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重庆大学-冶金原理-第4章(1)资料PPT课件

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冶金原理ppt课件

冶金原理ppt课件
2.2 熔渣的相平衡图
2.2 熔渣的相平衡图
2.2.1 重要的二元熔渣系相平衡图 一、CaO-SiO2二元系 二、Al2O3-SiO2二元系 三、CaO-Al2O3二元系 四、FeO-SiO2二元系 五、CaO-FeO与CaO-Fe2O3二元系
2.2.2 CaO-Al2O3-SiO2三元系相平衡图 2.2.3 CaO-FeO-SiO2三元系相平衡图
转熔线：1条（1475°C） 偏晶线：l条（1700°C） 固相分解线：2条（1250°C，1900°C） 晶型转变线：6条（1470°C，1420°C，
1210°C，870°C，725°C，575°C）
8
2.2.1 重要的二元熔渣系相平衡
图
体系特点（续）
图222 ④
各种钙硅酸盐的熔化温度都很高
C2S比较稳定，熔化时只部分分解； CS在熔化时则几乎完全分解。
一般而言，可根据化合物组成点处液相线的形状（平滑
程度），近似推断熔融态内化合物的分解程度。
若化合物组成点处的液相线出现尖峭高峰形，则该化 合物非常稳定，甚至在熔融时也不分解；
若化合物组成点处的液相线比较平滑，则该化合物熔 融时会部分分解；
12
三2、.C2a.O1-Al2重O3 二要元的系 二元熔渣系相平衡 图 体系特点
3个一致熔融化合物将体系分解为4个独立的二元系
12CaO·7Al2O3（Cl2A7）或 5CaO·3 Al2O3（C5A3） CaO·Al2O3（CA） CaO·2Al2O3（CA2）
2个不一致熔融化合物
3CaO·Al2O3（C3A） CaO·6Al2O3（CA6）
FeO·SiO2（FS）仅存在于熔体中，不会在熔 度图中出现。

冶金原理课件(中南)-第4章课件PPT学习

冶金原理课件(中南)-第4章课件PPT学习
第3页/共78页
4.1 熔化温度
图41 MgOFeOSiO2渣系熔化等温线图
第4页/共78页
4.1 熔化温度
当炼镍原料中含有较多的CaO时，可选用高钙渣。 图42中的C点为高钙渣CaO含量的下限，位于鳞石英相区 内1200C等温线下面。 D点代表高钙渣CaO含量的上限，位于硅灰石CaO SiO2相 区，紧靠1100C等温线。 高钙渣的熔化温度处于1100～1200C之间。 由于渣中MgO含量约为4%~9%或更高，高钙渣的熔化温度 可能更高。
+ 0.367(MgO) + 0.48 (P2O5) + 0.402(A12O3)，103m3·kg1
(MxOy) —— 氧化物MxOy的质量分数。
当T >1673K时，可按下式计算任意温度下的熔渣密度：
T
1673
0.071673 T ， 10 3 kg m3 100
第14页/共78页
4.2 密 度
SiO2
CaO / %(质量) CaO / %(mol)
/ %(mol) SiO 2 / %(质量) SiO 2
Al2O3 / %(质量) 图45 A12O3CaOSiO2渣系的密度 （1500C，单位为103kg·m3）
Cu
1083
熔盐
熔渣 熔锍
Pb 铝电解质 镁电解质 锂电解质
327.5 ~960 580~700 350~360 1100~1400 700~1100
第2页/共78页
4.1 熔化温度
冶炼镍铜品位低、钙镁含量高的镍精矿时的渣型选择
根据矿石成分的变化可选择两种酸性渣型：高硅渣和高钙渣 两种渣型都能抑制氧化镁和磁性氧化铁的有害作用。 对于含镁高的矿石，采用高硅渣可以增加炉渣硅酸度，抑制 MgO(熔点约2800C) 的危害，同时使Fe3O4造渣： 2MgO + SiO2 = 2MgO·SiO2 2Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2 SiO2的加入量随原料成分而变化。 图中A点代表高硅渣中SiO2含量的下限，B点代表其上限。 高硅渣的熔化温度大致在1400~1500C之间。 炼镍鼓风炉的风口区温度可达1500~1800C，足以保证渣 的过热与排放。

