重庆大学-冶金原理-第4-7章复习素材

第四章冶金炉渣三元系相图的基本学问及基本类型熔渣的结构理论312熔渣的化学性质和物理性质1三元系相图的基本学问及基本类型1FE等含量规则等比例规则背向规则直线规则重心规则交叉位规则2三元系相图的基本学问及基本类型1分界线上随意一点所代表的熔体，在结晶瞬间析出的固相成分，由该点的切线与相成分点的连线的交点来表示。当交点位于相成分点之间，则这段分界线是低共熔线。当交点位于相成分点之外则这段分界线是转熔线。切线规则3三元系相图的基本学问及基本类型1面、线、点分析ABCD4三元系相图的基本学问及基本类型1三元相图结晶过程分析方法要点：物系点位置不变，变更的是液固相组成;随意时刻，液、固相总组成点与物系点共线;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，确定了液相最终消逝的四相点，也确定了最终的固相由哪三个组元组成。5三元系相图的基本学问及基本类型16熔渣的结构理论完全离子溶液模型（1）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：酸性、中性氧化物结合氧负离子生成困难阴离子：

熔渣中不出现更困难的阴离子。（2）正负离子相间分布。（3）正负离子间的作用力相等。（4）熔渣是志向溶液（正离子组成的志向溶液和负离子组成的志向溶液）27熔渣的结构理论2完全离子溶液模型8熔渣的结构理论2正规离子溶液模型（1）熔渣由简洁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四周。（3）各种正离子与氧负离子的作用力不等。9熔渣的结构理论2典型例题1典型例题2:中期考试题10熔渣的结构理论2正规离子溶液模型典型例题3已知熔渣成分如下：用完全离子溶液计算熔渣在1873K时FeO的活度，考虑离子活度系数。已知：

11熔渣的化学性质和物理性质3炉渣的容量性质；硫容量；碱度；光学碱度；熔点；粘度基本概念12第五章化合物的形成－分解及碳、氢的燃烧反应化合物形成－分解反应的热力学原理碳酸盐的分解反应燃烧反应的气相平衡组成计算4123氧化物的形成－分解反应燃烧反应513分解压的概念分解反应的热力学参数状态图化合物形成－分解反应的热力学原理114影响分解压的因素固相物生成物或反应物相变温度分散度固相物溶解形成溶体或形成困难化合物15碳酸盐的分解反应2碳酸盐分解的动力学式中各符号的意义；不同限制性环节下的速率表达式；完全分解的时辰表达式及其影响因素。16氧化物的形成－分解反应3O0KT/KΠO/KJ.mol-11PCO/PCO2PH2/PH2OPO2(2x/y)M+O2=(2/y)MxOyHC氧势17氧化物的形成－分解反应3形成分解的热力学原理：逐级转变原则、最低价氧化物存在原则843K歧化温度高价氧化物在温度上升时放出氧，依次突跃地经过体系中全部低价氧化物，直至零价(金属)。18氧化物的形成－分解反应3形成分解的热力学原理▲不相邻的氧化物不能平衡共存，稳定性相邻的化合物才能平衡共存!▲逐级转变原则主要针对各级氧化物及金属均为凝合态纯物质的形成－分解反应！19氧化物的形成－分解反应3铁氧化物分解的优势区图Fe-O系氧化铁分解的优势区图OlgPO220碳氢氧体系的燃烧反应碳的气化反应燃烧反应4C+CO2=2CO△G0=169008-172.19TCO分解区CO形成区P=121燃烧反应的气相平衡组成计算51156K平衡组成如何计算？(1)平衡组分体积分数总和方程(2)反应平衡常数方程(3)组分的原子物质的量守恒定方程

