西建大冶金原理讲义第4章 冶金熔体

第四章冶金熔体在冶金过程中，金属熔体的温度一般只比其熔点高100～150℃左右，在这种情况下，金属熔体1)金属熔化时体积增加很少，通常只有3％左右，纯铁熔化时体积只增加3．5即熔化时质点2）各种物质在熔化时的熔化潜热和熵变比蒸发和升华时的潜热及相应的熵变要小得多。这就说3）金属在熔化时的热容量变化不大。这就证明液体中质点的热运动特点与固体中的很相近，而熔铁的原子径向分布曲线如图4—1所示。图中竖线是晶体的衍射线，它们表示晶体中的原子分所以分布曲线是不连续的竖线。液体中缺乏规则的晶格且原子位置经常发生变化，只能得到具有一个个峰的曲线，因此表示液体中原子分布的情况只能用原子径向分布函数这个概率的概念。它是以任意一个原子为中心来确定其周围最邻近原子的平均数(即配位数)。由图4-1可见，熔铁的原子径向分布曲线的第一峰比较明显，而后越来越不明显，直到最后成为平滑的曲线。该图中的平滑曲线表示质点完全无秩序地分布。在图4－1上，根据第一峰的形状对称作图，求出第一峰下的面积，它在1650℃范围时，纯铁原子间的距离约为2．55～2．60Å,最邻近的原子数约为10.1～10.8。由此可知，纯铁在熔化时原子间的平均距离和配位数都有所增加，与中心原子相邻近的原子，序排列，在熔化时原子间的平均距离有所增加，并且形成较多的空隙和空穴使自由体积增加，金属熔体的温度在熔点附近时，在几个原子半径的范围内其结构与原来的固体相近，保持着近距有序排 第四章冶金熔体测定温度(℃)金属熔体的物理性质与冶炼和铸锭过程中发生的各种现象和进行的各种反应有密切的关系，而金属熔体的密度是研究熔融状态结构和计算粘度及表面张力等所必需的物性值；另一方面，它属的密度，通常用阿基米德法、气泡最大压力法和悬浮熔化法等。但由于高温实验的困难性，各测随碳浓度的变化具有复杂的关系，显示Fe-C熔体的结构随着碳浓度 张力出现最小值和最大值。这表示铁碳熔体的结构发生了变化。在碳浓度小于0.15%时，其结构为近似于δFe的近程排列；当碳浓度超过度0.4%时，其结构为近似于γFe的近似排列；当碳浓度在金属熔体的粘度对于冶炼和浇铸操作及产品质量等都有很大的影响。例如，扩散速度、非金属夹杂物的排除、钢锭的结晶和偏析等都与金属熔体的粘度有密切的关系。同时它也是阐明熔融铁合有复杂的关系，通常认为这与组分和结构有关。在碳浓度低于0.15%时，因为Fe-C溶体中含有较多Al、P、和S等元素，能使熔铁的粘度下降，特别是Al、P和S等元素，很少的含量时就能使熔铁的粘 金属熔体中各种元素的扩散，通常认为它是与反应速度控制环节有关的重要物理性质，而且它扩散系数通常有自扩散系数和互扩散系数。在纯物质中质点的迁移称为自扩散，这时得到的扩散系数称为自扩散系数。在溶液中各组元的质点进行相对的扩散，这时得到的扩散系数称为互扩散系数。通常所说的扩散系数，在没有特别说明时一般指的是互扩散系数。测定金属熔体中各种元素由于测定扩散系数比较困难，各测定值之间差别很大，因此欲比较各种元素的扩散系数的大小是很困难的。作为参考，现以同一测定者得到的某些元素的扩散系数进行比较示于图4-6，它们都 ΔG0j值越小，扩散系数Dj就越小，所以ΔG0j是表示熔铁中溶质元素j的稳定性的尺度。扩散系数和粘度都是流体的传输性质，它们进行的机理有相似性，所以扩散活化能ED与粘滞流金属的熔点是研究它们质点间作用力大小的重要性质，也是确定冶炼和浇铸温度的重要根据。各种金属熔点的高低在一定程度上反映了金属中基本质点之间作用力的大小，质点间的作用力越大则其熔点就越高。