钢铁冶金原理课件04汇编

钢铁冶金原理课件04引言引言炉渣是火法冶金中形成的、以氧化物为主要成分的多组分熔体。炉渣是火法冶金中形成的、以氧化物为主要成分的多组分熔体。组成组成02分类分类 冶炼渣（还原渣）：冶炼渣（还原渣）：以矿石为原料进行还原熔炼，得到粗金属的同时形以矿石为原料进行还原熔炼，得到粗金属的同时形成的炉渣，称为冶炼渣。如：冶炼铁矿石得到的高炉渣。成的炉渣，称为冶炼渣。如：冶炼铁矿石得到的高炉渣。精炼渣（氧化渣）：精炼渣（氧化渣）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣，称为精炼渣。精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣，称为精炼渣。富集渣：富集渣：将原料的某些有用成分富集于炉渣中，以利用下道工序将其回将原料的某些有用成分富集于炉渣中，以利用下道工序将其回 收的炉渣称为富集渣。如：钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼含收的炉渣称为富集渣。如：钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼含 钒、生铁得到的钒渣、铌渣等。钒、生铁得到的钒渣、铌渣等。合成渣：合成渣：按炉渣所起的冶金作用，用各种造渣材料预先配制的炉渣按炉渣所起的冶金作用，用各种造渣材料预先配制的炉渣 称为合成渣。如：电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。称为合成渣。如：电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。炉渣综合利用炉渣综合利用 3钢铁冶金主要二元渣系相图钢铁冶金主要二元渣系相图 炉渣是多种氧化物构成的熔体。炉渣是多种氧化物构成的熔体。CaO、SiO2、Al2O3、FeO、MgO、Fe2O3 主要的二元渣系相图：主要的二元渣系相图：炉渣化学成分：炉渣化学成分：CaO-SiO2；Al2O3-SiO2；CaO-Al2O3；FeO-SiO2；CaO-Fe2O3 复习复习141.1 CaO-SiO2系相图系相图 稳定化合物稳定化合物(同份熔化化合物同份熔化化合物)：偏硅酸钙偏硅酸钙CaOSiO2（CS）正硅酸钙正硅酸钙2CaOSiO2（C2S）。）。不稳定化合物不稳定化合物(异份熔化化合物异份熔化化合物)：硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2（C3S）二硅酸三钙二硅酸三钙3CaO2SiO2（C3S2）。）。1.1.1 1.1.1 化合物类型化合物类型化合物类型化合物类型5C-C2S：具有一个共晶体的相图具有一个共晶体的相图 1250-19000C存在存在C3S，C3S=C+C2SC2S-CS：具有一个不稳定化合物具有一个不稳定化合物C3S2的相图的相图 14750C发生转熔反应（包晶反应）：发生转熔反应（包晶反应）：L+C2S=C3S2CS-S：液相有分层现象液相有分层现象 L1S在在CS相内的饱和熔体相内的饱和熔体 L2CS在在S内的饱和熔体。内的饱和熔体。1.1.2 1.1.2 分相图分相图分相图分相图三个分相图：三个分相图：C-C2S，C2S-CS，CS-S61.2 Al2O3-SiO2系相图系相图 一个稳定化合物：莫来石一个稳定化合物：莫来石3Al2O3.2SiO2(A3S2)，可溶解微量的可溶解微量的Al2O3形成的固溶体。形成的固溶体。1.3 CaO-Al2O3系相图系相图 三个同份熔化化合物：三个同份熔化化合物：C12A7、CA、CA2，两个异份熔化化合物：两个异份熔化化合物：C3A、CA6。1.4 FeO-SiO2系相图系相图 一个同份熔化化合物：铁橄榄石一个同份熔化化合物：铁橄榄石2FeO.SiO2(F2S)，SiO2高浓度端有液相分层高浓度端有液相分层 1.5 CaO-Fe2O3系相图系相图 三个异份熔化化合物：三个异份熔化化合物：2CaO.Fe2O3、CaO.Fe2O3、CaO.2Fe2O3。