冶金原理第四章

冶金原理第四章1第一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二3.2.2分三角形、無變量點及相平衡關系

確定化合物的初晶面

作連接線a有相界線的化合物之間才能做連接線；b穩(wěn)定化合物之間作實線；c不穩(wěn)定化合物之間（或穩(wěn)定與不穩(wěn)定化合物之間）做虛線。確定相界線上溫度下降的方向及相界線的性質(zhì)（轉(zhuǎn)熔線、共晶線）確定三元共晶點和包晶點由實線組成的三角形或多邊形是獨立的可以單獨分析

2第二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二a△S-CAS2-A共晶點1L=CAS2+A3S2+S包晶點7L+A=CAS2+A3S2b△S-CAS2-CS共晶點2L=CAS2+CS+Sc△CS-C2AS-CAS2共晶點4L=CS+C2AS+CAS2d△CS-C2AS–C2S包晶點3L+C2S=C3S2+C2AS共晶點5L=CS+C3S2+C2ASe四邊形C2AS–CAS2-A-CA共晶點6L=C2AS+CAS2+CA6包晶點8L+A=CAS2+CA6包晶點9L+CA2=C2AS+CA6共晶點10L=C2AS+CA2+CAf四邊形CA-C2AS–C2S-C12A7包晶點11L+C2AS=C2S+CA共晶點12L=CA+C2S+C12A7g△C2S-C12A7–C共晶點13L=C2S+C12A7+C3A包晶點14L+C3S=C2S+C3A包晶點15L+C=C3A+C3S

3第三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二典型物系點的結(jié)晶過程o1abo24第四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二3.2.3應用舉例例題1：利用相圖選擇合適的材料例題2：

利用相圖計算某種組成的熔渣凝固后的相成分

5第五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二3.3CaO-SiO2-FeO渣系的相圖3.3.1確定化合物的穩(wěn)定性一個三元穩(wěn)定化合物

CFS=CaO·FeO·SiO2

三個穩(wěn)定二元化合物

CS=CaO·SiO2

C2S=2CaO·SiO2

F2S=2FeO·SiO2

兩個不穩(wěn)定的二元化合物C3S2=3CaO·2SiO2

C3S=3CaO·SiO2

3.3.2相圖的特點靠近SiO2頂角側(cè)有較大范圍的液相分層區(qū)，靠近CaO頂角處，是高熔點固溶體存在區(qū)由相界線構(gòu)成兩個特相區(qū)

6第六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二3.2.2分三角形、無變量點及相平衡關系

a△S-CS-F2S共晶點1L=S+CS+F2Sb△C2S-CFS-CS共晶點2L=CS+C3S2+CFS包晶點3L+C2S=C3S2+CFSc△C2S-CFS-F共晶點4L=C2S+CFS+Fd△C2S-F-C包晶點5L+C=C3S+F7第七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二轉(zhuǎn)爐冶煉過程鋼中組元和爐渣成分之變化8第八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二轉(zhuǎn)爐冶煉過程成渣路線探討L1L2L39第九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的結(jié)構(gòu)理論分子結(jié)構(gòu)理論離子結(jié)構(gòu)理論分子與離子共存理論聚合物理論410第十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的結(jié)構(gòu)理論4.1分子結(jié)構(gòu)模型理論4.1.1實驗基礎固體渣的化學分析、礦相分析、相圖。

4最早出現(xiàn)的理論;基于對固態(tài)爐渣結(jié)構(gòu)的研究;在熔渣結(jié)構(gòu)的研究中已很少應用;在冶金生產(chǎn)實踐中仍常用。11第十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的結(jié)構(gòu)理論4.1分子結(jié)構(gòu)模型理論4.1.2要點（1）熔渣是由氧化物、硫化物、磷化物以及它們之間形成的復雜化合物分子組成。簡單氧化物：FeO,CaO,MgO,Al2O3,SiO2,P2O5,MnO等。復雜氧化物：CaO·SiO2,2CaO·SiO2,2FeO·SiO2,2MnO·SiO2,4CaO·P2O5(2)分子間的作用力為范德華力。作用力很弱，分子運動容易，高溫時分子呈無序狀態(tài)分布；可假定熔渣為理想溶液，各組元活度用濃度表示。412第十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二（3）各種氧化物與其復雜化合物之間的反應處于動態(tài)平衡。（4）氧化物有兩種存在狀態(tài)，以簡單氧化物分子存在的自由氧化物和以復雜化合物存在的結(jié)合氧化物，只有自由氧化物才具有很高的反應能力。13第十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.1.3應用