而原子体积的大小也在一定程度上表征了键的牢固程度。所以金属熔点的高低与熔铁中溶有其他元素后，使铁原子之间的作用力减弱，因此铁的熔点就下降。各元素使纯铁熔点降低的程度，决定于加入元素的浓度、原子量和凝固时该元素在熔体与析出的固体之间的分配。 在炼钢生产中必须知道各种钢的熔点，并以此为根据再结合生产实际条件来确定合适的浇铸温度和式中ΔT是钢中某元素含量增加1%时使铁的熔点降低值，J是钢中某元素的重量百分含量，1538是纯KK—BCHNOPSWV—Tf=1538一(90×1.0+6.2×0.5+1. 其熔点主要决定于含碳量，这样也就可以根据熔点快速地确定其含碳量。现在国内外在炼钢生产中金属熔体的表面张力是阐明金属冶炼过程中各种界面现象所不可缺少的重要性质。例如钢液内CO气泡的生成和长大，脱氧产物的生成、钢液的表面张力有密切的关系。并且金属熔体的表面张力与其质点间的作用力大小有密切的关系，金属熔体的表面张力与其熔点Tf和摩尔体积M/ρ(l)有一定的关系(其中M是原子量，ρ(l)是熔体大。通常冶金熔体表面张力还与其化学键性质有密切的它的表面张力又稍大些。熔融二元硅酸盐的表面张力，介于共价键熔体和离子键熔体之间，这说明从上面的分析可知，凡是影响表面层质点力场状况的因素都会引起表面张力的变化，在各种影响因素中主要是温度和组分。温度对熔体的表面张力有较大影响，单组元熔体的表面张力，一般随着温度的升高而减小，在达到沸点时，液相和气相之间的界面消失，则表面张力为零。熔融铁合金的表面张力亦随着温度的升高而减。在熔体中溶解某些元素后，它的表面张力也会发生变化。凡能降低表面张力的元素，便会自发地移到溶液表面，使表面浓度大于内部浓度，这时称为正吸附，并把该元素称为表面活性物质；反之，若表面浓度低于内部浓度，则相应的称为负吸附和表面不活性 表面张力（dyn．cm表面张力（dyn．cm—1)222这种熔质称为表面活性物质。反之，当Γ<0时，则dσ/dC>0，即溶质使溶液的表面张力熔融纯铁的表面张力测定值差别很大。现在可以认为在1550℃时，纯铁的表面张力约为1700~度决定于它的性质与铁的差别，如果溶质元素的性质与铁相近，则溶质原子与铁原子之间的作用力和铁原子本身之间的作用力大体相似，对熔铁的表面张力影响较小。反之，溶质元素的性质与铁差别越大，则对熔铁表面张力的影响就越大。一般说来，金属元素对熔铁表面张力的影响较小，而非金属元素的影响就较大。碳、氮、氧和硫对熔铁表面张力的影响如教材第83页图4—5所示，由此可见，硫和氧是很强的表面活性物质，只要含有很少量的硫和氧就使熔铁的表面张力大大下降，氮的影响小些，而碳在浓度低时影响很小。熔融铁合金中求得的硫、氧、氮和碳的表面吸附量如教材第解由图4—11可知，在含硫量大于0．02%时，该曲线的斜率Δσ/ΔlgCs为一常数，应用吉布-2] 各种物质的蒸气压大小及其随温度的变化程度，不仅提供了物质在凝聚状态的知识，而且与工各种元素的蒸气压随着温度的升高呈指数关系增大，通常可以用下式近似地表示它们之间的关式中A和B在一定温度范围内可以看作常数。某些元素的A和B值可查表得到。根据表中数据可以计算熔融金属和合金的电阻是金属熔体的电磁输送、电磁搅拌和感应加热等设备的操作和设计的重要基础数据，是研究熔融金属的电子结构和电子状态的重要物理性质。由于测定熔体电阻率比较困熔铁电阻率的某些测定结果如图4—13所示。纯铁在熔化时其电阻率发生突变，约增加6%。