《钢铁冶金原理》ppt课件.ppt

采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物1钢铁冶金原理钢铁冶金原理第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物2第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣l 本章主要内容本章主要内容 教学重点难点教学重点难点l 第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图 掌握掌握l 第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识 掌握、难点掌握、难点l 第三节第三节 三元渣系的相图三元渣系的相图 重点掌握、难点重点掌握、难点l 第四节第四节 熔渣的结构理论熔渣的结构理论 重点掌握重点掌握第五节第五节 熔渣的离子溶液模型熔渣的离子溶液模型 了解、难点了解、难点l 第六节第六节 熔渣的化学性质熔渣的化学性质 重点掌握、难点重点掌握、难点l 第七节第七节 熔渣的物理性质熔渣的物理性质 掌握掌握采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣。根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列4类：类：l1)以矿石或精矿为原料进行还原熔炼，得到粗金属的同时，未被还以矿石或精矿为原料进行还原熔炼，得到粗金属的同时，未被还原的氧化物和加入的熔剂形成的炉渣，称为原的氧化物和加入的熔剂形成的炉渣，称为冶炼渣或还原渣冶炼渣或还原渣。例如，。例如，冶炼铁矿石得到的高炉渣。冶炼铁矿石得到的高炉渣。l2)精炼粗金属，由其中元素氧化形成的氧化物组成的炉渣，称为精炼粗金属，由其中元素氧化形成的氧化物组成的炉渣，称为精精炼渣或氧化渣炼渣或氧化渣。例如，由生铁冶炼成钢产生的炼钢渣。例如，由生铁冶炼成钢产生的炼钢渣。l3)将原料中的某有用成分富集于炉渣中，以利于下道工序将它回收将原料中的某有用成分富集于炉渣中，以利于下道工序将它回收的炉渣，称为的炉渣，称为富集渣富集渣。例如，钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼。例如，钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼含钒、铌生铁得到的钒渣、铌渣等。它们分别用作提取金属钛和铌含钒、铌生铁得到的钒渣、铌渣等。它们分别用作提取金属钛和铌的原料。的原料。l4)按炉渣所起的冶金作用，而采用各种造渣材料预先配制的炉渣，按炉渣所起的冶金作用，而采用各种造渣材料预先配制的炉渣，称为称为合成渣合成渣。如电渣重熔用渣，浇铸钢锭或钢坯的保护渣及炉外精。如电渣重熔用渣，浇铸钢锭或钢坯的保护渣及炉外精炼渣。炼渣。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物4第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣：l还原熔炼中未被还原的氧化物；氧化熔炼中氧化形成的还原熔炼中未被还原的氧化物；氧化熔炼中氧化形成的氧化氧化物物；为适应冶炼要求而加入的熔剂；及被侵蚀的耐火炉衬的；为适应冶炼要求而加入的熔剂；及被侵蚀的耐火炉衬的氧化物；以及少量硫化物及氧化物；以及少量硫化物及CaF2等卤化物组成的；其中也还等卤化物组成的；其中也还夹带着少量金属粒。夹带着少量金属粒。 ：l分离或吸收杂质分离或吸收杂质；除去粗金属中有害于金属产品性能的杂质除去粗金属中有害于金属产品性能的杂质；富集有用金属氧化物及精炼金属的作用富集有用金属氧化物及精炼金属的作用；并能保护金属不受并能保护金属不受环境的玷污及减少金属的热损失环境的玷污及减少金属的热损失；在电炉冶炼中，炉渣还起在电炉冶炼中，炉渣还起着电阻发热的作用。着电阻发热的作用。l炉渣在保证冶炼操作的顺利进行，冶炼金属熔体的成分和质量，金属的回收率以及冶炼的各项技术经济指标等方面都起了决定性的作用。俗话说“炼钢在于炼渣，好渣之下出好钢”，生动地说明了炉渣在冶炼过程中所起的作用。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物5第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣。 ：l作为废物送到渣场堆放。作为废物送到渣场堆放。a）影响国土的利用）影响国土的利用; b）若不加以综合利）若不加以综合利用，也是极大的浪费用，也是极大的浪费; c）环境污染问题。）