氧化能力熔渣氧化能力決定于渣中自由FeO的濃度；（FeO）=Fe（l）+[O]

脫S、P能力強度及限度與渣中存在自由CaO濃度有關。（CaO）+[S]=（CaS）+[O]14第十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二活度計算例題

熔渣成分為(CaO)=27.6%、(SiO2)=17.5%、(FeO)=29.3%、(Fe2O3)=5.2%、(MgO)=9.8%、(P2O5)=2.7%、(MnO)=7.9%，假定渣中有下列復合化合物：4CaO·P2O5、4CaO·2SiO2、CaO·Fe2O3。所有這些復合化合物不發(fā)生離解，MgO、MnO與CaO視為同等性質(zhì)的堿性氧化物，試求CaO及FeO的活度(P165舊246新)。Σn-渣中自由氧化物及復合氧化物的物質(zhì)的量之和。

15第十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.1.4對分子理論的評價優(yōu)點：能簡單的、定性地解釋渣鋼間的反應?；瘜W熱力學研究的對象是分子間的反應，分子理論可直接引用化學熱力學中的定律。缺點：不能解釋高溫熔渣的電化學現(xiàn)象。不能從本質(zhì)上解釋組成與性能之間的關系。假設的復雜化合物是沒有根據(jù)的。

16第十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.1實驗基礎x射線分析，熔渣可以導電，熔渣能被電解，相界面上有電位突躍。

4.2.2離子的種類（1）簡單的陽離子：Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+（2）簡單的陰離子：O2-、F-、S2-（3）復雜的陰離子：、SiO44-、PO44-、AlO2-、FeO2-、Fe2O54-、SixOyz-

硅氧復合陰離子是熔渣中主要的復合陰離子17第十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類氧的三種存在形態(tài)：（1）橋鍵氧O0（飽和氧）（2）非橋鍵氧O-（非飽和氧）（3）自由氧離子O2-三種離子間存在平衡2O-=O0+O2-18第十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類硅氧四面體模型中的5種結(jié)構(gòu)單元19第十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類20第二十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類

硅氧復合離子的聚合

隨著渣中Si氧化物增加，需消耗O2轉(zhuǎn)變成復合離子，許多個離子SiO44–聚合起來共用O2，形成復雜的復合離子。

硅氧復合離子的解體

隨著渣中的O/Si原子比增加，O2可使熔渣中復雜硅氧復合離子分裂成結(jié)構(gòu)比較簡單的硅氧復合離子。

熔渣中可能有許多種硅氧復合離子平衡共存。復合離子的聚合與解體21第二十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二CaF2Q0Q2Q3Q122第二十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二(CaO)x·(SiO2)1-x熔體2473K時各種Qi隨組成的變化（MD模擬）23第二十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.2.3離子間的作用能●形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物：靜電勢強的陽離子（如Si4+、P5+、Al3+）有很高的極化能力，能使O2-受到極化，因而陽離子與O2-之間的共價鍵程度很高，促進了復合陰離子的形成，因復合陰離子可看成是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以此類陽離子的氧化物（如SiO2、P2O5、Al2O3）稱為形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物。●破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物：靜電勢小的陽離子極化力較弱，與O2-以一定距離并列成離子鍵存在。這類離子的氧化物能向熔渣中引入O2-，能使熔渣中復雜網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的復合陰離子解體，稱為破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物（如CaO、Na2O）。24第二十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二不少復合離子的結(jié)構(gòu)是人為的揣測和假定。如鋁氧離子：AlO2–、AlO33–、Al2O42–鐵氧離子：FeO2–、Fe2O42–、Fe2O52–、FeO33–熔渣中同時存在游離的離子、游離氧化物和類似于化合物分子的絡合物。例如，在含F(xiàn)eO和SiO2的熔渣中，絡合物分子Fe2SiO4與游離的離子Fe2+、SiO44–以及游離氧化物FeO和SiO2之間存在平衡：離子理論存在的問題