从0.4%范围时，其电阻率随碳浓度的增加而激剧增大；当碳浓度大于0.4％时，其电阻率随碳浓度的 冶金过程中的金属熔体溶有各种非金属元素和金属元素。为了改善钢的机械性能和使金属有各种特殊性能，通常向钢中加入各种合金元素，如硅、锰、铬、镍、钴、钨、钼、钒、钛、铌、锆、硼和稀土元素等等。因此，必须研究各种元素在金属熔体中的溶解度，它们与金属形成的溶液的性质，各种元素在熔融金属中的相互作用及与此有关的各种热力学数据。这对于充分利用各种有益元素和最大限度地去除各种有害元素和非金属夹杂物是十分重要的。对于发展金属溶液理论也起着非一般把溶液分为理想溶液和实际溶液两大类。理想溶液的规律比较简单，应用方便，只要把理 通常，理想溶液的定义是：在任何温度、任何压力和任何浓度下，溶液中每个组元都服从拉乌式中PB和aB是溶质B的蒸气压和活度；γB是活度系数，它决定于温度、溶质和溶剂的性质，其数值式中[%B]是溶质B的重量百分浓度，fB是以范围内fB=1，在应用享利定律时必须注意，溶质在气液两相中质点的状态必须相同，否则就不能应i可以看作是表示与拉乌尔定律偏离程度的系数。当然，在理想在应用活度时，选择标准状态是非常重要的，因为热力学计算中经常需要把各种不同反应的标准自由能变化相加减，这就必须用同一标准状态下的自由能数值。若以拉乌尔定律为基准时，则活度选用纯物质（即Ni=1）为标准状态，这时活度用ai（R）表示，活度系数用和γi表示。在标准状况时0（NB//xB4-18）B=γ0fB（4-19）式（4-18）和式（4-19）分别是两种标准状态的活度和活度系数间的相互转换关系。上式中的 第四章冶金熔体B-------=----------f的概念。规则溶液的定义是：在形成溶液时的混合熵ΔS与理想溶液的相同，但是混合焓ΔH不等于溶液时会吸热，反之则是负偏离（即γi<1ΔHi是负的，在混合时会放热。的溶解度差别很大，有的能完全溶解，而有的只能溶解极微量。各种元素在熔铁中溶解度的大小与i0ii(4-22)由于采用的标准状态的不同，溶质的活度ai就有不同的值，而G0i亦有不同的值,但是无论采用i将式(4-20)的ai®/ai(%)(H)代入式(4-24)：2) 点高于1873K，在更高的温度下能完全溶解。上述这些元素在周期表中的位置与铁较近，它们的性质与铁原子相似，原子半径也与铁原子相近，晶格形式亦与铁的相似。所以，习惯上认为这些元素例4—4计算在1873K时，液态纯Cr和固态纯Cr在熔铁中溶解1wt%时的标因Cr的熔点为2133K，在1873K时是固体，Cr的熔化热已知为4600cal.mol-,则熔化熵为：将上面两相加得到：C20=4600-11.17T熔体对拉乌尔定律有较大的正偏离。Fe-A1系熔体却有较大的负偏离。它们在元素周期表中的位置但近似于规则溶液，可以应用规则溶液的各项公式来计算它们形成溶液时的热力学函数的变化。置离铁更远，它们是非金属元素，性质与铁原子相差很大，原子半径比铁的小得多，这就限制了它 度下已成为蒸气，测定它们在熔铁中的溶解度更为困难，至今只有很少数的实验测定值，它们的真熔铁中各种元素不仅与铁发生作用，而且各溶质元素之间也发生相互作素之间的相互影响，可以通过彼此对活度系数的影响显示出来。对于具有更多溶质元素的多元系溶液，为了确定它们的活度系数，通常是结合三元系的活度系数实验值并且应用泰勒级数展开式来求（3）3=------,（4）4=------,……等叫做相互作用系数，它们是温度的 度系数fs CSMnSPS =0.482 对铁水脱硫比对钢水脱硫有利得多。 其结合力是离子键。