钢铁冶金原理知识点行业资料冶金工业_行业资料-冶金工业.pdf

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1、钢铁冶金原理 1.冶金热力学研究对象：反应能否进行，即反应的可行性和方向性、反应达到平衡态的条件及该条件下反应物能达到的最大产出率。2.平衡常数的含义：可逆化学反应达到平衡时，每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比，这个比值叫做平衡常数。3.稀溶液：一定温度和压力下，溶剂遵守拉乌尔定律，溶质遵守亨利定律的溶液。4.正规溶液：混合焓不为 0，但混合熵等于理想溶液混合熵的溶液。5.活度系数：是指活度与浓度的比例系数。6.试比较 CO和 H2还原氧化铁的特点？解 CO和 H2是高炉内氧化铁的间接还原剂。它们均能使 Fe2O3 还原到 Fe。但它们的还原能力在不同温度下却有所

2、不同。在 810，两者的还原能力相同，而在 810以下，CO的还原能力比 H2的还原能力强，但在 810以上，则相反，氢有较强的还原能力，这反映在 还原剂的分压上，随温度的升高，还原 FeO 所要求的 CO分压增高，还原 FeO需要的 H2分压则减小。高炉下部高温区 H2强烈参与还原，而使 C消耗于形成 CO（C的气化反应）的量有所减少。另，在高温区内，它们形成的产物 H2O（g）及 CO2均能与焦炭反应，分别形成 H2及 CO。增加间接还原剂的产量。这也就推动了碳直接还原的进行。在还原的动力学上，由于 H2在 FeO 上的吸附能力及扩散系数均比 CO的大，所以 H2还原氧化铁的速率，即使在

3、810以下，也比 CO的高（约 5 倍）。提高还原气体中 H2的浓度有利于氧化铁还原速率的增加。7.氢和氮气对钢会产生哪些危害？答：氢在固态钢中的溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢和 CO、N2 气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔，疏松，造成白点和发纹。钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹，进而引起钢材的强度，塑性，冲击韧性的降低，发生氢脆现象。氮含量高的钢材长时间放置，将会变脆。原因是钢种氮化物析出速度很慢，逐渐改变钢的性能。钢种含氮量高时，在 250450温度范围，表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为蓝脆。氮含量增加，钢的焊接性能也变坏。8.炼钢二次精炼手段和目的。答：

4、炉外精炼的基本手段有搅拌、渣洗、加热、真空、喷吹等 5 种，目的是：在真空、惰性气氛或可控气氛的条件下进行深脱碳、脱硫、脱氧、除气、调整成分(微合金化)和调整温度并使其均匀化，去除夹杂物，改变夹杂物形态和组成等。钢水炉外精炼是为适应钢的品种质量的提高，生产新钢种以及生产过程合理化，为连铸对钢水成分、温度、纯净度和时间等衔接的严格要求，不可缺少的工序，成为现代炼钢、连铸生产中的重要环节。9 冶炼超低碳钢方法：（1）氩氧脱碳法；（2）真空脱氧脱碳法;(3)循环脱气吹氧脱碳法；（4）氩氧感应炉 10.扩散：体系中物质自动迁移、浓度变均匀的过程。驱动力:体系内存在的浓度梯度或化学势梯度，促使组分从高浓

5、度区向低浓度区迁移。11.炉渣碱度：在生产实践中，将炉渣中主要碱性氧化物的质量分数与酸性氧化物的质量分数的比值。12.还原渣或冶金渣：以矿石或精矿为原料进行还原熔炼，在得到粗金属的同时，未被还原的氧化物和加入的溶剂形成的炉渣。13.氧化渣或精炼渣：精炼粗金属，由其中元素氧化形成的氧化物和溶剂组成的炉渣。14.富集渣：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。15.合成渣：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。16.稳定态：指化学反应中某中间物的生成速率与消耗速率相等，以致反应物的浓度或速率不随时间变化的状态。17.速率限制环节：当串联反应中有一个或多个环