25第二十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4.3共存理論基本觀點熔渣由簡單離子（Na+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+，O2、S2、F等）和SiO2、硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽等分子組成。簡單離子與分子間存在動態(tài)平衡。4.4聚合物理論熔體的物理化學性能取決于其聚合程度。熔體的聚合程度可用NBO/T表示。NBO/T：每個四次配位陽離子所具有的非橋氧數(shù)。NBO/T值越小，聚合程度越高。基本觀點26第二十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二金屬液與熔渣的電化學反應原理5.1電化學體系有電能和化學能相互轉(zhuǎn)化的體系。

5鋼液－熔渣間的雙電層及電極反應示意圖27第二十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二金屬液與熔渣的電化學反應原理5.2常見的離子反應式硫的轉(zhuǎn)移：

錳的氧化：

碳的氧化：

528第二十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二金屬液與熔渣的電化學反應原理5.2常見的離子反應式二氧化硅的還原：5硅的氧化：29第二十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二磷的氧化：5.3書寫離子方程式時的注意事項[]()30第三十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的離子溶液結(jié)構(gòu)模型6

離子溶液模型分類統(tǒng)計熱力學模型：利用統(tǒng)計方法分別由離子間的作用能（用混合熱表示）和離子分布的組態(tài)來計算離子溶液形成的偏摩爾焓變量和偏摩爾熵變量，再由此計算熔渣組元的活度。如：完全離子溶液模型，正規(guī)離子溶液模型等。經(jīng)典熱力學模型：假定硅酸鹽熔渣中的各種復合陰離子和氧離子之間存在著聚合型的化學反應平衡。利用這類聚合反應的平衡常數(shù)計算熔渣組元的活度。如：馬松（Masson）模型等。31第三十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的離子溶液結(jié)構(gòu)模型6.1完全離子溶液模型6.1.1要點

（1）熔渣完全由正負離子組成。堿性氧化物離解為金屬陽離子和氧離子：酸性、中性氧化物結(jié)合氧負離子生成復雜陰離子：

熔渣中不出現(xiàn)更復雜的陰離子。（2）正負離子相間分布。（3）正負離子間的作用力相等。（4）熔渣是理想溶液（正離子組成的理想溶液和負離子組成的理想溶液）632第三十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二6.1.2熔渣中組元活度的計算例:渣成分CaOSiO2Al2O3MnOMgOFeOP2O5S[%S]Fewt%46.910.222.273.096.8829.01.20.450.041

利用完全離子模型求硫的分配比LS=aFeS/a[S]。平衡常數(shù)33第三十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二6.1.2熔渣中組元活度的計算CaOSiO2Al2O3MnOMgOFeOP2O5Sni/100g渣中0.8370.1700.0220.0440.1720.4000.0080.014計算正離子總數(shù)：34第三十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二6.1.2熔渣中組元活度的計算負離子總數(shù)：堿性氧化物提供O2-，而酸性氧化物消耗O2-，同時產(chǎn)生復雜陰離子。35第三十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二6.1.2熔渣中組元活度的計算綜上，所以，則36第三十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二6.1.2熔渣中組元活度的計算由實驗知，反應（1）的平衡常數(shù)與溫度關系：完全離子溶液理論計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)較為吻合。前提：僅適用于高堿度渣（wSiO2）<10%~12%當熔渣（wSiO2）為含量較高的時候，考慮對完全離子溶液的偏差。37第三十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二6.1.2熔渣中組元活度的計算38第三十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二6.2正規(guī)離子溶液模型6.2.1要點

（1）熔渣由簡單的正離子和氧負離子組成，即:Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Al3+、P3+、Si4+、O2-（2）各正離子完全無序地分布在氧負離子周圍。（3）各種正離子與氧負離子的作用力不等。6.2.2熔渣中組元活度的計算

例題：應用實例39第三十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣組分的等活度曲線圖7活度獲得方法－實驗方法實例(CaS+Al2O3+MgO)－%50CaOat1873KNo.CaOAl2O3MgOCaSCAMC-15033215CAMC25039.5010.5CAMC-35037.5210.5CAMC-45035.5410.5CAMC-5504208CAMC-6504028CAMC-7503758CAMC-8504604CAMC-9504424CAMC-10504154CAMC-11503974CAMC-12505000CAMC-13504820CAMC-14504550CAMC-155042.57.50mass%40第四十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣組分的等活度曲線圖7Activityofcomponents

at1873KEquilibriumsystem:slag－Copper–CO/O2Crucible:graphitecrucibleRatioofslag-metal:1:1

