密闭容器内，氢在气相中的分压；K 比例常数。 基于上述原理，将试样置于石英管中，使系统保持低于0.133Pa的高真空条件下，加热到650800。借助于油扩散泵的作用，使试样中的氢充分地析出。然后收集于分析容器中，用麦氏计测其压力。将气体通过温度为450500的氧化铜转化炉，使H2氧化成H2O蒸汽，经液氮或干冰丙酮冷却冷凝(-78)，反应如下：CuO + H2 = Cu + H2O(气) H2O(气) H2O(固)残余的气体再吸集于分析容器中，二次测量压力。根据两次压力差，换算成标准状态下氢的含量。23、钢中氧主
12、要以什么形式存在？钢中定氧有哪些方法？红外线法定氧是什么原理？答：氧主要以氧化物夹杂的形式存在于钢中。钢中定氧：脉冲加热红外线法、气相色谱法、脉冲加热气相色谱法。红外线分析钢中氧的基本原理：基于钢样中释放出来的气体与石墨碳作用生成的多原子气体分子（CO，CO2等）的浓度不同，其吸收辐射能不同，可选择性地吸收红外线某一波长，根据吸收程度大小来测定该气体含量的多少。24、什么叫气相色谱法？气相色谱法测定钢中氢、氮、氧的原理和步骤是什么？答：气相色谱法是采用气体作为流动相的一种色谱法，在此法中，载气（如氩气）载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分离。原理是：使混合物中各组分在两相间进
13、行分配，其中一相是不动的，称为固定相；另一相是携带混合物通过此固定相的流体，称为流动相。当流动相中所含混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用。混合物中的不同组成在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后不同的次序从固定相中流出。色谱柱内充填的常用固体吸附剂有硅胶、活性碳、氧化铝、分子筛等。它们都具有很大的比表面（一般为1001000/g），且对不同组分的吸附能力不一样，因此可根据被分析对象来选用最合适的吸附剂。比电极引线可用Mo丝，与钢液接触的回路电极也采用Mo棒。30、用定氧探头进行钢液定氧时，为什么要同时测定钢液温度？ 答：以ZrO2-MgO固体电解质为例说明，电池表达式是： （-）Mo|
14、OFe|ZrO2-MgO| Mo，MoO2|Mo（+） （+）Mo|OFe|ZrO2-MgO| Cr，Cr2O3|Mo（-） 对于电池(1)，MoO2的分解压大于钢液的平衡氧分压， 式中为Mo-MoO2的平衡氧分压，。 如已测得氧电势E（V）和温度T，可利用已知的PMo和Pe计算出钢液中氧的平衡分压。将po代入即可算出钢液中氧活度ao 。31、定氧探头测定结果是ao还是O%，二者有什么差别？ 答：定氧探头测定结果是ao，o%是百分浓度，ao=f o%。32、定氧探头测定结果与红外线法（或气相色谱法）定氧结果有何不同？ 答：定氧探头测定的是液态钢中的溶解氧的活度，红外线法（或气相色谱法）测定的是
15、固态钢中的总氧含量。33、定氧探头在炼钢中哪些方面得到应用？ 答：固体电解质定氧探头在控制炼钢操作,提高钢的质量方面显示了较大的作用，一般在控制炼钢操作上取得了以下几个方面的效果。 (1)氧气转炉终点碳的控制(2)连铸半镇静钢及沸腾钢替代钢种的脱氧控制(3)镇静钢含Al量的控制（镇静钢一般要用Al脱氧）(4)易切削钢硫化物夹杂形态的控制（易切削钢的切削性与硫化物夹杂的形态有关）。34、氧浓差电池能够测定哪些热力学参数？举例说明答：氧浓差电池能够测定反应的、K、溶质的活度相互作用系数等。测定 eNb熔体中Nb的活度、测定炉渣中Nb2O5的活度。()测定 eNb熔体中Nb的活度对含Nb铁水进行热力学分析时，须知铁液中Nb的活度及其他元素对Nb的活度相互作用系数。用固体电解质定氧方法测定时，可利用以下反应：2，其