环境污染问题。综合利用处理。综合利用处理。 a）保护环境；）保护环境； a）可以回收炉渣中有用成分。例）可以回收炉渣中有用成分。例如，制成水泥、建筑材料和磷肥工业等的原料。如，制成水泥、建筑材料和磷肥工业等的原料。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物6高温冶金过程多数在熔融的反应介质中进行高温冶金过程多数在熔融的反应介质中进行,如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等 在很多冶炼过程中，产物或中间产品为熔融状态物质在很多冶炼过程中，产物或中间产品为熔融状态物质,如高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的鼓风如高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的鼓风炉熔炼等。炉熔炼等。一、一、 基本概念基本概念 冶金熔体冶金熔体：在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或：在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物。反应产物。 冶金熔体分类冶金熔体分类根据组成熔体的主要成分的不同根据组成熔体的主要成分的不同 ：金属熔体金属熔体: 非金属熔体非金属熔体: 熔渣、熔盐、熔锍。熔渣、熔盐、熔锍。第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物7一、一、 基本概念基本概念主要主要由由冶金原料中的冶金原料中的氧化物氧化物或冶金过程中生或冶金过程中生成的成的氧化物氧化物组成的组成的熔体熔体。l 熔渣是火法冶金过程产物第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物8一、一、 基本概念基本概念第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物9一、一、 基本概念基本概念第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物10一、一、 基本概念基本概念第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物11一、一、 基本概念基本概念 在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为冶炼产物的熔在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为冶炼产物的熔炼过程中。炼过程中。 主要作用主要作用：汇集炉料（矿石或精矿、燃料、熔剂等）中的汇集炉料（矿石或精矿、燃料、熔剂等）中的全部全部脉石成分脉石成分、灰分灰分以及大部分以及大部分杂质杂质，使其使其与冶炼产物（与冶炼产物（金属、熔锍等）金属、熔锍等）分离分离。 高炉炼铁高炉炼铁：脉石成分与燃料的灰份以及熔剂（石灰石、白：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。云石、硅石等）反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。 造锍熔炼造锍熔炼：铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在：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一起，形成熔锍；铁的氧化物则与造渣熔剂SiO2及其他脉及其他脉石成分形成熔渣。石成分形成熔渣。第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物12一、一、 基本概念基本概念 是粗金属精炼过程的产物。是粗金属精炼过程的产物。 主要作用主要作用捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。金属分离。 例如，炼钢时，加入的造渣熔剂，与原料中杂质元素的氧化例如，炼钢时，加入的造渣熔剂，与原料中杂质元素的氧化产物融合成炉渣，除硫、磷，吸收非金属夹杂。产物融合成炉渣，除硫、磷，吸收非金属夹杂。 作用作用使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便回收使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便回收利用。