CaO(50%)-Al2O3-MgO-CaS

MullitetubeGraphitecruciblewithagraphitelidCOgas(1atm)PurifiedCu,2.5g1873KSyntheticslag2.5gHeatingelementChemicalanalysis:ICP-AESLECO

combustionanalyzer

41第四十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣組分的等活度曲線圖7TherelationbetweenaCaS,γCaSandmass%CaSTherelationbetweenaMgOandmass%MgOTherelationbetweenγAl2O3and(CaO+MgO)/Al2O342第四十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣組分的等活度曲線圖7.1二元渣系組分的活度743第四十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系（SiO2）+2C（石墨）==[Si]Fe+2CO（g）

[Si]Fe+C（石墨）==SiC（S）（SiO2）+3C（石墨）==SiC（S）+2CO（g）

44第四十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系CaO-SiO2-Al2O3系組分的等活度曲線45第四十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應用實例鋼簾線46第四十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應用實例各種不同夾雜物及其軋制形態(tài)鋼變形延伸方向＝0＝0.5～1.0＝0.03～0.547第四十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應用實例低熔點區(qū)域48第四十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應用實例1600℃時CaO-SiO2-Al2O3三元系等Al2O3活度圖塑性區(qū)域：Al2O3的活度范圍：0.001～0.1；塑性區(qū)域SiO2的活度范圍：0.05~0.8

49第四十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應用實例CaO-SiO2-Al2O3三元系中等[Al]值線

50第五十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應用實例精煉渣在不同堿度不同Al2O3含量對鋼液中平衡[Al]含量影響51第五十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二7.2.2CaO-SiO2-FeO系坐標測定法此渣系試驗是按全鐵量折算的偽三元系。

曲線特點例題p192老版293新版52第五十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的化學性質(zhì)8.1堿度8.1.1氧化物分類酸性氧化物：吸收O2-

堿性氧化物：提供O2-兩性氧化物：

8熔渣中：

CaO、MnO、FeO、MgO、CaF2、Fe2O3、A12O3、TiO2、SiO2、P2O5堿性增強中性（兩性）

酸性增強

對于同一種金屬，通常其高價氧化物顯酸性或兩性，而其低價氧化物顯堿性。如Fe、V等。利用氧化物酸性或堿性的相對大小，可以定性確定簡單氧化物與復合氧化物之間化學反應平衡移動的方向。53第五十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的化學性質(zhì)8.1堿度8.1.2堿度表示方法超額堿度：二元（三元、四元堿度）：854第五十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的化學性質(zhì)8.1堿度8.1.2堿度表示方法光學堿度

8離子理論把渣中aO2-的大小作為判斷熔渣酸堿性強弱的標準，而渣中aO2-大小由渣中存在的正離子靜電勢大小決定。堿性氧化物向渣中提供O2，酸性氧化物吸收渣中的自由O2。

堿性氧化物提高a(O2)，酸性氧化物降低a(O2)。在離子理論中，aO2大小作為熔渣酸堿性的量度。aO2越大，則熔渣的堿度越大；反之，熔渣酸度越大。熔渣aO2值的大小不表示該渣氧化性的強弱。

與熔渣中各種氧化物的數(shù)量及種類有關，而熔渣的氧化性只與其中能提供氧的組分（如煉鋼渣中的FeO）的含量有關。55第五十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的化學性質(zhì)8.1堿度8.1.2堿度表示方法光學堿度

8xi-－氧化物在渣中的氧原子的摩爾分數(shù)

