民國114年 普通考試 化學工程 工業化學概要
第6題
請回答下列有關冶金工業的問題。 在鋼的冶煉方面，煉鋼的目的是什麼？（5 分） 何謂碳鋼？（5 分） 在鐵的冶煉過程中，加入石灰石的目的是什麼？請寫出加入石灰石煉…
題目
請回答下列有關冶金工業的問題。 在鋼的冶煉方面，煉鋼的目的是什麼？（5 分） 何謂碳鋼？（5 分） 在鐵的冶煉過程中，加入石灰石的目的是什麼？請寫出加入石灰石煉 鐵所牽涉的化學反應式。（10 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、煉鋼的目的：煉鋼是將生鐵中的碳含量降低並去除雜質，經氧化吹煉使碳、矽、錳、磷、硫等元素氧化進入爐渣或氣相，再以鋁、矽、錳等脫氧，調整合金成分與溫度，除去氣體與非金屬夾雜物，使鋼材獲得適當的強度、韌性、加工性與潔淨度。
- 二、碳鋼的定義：碳鋼（carbon steel）係以鐵為基材、以碳為主要合金元素，碳含量約 0.02～2.0%（實用上多低於 1.7%），除少量錳、矽、磷、硫等常存元素外，不刻意添加鉻、鎳、鉬等合金元素；依碳量可分低碳鋼、中碳鋼與高碳鋼，碳量愈高強度與硬度愈高，延性與焊接性則下降。
- 三、石灰石的作用：石灰石（CaCO3）在鼓風爐（blast furnace）高溫區分解為生石灰與二氧化碳，CaCO3 → CaO + CO2；CaO 作為助熔劑（flux），與鐵礦中的二氧化矽、氧化鋁等酸性脈石反應生成低熔點爐渣，CaO + SiO2 → CaSiO3、CaO + Al2O3 → CaO·Al2O3，使爐渣易流動、易與鐵水分離。
- 四、脫硫與爐渣控制：石灰石可提高爐渣鹼度、促進脫硫，CaO + FeS → CaS + FeO，使硫進入爐渣而減少鐵水含硫；若在煉鋼爐中，石灰另可與磷氧化物結合，3 CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2，形成安定磷酸鈣爐渣。加入量須依礦石成分與爐渣鹼度調整，過多會使爐渣黏稠、增加渣量與能耗。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。