利用。 例如，钛铁矿先在电炉中经还原熔炼得到高钛渣，再进一步例如，钛铁矿先在电炉中经还原熔炼得到高钛渣，再进一步提取钛。提取钛。 第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物13一、一、 基本概念基本概念 是指由为达到一定的冶炼目的、按一定成分预先配制是指由为达到一定的冶炼目的、按一定成分预先配制的渣料熔合而成的炉渣。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。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。这类炉渣的作用差别很大。 第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物14一、一、 基本概念基本概念熔渣主要作用：熔渣主要作用： 积极作用：积极作用： 减少金属的热损失减少金属的热损失;避免金属氧化（减少金属从炉气中吸收有害气体）；避免金属氧化（减少金属从炉气中吸收有害气体）；汇集金属中杂质元素的氧化生成物。汇集金属中杂质元素的氧化生成物。 消极作用：消极作用： 侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命；侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命；金属损失，降低回收率；金属损失，降低回收率；1.带走热量，增加冶炼能耗。带走热量，增加冶炼能耗。第四章第四章 冶金炉渣冶金炉渣采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物15第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图 ：即在多相平衡体系中，表示物质相的状态与：即在多相平衡体系中，表示物质相的状态与影响相态变化的温度、压力及组成等变量之间的几何图形。影响相态变化的温度、压力及组成等变量之间的几何图形。l高温冶金过程中，物质蒸气压一般都很小，对凝聚相体系可不考高温冶金过程中，物质蒸气压一般都很小，对凝聚相体系可不考虑压力的影响。因此，相图就变成了虑压力的影响。因此，相图就变成了。l相图是表示凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系。由相图可以相图是表示凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系。由相图可以确定氧化物在高温下相互反应，形成的不同相组分确定氧化物在高温下相互反应，形成的不同相组分(纯凝聚相、液纯凝聚相、液溶体及固溶体、简单氧化物及复杂化合物、共晶体、包晶体、液溶体及固溶体、简单氧化物及复杂化合物、共晶体、包晶体、液相分层等相分层等)和其有关参数和其有关参数(相数、成分和相对量相数、成分和相对量)，以及各相在不同，以及各相在不同条件下条件下(温度、组成温度、组成)的相互转变关系，为选择某种性能的相成分的相互转变关系，为选择某种性能的相成分提供了依据。提供了依据。l下面介绍几个主要二元渣系相图，它们是构成冶金基本渣系下面介绍几个主要二元渣系相图，它们是构成冶金基本渣系（CaOSiO2Al2O3系、系、CaOSiO2FeO系等）的三元系相系等）的三元系相图的基础。图的基础。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物16第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图：l1、相图相图：相平衡体系的几何图示。描述多相体系中相状态与T、P、xB等的关系。l2、凝聚系凝聚系：没有或不考虑气相的体系。l3、自由度自由度：在一定范围内可以任意独立改变而不致发生相变化的变数（如温度、压力和浓度等）的个数。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物17第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图：l多相体系平衡的基本规律。说明平衡体系中相数、独立组元数与自由度的关系。l考虑到温度、压力两个变数时：f=K+2lf：自由度； K：独立组元数； ：相数l对有其他影响因素的平衡体系，如磁场、电场等：为：f= K+nl对于凝聚系，可以不考虑体系压力：为：f= K+1采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物18第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图二元系相图比较复杂，因为形成了性质不同二元系相图比较复杂，因为形成了性质不同(稳定或不稳定或不稳定稳定)的几种硅酸钙化合物，而且还出现了多晶型转变。