最新《钢铁冶金原理》课件幻灯片

最新《钢铁冶金原理》课件幻灯片

电渣重熔渣 铜闪速炉熔炼渣
0～10 28～38
0～30 2～12
0～20 5～15
38～54
0～15 1～3
铅鼓风炉熔炼渣 19～35 3～5 0～20 28～40 3～5
CaF2 45
Fe3O4 1
S 0.2～0 Pb 1～3
锡反射炉熔炼渣 19～24 8～10 1.5～6 45～50
Sn 7～9
➢ 高炉炼铁：脉石成分与燃料的灰份以及熔剂（石灰石、白 云石、硅石等）反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。
➢ 造锍熔炼：铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在 一起，形成熔锍；铁的氧化物则与造渣熔剂SiO2及其他脉 石成分形成熔渣。
11
第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
2、精炼渣
✓ 是粗金属精炼过程的产物。 ✓ 主要作用——捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主
的渣料熔合而成的炉渣。 ✓ 如电渣重熔渣、铸钢保护渣、钢液炉外精炼渣等。 ✓ 这类炉渣的作用差别很大。
13
第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
熔渣主要作用：
积极作用： 1. 减少金属的热损失; 2. 避免金属氧化（减少金属从炉气中吸收有害气体）； 3. 汇集金属中杂质元素的氧化生成物。
消极作用： 1. 侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命； 2. 金属损失，降低回收率； 3. 带走热量，增加冶炼能耗。
7
第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
表 11 常见冶金炉渣的主要化学成分
炉渣
高炉炼铁渣
组 成 / %(质量)
SiO2 A12O3 CaO
FeO
30～40 10～20 35～50 < 1
MgO 5～10
MnO 0.5～1

物理冶金原理课件4-位错理论

物理冶金原理课件4-位错理论

刃型位错的原子模型
Atomic Model of an Edge Dislocation
刃位错的基本特征： 柏氏矢量与位错线垂直
滑移面唯一
b x line 运动
滑移(glide)
攀移(climb)
形状： 直线、平面曲线 平面折线、环状
刃位错的形状: 直线\平面折线\任何平面曲线
滑 移 面
Atoms near the boundaries must be Dislocated！ Dislocations位错
2、位错的基本性质：边界
1）宏观上属“线性”缺陷； 2）在晶体内部呈自封闭曲线或
终止于晶体表面或晶界； 3）恒定的滑移矢量
位错的滑移矢量－柏氏矢量
Burger’s Vector： 大小：位错滑移量的大小 方向：位错滑移方向 守恒性: 一条位错线，无论其形状如
二、间隙原子 Interstitial Atoms
热力学不稳定的晶体缺陷
自间隙原子(Self-Interstitials)：
除经高能粒子辐照外(如核装备零件，同时产生 空位空位群空洞：缺陷)、一般不存在
溶质间隙原子(Solute Interstitials) ：
C、N、B、O、H等，固溶强化效果极强！
《Science》 299 (2003)5607, 686-688.
2004年中国十大科技新闻（位列第二）
Microstructure in the surface layer of a pure iron plate was refined at the nanometer scale by a surface mechanical attrition treatment that generates repetitive severe plastic deformation of the surface layer. The subsequent nitriding kinetics were greatly enhanced, so that the nitriding temperature could be as low as 300°C, which is much lower than conventional nitriding temperatures (above 500°C). This enhanced processing method demonstrates the technological significance of nanomaterials in improving traditional processing techniques.