7三元系相图的基本知识及基本类型三元系相图的基本知识及基本类型 2.1 三元相图的基本知识三元相图的基本知识 体系有三个独立变量：体系有三个独立变量：温度及任意两个组分浓度。温度及任意两个组分浓度。三元相图表示方法：三元相图表示方法：以等边三角形表示三个组分浓度的变化，以等边三角形表示三个组分浓度的变化，以垂直坐标轴表示温度。以垂直坐标轴表示温度。282.1.1 2.1.1 浓度三角形浓度三角形浓度三角形浓度三角形 含义含义 三顶点三顶点A、B、C：表示体系的纯组分。：表示体系的纯组分。三条边：分别为三个二元系。三条边：分别为三个二元系。三角形内的点：三元系的组成点。三角形内的点：三元系的组成点。物系点浓度的读取方法物系点浓度的读取方法 (1)过过O作作BC、CA、AB边的垂线，长度为边的垂线，长度为a、b、c 9(2)过过O作作BC、CA、AB边的平行线边的平行线aa、bb、cc A=a，B=b，C=c 102.1.2 2.1.2 浓度三角形的基本规则浓度三角形的基本规则浓度三角形的基本规则浓度三角形的基本规则 等含量规则：等含量规则：平行于一边的直线上，各物系点所含对应顶角平行于一边的直线上，各物系点所含对应顶角组分的浓度相同。组分的浓度相同。等比规则：等比规则：任一顶角与对边点的连线上各点组成中，其两旁任一顶角与对边点的连线上各点组成中，其两旁顶角组分的浓度比相同。顶角组分的浓度比相同。背向规则：背向规则：若物系点降到若物系点降到O点温度时开始析出点温度时开始析出C，则液相线，则液相线CO的延长线向移动，而其他两组分（的延长线向移动，而其他两组分（A，B）的浓度）的浓度比保持不变。比保持不变。11杠杆规则：杠杆规则：原物系点重量分别为原物系点重量分别为m，n，混合后形成新物，混合后形成新物系点系点O，则：，则：O必位于必位于M，N连线上连线上。此规则亦适用于一个相分解为两个相。如此规则亦适用于一个相分解为两个相。如O点重量为点重量为W，分解为，分解为M，N两相，则两相，则M，O，N必位于同一条直线上必位于同一条直线上。重心规则：重心规则：原物系点原物系点M1，M2，M3的重量分别为的重量分别为m1，m2，m3，混合后形成新物系点混合后形成新物系点M，则，则M必位于连线三角形必位于连线三角形M1 M2 M3的重心上。的重心上。此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。如，此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。如，M分解分解为为M1、M2、M3三个新相时，则有：三个新相时，则有：122.2 三元相图的基本类型三元相图的基本类型 初晶面：初晶面：组分从液相析出固相的面，固液两相平衡共存组分从液相析出固相的面，固液两相平衡共存 L S1，自由度：自由度：f=C-+1=3-2+1=2二元共晶线：二元共晶线：液相面两两相交的交线，两个固相组分同液相面两两相交的交线，两个固相组分同时从液相结晶析出，三相共存，时从液相结晶析出，三相共存，L S1+S2。自由度：自由度：f=C-+1=3-3+1=1 三元共晶点（无变量点）：三元共晶点（无变量点）：三条二元共晶线的交点，三三条二元共晶线的交点，三个组分同时从液相析出，四相共存，个组分同时从液相析出，四相共存，L=S1+S2+S3。自由度：自由度：f=C-+1=3-4+1=0。等温线：等温线：标有温度值的投影曲线，用虚线表示。标有温度值的投影曲线，用虚线表示。连接线：连接线：两个纯组分组成点的连接线两个纯组分组成点的连接线 。