的几种硅酸钙化合物，而且还出现了多晶型转变。l体系有两个体系有两个：l偏硅酸钙偏硅酸钙CaOSiO2(用用CS表示表示)；l正硅酸钙正硅酸钙2CaOSiO2(用用C2S表示表示)。l有两个有两个：l硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2(C3S)；l二硅酸三钙二硅酸三钙3CaO2SiO2(C3S2)。：即在熔化成液态时也是稳定的。：即在熔化成液态时也是稳定的。：即在高于其熔点温度时就发生：即在高于其熔点温度时就发生分解，所以在液态时不存在。分解，所以在液态时不存在。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物19第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图：l当其熔点在液相线为尖峰点且尖锐，则其在液态中也不当其熔点在液相线为尖峰点且尖锐，则其在液态中也不分解；分解；l当其组成线与液相线有交点但不尖锐，则其在液态中会当其组成线与液相线有交点但不尖锐，则其在液态中会有部分发生分解；有部分发生分解；：其组成：其组成线不与液相线相交。线不与液相线相交。：即看其组成线与液相线的：即看其组成线与液相线的关系和特征：关系和特征：l有交点且出现最高点者，为稳定化合物；有交点且出现最高点者，为稳定化合物；a)没有交点者，为不稳定化合物。没有交点者，为不稳定化合物。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物20第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图。：l由于稳定化合物是体系相组成的组分，分析由于稳定化合物是体系相组成的组分，分析可可从从CS和和C2S垂直线处，将此相图划分为垂直线处，将此相图划分为3个个“子相图子相图”来分析。来分析。lCaOC2S系；系；lC2SCS系；系；lCSSiO2系。系。：l确定化合物的性质；确定化合物的性质；l分析相变反应（包括晶型转变）性质；分析相变反应（包括晶型转变）性质；l确定液相线最低温度范围即其组成；确定液相线最低温度范围即其组成；分析不同温度下相平衡关系或冷却过程相变化情况。分析不同温度下相平衡关系或冷却过程相变化情况。CaOC2SC2SCSCSSiO2采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物22第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图为具有一个共晶体的相图。为具有一个共晶体的相图。lCaO碱性氧化物，化学名为氧化钙，矿物学名为石灰。碱性氧化物，化学名为氧化钙，矿物学名为石灰。lSiO2酸性氧化物，化学名为二氧化硅，矿物学名为石英。酸性氧化物，化学名为二氧化硅，矿物学名为石英。l其内有一个仅在其内有一个仅在12501900内内(固相内固相内)稳定存在的稳定存在的C2S，高于或低，高于或低于此温度范围，于此温度范围，C3S均不能存在，将分解为均不能存在，将分解为C3S CaO+C2S。l相图内的垂直线代表相图内的垂直线代表C3S。只有在。只有在1250以下急冷淬火可把以下急冷淬火可把C3S保保持到常温，持到常温，C3S有水硬性，是水泥熟料组分。有水硬性，是水泥熟料组分。为具有一个不稳定化合物为具有一个不稳定化合物(C3S2)的相图。的相图。l当温度下降时，当温度下降时，C3S2由转熔反应形成：由转熔反应形成：L+C2SC3S2；在加热时，它在在加热时，它在1475发生分解：发生分解：C3S2LC2S。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物23第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图l由于液相时组分的溶解度有限，形成两液相共存的相图。由于液相时组分的溶解度有限，形成两液相共存的相图。l在互为饱和的二液相中，在互为饱和的二液相中，L1是是SiO2在在CS相内的饱和熔体；相内的饱和熔体；L2是是CS在在SiO2相内的饱和熔体，大约在相内的饱和熔体，大约在1700以上两者平衡共存，它们以上两者平衡共存，它们的平衡成分分别由两条虚线表出，称为的平衡成分分别由两条虚线表出，称为。l在在1700时，相平衡关系为时，相平衡关系为L2L1SiO2(偏晶反应偏晶反应)。