CaO-SiO2系(1∶1)：56第五十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8.2氧化能力及還原能力熔渣的氧化性——熔渣向金屬液供氧的能力。按離子理論，氧由渣→金屬轉(zhuǎn)移：57第五十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8.2氧化能力及還原能力8.2.1用表示爐渣的氧化能力，或表示。全氧法：全鐵法：鋼鐵冶金中，用渣中FeO的活度a(FeO)表示熔渣的氧化性。注意：a(FeO)、a(O2-)不要混淆；不能以a(O2-)的大小判定渣的氧化性。渣金界面58第五十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8.2.2判定熔渣氧化還原性的指標59第五十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8.3脫硫能力8.3.1硫容量定義★60第六十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8.3脫硫能力8.3.1硫容量定義CaO+[S]=(CaS)+[O]61第六十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8.3.2硫容量的測定8.3.3硫容量的應用8.4脫磷能力－磷容量62第六十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔渣的物理性質(zhì)9.1熔化溫度晶體中離子鍵的強弱及添加劑。定義：測量方法：決定因素：爐渣加熱時固態(tài)完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛞簯B(tài)或冷卻時液相開始析出固相時的溫度，即相圖中液相線或液相面的溫度。熔點=凝固點（？）。熱分析，淬火法，熱絲法，半球點法。9開始熔化狀態(tài)半球點狀態(tài)完全熔化63第六十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.2粘度定義：層流體之間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，阻止兩流體層的相對運動。內(nèi)摩擦力

F的由牛頓粘性定律確定：

單位：Pa·s，泊(P)，厘泊(cP) 1Pa·s=10P，1P=100cP運動粘度（）：

=/ m2·s1流體的流動性：運動粘度的倒數(shù)。64第六十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.2粘度●堿性渣：（短渣，不穩(wěn)定渣）●酸性渣：（長渣，穩(wěn)定渣）●轉(zhuǎn)折溫度（熔化性溫度）：與溫度的關系：酸堿性對粘度的影響：兩種主要渣系的粘度曲線65第六十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.2粘度1同步電機2上卡頭3下卡頭4鉬桿5上光源6上光電管7下光源8下光電管9剛玉管10測頭11石墨坩堝12熱電偶13二硅化鉬爐14微機控制系統(tǒng)圓柱體旋轉(zhuǎn)法測試粘度66第六十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3表面張力及界面張力連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水卷渣現(xiàn)象

鋼渣界面張力對卷渣的影響（水模型實驗）67第六十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3表面張力及界面張力氧化物的表面張力和其內(nèi)離子鍵的關系9.3.1表面張力68第六十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3表面張力及界面張力9.3.1表面張力溫度對表面張力的影響計算公式69第六十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3.2界面張力定義：界面張力——當兩種液相或固相與液相直接接觸時，其相界面上的質(zhì)點間出現(xiàn)的張力。表面張力——凝聚相與氣相間的界面張力。當達到平衡時，固相與熔體間的界面張力為：12—固相與熔體間的界面張力；1—固相與氣相間的表面張力；2—熔體與氣相間的表面張力；—接觸角或潤濕角。

70第七十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3.2界面張力液體–固體間的界面張力θ<90°

θ>90°

71第七十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3.2界面張力定義：熔體–熔體間的界面張力當達到平衡時，72第七十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3.2界面張力熔體–熔體間的界面張力影響界面張力的熔渣組分：①不溶解或差不多溶解于金屬液中的熔渣組分，如SiO2、CaO、Al2O3等不會引起σ12明顯變化。②能分配在熔渣與金屬液間的組分，如FeO、FeS、MnO等對σ12的降低很大，因為這些組分中的非金屬元素能進入全屬液中，使金屬液和熔渣的界面結(jié)構(gòu)趨于相近，降低了表面質(zhì)點力場的不對稱性。特別是進入金屬液中的氧對σ12的降低起著決定性的作用。影響界面張力的金屬液的元素則可分為3類：①不轉(zhuǎn)入渣相中元素，如C、W、Mo、Ni等對σ12基本無影響.②能以氧化物形式轉(zhuǎn)入渣中的元素，如Si、P、Cr、(Mn)能降低σ12，因為它們能形成絡離子，成為渣中的表面活性成分。③表面活性很強的元素，如O、S降低σ12作用就很強烈。雖然它們的濃度很低，但其所起的作用卻很大，遠超過酸性氧化物帶來的作用。73第七十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3.3熔渣的乳化性能兩液相間的結(jié)合稱為粘附。若接觸面積為1㎡的兩相在氣相中被分開，形成各具有1㎡新表面的兩個分離的相，其所消耗的功稱為粘附功。定義：熔渣能以液珠狀分散在鐵液中形成乳狀液，稱為熔渣的乳化。影響因素：熔渣、金屬液的表面張力及其之間的界面張力。內(nèi)聚功：同類質(zhì)點的聚合稱為內(nèi)聚。內(nèi)聚功是使截面為1m2的熔體柱分為兩個，形成兩個1m2新表面所需的功。粘附功：74第七十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.3.4熔渣的起泡性泡沫渣：冶煉過程中，有氣體進入熔渣內(nèi)，被分散成微小氣泡，而不在聚合時，熔渣體積膨脹，形成泡沫渣。影響泡沫渣的形成的主要因素：粘度，表面活性物，氣體量。75第七十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二9.4導電性9.5密度9.6組分的擴散9.7導熱性76第七十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二主要實驗安排液體表面張力測試將金屬環(huán)（或金屬筒）水平地放在液面上，然后測定將其拉離液面所需的力。金屬環(huán)被拉起時，由于表面張力的作用，它將液體也連同帶起，至拉起的液體重量與表面張力平衡時，帶起的液體重量達到最大值。進一步拉起金屬環(huán)，拉力超過表面張力的瞬間液體脫落，金屬環(huán)脫離液體。為環(huán)所拉起的液體形狀是R3/V和R/r的函數(shù)，在R和r一定時，可以認為是常數(shù)。