边界线（相界线）：边界线（相界线）：两个结晶面（液相面）的交线两个结晶面（液相面）的交线 132.2.1 2.2.1 具有简单三元共晶体的相图具有简单三元共晶体的相图具有简单三元共晶体的相图具有简单三元共晶体的相图 面：面：三个组分三个组分A、B、C的初晶面的初晶面线：线：三条二元共晶线三条二元共晶线 e1E(LA+B)e2E(LA+C)e3E(LB+C)点：点：E为三元共晶点为三元共晶点 (LE=A+B+C)结晶过程分析结晶过程分析面、线、点分析面、线、点分析142.2.2 2.2.2 具有一个稳定二元化合物的相图具有一个稳定二元化合物的相图具有一个稳定二元化合物的相图具有一个稳定二元化合物的相图 面：面：A、B、C、D四个组元的四个组元的初晶面初晶面线：线：六条二元共晶线六条二元共晶线 点：点：两个三元共晶点两个三元共晶点E1、E2鞍心点鞍心点 e3此三元系可分为两个独立的子三元系：此三元系可分为两个独立的子三元系：A-B-D系系、A-C-D系系；子三元系为子三元系为具有具有简单三元共晶三元共晶点点的相的相图；位于各分三角形内的物系点的结晶过程在位于各分三角形内的物系点的结晶过程在 各自的三角形内完成。各自的三角形内完成。面、线、点分析面、线、点分析结晶过程分析结晶过程分析152.2.3 2.2.3 具有一个稳定三元化合物的相图具有一个稳定三元化合物的相图具有一个稳定三元化合物的相图具有一个稳定三元化合物的相图 面：面：A、B、C、D四个组元的初晶面四个组元的初晶面线：线：九条二元共晶线九条二元共晶线 点：点：三个三元共晶点三个三元共晶点E1、E2、E3 三个鞍心点三个鞍心点e4、e5、e6 此三元系可分为三个独立的子三元系：此三元系可分为三个独立的子三元系：A-B-D系，系，A-C-D系，系，B-C-D系；系；子三元系为子三元系为具有具有简单三元共晶三元共晶点点的相的相图；位于各分三角形内的物系点的结晶过程位于各分三角形内的物系点的结晶过程 在各自的三角形内完成。在各自的三角形内完成。面、线、点分析面、线、点分析结晶过程分析结晶过程分析162.2.4 2.2.4 具有一个不稳定二元化合物的相图具有一个不稳定二元化合物的相图具有一个不稳定二元化合物的相图具有一个不稳定二元化合物的相图 面：面：A、B、C、D四个组元的初晶面四个组元的初晶面线：线：五条相界线五条相界线 e1E：二元共晶线：二元共晶线 LB+Ce2P：二元共晶线：二元共晶线 LA+C e3E：二元共晶线：二元共晶线 LB+DPP：二元包晶线（转熔线）：二元包晶线（转熔线）L+AD PE：二元共晶线：二元共晶线 LC+D 点：点：三元共晶点三元共晶点E，LE=B+C+D 三元包晶点（转熔点）三元包晶点（转熔点）P：LP+A=C+D 面、线、点分析面、线、点分析17结晶过程分析结晶过程分析18a点杠杆规则的应用举例：点杠杆规则的应用举例：刚到刚到E点时，固、液相重量各为多少？点时，固、液相重量各为多少？固相中固相中B、D重量各为多少？重量各为多少？192021222324三元相图分析方法要点：三元相图分析方法要点：物系点所在的初晶面（结晶面），是最先析出的组元物系点所在的初晶面（结晶面），是最先析出的组元 物系点所在的三角形，决定了液相最终消失的四相点，物系点所在的三角形，决定了液相最终消失的四相点，也决定了最终的固相由哪三个组元组成也决定了最终的固相由哪三个组元组成 252.3 三元相图中线和无变量点的性质及确定法三元相图中线和无变量点的性质及确定法 2.3.1 2.3.1 线的种类线的种类线的种类线的种类相界线（边界线），连接线相界线（边界线），连接线 2.3.2 2.3.2 相界线（边界线）相界线（边界线）相界线（边界线）相界线（边界线）液相面的交线称为相界线，有两类：液相面的交线称为相界线，有两类：共晶线：共晶线：LS1+S2 包晶线：包晶线：L+S1S2 性质确定：切线规则性质确定：切线规则 N分相界分相界线Pe1为两部分：两部分：PN段和段和Ne1段段 Ne1段：共晶段：共晶线 PN段：包晶线段：包晶线 262.3.3 2.3.3 连接线连接线连接线连接线 有相界线（边界线）的组分才能做连接线。有相界线（边界线）的组分才能做连接线。