l温度高于温度高于1700时，时，SiO2逐渐消失，仅两液相共存，它们的饱和逐渐消失，仅两液相共存，它们的饱和溶解度随温度的升高，不断变化，逐渐接近，最后达到相同溶解度随温度的升高，不断变化，逐渐接近，最后达到相同(曲线上曲线上的此点称为临界点的此点称为临界点)，成为，成为。l温度低于温度低于1700时，时，L2消失，但消失，但L1存在，随着温度的下降，将不存在，随着温度的下降，将不断析出断析出SiO2。当温度冷却到当温度冷却到1436时，有时，有L1 CSSiO2共晶体形成。共晶体形成。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物24第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图l4、相图中固相区内的水平线是、相图中固相区内的水平线是SiO2、CS及及C2S的多晶型转变线。的多晶型转变线。l1）SiO2的晶型转变关系：的晶型转变关系：采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物25第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图：第一类第一类(横向横向)转变是：转变是：石英石英(六方双锥六方双锥)鳞石英鳞石英(六方晶系六方晶系板状板状)方英石方英石(立方八面体立方八面体)之间的转变。之间的转变。 它们的晶格中任两个它们的晶格中任两个Si-O四面体间结合的方式不一样，因此四面体间结合的方式不一样，因此彼此间的转变很慢，发生在缓慢的加热或冷却的条件下。彼此间的转变很慢，发生在缓慢的加热或冷却的条件下。第二类第二类(纵向纵向)转变是：上述三种晶型的亚种转变是：上述三种晶型的亚种、型的转型的转变。它们的晶型结构相同。变。它们的晶型结构相同。 当由高温型当由高温型SiO2向低温型向低温型SiO2转变时，只是晶格中原子的位转变时，只是晶格中原子的位置及四面体问的连接角发生了变化。它们的变化出现在迅速置及四面体问的连接角发生了变化。它们的变化出现在迅速加热或冷却的条件下。加热或冷却的条件下。l相图是在缓慢加热或冷却的状态下测定的，所以其中不出现相图是在缓慢加热或冷却的状态下测定的，所以其中不出现SiO2各晶型的亚种变化。各晶型的亚种变化。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物26第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图lSiO2的三类晶型转变时，会发生体积的变化。硅砖的的三类晶型转变时，会发生体积的变化。硅砖的SiO2含量很高，含量很高，所以在使用前要在所以在使用前要在800以下进行缓慢加热、烘烤，以消除体积的以下进行缓慢加热、烘烤，以消除体积的突变，从而避免了在使用中出现破裂。突变，从而避免了在使用中出现破裂。：CS(假硅灰石假硅灰石)与与CS。后者在。后者在1210时转变成时转变成同分熔化化合物的同分熔化化合物的aCS(熔点为熔点为1544)。：采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物27第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图lC2S有有4种晶型：种晶型：、 、。lC2S有有水硬性。有有水硬性。 C2S有亚种有亚种C2S，它们可在，它们可在675可逆而迅可逆而迅速地转变为速地转变为C2S。C2SC2S时，密度由时，密度由3.28降低到降低到2.97，因，因此体积增大约此体积增大约10。此种转变使得煅烧不好的水泥熔块，碱性硅酸。此种转变使得煅烧不好的水泥熔块，碱性硅酸盐渣及制备不善的白云石耐火材料、高碱度烧结矿等产生粉化现象。盐渣及制备不善的白云石耐火材料、高碱度烧结矿等产生粉化现象。lC2S具有良好的水硬性，成为水泥的有益组成物。具有良好的水硬性，成为水泥的有益组成物。lC2S则几乎无水硬性，所以是水泥的有害成分。则几乎无水硬性，所以是水泥的有害成分。因此，当水泥熟料烧成后要采用急冷措施，使之保住因此，当水泥熟料烧成后要采用急冷措施，使之保住晶型或转变晶型或转变成成型。此外，加入约型。此外，加入约w(P2O5)=l的的P2O5(磷酸钙磷酸钙)或或B2O3、Cr2O3等，与等，与SiO2形成固溶体，可起到稳定形成固溶体，可起到稳定aC2S晶格的作用，则可将晶格的作用，则可将型转变温度降低几十度，而且阻止型转变温度降低几十度，而且阻止型的转变。型的转变。