冶金质量分析

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1、一、反应速度理论：应用反应动力学阐明反应的机理，从而可以使人们更全面的控制要达到的冶金反应。1、碰撞理论：1）分子与分子之间的碰撞；2）碰撞时分子处在能起反应的状态。2、绝对反应速度理论：活化络合物理论或过渡态理论。绝对反应速度理论基本原理：1）活化络合物可像对待任何其他化学物质那样来对待，并与各反应物处于平衡状态，它的寿命很短。2）活化络合物分解成两种产物的反应速度为通用速度，与反应物的性质和活化络合物的形态无关。二、熔融金属与氧化物的活度例：铁水中各元素的质量分数为C4.0%，Si0.5%，Mn0.6%，S0.05%，P0.2%，问1

2、600oC时该铁水中C的活度是多少？解：从表中差得eCC=0.14,eCSi=0.08,eCMn=－0.012,eCS=0.46,eCP=0.051lgfC=(wC·eCC＋wSi·eCSi＋wMn·eCMn＋wS·eCS＋wP·eCP)×100=0.6053∴fC=4.03所以生铁中C的活度aC=fC·wC=16.12%三、炉渣在冶金过程中的作用1、有利方面：①炉渣直接参加化学反应。通过调整炉渣成分可以控制合金元素的氧化与还原，并去除合金中硫磷等有害杂质。②炉渣对合金熔体有保护作用。避免合金在氧化性气氛中氧化烧损，并防止炉气中的氢、氮、

3、硫等直接进入合金。③电弧炉、平炉从上部加热熔池，炉渣是传热介质，同时还有保温作用，所以合金的温度与炉渣密切相关。④电渣重熔精炼炉渣还可作为电阻发热体并具有渣洗过滤金属的作用。2、不利方面：①炉渣能浸蚀炉衬，降低炉衬寿命。②炉渣夹有金属小珠粒及未还原的金属氧化物，并溶解有某些有色金属，导致金属回收率低。四、液态炉渣的结构理论1、分子结构理论：分子理论以固态炉渣作为研究对象而假设液态炉渣是由某些化合物组成的，这缺乏科学依据和真实性，而且分子理论没有考虑熔渣的电导和电解现象。1）液态炉渣由各种不带电的分子组成；2）液态炉渣中各种简单氧化物和复杂

4、化合物之间存在着生成和分解的动平衡反应；3）液态炉渣中只有自由的氧化物才能参与金属液体-炉渣间的化学反应，以复合状态存在的氧化物其反应能力较低；4）液态炉渣是一种理想溶液，金属液体-炉渣间的化学反应服从质量作用定律。2、离子结构理论1）液态炉渣含有正离子和负离子；2）熔融炉渣能够导电，其电导数值与典型的离子化合物相差不多，在一个数量级内；3）液态炉渣可以电解，并在阴极上析出金属；4）氧化物溶于炉渣时离解为离子，而熔渣中每个离子的周围是异号离子。3、离子理论建立的基础1）以对液态炉渣的电导、电解及电动热的测量为依据2）以金属液体-炉渣界面上

5、有双电子层的存在为依据4、离子-分子共存理论1）炉渣由简单的正离子、负离子、未离解的氧化物和化合物分子所组成；2）渣中离子和分子之间的反应处于动平衡状态；3）炉渣内的化学反应符合质量作用定律。五、炉渣的表面张力和界面张力1、所谓表面张力是指气相中液体或固体中的表面的张力2、加和性规则：球多元系表面张力σ渣=∑σi·xi3、多元渣系表面张力测定：常用大气泡压力法4、例：炉渣组成质量分数为：SiO235.5%，Al2O312.5%，CaO42%，MgO8.4%，FeO1.6%，求其在1400oC时的表面张力。解：各组分的摩尔分数为：x(SiO

6、2)=0.35，x(Al2O3)=0.07，x(CaO)=0.45，x(MgO)=0.12，x(FeO)=0.01从表中找出上述各组分在1400oC时的表面张力σi。计算得σ渣=0.35×285+0.07×640+0.45×614+0.12×512+0.01×584=488×10-5N/cm2六、分解压力在炼钢中的应用1、判断熔池中物质的反应方向氧化物的分解压力愈高，其标准分解自由焓就愈低，表示氧化物不稳定程度大，易分解。2、判断熔池中不同元素的氧化趋势七、脱硫的热力学条件：离子反应式：[S]+(O2-)=(S2-)+[O]1、有利条件：

7、①高温②高碱度③低（FeO）含量④增大金属液体f[s]，降低渣中γ(O2-)2、炉外脱硫：①高炉生产的生铁水在未进入炼钢炉之前进行脱硫。②对炼钢炉内冶炼好的钢液流出至炉外再进一步脱硫，以进一步降低钢液中硫的质量分数八、脱磷反应的热力学条件：离子反应式：2[P]+5(Fe2+)+8(O2-)=2(PO43-)+5[Fe]有利条件：低温，高碱度，高氧化亚铁含量，高渣量。九、炼钢中的回磷与回硫的避免方法1、避免回磷：尽可能避免在炉内脱氧，而采取在钢包中脱氧，当炼制合金钢时，如果铁合金必须通过炉渣加入炉内，在合金化前，先有意识的使钢水多脱磷0.0

8、1%，以保证在合金化后钢水磷的质量分数仍在合格的范围内，减少钢液在钢包内的停留时间，并加入一定量的石灰，以提高钢包内渣层的碱度，或采用碱性包衬等方法均可在某种程度上避免回磷。2、避免回硫：最根