连接线规则连接线规则 若连接线与相界线相交，则：若连接线与相界线相交，则：a 交点是相界线上的温度最高点；交点是相界线上的温度最高点；b 化合物化合物D D在其初晶面内，是一个稳定化合物；在其初晶面内，是一个稳定化合物；c 连接线分三角形为两个独立的三元系；连接线分三角形为两个独立的三元系；d 两个四相平衡点分别在它们的三角形内。两个四相平衡点分别在它们的三角形内。若连接线与相界线不相交，则：若连接线与相界线不相交，则：a 相界线（相界线（PE）向背离连接线（）向背离连接线（CD）的方向倾斜；）的方向倾斜；b 化合物化合物D D不在其初晶面内，是一个不稳定化合物；不在其初晶面内，是一个不稳定化合物；c 连接线把三元系分为两个部分，但两部分不独立；连接线把三元系分为两个部分，但两部分不独立；d BCD内无四相平衡点，其四相平衡点内无四相平衡点，其四相平衡点P在相邻在相邻 的三角形内，是包晶点：的三角形内，是包晶点：LP+B=C+D 272.4 二元化合物的稳定性发生变化的三元系二元化合物的稳定性发生变化的三元系 二元化合物二元化合物D在二元系中是稳定的，在二元系中是稳定的，在三元系中是不稳定的化合物。在三元系中是不稳定的化合物。e4N：共晶线，：共晶线，LB+D NP：包晶线，：包晶线，L+BD 二元化合物二元化合物D在二元相图中是不在二元相图中是不稳定的，在三元相图中是稳定的稳定的，在三元相图中是稳定的化合物化合物。PN：包晶：包晶线，L+BD NE2：共晶线，共晶线，LB+D 282.5 有两个二元异份熔化化合物的三元系相图有两个二元异份熔化化合物的三元系相图 初晶面初晶面 A、B、C、D1、D2 线线 P P P P：包晶线：包晶线 L+CD L+CD1 1 PP PP：包晶线：包晶线 L+CDL+CD2 2 其余均为共晶线其余均为共晶线点点 P P：包晶点：包晶点 L+C=D L+C=D1 1+D+D2 2 P P1 1：包晶点：包晶点L+C=DL+C=D1 1+D+D2 2 P P2 2：包晶点：包晶点L+DL+D1 1=A+D=A+D2 2 E1、E2、E均为共晶点均为共晶点 29三元渣系的相图三元渣系的相图 3.1 三元系相图的分析方法三元系相图的分析方法 3.2 CaO-SiO2-Al2O3(C-S-A)系相图分析系相图分析 3.2.1 3.2.1 确定化合物的种类及稳定性确定化合物的种类及稳定性确定化合物的种类及稳定性确定化合物的种类及稳定性 两个三元稳定化合物两个三元稳定化合物 CAS2=CaOAl2O32SiO2 钙斜长石钙斜长石 C2AS=2CaOAl2O32SiO2 铝方柱石铝方柱石 五个稳定的二元化合物五个稳定的二元化合物 CS=CaOSiO2；C2S=2CaOSiO2；C12A7=12CaO7Al2O3；CA=CaOAl2O3 A3S2=3Al2O32SiO2五个不稳定的二元化合物五个不稳定的二元化合物 C3S2=3CaO2SiO2；C3S=3CaOSiO2；C3A=3CaOAl2O3；CA2=CaO2Al2O3；CA6=CaO6Al2O3 3303.2.2 3.2.2 分三角形、无分三角形、无分三角形、无分三角形、无变变量点及相平衡关系量点及相平衡关系量点及相平衡关系量点及相平衡关系 确定化合物的初晶面确定化合物的初晶面 作连接线作连接线 a 有相界线的化合物之间才能做连接线；有相界线的化合物之间才能做连接线；b 稳定化合物之间作实线；稳定化合物之间作实线；c c 不稳定化合物之间（或稳定与不稳定化合物不稳定化合物之间（或稳定与不稳定化合物 之间）做虚线。之间）做虚线。