冶金工程pptch1课件内容

冶金工程pptch1课件内容
2、材料的过程和工艺。2,冶金工程冶金工程冶金工程也称为金属工艺或金属加工，是一种把金属物料加工成为 物品、冶金工程也称为金属工艺或金属加工，是一种把金属物料加工成为物品、零件、组件的工艺技术，包括了桥 梁、轮船等的大型零件，乃至引擎、零件、组件的工艺技术，包括了桥梁、轮船等的大型零件，乃至引擎、珠宝、 腕表的微小组件。（定义不精确，但后面引用的倒是比较全面贴珠宝、腕表的微小组件。（定义不精确，但后面引 用的倒是比较全面贴切。）基础理论为物理冶金学、冶金物理化学、冶金热力学；讨论领域切。）基础理论为物理 冶金学、冶金物理化学、冶金热力学；讨论领域为冶金反应工程、冶金热能工程、冶金技术、钢铁冶金、有色金属 冶金
石，烧陶窑为金属的冶铸预备了高温炉和在炉内还原条件下冶炼矿石的技术。在甘肃东乡县林烧陶窑为金属的 冶铸预备了高温炉和在炉内还原条件下冶炼矿石的技术。在甘肃东乡县林家马家窑文化遗址中发觉的距今约家马家 窑文化遗址中发觉的距今约5000年的青铜刀，以及在其他一些新石器晚期遗址中相年的青铜刀，以及在其他一些新
有坑冶食货志载唐前期有坑冶168处,
15、计银冶处，计银冶58处,铜冶处，铜冶96处，铁山处，铁山5处，锡山处，锡山2处，铅山处，铅山4处。处 。6.明清时期冶金业的进展明清时期冶金业的进展这一时期金、铜、铁、锡、铅、锌的生产规模和产量都
比唐宋时期有所增长，并生产白铜这一时期金、铜、铁、锡、铅、锌的生产规模和产量都比唐宋时期有所增长 ，并生产白铜（铜银锌合金）。银两逐步成为主要货币，银产量亦有增长。（铜银锌合金）。银两逐步成为主要货 币，银产量亦有增长。1.2.2近代钢铁冶炼技术的进展近代钢铁冶炼技术的进展历史上，西方钢铁生产技术长期落后 于中国。历史上，西方钢铁生产技术长期落后于中国。18世纪中期，工业革命世纪中期，工业革命在英国首先

冶金原理第4章

冶金原理第4章

γ B = γ ⋅γ
0 B
(2) B
பைடு நூலகம்
⋅γ Lγ
(3) B
(K) B
4.2.1.2 以重量1%浓度溶液为标准态 以重量1%浓度溶液为标准态
K K 以w[ B]、w[ K ]、f B、代替xB、xK、γ B、ε B B
B K lg f B = lg f B0 + eB w[ B ] + L + eB w[ K ]
4.2.1 活度的相互作用系数
4.2.1.1 以纯物质为标准态
目标及条件： 目标及条件： 设铁液（组分1）内组分2的活度系数 为所求，除组分2外 的活度系数γ 设铁液（组分 ）内组分 的活度系数γ2为所求，除组分 外， 尚有组分3， ， ， ， 等存在 其浓度分别为x 等存在， 尚有组分 ，4，5，…，j等存在，其浓度分别为 2，x3，x4， x5，…，xj，则γ2在恒温恒压下是其自身浓度及其他组分浓度 ， 的函数， 的函数，即： γ2=γ(x2，x3，x4，x5，…，xj)。 γ ， 。 泰勒级数 ：
2 C
C原子半径很小，形成间隙式熔体。 原子半径很小，形成间隙式熔体。 原子半径很小
3 Si
Si在铁中的溶解焓很大，Fe—Si键很强。 在铁中的溶解焓很大，Fe Si键很强。 Si键很强 在铁中的溶解焓很大 0 ∆H Si = −75.5 KJ / mol
4 O
氧在铁液中的溶解度很小，属于稀溶液类型。 氧在铁液中的溶解度很小，属于稀溶液类型。 fO=1 气体氧溶解于铁液中是单原子状。 气体氧溶解于铁液中是单原子状。 1/2O2 = [O]
4.2铁液中组分活度的相互作用系数 4.2铁液中组分活度的相互作用系数
C.Wagner法（计算活度系数）：把lnγi函数按泰勒级数展 法 计算活度系数）：把 γ ）： ★ 开成组分浓度的多项式，代入实验测定的相互作用系数， 开成组分浓度的多项式，代入实验测定的相互作用系数， 即可计算出组分的活度系数。 即可计算出组分的活度系数。

