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1、高温冶金原理复习思考题高温冶金原理复习思考题 1、 什么事钢液的脱氧？写出沉淀脱氧、 扩散脱氧、 复合脱氧定义， 并说明复合脱氧的优点。、 什么事钢液的脱氧？写出沉淀脱氧、 扩散脱氧、 复合脱氧定义， 并说明复合脱氧的优点。 脱氧：向钢中加入与氧亲和力比铁大的元素，使溶解于钢液中的氧转变为不溶解氧，自钢液 中排出，成为脱氧。 沉淀脱氧：向钢液中加入与氧形成稳定氧化物的元素（脱氧剂），而形成的氧化物（脱氧产 物）能借自身的浮力或钢液对流运动而排出。 扩散脱氧：利用氧化铁含量很低的熔渣处理钢液，使钢液中的氧经过扩散进入熔渣中，而不 断降低。 真空脱氧：利用真空的作用降低与钢液平衡的 CO 分压，从
2、而降低钢液的氧和碳量。 复合脱氧：采用两种或两种以上脱氧元素同时使钢液脱氧，称为复合脱氧。 优点：1）提高元素的脱氧能力；2）形成低熔点复杂化合物，使脱氧产物易于聚合及排出。 2、简述脱硫的热力学条件。、简述脱硫的热力学条件。 脱硫的热力学条件：1）高温；2）高碱度；3）低氧化性 脱硫的主要途径是钢渣间反应，按离子理论反应方程式为： S+(O2-)=(S2-)+O H0 ，所以高温有利于脱硫反应的发生；碱性渣有利于提高(O2-)以 及降低s2- ， 增加反应物浓度， 利于脱硫反应的正向进行； 降低钢液中的氧化性， 即减少O， 也有利于脱硫反应的正向进行。 3、简述脱磷的热力学条件。、简述脱磷的
3、热力学条件。 脱磷放入热力学条件：1）较高的氧化性；2）高碱度；3）适合低的温度 脱磷反应 2P+5O=(P2O5) G0=-704410+559.22T ;钢液中高碱度有利于提供更多的O， 较高的氧化性利于反应向正方向进行，要使 G0，应该要较低的温度，同时为保证分子 有热运动，反应的顺利进行，温度不能控制过低。 4、真空脱气处理过程中，说明为什么脱氢比脱氮容易？、真空脱气处理过程中，说明为什么脱氢比脱氮容易？ 热力学方面，氮在钢液中的溶解度大于氢在钢液中的溶解的； 动力学方面，氢的原子比氮小，氢原子在钢液中的扩散速度比氮快。 5、不同标准态活度间的转换。、不同标准态活度间的转换。 1）纯物
4、质标准态的活度与假想纯物质标准态活度之间的转换： aR/aH=(P/P0)/(P/KH) aR=0aH 2）假想纯物质标准态的活度与重量 1%溶液标准态活度之间的转换: aH/a%=(P/PH)/(P/K%)=M/(100Mi) aH=Ma%/(100Mi) 3）纯物质标准态的活度与重量 1%溶液标准态活度之间的转换： aR=(M0a%)/(100Mi) 6、按离子理论定义碱性氧化物和酸性氧化物。、按离子理论定义碱性氧化物和酸性氧化物。 离子理论认为，熔渣是由带电质点（原子或者原子团），即离子所组成，但并不否认其内有 氧化物或者复合化合物的出现，这些不是分子，而是带电荷的离子群聚团。碱性氧化物
5、是指 能够给出 M2+及 O2-，酸性氧化物则是能吸收 O2-，形成络合离子。 7、碳氧化反应在冶炼中的作用。、碳氧化反应在冶炼中的作用。 碳的氧化在冶炼过程中起了积极的有利作用， 因为它能促进熔池内其他物理化学过程的发展， 这主要是由于 1）碳氧化形成大量的 CO 气泡，它的体积远超过了金属熔体体积的许多倍，大量的 CO 气 泡的放出，经过熔池时，能使熔池受到强烈的搅拌，加强了整个熔池内的对流传质及传热， 从而提高了反应的速率及熔池的温度。 2）熔池中上浮的 CO 气泡能从钢液中富集溶解的H、N，并从熔池中带走。 3）由上浮气泡引起的强烈搅拌，也促进了钢液温度及成分的均匀，并促使其中非金属夹
6、杂 物排出。 4）提供热量。 8、碳氧积的定义及影响碳氧积的因素。、碳氧积的定义及影响碳氧积的因素。 在钢液中进行下列反应：C+O=CO G0=-22364-39.63T J/mol 碳氧积 m=CO =1/K 1）碳氧积随着 PCO 的降低而减小，所以在真空下，钢液的碳及氧浓度可进一步降低。 2）温度的影响，温度会影响 K ，进而影响 m； 3）O 在钢中的溶解量。 9、从热力学原理说明降碳保铬可采用的两种方法。、从热力学原理说明降碳保铬可采用的两种方法。 4C+(Cr3O4)=3Cr+4CO G0=934706-617.22T J/mol G=G0 +PCO4aCr3/(a C4a Cr3