干脆依据平衡方程求解1222燃烧反应的气相平衡组成计算5典型例题例题1：将成分为φ

(CO2)=11%,φ

(CO)=32%,φ

(H2)=9%,φ

(N2)=48%的混合气体送入热处理炉内，加热到1233K，试求气相的平衡成分及气相的平衡氧分压。（P264老版）例题2：计算在105Pa及温度为970K时，分别用空气及φ

(O2)=24%的富氧空气燃烧过剩固体碳的气相组分的体积分数。(老版P271)例题3：作业6章第5题23第六章氧化物还原熔炼反应的热力学氧化物还原的热力学条件氧化物的间接还原反应氧化物的干脆还原反应金属热还原反应铁的渗碳及含碳量

熔渣中氧化物的还原反应高炉冶炼的脱硫反应412356724氧化物还原的热力学条件1(MO)+[B]=[M]+(BO)△G＝△G0＋RTln[a[M]a(BO)/(a[B]a(MO)]=025氧化物的间接还原反应2H2、CO还原铁氧化物的平衡图FeO+CO＝Fe+CO2

FeO+H2＝Fe+H2OFe3O4+CO＝3FeO+CO2Fe3O4+H2＝3FeO+H2OFeO+CO＝Fe+CO2

Fe3O4+CO＝3FeO+CO2CO还原铁氧化物的平衡图26氧化物的间接还原反应2还原剂的过剩系数和利用率FeO+CO=Fe+CO2800℃65n=1+1/K027氧化物的间接还原反应2H2+FexO=xFe+H2OFexOFeC0C1CC平0rr0(1)气体在气相内扩散，主要是通过边界层的扩散—外扩散；(2)气体在固相内的扩散（已还原层的扩散）—内扩散；(3)界面化学反应；(4)气体产物在固体内向外扩散；(5)气体产物在气相内向外扩散。28氧化物的间接还原反应229氧化物的干脆还原反应3ABA温度点意义:FeO+C＝Fe+CO B温度点意义:Fe3O4+C＝3FeO+CO(5)FeOFeFe3O4P=1固体碳存在时，对间接还原稳定区的影响CO2+C＝2CO(5)30炉渣中氧化物的还原6(MO)+[C]=[M]+CO温度铁液和熔渣组成气相组成31高炉内的脱硫7脱硫的热力学条件32第七章氧化熔炼反应氧化熔炼反应的物理化学原理锰、硅、铬、钒、铌、钨的氧化反应脱碳反应脱硫反应

脱磷反应脱氧反应123456吸气及脱气反应

733氧化熔炼反应的物理化学原理1元素氧化的类型●[M]被吹入金属液中气态氧干脆氧化。●[M]在钢渣界面被(FeO)氧化。●[M]被溶解于金属液的[O]所氧化。34氧化熔炼反应的物理化学原理1ΔG0－T元素氧化的热力学条件35典型元素硅锰的氧化特征MnSi锰硅铬钒铌钨的氧化反应236去碳保铬的热力学条件锰硅铬钒铌钨的氧化反应2[%Ni]=0[%Ni]=1037有关选择性氧化的计算锰硅铬钒铌钨的氧化反应2●金属熔体●

Gibbs自由能的计算●相图●熔渣活度及活度系数化学反应等温方程式熔渣的结构及有关模型、碱度、氧化性相图的解读38关于碳氧积脱碳反应339脱碳过程中钢液的含氧量脱碳反应340脱碳过程中钢液的含氧量脱碳反应3●与熔渣层平衡的[%O]

●熔池实际的[%O]

41脱磷反应4脱磷热力学条件及相关计算42脱氧反应7脱氧的目的使[O]实降低到[O]C之下确定程度，使钢液在浇注及凝固过程中[C]+[O]=CO不再进行或有限进行，保证钢锭或连铸坯组织及结构的紧密。结晶时，晶界上不形成FeO-FeS共熔体，避开热脆。脱氧的方式原理及各自的优缺点！沉淀脱氧扩散脱氧真空脱氧43脱氧反应7脱氧常数脱氧常数44脱氧反应7复