冶金原理复习PPT学习教案

对于高炉渣，碱度大于1的渣是碱性渣，碱度小于1的 渣是酸性渣。 对于炼钢渣，碱性渣的碱度约为2~3.5。
第24页/共73页
5.1 熔渣的碱度与酸度
二、熔渣的酸度
有色冶金中，习惯上用酸度（硅酸度）表示熔渣 的酸碱性。
酸度 —— 熔渣中结合成酸性氧化物的氧的质量 与结合成碱性氧化物的氧的质量之比，一般用 r 表示：
r
mO (酸性氧化物) mO (碱性氧化物)
一般说来，酸度小于或等于1的渣属于碱性渣。
第25页/共73页
5.2 熔渣的氧化性
5.2 熔渣的氧化性
一、氧化渣与还原渣
熔渣可分为两种：氧化渣和还原渣。 氧化渣——能向金属液输送氧、使金属液被氧饱和或 使金属液中的杂质氧化的渣。 还原渣——能从金属液中吸收氧、即发生金属液脱氧 过程的渣。
（b）根据式7-6得： T开 = -27354/(lg0.21-11.34) = 2275 K
（c）根据式7-7得：
T沸 A' /(B') 27354（/ 11.34） 2412(K)
第33页/共73页
7.3.1 氧化物的分解
三 、 氧 化 物 生成–分 解体系 的热力 学平衡 图
对于反应:2Me(s,l) + O2 = 2MeO(s,l) 假设：(1) Me和MeO均以凝聚相存在，且不相互溶解 ；
➢
确定界线的性质 根 据 切 线 规 则可 以判断 某一界 线是低 共熔线 还是转 熔线。
结 合 连 线 规 则找出 该界线 上的温 度最高 点；
在 该 界 线 上 按照温 度下降 的方向 标上单 箭头或 双箭头 。
➢
判断无变点的性质 根 据 无 变 点与 其相对 应的子 三角形 的相对 位置关 系来确 定该无 变点的 性质。