确定相界线上温度下降的方向及相界线的性质确定相界线上温度下降的方向及相界线的性质 （转熔线、共晶线）（转熔线、共晶线）确定三元共晶点和包晶点确定三元共晶点和包晶点 由由实线组成的三角形或多成的三角形或多边形是独立的可以形是独立的可以 单独分析独分析 31a S-CAS2-A 共晶点共晶点1 L=CAS2+A3S2+S 包晶点包晶点7 L+A=CAS2+A3S2b S-CAS2-CS 共晶点共晶点2 L=CAS2+CS+Sc CS-C2AS-CAS2 共晶点共晶点4 L=CS+C2AS+CAS2d CS-C2ASC2S 包晶点包晶点3 L+C2S=C3S2+C2AS 共晶点共晶点5 L=CS+C3S2+C2ASe 四边形四边形C2ASCAS2-A-CA 共晶点共晶点6 L=C2AS+CAS2+CA6 包晶点包晶点8 L+A=CAS2+CA6 包晶点包晶点9 L+CA2=C2AS+CA6 共晶点共晶点10 L=C2AS+CA2+CAf 四边形四边形CA-C2ASC2S-C12A7 包晶点包晶点11 L+C2AS=C2S+CA 共晶点共晶点12 L=CA+C2S+C12A7g C2S-C12A7C 共晶点共晶点13 L=C2S+C12A7+C3A 包晶点包晶点14 L+C3S=C2S+C3A 包晶点包晶点15 L+C=C15 L+C=C3 3A+CA+C3 3S S 323.2.3 3.2.3 应用举例应用举例应用举例应用举例 例题例题1：利用相图选择合适的材料利用相图选择合适的材料例题例题2：利用相图计算某种组成的熔渣：利用相图计算某种组成的熔渣 凝固后的相成分凝固后的相成分 （具体参考书）（具体参考书）333.3 CaO-SiO2-FeO渣系的相图渣系的相图 3.3.1 3.3.1 确定化合物的稳定性确定化合物的稳定性确定化合物的稳定性确定化合物的稳定性 一个三元稳定化合物一个三元稳定化合物 CFS=CaOFeOSiO2 三个稳定二元化合物三个稳定二元化合物 CS=CaOSiO2 C2S=2CaOSiO2 F2S=2 FeOSiO2 两个不稳定的二元化合物两个不稳定的二元化合物 C3S2=3CaO2SiO2 C3S=3CaOSiO2 3.3.2 3.3.2 相图的特点相图的特点相图的特点相图的特点靠近靠近SiO2顶角侧有较大范围的液相分层区，顶角侧有较大范围的液相分层区，靠近靠近CaO顶角处，是高熔点存在区顶角处，是高熔点存在区由相界线构成两个特相区由相界线构成两个特相区 343.2.2 3.2.2 分三角形、无分三角形、无分三角形、无分三角形、无变变量点及相平衡关系量点及相平衡关系量点及相平衡关系量点及相平衡关系 a S-CS-F2S 共晶点共晶点1 L=S+CS+F2Sb C2S-CFS-CS 共晶点共晶点2 L=CS+C3S2+CFS 包晶点包晶点3 L+C2S=C3S2+CFSc C2S-CFS-F 共晶点共晶点4 L=C2S+CFS+Fd C2S-F-C 包晶点包晶点5 L+C=C3S+F35熔渣的结构理论熔渣的结构理论 4.1 分子结构模型理论分子结构模型理论 4.1.1 4.1.1 实验基础实验基础实验基础实验基础 4.1.2 4.1.2 要点要点要点要点 固体渣的化学分析、矿相分析、相图。固体渣的化学分析、矿相分析、相图。（1）熔渣是由氧化物、硫化物、磷化物以及它们之）熔渣是由氧化物、硫化物、磷化物以及它们之 间形成的复杂化合物分子组成。间形成的复杂化合物分子组成。简单氧化物：简单氧化物：FeO,CaO,MgO,Al2O3,SiO2,P2O5,MnO等。等。复杂氧化物：复杂氧化物：CaO SiO2,2CaO SiO2,2FeO SiO2,2MnO SiO2,4 CaO P2O5436（2）各种氧化物与其复杂化合物之间的反应）各种氧化物与其复杂化合物之间的反应 处于动态平衡。处于动态平衡。（3）氧化物有两种存在状态，以简单氧化物分子存在）氧化物有两种存在状态，以简单氧化物分子存在 的自由氧化物和以复杂化合物存在的结合氧化，的自由氧化物和以复杂化合物存在的结合氧化，只有自由氧化物才具有很高的反应能力。只有自由氧化物才具有很高的反应能力。374.1.2 4.1.2 对分子理论的评价对分子理论的评价对分子理论的评价对分子理论的评价 优点：优点：能简单的、定性地解释渣钢间的反应。能简单的、定性地解释渣钢间的反应。化学热力学研究的对象是分子间的反应，化学热力学研究的对象是分子间的反应，分子理论可直接引用化学热力学中的定律。