离子键具有很强的方向性。除离子键外，共价键是以共用电子对将两个原子结合起来的化学键，不同元素的原子形成共价键时，由于原子对电子吸引能力不同，共用电子对会发生偏移，使键带有极性。这种键称为极性键。电子对不发生偏移看作共价键和离子键之间的中间型式。化合物内部的化学键具有多样性，往往不限于一种类型，例如Na2CO3晶体中Na+与酸根CO23-间是离子键，但是碳酸根中碳与氧间是共价键。又如熔渣中的 离子化合物和离子晶体中，离子半径和离子所带电荷数是两个基本因素，它影响离子间的吸引 离子半径为熔渣中氧化物等离子化合物性能的基本参数，一般所有离子的电子层结构都具有惰性气体结构。在周期表中同一周期内其正离子半径从左往右变小。在同一族内随着原子序数的增大 离子之间的吸引力是异性离子所带电荷的引力，它取决于离子所带电荷数和离子半径大小，离 2Z+ 2 十1．04)—2=0．70。在计算时要注意阳离子的价数。熔渣中常见氧化物的阳离子半径和I值列于表4离子半径(Å)离子半径(Å)K+66Lil+66Sr2十66Mn2十666Mg2十6Th4十8Zn2十4Be2十4Cr3十6Fe3十6Zr5十8A13十6Ti5十6455向渣中供应氧离子困难，因此氧化物的碱性依I值的递增而减小。复合阴离子可以大致地判断所形成键的性质。两元素电负性相差较大，形成离子键；电负性相差小则形成共价通常用原子的电离能(I)与电子亲和能(E)的和表征原子电负性的绝对值。元素失去电子时所消耗的能量称为元素的电离能，失去的电子越多，所消耗的能量就越大。原子得到电子放出能量，这当两种元素A和B作用时，哪些离子生成的能量较小就生成哪些离子。如果生成A＋和B-离子时消耗的总能量为IA-Eb；形成A-和B+离子时消耗的能量为IB-EA，当(IA-EB)<(IB-EA)时则AB分子中形成A+和 电负性，是指其相对值。例如可以锂原子的电负性绝对值为标准，除各元素的原子电负性绝对值求得其商。锂的ILi+ELi值为128kcal．mol-1；而氟的电离能为415kcal．mol-1氟对电子的亲和能为95kcal．mol-1，二者之和为510kcal.m式中P表示化合物中离子键结合百分数；XA和XB表示元素A、B的电负性(XA>XB)。用上述经验公式计%,%不难看出氟化物、氧化物、硫化物的离子键结合百分数依次递减，也就是共价键百分数增ⅠⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅣⅤⅤⅥⅥⅦⅦⅧⅧ1H2BBCCNNOOFF3PPSS44KVV55YYJJ66WW 接近熔点的液体，它的结构更接近于固体而不是更接近于无规则排列的气体。液体中质点的分布在一定程度上和固态晶体一样，在液体中有一些区域保持着固态的规则状态；即液体具有近程有根据化合物的电负性，氧化物固体中键的类型不是单一的。构成熔渣的氧化物以离子键为主，但也有一部分共价键。氧化物在高温下熔化，解离的倾向应该更大，所以熔渣结构以离子键为主，但也有一小部分是共价键的形式。碱土金属的磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐等是共价键占很大比例的化合物，因此丘依柯等认为在熔融状态的炉渣中既存在分子，也存在离子。焦姆金等人认为玻璃是一种过冷液体，其中原子间键的性质和液体相近。硅酸盐玻璃中，硅氧四面体内部的原子间存在着坚固的共价键，而硅氧四面体与金属原子间存在着不牢固的极性键。