钢铁冶金学(炼铁)课件第4章


本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料 北京科技大学冶金学院 吴胜利 128
防止高炉发生“液泛现象”的对策分析
有人通过化工喷淋塔的实验，找出一个
流体流量比（K） 液泛因子（f）
的对应关系
1
流体流量比
K
=
L G
⎜⎜⎝⎛
ρg ρl
⎟⎟⎠⎞ 2
液泛因子
f
= ω2 g
∗ FS ε3
∗ ρg ρl
∗η 0.2
高炉炉料的特性及在炉内的分布是不同的粒度即各种炉料各不相同，且分布也不均匀
密度
在炉内局部出现气流超过临界速度的状态是可能的
局部“管道行程”
本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料 北京科技大学冶金学院 吴胜利 126
本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料 北京科技大学冶金学院 吴胜利 127
S＝1－A料ε
＝
6 d0
对 1m3散料有N个球， N＝（6 1－ε）
πd
3 0
[球体积：
1 6
πd
3 0
，
料总体积（1－ε）]
1m3散料的表面积：
A料＝N
*πd
2＝（6 1－ε）
0
d0
故： S＝ 6 d0
即：S与d0成反比 （当炉料粒度越小
时，阻力就越大）
本科生主干课《钢铁冶金学－炼铁部分》授课资料 北京科技大学冶金学院 吴胜利 119
煤气流速快
时，
出现煤气把渣铁托住而类似粥开锅时的“液泛现象”
“液泛现象”的危害
高度弥散在渣铁间的气泡，使煤气流阻力大大升高； 被煤气流吹起的渣铁，在上部较低温度区域，有重新 冷凝的危险； 渣铁的重新冷凝，一方面将导致料柱孔隙度降低，煤 气流动受阻。另一方面，可造成炉墙结厚、结瘤，破 坏高炉顺行。
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第四章 冶金炉渣
0 引言 1 钢铁冶金主要二元渣系相图 2 三元系相图的基本知识及基本类型 3 三元渣系的相图 4 熔渣的结构理论
1
0 引言
●组成
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。
●分类
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 成的炉渣，称为冶炼渣。如：冶炼铁矿石得到的高炉渣。
9
2.1.1 浓度三角形
(2)过O作BC、CA、AB边的平行线a’a’’、b’b’’、c’c’’
A= a ，B= b ，C= c
10
2.1.2 浓度三角形的基本规则
等含量规则：平行于一边的直线上，各物系点所含对应顶角 组分的浓度相同。
等比规则： 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。
背向规则：若物系点降到O点温度时开始析出C，则液相线向 CO延长线向移动，而其他两组分（A，B）的浓度 比保持不变。
F
E
11
2.1.2 浓度三角形的基本规则
直线规则：原物系点重量分别为m，n，混合后形成新 物系点O，则：O必位于M，N连线上 。
MO n NO m
此规则亦适用于一个相分解为两个相。如O点重量为W，分解为
铜鼓风炉渣
34～38 5～10 10～16 1～4
31～34
1
Cu 1.5～2.5
炼铜转炉渣
22～24 1～5
1～5
45～50(Fe)
1～2
氧气顶吹转炉渣
18～25 1.5～2.0 36～55 5～7
6～8
9～20
1～3 1.0～6.0
精
顶底复合吹炼渣
18～25 1.5～2.0 36～40 5～7
6～8
5
1.1.2 分相图
三个分相图：C-C2S，C2S-CS，CS-S
➢C-C2S：具有一个共晶体的相图 1250-19000C存在C3S，C3S = C+C2S
➢C2S-CS：具有一个不稳定化合物C3S2的相图 14750C发生转熔反应（包晶反应）： L+C2S = C3S2
➢CS-S：液相有分层现象 L1—S在CS相内的饱和熔体 L2—CS在S内的饱和熔体。
以垂直坐标轴表示温度。
8
2.1.1 浓度三角形
➢含义
三顶点A、B、C：表示体系的纯组分。 三条边：分别为三个二元系。 三角形内的点：三元系的组成点。
➢物系点浓度的读取方法
(1)过O作BC、CA、AB边的垂线，长度为a、b、c
A a 10% 0 abc
B b 10% 0 abc
C c 10% 0
abc
7～11
2～4 0.5～1.5
炼 碱性电炉炼钢渣（氧化期） 12～20 3～5 40～50 7～12 5～10
渣 碱性电炉炼钢渣（还原期） 15～18 6～7 50～55 0～10
<0.5
8～15 <1.0
CaC2 1～4 CaF2 8～10
富
钒渣
20～24
3～8
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ～42
集
渣
高钛渣
0.8～5
1～6
2
0 引言
炉渣类别 高炉渣（炼钢生铁）
SiO2
28～39
Al2O3
6～16
CaO
27～48
MgO
3～17
MnO
0.25～3.0
FeO
0.25～3.0
Fe2O3
—
P2O5
—
S
0.4～0.7
其他
高炉渣（铸造生铁）
28～39 7.1～16.8 26～48 3～17 0.05～0.9 0.25～3.0 —
为M1、M2、M3三个新相时，则有：
3～8
V2O5 9～16 TiO2 0～12 TiO2 75～94
Na2O 0～8
合
铸钢用保护渣
33～50
2～20
成
渣
电炉重熔渣
0.7～3.0
4～5
炉外精炼渣
45
55
CaF2 2～20 C 0～24
CaF2 70
CaF23<10
1 钢铁冶金主要二元渣系相图
炉渣化学成分：
炉渣是多种氧化物构成的熔体。 CaO、SiO2 、Al2O3、FeO、MgO、Fe2O3 CaF2….
主要的二元渣系相图：
CaO-SiO2 ；Al2O3-SiO2 ； CaO-Al2O3 ；FeO-SiO2 ；CaO-Fe2O3
复习
4
1.1 CaO-SiO2系相图
1.1.1 化合物类型
稳定化合物(同份熔化化合物)： 偏硅酸钙CaO·SiO2（CS） 正硅酸钙2CaO·SiO2（C2S）。
不稳定化合物(异份熔化化合物)： 硅酸三钙3CaO·SiO2（C3S） 二硅酸三钙3CaO·2SiO2（C3S2）。
6
1.2 Al2O3-SiO2系相图
一个不稳定化合物：莫来石3Al2O3.2SiO2(A3S2)， 可溶解微量的Al2O3形成的固溶体。
1.3 CaO-Al2O3系相图
三个同份熔化化合物：C12A7、CA、CA2， 两个异份熔化化合物：C3A、CA6。
1.4 FeO-SiO2系相图
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
— 0.5～3.1
冶
高炉渣（硅铁）
42
17.7
33.1
5.4
0.4
0.1
—
炼 矿热炉渣（Si—Mn 合金） 38～42 13～21 20～28 1～4
4～8
—
—
渣
高炉渣（锰铁）
27.8～30 8.3～9.6 43.5～46 8.0～9.2 6.7～9.0 0.35～0.5 —
—
1
— — 2.9～3.1 Cu 0.2～0.4
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 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。
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。
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 称为合成渣。如：电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。
1.5 CaO-Fe2O3系相图
二个异份熔化化合物： CaO.Fe2O3、CaO.2Fe2O3
一个同份熔化化合物:2CaO.Fe2O3、。
7
2 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
★
➢体系有三个独立变量： 温度及任意两个组分浓度。
➢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，
M，N两相，则M，O，N必位于同一条直线上 。
m NOW MN
n MOW MN
mnW
12
2.1.2 浓度三角形的基本规则
重心规则：原物系点M1，M2，M3的重量分别为m1，m2，m3 ， 混合后形成新物系点M，则M必位于连线三角形
△M1 M2 M3的重心上。重心如何求出？
此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。如，M分解