分子理论可直接引用化学热力学中的定律。缺点：缺点：不能解释高温熔渣的电化学现象。不能解释高温熔渣的电化学现象。不能从本质上解释组成与性能之间的关系。不能从本质上解释组成与性能之间的关系。假设的复杂化合物是没有根据的。假设的复杂化合物是没有根据的。384.2 离子结构理论离子结构理论4.2.1 4.2.1 实验基础实验基础实验基础实验基础 x射线分析，熔渣可以导电，熔渣能被电解，相界射线分析，熔渣可以导电，熔渣能被电解，相界面上有电位突跃。面上有电位突跃。4.2.2 4.2.2 离子的种类离子的种类离子的种类离子的种类 （1）简单的阳离子：简单的阳离子：Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+（2）简单的阴离子：简单的阴离子：O2-、F-、S2-（3）复杂的阴离子：、复杂的阴离子：、SiO44-、PO44-、AlO2-、FeO2-、Fe2O54-、SixOyz-硅氧复合阴离子是熔渣中主要的复合阴离子硅氧复合阴离子是熔渣中主要的复合阴离子394.2.3 4.2.3 离子间的作用能离子间的作用能离子间的作用能离子间的作用能 形形成成网网状状结结构构的的氧氧化化物物：静静电电势势强强的的阳阳离离子子（如如Si4+、P5+、Al3+）有有很很高高的的极极化化能能力力，能能使使O2受受到到极极化化，因因而而阳阳离离子子与与O2之之间间的的共共价价键键程程度度很很高高，促促进进了了复复合合阴阴离离子子的的形形成成，因因复复合合阴阴离离子子可可看看成成是是网网状状结结构构，所所以以此此类类阳阳离离子子的的氧氧化化物物（如如SiO2、P2O5、Al2O3）称称为为形形成成网网状状结结构构的的氧氧化物。化物。破破坏坏网网状状结结构构的的氧氧化化物物：静静电电势势小小的的阳阳离离子子极极化化力力较较弱弱，与与O2以以一一定定距距离离并并列列成成离离子子键键存存在在。这这类类离离子子的的氧氧化化物物能能向向熔熔渣渣中中引引入入O2，能能使使熔熔渣渣中中复复杂杂网网络络结结构构的的复复合合阴阴离子解体，称为破坏网状结构的氧化物（如离子解体，称为破坏网状结构的氧化物（如CaO、Na2O）。）。40金属液与熔渣的电化学反应原理金属液与熔渣的电化学反应原理 5.1 电化学体系电化学体系 5.2 常见的离子反应式常见的离子反应式 有电能和化学能相互转化的体系。有电能和化学能相互转化的体系。硫的转移：硫的转移：锰的氧化：锰的氧化：碳的氧化：碳的氧化：二氧化硅的还原：二氧化硅的还原：541磷的氧化：磷的氧化：5.3 书写离子方程式时的注意事项书写离子方程式时的注意事项 42熔渣的离子溶液结构模型熔渣的离子溶液结构模型 6.1 完全离子溶液模型完全离子溶液模型 6.1.1 6.1.1 要点要点要点要点 （1）熔渣完全由正负离子组成。熔渣完全由正负离子组成。碱性氧化物离解为金属阳离子和氧离子：碱性氧化物离解为金属阳离子和氧离子：酸性、中性氧化物结合氧负离子生成复杂阴离子：酸性、中性氧化物结合氧负离子生成复杂阴离子：熔渣中不出现更复杂的阴离子。熔渣中不出现更复杂的阴离子。（2）正负离子相间分布。正负离子相间分布。（3）正负离子间的作用力相等。正负离子间的作用力相等。（4）熔渣是理想溶液熔渣是理想溶液（正离子组成的理想溶液和负离子组成的理想溶液）（正离子组成的理想溶液和负离子组成的理想溶液）6436.1.2 6.1.2 熔渣中熔渣中熔渣中熔渣中组组元活度的元活度的元活度的元活度的计计算算算算446.2 正规离子溶液模型正规离子溶液模型 6.2.1 6.2.1 要点要点要点要点 （1）熔渣由简单的正离子和氧负离子组成，即熔渣由简单的正离子和氧负离子组成，即:Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Al3+、P3+、Si4+、O2-（2）各正离子完全无序地分布在氧负离子周围。各正离子完全无序地分布在氧负离子周围。