《冶金原理及工艺》第五章 典型合金的熔炼工艺 (5)
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冶金工艺的熔炼原理冶金工艺的熔炼原理是指通过升温将金属和非金属物质转化为熔融状态,并利用其不同的物理和化学性质进行分离、提纯和合金化的过程。
冶金熔炼是冶金工艺的核心环节,它广泛应用于金属提取、金属精炼和合金制备等领域。
熔炼是将原料加热至高温并加入一定的熔剂,使原料熔化并与熔剂发生相互作用,从而完成金属和非金属的分离和提纯。
熔炼过程中,主要涉及到物料、炉料和炉气以及温度、气氛和反应动力学等方面的互相作用。
首先,物料和炉料的选择对熔炼过程至关重要。
物料包括矿石、废料等原料,而炉料则是用于提高熔融体的流动性或还原性能的添加剂。
物料的选择不仅取决于理化性质,还取决于金属的品位、矿石中的杂质含量以及石炭、焦炭和石油焦等炉料供热价值的高低。
其次,温度和气氛对熔炼过程也有重要影响。
温度是熔融过程的基本条件,一般具有合适的温度可以提高反应速率、降低粘度、促进溶质在溶剂中的扩散。
气氛则指的是熔炼过程中用于调节氧化还原性能的气体。
不同的气氛和温度可以对金属的熔融、氧化、还原和挥发等过程起到关键的调控作用。
例如,在熔炼铁矿石的过程中,通过调节气氛可以控制铁矿石的氧化还原反应,从而提高金属的回收率。
再次,反应动力学非常重要。
不同的反应需要不同的反应条件。
熔炼过程中的反应一般涉及到物料的熔化、扩散和传质作用。
熔炼的一些重要反应包括金属矿石的还原、硫化物的氧化、氧化物的还原以及金属的溶解和析出等。
这些反应的速率和平衡程度直接影响到熔炼的效率和产品质量。
另外,炉型和熔炼操作条件也对熔炼过程有重要影响。
常见的炉型包括电炉、重力炉和高炉等。
不同的炉型有不同的加热方式和反应区域,以及不同的熔炼效果。
熔炼操作条件包括炉温、料量、气压、搅拌强度等,这些条件可以直接影响到熔炼过程的控制水平和产品的特性。
总的来说,冶金工艺的熔炼原理是通过升温将物质转化为熔融状态,并利用其不同的物理和化学性质进行分离、提纯和合金化的过程。
这一过程涉及到物料、炉料和炉气以及温度、气氛和反应动力学等方面的互相作用,需要综合考虑各种因素才能达到所需的熔炼效果和产品质量。
合金及其熔炼课本要点总结合金及其熔炼课本要点总结名词解释碳当量:根据各元素对共晶点实际碳量的影响,将这些元素的量折算成碳量增减,谓之碳当量。
共晶度:铸铁偏离共晶点的程度还可用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值来表示,这个比值称为共晶度。
缩减作用:石墨本身没有强度,在铸铁中占有一定量的体积,使金属基体承受负荷的有效面积减少,因而使铸铁的力学性能降低。
缺口作用:由于石墨在铸铁中的存在,在承受负荷时造成应力集中现象,使力学性能降低。
一次结晶:铸铁从液态转变成固态的过程称为一次结晶。
包括共析和共晶凝固两阶段。
二次结晶:铸铁的固态相变称为二次结晶。
包括:奥氏体中碳的脱溶、铸铁的共析转变和过冷奥氏体的中温及低温转变。
二重性:从热力学观点上看,Fe-Fe3相图只是介稳定的,Fe-C相图才是稳定的。
但从动力学观点看,在一定条件下按Fe-Fe3C相图转变也是可能的。
由此显出二重性。
过冷度:金属液的实际开始凝固温度与理论凝固温度的差值。
球化率:在铸铁微观组织的有代表性的视场中,在单位面积上,球状石墨数目与全部石墨数目的比值(以百分数表示)蠕化率(VG):在具有代表性的显微视场内,蠕虫状石墨数与全部石墨数的百分比。
但其本身不能精确地反映石墨形状。
球化处理:在铁液中加入球化元素,使石墨在结晶生长时长成球状的处理过程。
球化衰退:球化处理后的铁液在停留一段时间后,球化处理效果会下降甚至是消失的现象。
抗磨铸铁:用于抵抗磨料磨损的铸铁。
磨料磨损:由硬颗粒或突出物作用使材料迁移导致的磨损。
相对耐磨性:标准试样的磨损量/试验试样的磨损量。
值越高说明试验试样磨损量越小,即耐磨性越好。
耐热铸铁:指在高温条件下具有一定的抗氧化和抗生长性能,并能承受一定载荷的铸铁。
焦铁比:加入冲天炉内的焦炭量与金属炉料量的比值。
炉料的遗传性:更换炉料后,虽然铁液的化学成分不变,但铸铁的组织都会发生变化,炉料与铸件组织之间的关系。
孕育处理:铁液浇注以前,在一定条件下(如一定的过热温度、一定的化学成分、合适的加入方法等),向铁液中加入一定量的物质(孕育剂)以改变铁液的凝固过程,改善铸态组织,从而达到提高性能的目的的处理方法。
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。
冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。
2 金属熔体指________、________。
液态的金属、合金。
1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学,它主要是应用_______的理论和方法研究提取冶金过程,为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同,一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。
金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。
3、冶金原理按具体的冶金对象分为______冶金原理及_____冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同,熔渣主要分为________、_______、________、__________四种。
在生产实践中,必须根据各种冶炼过程的特点,合理地选择_____,使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。
氧化物。
7、________的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中,以便在后续工序中将它们回收利用。
富集渣、8、_______的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物,使之与主金属分离。
精炼渣。
9、在造锍熔炼过程中,为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失,要求熔渣具有较低的______、______和_______。
粘度、密度、渣-锍界面张力。
10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗,必须使锍具有合适的______.物理化学性质。
11、在生产实践中,必须根据各种冶炼过程的特点,合理地选择________,使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
熔渣成分12、冶金过程热力学可以解决的问题有:1)计算给定条件下的;根据的正负判断该条件下反应能否自发地向________进行:2)计算给定条件下的平衡常数,确定反应进行的______;3)分析影响反应的和平衡常数,为进一步提高________指明努力方向。