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物28第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图 lAl2O3是两性氧化物，能在酸性氧化物存在时，显示碱性，故是两性氧化物，能在酸性氧化物存在时，显示碱性，故能与强酸性氧化物能与强酸性氧化物SiO2生成化合物生成化合物3Al2O32SiO2(A3S2)，称，称为为。l有两种不同结构的莫来石相图。有两种不同结构的莫来石相图。l一种认为莫来石是异分熔化化合物，这是在非密闭条件下测一种认为莫来石是异分熔化化合物，这是在非密闭条件下测定出的。定出的。l另一种认为莫来石是同分熔化化合物，其内溶解了微量另一种认为莫来石是同分熔化化合物，其内溶解了微量 Al2O3(其其w(Al2O3)从从A3S2的的71.8扩大到扩大到78)的固溶体，具的固溶体，具有一定的熔点有一定的熔点(1850)，这是在用高纯度试样，并在密闭条，这是在用高纯度试样，并在密闭条件下测定的。但在工业生产和一般实验条件下，似把件下测定的。但在工业生产和一般实验条件下，似把A3S2视视为异分熔化化合物处理更为适宜。为异分熔化化合物处理更为适宜。lA12O3一一SiO2系在耐火材料和熔渣体系中有重要的作用，一般根据系在耐火材料和熔渣体系中有重要的作用，一般根据Al2O3含量的不同，可将此系按耐火材料分类为：刚玉质、高铝质、含量的不同，可将此系按耐火材料分类为：刚玉质、高铝质、黏土质、半硅质等，即随着黏土质、半硅质等，即随着SiO2含量的增加，高铝质的熔点降低，含量的增加，高铝质的熔点降低，是由于是由于A3S2与与SiO2形成共晶体。形成共晶体。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物30第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图l在此体系的相图中，碱性很强的在此体系的相图中，碱性很强的CaO能与两性氧化物能与两性氧化物A12O3形成一形成一系列复杂化合物。系列复杂化合物。l图中有图中有5个这种化合物，个这种化合物，CA6和和C3A是是；l而而C12A7、CA、CA2则是则是。C12A7的熔点为的熔点为1455，在，在C12A7附近，出现底温液相区。即体附近，出现底温液相区。即体系的成分在系的成分在W(CaO)4552范围内，温度在范围内，温度在14501550。因此以此渣系配制炉外合成渣时，常选择这个成分范围因此以此渣系配制炉外合成渣时，常选择这个成分范围。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物32第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图四、四、l四、 l在此体系的相图中仅有一个熔点不高在此体系的相图中仅有一个熔点不高(1208)的同分熔化化合物的同分熔化化合物2FeOSiO2(F2S)。它的液相线最高点是平滑的，所以熔化后，特别。它的液相线最高点是平滑的，所以熔化后，特别温度高时，有一定程度的分解：温度高时，有一定程度的分解：l (2FeOSiO2FeOSiO2+FeO)l在靠近在靠近SiO2浓度很高的一端，出现了很宽的液相分层区。浓度很高的一端，出现了很宽的液相分层区。l另外此二元系中还存在一些高价铁的氧化物，如另外此二元系中还存在一些高价铁的氧化物，如Fe2O3或或Fe3O4。例如，在例如，在F2S组成处，叫组成处，叫(Fe2O3)2.25，而在纯，而在纯FeO组成处其量组成处其量达达11.56，这是由于在实验过程中，试样中的低价铁可能被空气氧，这是由于在实验过程中，试样中的低价铁可能被空气氧化成高价铁，而绘制相图时，把这种高价氧化铁折算成低价铁的氧化成高价铁，而绘制相图时，把这种高价氧化铁折算成低价铁的氧化物化物(FeO)了。了。 第一节第一节 主要二元渣系相图主要二元渣系相图 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物34第一节第一节 二元渣系相图二元渣系相图 l在此体系的相图不是真正的二元系，乃是与金属铁平衡的在此体系的相图不是真正的二元系，乃是与金属铁平衡的FeOFe2OCaO系在系在FeOCaO边的投影相图。其中的边的投影相图。其中的FeO内溶解有内溶解有Fe2O3，用，用FexO(浮氏体浮氏体)表示，而其内的表示，而其内的Fe2O3已折算为已折算为FeO(W(FeO)W(FeO)1.35W(Fe2O3)，1.35为折算系数。为折算系数。l相图中有一个异分熔化化合物相图中有一个异分熔化化合物2CaOFe2O3(或或C2F)(分解温度为分解温度为1133)，它在它在1125可与可与FexO(可看作可看作Fe2O3在在FeO中的固溶体中的固溶体)形成共晶体：形成共晶体：C2FFexO。