77第七十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二液體表面張力測試78第七十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔體粘度的測試旋轉(zhuǎn)粘度計示意圖當圓柱體和石墨坩堝的幾何條件、吊絲尺寸和轉(zhuǎn)速固定時，粘度只與吊絲扭角或扭矩即脈沖信號的時間差t成比例，其余參數(shù)均歸并為常數(shù)K,有=K·t

K稱為儀器常數(shù)，當測定系統(tǒng)（測桿、吊絲、轉(zhuǎn)速）固定后，可由已知粘度的標準粘度液標定，通過測定t來計算熔體的粘度。79第七十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熔化溫度的測試1－光源；2－測溫熱電偶；3－試樣支架；4－爐體；5－試樣；6－攝像鏡頭；7－顯示屏；8－軌道；9－控溫熱電偶；10－測溫裝置；11－控溫裝置半球點法保護渣熔化溫度測定裝置80第八十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熱絲法結(jié)晶溫度的測試結(jié)晶體玻璃體81第八十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熱絲法結(jié)晶溫度的測試結(jié)晶溫度是指熔體在一定的降溫速度下開始析出晶體的溫度。熱絲法熔化析晶性能測定儀構(gòu)成示意圖U型熱絲法結(jié)構(gòu)82第八十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熱絲法結(jié)晶溫度的測試晶體的析出長大過程83第八十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二氧化物在熔渣中的溶解動力學

溶解示意圖

測試熔渣吸收Al2O3夾雜和能力

溶解速度方程式微分式為：

速度方程積分式為

84第八十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二熱分析法測定碳酸鹽分解反應的熱力學數(shù)據(jù)

通過熱重法（TG）、差熱分析法（DTA）分析碳酸鈣分解溫度和分解熱

STA449C熱分析儀

典型的熱重曲線典型差示掃描量熱曲線

85第八十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二燃燒熱的測定

1－氧彈2－內(nèi)水桶3－外水套4－貝克曼溫度計5－水夾套溫度計6－電動機7、8－攪拌器

氧彈式量熱計結(jié)構(gòu)示意圖

86第八十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二87第八十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二利用相圖選擇合適的材料88第八十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二利用相圖選擇合適的材料A(SiO2)

B點:CaO2%

Al2O30.5%；B’點:CaO2%

Al2O31.0%。Al2O3CaOBB’C2’C2C1C1’1600℃1500℃硅磚的選擇89第八十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二利用相圖計算某種組成的熔渣凝固后的相成分MC3S2=OC’/CC’×100%90第九十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二91第九十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二結(jié)晶體玻璃體爐渣熔化性溫度確定方法92第九十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1400℃CaO-Al2O3-SiO2系等粘度曲線圖(單位：泊)93第九十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1500℃CaO-Al2O3-SiO2系等粘度曲線圖(單位：泊)94第九十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1400℃CaO-FeO-SiO2系等粘度曲線圖