在高温下硅氧四面体和金属间形在炼钢温度下熔渣中CaO、MgO、FeO、MnO等离子化合物大部分解离为离子状态，而把二个价电都与其它四面体共用时属于原子晶体结构。这个结构在熔化时断裂，并且熔渣中各阳离子促进其断7表明渣中硅氧离子团变化的规律。’R2＋和SiO4-4形式存在，在>2时以R2＋、02-、SiO4-4形式存在，而碱度小于1时，以R2＋和复杂的阴 第四章冶金熔体要形成P03-4。元素能否形成复杂的阴离子团，和阳离子所带电荷及其半径有关。2＋2＋离子半径分别为1.06、0.98、0.80、0.78Ā,所以它们以阳离子状态存在。·-Si4+о-02-和金属间的传质和传热速度有密切关系，因而它影响着罐钢反应的反应速度和炉渣传热的能力。过 粘的渣使熔池不活跃，冶炼不能顺利进行。过粘的渣使熔池不活跃，冶炼不能顺利进行。过稀的渣容易喷溅，而且严重浸蚀炉衬耐火材料，降低温度(℃)温度(℃)水0．2～1．0合适的炉渣粘度在0．2～1.0泊之间，相当于轻机油的粘度。钢合适的炉渣粘度在0．2～1.0泊之间，相当于轻机油的粘度。钢液的粘度在0.025泊左右，相当于松将有较大的粘度。图4-20为实验测定的FeO-SiO2系粘度图，可见在Fe2SiO2组成处的粘度出现凸起部堆积得较为紧密，所以使溶体中的质点由某个平衡位置移动到另一平衡位置时发生困难，即增大了分在一定范围内变化时，粘度不急剧变化；或者说当渣组成一定时温度变化而粘度变化很小。为了顺利地进行冶炼，不希望熔渣粘度急剧波动。三元或多元等粘度图中，等粘度线靠得很近的区域表 从图4-21看出，CaO／Si02从0.9到3.2，温度在155低时粘度平稳增大，此种类型的炉渣常称为长渣。一般情况下，同样温度的酸性渣比碱性渣的粘度大，主要因为渣中SiO2以SiO4-4或更大的离子团存在的缘故。而温度在1450℃在渣中含有大量密度大的化合物(FeO，MnO……)时，熔渣的总密度就大。一般氧化渣密度大液态渣的密度和温度及组成的关系研究得还不多，波尔纳茨基介绍的在1400℃时熔渣密度的经1渣 Tf298C(S)dT+LfC(t)dT-1]熔渣的导热性对冶炼的热工制度有很大影响，但由于研究工作有很多困难，这方面的-1] -1h-1-1]-1]从上述数据看出，沸腾炉渣的导热性比静止的高20～40倍，在炼钢操作中已注意到并利用了炉渣的这种性质，如在沸腾时供给大的电功率或热功率等。无论在平静的还是在沸腾的情况下，渣的n小来得慢，因为电导性决定于活动性较大的离子，而粘度取决于活动性较小的离子。实际上电导活度小时，渣中A13＋数量很小，而复合离子SiXOz-y很多，因此电导率很小；当Al2O3的浓度增高时，A1％，％，％， 熔渣表面张力和渣钢界面张力是熔渣的重要性质，对于冶金过程的动力学以及钢液中熔渣等杂质1．熔渣的表面张力熔渣的表面张力和成分有关，也和气氛的组成与压力有关。主要决定于熔如果查不到硅酸盐渣的表面张力测量值，可以用加和性规则进行估算。由二元系硅酸盐求出各，，渣=∑NiFi[dyn.cm-1’](4—45)用上法计算熔渣表面张力时，各氧化物之表面张力因数列于表4—10。设有熔渣组成为：Si0235.5%、A12O312.5%、CaO42%、MgO8.4%、FeO16%。将重量百分数换算成摩尔分数，代入式(1-45）可算出1400˚C时的表面张力为渣=0.35×285+0.07×640+0.45×614+0.12×512+0.01×-1]2．