2 3l在此体系的相图中，在此体系的相图中，Fe2O3是两性氧化物，在此作为酸性氧化物与强碱性是两性氧化物，在此作为酸性氧化物与强碱性的的CaO形成形成2个异分熔化化合物个异分熔化化合物CaOFe2O3(CF)及及CaO2Fe2O3(CF2)，后，后者仅能在者仅能在11501240的温度范围内稳定存在，以及的温度范围内稳定存在，以及1个同分熔化化合物个同分熔化化合物2CaOFe2O3(C2F)。CF及及CF2的形成温度均不高，在的形成温度均不高，在1440以下，故以下，故Fe2O3是石灰的助溶剂。是石灰的助溶剂。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物36第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识l三元凝聚体系，体系的自三元凝聚体系，体系的自由度数由度数f最大为最大为3，体系有，体系有3个独立变量：温度和任意个独立变量：温度和任意两个组分的浓度。因此，两个组分的浓度。因此，三元系相图要用三维空间三元系相图要用三维空间图形才能表示。图形才能表示。 (相率：独立组分数相率：独立组分数c3，相数相数最少为最少为1，故自由度，故自由度数数f c+13)l一般以等边三角形表示三一般以等边三角形表示三个组分浓度的变化，再在个组分浓度的变化，再在此浓度三角形上竖立垂直此浓度三角形上竖立垂直坐标轴表示温度，构成坐标轴表示温度，构成。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物37第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识：表示凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系：表示凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系的三元系立体相图，是在浓度三角形上竖立温度坐标轴构成的的三元系立体相图，是在浓度三角形上竖立温度坐标轴构成的三棱柱立体相图。三棱柱立体相图。l纯组分的熔点分别为纯组分的熔点分别为tA、tB、tC。l三棱柱各个侧面分别是具有共晶点三棱柱各个侧面分别是具有共晶点e1、e2、e3的二元系相图。的二元系相图。当有第当有第3组分加入到此二元系构成的熔体中时。可组分加入到此二元系构成的熔体中时。可使此二元系的液相线温度降低。这时，两相邻二元系相图的液使此二元系的液相线温度降低。这时，两相邻二元系相图的液相线，向三角形内扩展为液相面。相线，向三角形内扩展为液相面。相图中构成了由相图中构成了由3个二元系的液相线向三角形内扩个二元系的液相线向三角形内扩展连在一起的三个曲面，分别为展连在一起的三个曲面，分别为A、B、C三个组分从液相内三个组分从液相内析出固相的初晶面。它是固、液两相平衡共存的液相面，自由析出固相的初晶面。它是固、液两相平衡共存的液相面，自由度数为度数为f3122 。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物38第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识由由3个液相面两两相个液相面两两相交的交线，则是两组分同时从液相交的交线，则是两组分同时从液相析出的液相线，称为二元共晶线。析出的液相线，称为二元共晶线。它乃是二元系的二元共晶点因第它乃是二元系的二元共晶点因第3组组分的加入，其凝固点不断降低的结分的加入，其凝固点不断降低的结果。此曲线上是液相及两固相平衡果。此曲线上是液相及两固相平衡共存共存(LS1+S2)，自由度数为，自由度数为1(f3131)，它是随温度的降低而下，它是随温度的降低而下降的。降的。由由3根二元共晶线最根二元共晶线最后交于后交于E点，是点，是3组分同时从液相析组分同时从液相析出的所谓三元共晶点。此点是四相出的所谓三元共晶点。此点是四相平衡共存平衡共存(LS1S2S3)，自由，自由度数为零度数为零(f3140)，称为，称为。它是体系的最后凝固点。它是体系的最后凝固点。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物39第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识l1、浓度三角形、浓度三角形l表示三元系组成的浓度三表示三元系组成的浓度三角形是一个角形是一个等边三角形等边三角形。