（3）各种正离子与氧负离子的作用力不等。各种正离子与氧负离子的作用力不等。6.2.2 6.2.2 熔渣中熔渣中熔渣中熔渣中组组元活度的元活度的元活度的元活度的计计算算算算 例题：例题：45熔渣组分的等活度曲线图熔渣组分的等活度曲线图 7.1 二元渣系组分的活度二元渣系组分的活度 7467.2 三三元渣系组分的活度元渣系组分的活度 7.2.1 CaO-SiO2-Al2O37.2.1 CaO-SiO2-Al2O3系系系系477.2.2 CaO-SiO2-FeO7.2.2 CaO-SiO2-FeO系系系系坐标坐标 测定法测定法 此渣系试验是按全铁量折算的伪三元系。此渣系试验是按全铁量折算的伪三元系。曲线特点曲线特点 48熔渣的化学性质熔渣的化学性质 8.1 碱度碱度 8.1.1 8.1.1 氧化物分类氧化物分类氧化物分类氧化物分类 酸性氧化物酸性氧化物：吸收：吸收O2-碱性氧化物碱性氧化物：提供：提供O2-两性氧化物两性氧化物：8.1.2 8.1.2 碱度表示方法碱度表示方法碱度表示方法碱度表示方法 超额碱度超额碱度：二元（三元、四元碱度）二元（三元、四元碱度）：光学碱度光学碱度：8498.2 氧化能力及还原能力氧化能力及还原能力 8.2.1 8.2.1 用用用用 表示炉渣的氧化能力，表示炉渣的氧化能力，表示炉渣的氧化能力，表示炉渣的氧化能力，或或或或 表示。表示。表示。表示。全氧法全氧法：全铁法全铁法：8.2.2 Fe8.2.2 Fe2 2OO3 3传递氧的作用传递氧的作用传递氧的作用传递氧的作用 508.2.3 8.2.3 判定熔渣氧化还原性的指标判定熔渣氧化还原性的指标判定熔渣氧化还原性的指标判定熔渣氧化还原性的指标 518.3 脱硫能力脱硫能力 8.3.1 8.3.1 硫容量定义硫容量定义硫容量定义硫容量定义 528.3.2 8.3.2 硫容量的测定硫容量的测定硫容量的测定硫容量的测定 8.3.3 8.3.3 硫容量的应用硫容量的应用硫容量的应用硫容量的应用 8.3.4 8.3.4 渣系的硫容量渣系的硫容量渣系的硫容量渣系的硫容量53熔渣的物理性质熔渣的物理性质9.1 熔化温度熔化温度 晶体中离子键的强弱及添加剂。晶体中离子键的强弱及添加剂。定义定义：测量方法：测量方法：决定因素：决定因素：炉渣加热时固态完全转变为均匀液态或冷却时炉渣加热时固态完全转变为均匀液态或冷却时液相开始析出固相时的温度，即相图中液相线液相开始析出固相时的温度，即相图中液相线或液相面的温度。或液相面的温度。熔点熔点=凝固点。凝固点。热分析，淬火法，热丝法，半球点法。热分析，淬火法，热丝法，半球点法。9549.2 粘度粘度 碱性渣：（短渣，不稳定渣）碱性渣：（短渣，不稳定渣）酸性渣：（长渣，稳定渣）酸性渣：（长渣，稳定渣）转折温度（熔化性温度）：转折温度（熔化性温度）：定义定义：与温度的关系：与温度的关系：酸碱性对粘度的影响：酸碱性对粘度的影响：两种主要渣系的粘度曲线两种主要渣系的粘度曲线 559.3 表面张力及界面张力表面张力及界面张力 氧化物的表面张力和其内离子键的关系氧化物的表面张力和其内离子键的关系9.3.1 9.3.1 表面张力表面张力表面张力表面张力 温度温度 对表面张力的影响对表面张力的影响计算计算公式公式569.3.2 9.3.2 熔渣的起泡性熔渣的起泡性熔渣的起泡性熔渣的起泡性 泡沫渣泡沫渣：冶炼过程中，有气体进入熔渣内，被分：冶炼过程中，有气体进入熔渣内，被分 散成微小气泡，而不在聚合时，熔渣体散成微小气泡，而不在聚合时，熔渣体 积膨胀，形成泡沫渣。积膨胀，形成泡沫渣。影响泡沫渣的形成的主要因素影响泡沫渣的形成的主要因素：粘度，表面活性物，气体量。粘度，表面活性物，气体量。579.3.3 9.3.3 界面张力界面张力界面张力界面张力 定义：定义：计算公式：计算公式：9.3.4 9.3.4 熔渣的乳化性能熔渣的乳化性能熔渣的乳化性能熔渣的乳化性能 两液相间的结合称为粘附。两液相间的结合称为粘附。