渣钢间界面张力金属和渣接触时，可将熔渣、金属液与大气之间的界面张力关系简化为图4-22所示的平面汇交力系，力的方向是在三相平衡点处某两相的切线方向，当m-g=- S-gS-g(1—48)将式（4—47）代入(4—48)式，整理得S-g两类：在0˚~90˚之间的润湿性良好，在90˚~180˚之间的不润湿，渣和钢液容易分离。应当指出，界面张力和表面张力这一物理量是在两相间达到化学平衡时测得的，如果两相间产生化学变化，即未达平衡时，那么界面张力或表面张力值就较低。如两相间存在激烈的化学反应，其中的化学反应自由能负值越大，钢、渣的界面张力越低；在反应趋于平衡的过程中，界面张力逐渐增大。不难看出，脱氧和渣洗过程应选择开始反应快而最终钢渣界面张力很大的．脱氧生成物和但从实验得到上述准确的关系是有很多困难的。启普曼等人最早用同位素Ca45成功地测量了—1]3．3×10-76．8×10-7’1．3×10-610．4×10-6又对该渣系中O2—、Ca2+、Al3+、Si4+的扩散系数也作了不少测定，数值多在10-6~10-7cm2-1,活化能ED则为55～70kcal．mol-1。该渣系中硫的扩散系数对炼钢用的CaO—FeOt-SiO2系渣中的扩散测定较少。其中Fe(Fe2+和Fe3+平均值)的有效扩散系数-6cm2-1。 ＋3i=常数（4-50)熔渣碱度常用碱性最强的CaO和酸性最强的Si02含量之比表示，氧化物含量以重量百分数(％)或实际上在同一熔渣中用Ncao/NSi02和nCaO／nSi02表示的碱度数值是相同的。CaO%CaO% NNCaO-4NP2O5 NSi02熔渣的氧化能力取决于其组成和温度。通常用渣中最不稳定的氧化物(氧化铁)的多少来代表氧化能力的强弱。渣中氧化铁有FeO和Fe可生成3摩尔的FeO；2)全铁法，(%∑FeO)(%FeO)+0.9(%Fe2O3)，其中0.9=------，表示各氧化铁中全部的铁为FeO，1摩尔的Fe2O3。可生成2摩尔的FeO。全铁法比较合理，因为在渣样冷却时，有少量因为熔渣不是理想溶液，熔渣氧化能力也和其它成分首先是碱度有关。因此应该用aFeO来代表渣测定某种熔渣下的平衡含氧量，就可由式(1-53)计算在CaO饱和的FeO-CaO渣系中，CaO对FeO的活度有影响，与此渣系平衡的铁液中溶解的氧和温度饱和的FeO，其渣aSiO2=1，平衡氧含量从上述实验数据看出，氧化铁的活度计算值和NFeO比较接近。用此数据可计算SiO2饱和的FeO-MnO-SiO2三元系的等活度曲线如图4-23所示。此图和式(4饱和2)的氧化性。图4—23中标明了组元的摩尔 —1410+1．13—0.40—6120—6550二氧化硅和氧化铁的活度和组元百分浓度的关系。图4-25是多元渣系的等aFe在平衡条件下熔渣的还原能力(即还原性)主要决定于氧化铁的含量和碱度，在还原性精炼时常把降低熔渣中氧化铁的含量和选择合理的碱度作为控制钢液中氧含量的重要条件。对电炉还原渣和炉外精炼用渣常把(Z∑FeO)降到0.5%以下，碱度控制在3.5～4.0范围。保护浇注用酸性渣，碱度要控制在1以下，(∑FeO)<0．5%。在生产操作中为充分发挥熔渣的还原作用，除控制氧化铁含量和碱保护浇注多采用酸性渣，主要是因为浇铸温度低于炼钢温度，而酸性渣粘度随着温度下降增加得较为缓慢。为估量CaO—A12O3—SiO2如图4—26所示。例如某酸性渣含Ca020～25%，SiO250～55%，A12O315应当指出的是：因为熔渣组元的活度总是小于l，渣钢界面反应消除了 氮能溶解在熔渣中，在还原渣(电炉、高炉)中氮的溶解能力较大，而在氧化渣中溶解的数量较H20+O2-==2(OH-)渣溶解氢的能力比酸性渣大得多。