l三角形的顶点代表纯组分；三角形的顶点代表纯组分；l每一边是由两顶角代表的每一边是由两顶角代表的组分所构成的二元系的浓组分所构成的二元系的浓度坐标线；度坐标线；l三角形内的点则表示由三角形内的点则表示由3顶顶角代表的组分所构成的三角代表的组分所构成的三元系的浓度值，如右图所元系的浓度值，如右图所示。示。每边分成每边分成100份份ACBCABcbaCcBbAa %采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物40第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识l浓度三角形的组成浓度三角形的组成(浓度浓度)可用质量分可用质量分数、摩尔分数或摩尔百分数来表示数、摩尔分数或摩尔百分数来表示出。出。l读取相内某点组成浓度的方法：读取相内某点组成浓度的方法：l：由等边三角形内任：由等边三角形内任意点向三边作垂线，每根垂线之长意点向三边作垂线，每根垂线之长代表它所指向的该顶角组分的浓度。代表它所指向的该顶角组分的浓度。而三根垂线总和之长等于三角形的而三根垂线总和之长等于三角形的高。高。l：通过等边三角形内任：通过等边三角形内任意点作意点作3根平行于各边的直线，其在根平行于各边的直线，其在边上所截线段之长，分别代表该平边上所截线段之长，分别代表该平行线所对应顶角组分的浓度，而在行线所对应顶角组分的浓度，而在三边上所截线段长度之和等于三角三边上所截线段长度之和等于三角形的边长形的边长(100)。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物41第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识l2、浓度三角形的几何性质、浓度三角形的几何性质l：在浓度三：在浓度三角形中，平行于任一边的角形中，平行于任一边的平行线上的诸物系点，所平行线上的诸物系点，所含对应顶角组分的浓度是含对应顶角组分的浓度是相同的。相同的。l如右图中，如右图中，ab/AB，则直，则直线线ab上含上含C%均相等。（如均相等。（如点点O1、O2、O3等）等） 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物42第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识l：在浓度三角：在浓度三角形中，从任一顶角向对边引形中，从任一顶角向对边引一射线，则射线上各物系点一射线，则射线上各物系点的组成中，其两旁顶角组分的组成中，其两旁顶角组分的浓度比均相同。的浓度比均相同。l例如右图中，例如右图中，CO射线上的射线上的O1、O2、O3诸物系点的诸物系点的A、B组组分浓度之比：分浓度之比：a1/b1a2/b2a3/b3K(定值定值)。这种等比。这种等比例关系可由相似三角形原理例关系可由相似三角形原理证明。证明。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物43第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识l：当三角形内有两个物系：当三角形内有两个物系M和和N组组成一个新的物系成一个新的物系O时，那么时，那么O点必定落在点必定落在MN连线上，而其位置可由连线上，而其位置可由M及及N的质量的质量mM、mN按按“”确定，即：确定，即： 式中：式中： NO、MO相应线段的长度相应线段的长度l相反，当已知的物系相反，当已知的物系O分离成两个互相平衡分离成两个互相平衡的相或物系的相或物系M及及N时，时，M和和N的相点必在通过的相点必在通过O点的直线上，点的直线上，M和和N物系的质量由物系的质量由“”确定，即：确定，即： 式中式中 mO物系物系O的质量，的质量，mOmMmNl连接两个连接两个的直线的直线MN称为这两称为这两平衡物系点的平衡物系点的“”。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物44第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识l：新体系点必落在原体系点连线上，该点至原 体系点的距离和原体系点的量成反比。要点要点： 两平衡相（纯物质、二元或三元混合物） 成分点共线，长度与质量成反比。EDWWDOOEBACODE采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物45第二节第二节 三元系相图基本知识三元系相图基本知识：液相组成向远离析出组元的方向变化。BACLAWWADDE采用PP管及配件：