若接触面积为若接触面积为1的两相在气相中被分开，的两相在气相中被分开，形成各具有形成各具有1新表面的两个分离的相，新表面的两个分离的相，其所消耗的功称为粘附功。其所消耗的功称为粘附功。定义：定义：熔渣能以液珠状分散在铁液中形成乳状液，熔渣能以液珠状分散在铁液中形成乳状液，称为熔渣的乳化。称为熔渣的乳化。影响因素：影响因素：熔渣、金属液的表面张力及其之间的界面张力。熔渣、金属液的表面张力及其之间的界面张力。内聚功：内聚功：同类质点的聚合称为内聚。同类质点的聚合称为内聚。内聚功是使截面为内聚功是使截面为1m2的熔体柱分为两个，的熔体柱分为两个，形成两个形成两个1m2新表面所需的功。新表面所需的功。粘附功：粘附功：589.4 导电性导电性 9.5 密度密度 9.6 组分的扩散组分的扩散 9.7 导热性导热性 5960典型三元相图典型三元相图6162具有简单三元共晶体的相图具有简单三元共晶体的相图6364具有一个稳定二元化合物的相图具有一个稳定二元化合物的相图65具有一个稳定三元化合物的相图具有一个稳定三元化合物的相图6667三元系中的线与点三元系中的线与点68三元系相界线与连接线三元系相界线与连接线697071利用相图选择合适的材料利用相图选择合适的材料 1-硅砖硅砖 2-普通酸性耐火材料普通酸性耐火材料 3-普通中性耐火材料普通中性耐火材料 4-刚玉质高级耐火材料刚玉质高级耐火材料 5-铝酸盐水泥铝酸盐水泥 6-硅酸盐水泥硅酸盐水泥7-碱性渣成分碱性渣成分 8-高炉渣成分高炉渣成分 9-硅酸盐玻璃硅酸盐玻璃 72利用相图计算某种组成的熔渣凝固后的相成分利用相图计算某种组成的熔渣凝固后的相成分 7374751400CaO-Al2O3-SiO2系等粘度曲线图系等粘度曲线图(单位：泊单位：泊)761500CaO-Al2O3-SiO2系等粘度曲线图系等粘度曲线图(单位：泊单位：泊)771400CaO-FeO-SiO2系等粘度曲线图系等粘度曲线图 (单位：泊单位：泊)7879808182838485二元相图基本类型二元相图基本类型8687888990（1）利用完全离子溶液模型计算）利用完全离子溶液模型计算FeO的活度及活度系数。的活度及活度系数。不引入离子活度系数。不引入离子活度系数。计算公式为：计算公式为：熔渣中的离子有：熔渣中的离子有：Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、O2-、SiO4-、PO43-。以以100g熔渣作为计算基础，计算结果见表熔渣作为计算基础，计算结果见表1。组分组分FeOMnOCaOMgOSiO2P2O5n0.1670.1250.7620.3740.3220.0151.765表表1 熔渣中各组分摩尔数计算结果熔渣中各组分摩尔数计算结果 1mol 二价碱性氧化物电离形成二价碱性氧化物电离形成1mol阳离子和阳离子和1mol O2-：CaO=Ca2+O2-FeO=Fe2+O2-MnO=Mn2+O2-MgO=Mg2+O2-91络和离子按下列反应形成：络和离子按下列反应形成：阳离子及阴离子的摩尔分数为：阳离子及阴离子的摩尔分数为：92（2）利用完全离子溶液模型计算）利用完全离子溶液模型计算FeO的活度及活度系数。的活度及活度系数。引入离子活度系数。引入离子活度系数。9394（3）在）在 条件下，钢液中的氧浓度条件下，钢液中的氧浓度 。(FeO)=O+Fe(l)95（4）利用正规离子溶液模型计算）利用正规离子溶液模型计算FeO的活度及活度系数。的活度及活度系数。计算公式：计算公式：电离反应为：电离反应为：CaO=Ca2+O2-FeO=Fe2+O2-MnO=Mn2+O2-MgO=Mg2+O2-SiO2Si4+2 O2-P2O5=2 P5+5O2-阳离子摩尔分数：阳离子摩尔分数：表表2 阳离子摩尔分数阳离子摩尔分数 组分组分B0.0940.0700.4280.2100.1810.01719697此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