碱度越高氢的溶解度越大。熔渣中的氢向金属熔体的溶解可根据炉渣含Ca053%、A12O342%、SiO23%和Mg02%，在温度为1500℃、氢气分压力为1大气压时，熔t(℃)t(℃)--氧化性熔渣中氢的溶解数量较少，所以金属熔池溶解的氢也氧化性熔渣中氢的溶解数量较少，所以金属熔池溶解的氢也较少。氧化熔炼的脱碳沸腾作用，使渣 熔渣传递氢的能力称为透气性，透气性可用单位渣层厚度在单位时间内吸收氢的数量来表示。透气性和熔渣的组成及物理性质有关，提高熔渣的粘度能减少其透气性。实验结果指出，熔渣碱度为2.5时，还原性熔渣粘度最低，透气性也最大；碱度超过或小于2.5，粘度都增大，熔渣透气性也二元相图是最基本的相图，它能清楚地表明体系内各种浓度的物质的熔化温度以及在凝固后发生的共晶点(图4—27)，熔点最低，约为1300℃。炉外精炼渣常应用CaO-A12O3系(图4—28)，选用成分范℃。从CaO-A12O3系相图还可以看出，系统中有极少量的A12O3，在近1540℃时就可出现液相。破坏了CaO和MgO颗粒的结合力，因此对白云石耐火材料来说，A12O3是有害的杂质，它显著降低耐火章图2-1）。一为硅灰石(CaO•SiO2)，另一为硅酸二钙(2CaO•SiO2)，其余二条为硅钙石(3CaO•SiO2)和硅酸三钙(3CaO•3SiO2)。四种化合物在熔化时发生不同的变化。关于相图中化合物熔化时是否稳定可从图上液相线有无奇异点来判断。如图4—29(a)，在液相线和固相线都出现奇异点，该二元化合物在液态和固态都不分解；图4—29(b)，仅固相线有奇异点，化合物在固态稳定，液态分解；图4-29(c)，液、固相线上都没有奇异点，这是特殊的化合物的化合物，以C2S最稳定，其次是CS，它们都是同组成熔融。C3S2在1464oC分解成C2S和液相，是异组2S，体 通过两个稳定化合物，可以把CaO—SiO2系分成三个区域，每个区域可看作小的准二元系，它们是：SiO2-CS系，CS—C2S系，C2S—炉渣是多元的复杂体系，三元相图比二元相图更接近实际熔渣。由于图只能画在平面上，所以在三元相图中用等温线投影表示液相面的形态和趋势(类似地图上等高线)。而凝固以后相的变化，CaO—FeO—SiO2三元相图是经常使用的相图(图4—3它可以确定结晶程序、自由度关系和相的关系， 位置找出相的关系，三元图中分为十二个区域，每个区域成分范围的液体液相和固相的分界线为K-L线和a-b-c-d线，介于此两线间的区域在1600℃全部区：I为SiO2+液相，Ⅲ为C2S+液相，V为C3S+液相，Ⅶ为CaO+液相。在两相区内的某组成的渣，可用直线将最高熔点和该组成点相联，延长并交于1600℃等温线，用杠杆规则求出所以转炉和平炉终渣成分都选在这个区域。初期渣氧化铁高、碱度低，也位 碳激烈进行，使渣中FeO下降，炉渣成分走入区域Ⅲ内，均匀的渣中析固体C2S变干，需要用萤石等促进化渣。实际的炉渣炉外精炼渣和多种耐火材料都有意义。而且它比较典型，比较完整。可通过对在CaO-A1203-SiO2三元系中20322)2032AS)20322AS)12A7)2032)．23203320323CaO-A1203-SiO2相图中有9个三元共晶点和9个三元包晶点(图4-34)，这些点的自由度为零，它通过上述化合物将CaO-A1203-Si单的准三元系。用斜三角形表示三元系成分的方法和等边三角形一样，只是三个边的比例不同。杠在15个三角形中取CS—CAS2—S