6、节进行得较快，而仅有一个环节最慢，这一个环节就是整个反应过程的限制者。18.熔渣熔点：熔渣全部转变为液相的温度。19.熔渣稳定性：指当温度及成分发生波动时熔渣的熔化性温度和黏度能保持稳定、少变化的能力。20.液体金属结构:指金属中组成质点的排列状态和运动方式，它取决于原子之间交互作用能的特性及数值，也直接影响其物理化学性质。21.歧化反应:同一种物质中的同一价态的同种元素的原子，在反应中既有升高，又有降低的氧化还原反应。22.化合物形成-分解反应：元素或低价化合物和气体反应形成化合物或高价化合物，反之，化合物加热到一定温度时都可以分解为元素或低价化合物及气体。23.氧化物氧势：在一定温度下氧化

7、物分解反应达到平衡时，反应的 R T ln pO2；与其稳定性关系:氧化物的氧势越小，氧化物的稳定性越大，反之。24.氧势图的应用原理：图中任两类氧势线相交时，交点处该两类氧势线所代表的氧势物能达到的最大产出率平衡常数的含义可逆化学反应达到平衡时每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比这个比值叫做平衡常数稀溶液一定温度和压力下溶剂遵守拉乌尔定律溶质遵守亨利定律的溶液铁的特点解和是高炉内氧化铁的间接还原剂它们均能使还原到但它们的还原能力在不同温度下却有所不同在两的还原能力相同而在以下的还原能力比的还原能力强但在以上则相反氢有较强的还原能力这反映在还原剂的分压上随温度量有所

8、减少另在高温区内它们形成的产物及均能与焦炭反应分别形成及增加间接还原剂的产量这也就推动了碳直接还原的进行在还原的动力学上由于在上的吸附能力及扩散系数均比的大所以还原氧化铁的速率即使在以下也比的高约相等，即o（1）=o（2）；在此交点温度，由此两类氧势线组分构成的反应达到平衡，因此交点的温度即为反应平衡温度，而两氧势线的组分或其比值即是反应平衡成分或平衡分压比，此交点温度又称为此反应的转向温度。25.还原过程分类：(1)用可燃气体作还原剂的间接还原法；（2）用固体碳作还原剂的直接还原法;(3)用金属（如 Si、Al）作还原剂的金属热还原法。26.影响还原速率因素：（1）粒度及孔隙率；（2）温度；

9、（3）还原剂气体的组成；（4）压力等。27.多相反应的组成环节：（1）反应界面对流扩散到反应界面上；（2）在反应界面上进行化学反应；（3）反应产物离开反应界面向相内扩散。28.高炉间接还原与直接还原区的分布主要取决于什么？答：主要取决于碳气化反应开始和终止的区域，该反应开始进行的温度区域越低，间接还原的区域就越大；反之，则越小。29 冶金反应影响因素：30.炼钢用活性石灰生产原理：31.化学热力学基本方程及其作用：32.体系内独立反应数计算：33.根据化学反应式及G计算元素含量：34.固体碳还原氧化铁的平衡图分析：P436 35.标准溶解G及其标准溶液G计算式：P59-61 物能达到的最大产出率平衡常数的含义可逆化学反应达到平衡时每个产物浓度系数次幂的连乘积与每个反应物浓度系数次幂的连乘积之比这个比值叫做平衡常数稀溶液一定温度和压力下溶剂遵守拉乌尔定律溶质遵守亨利定律的溶液铁的特点解和是高炉内氧化铁的间接还原剂它们均能使还原到但它们的还原能力在不同温度下却有所不同在两的还原能力相同而在以下的还原能力比的还原能力强但在以上则相反氢有较强的还原能力这反映在还原剂的分压上随温度量有所减少另在高温区内它们形成的产物及均能与焦炭反应分别形成及增加间接还原剂的产量这也就推动了碳直接还原的进行在还原的动力学上由于在上的吸附能力及扩散系数均比的大所以还原氧化铁的速率即使在以下也比的高约