7、O4) 1）提高 aCr3O4，降低 fCr 能达到“降碳保铬”的目的。为此，应在钢液中碳量较高的条件下, 能降低 fCr，造 aCr3O4 高的熔渣下进行。 2）降低 PCO，在真空条件下，氩氧精炼。 3）提高碳的活度系数，例如 Ni 能提高碳的活度系数。 10、描述气固相反应未反应核模型并写出气固相反应和模型五个简化了的次过程。、描述气固相反应未反应核模型并写出气固相反应和模型五个简化了的次过程。 未反应和模型：当固体反应物是致密时，化学反应从固体物的表面开始逐渐向中心推移，反 应物和产物层间有较明显的界面存在， 反应在相界面上进行， 形成的固相产物则出现在原来 固相反应物处，而原固形物内
8、部则是未反应部分，这成为未反应和模型。 反应过程 5 个次过程： 1）气体反应物的外扩散 2）气体反应物的内扩散 3）气体与固体的界面化学反应 4）气体产物的内扩散 5）气体产物的外扩散 11、给出活度、活度系数、活度标准态的定义。、给出活度、活度系数、活度标准态的定义。 活度：组分实际蒸汽压与标准蒸汽压之比。 活度系数：表示实际溶液对选作标准溶液偏差的方向（正或负偏差）及程度。 活度标准态：具有代表 PB*,KH(x),KH(%)的蒸汽压或两定律的比例常数的状态。 活度标准态有拉乌尔标准态和亨利标准态两大类。 拉乌尔标准态以纯物质为标准态；亨利标准态是以假想纯物质为标准态；重量 1%溶液标准
9、 态是以重量 1%溶液为标准态； 12、什么是冶金过程的物理化学。、什么是冶金过程的物理化学。 利用物理化学的原理及实验研究方法来研究冶金过程重要反应的规律， 称为冶金过程的物理 化学或冶金过程理论。 物理化学的热力学， 特别是反应自由能变化的应用是判断及控制反应的方向和限度的有力手 段反应的可能性；动力学是判断物料转化的速度和外界条件的影响反应速度。 13、铁水预脱硫的热力学优势是什么？、铁水预脱硫的热力学优势是什么？ 脱硫反应：S+(O2-)=(S2-)+O 1)铁水中 fs=46，而钢液中 fs=1 左右，硫在铁水中的活度系数大，有利于脱硫反应的正向 进行； 2)在贴水中氧位低，即脱硫反
10、应生成物浓度低，有利于反应的正向进行。 14、钢铁冶金中用什么代表渣的氧化性、钢铁冶金中用什么代表渣的氧化性？ 用 FeO 的活度来表征熔渣的氧化能力。 熔渣中的氧化物，以 FeO 的氧势最高，易于放出氧，进行氧化反应，而其他氧化铁又易于 转变成 FeO，渣中（FeO）和（Fe2O3）折算成（FeO）的总和。 熔渣中仅 Fe2+的标准电极电势的负值最小， 所以它能够伴随 O2-向金属液中转移,分子结构理 论观点：熔渣与金属液接触达到平衡时的反应为：(FeO)Fe+O ,代表熔渣氧化能力的 aFeO 增大时，与之平衡的金属液中氧的浓度亦增大。 离子结构理论观点：氧由渣向金属液转移时通过伴随着 F
11、e2+来实现的： (Fe2+)+(O2-)Fe+O,a02-代表着熔渣碱性的强弱，当其值高时，aFeO 增加，渣的氧化能 力也提高。 15、铁水预脱磷处理用的脱磷剂由哪三要素构成，各有何作用？、铁水预脱磷处理用的脱磷剂由哪三要素构成，各有何作用？ 脱磷剂由固定剂、熔剂、氧化剂三要素组成，其配比对铁水预脱磷起着至关重要的作用。 1） 固定剂与磷的氧化物生成稳定化合物，可降低其活度并防止回磷。 2） 氧化脱磷的条件之一就是要高碱度，随熔渣碱度的提高，其脱磷能力增强，但碱度的提 高要与溶剂相配合，过高的碱度会导致熔点过高，渣的流动性下降，脱磷率反而下降。由于 CaO 的熔点高，它并不能单独脱磷，必须
12、和其他溶剂配合使用才能有脱磷效果。 3） 氧化剂的作用是将金属液的磷氧化进入渣中。 16、什么是冶金过程热力学？、什么是冶金过程热力学？ 冶金过程的热力学，回答了反应的可能性、方向性和限度的问题，它只考虑体系过程的始末 状态，而不考虑过程中的瞬时状态，并没有考虑到时间因素和反应机理。 17、什么是冶金过程动力学？、什么是冶金过程动力学？ 动力学研究的是体系变化过程中的速率和机理， 它不仅考虑过程的始末状态， 而且还要探讨 变化的历程和反应机理。可分为微观动力学和宏观动力学。 微观动力学： 利用物理化学的动力学从分子论研究化学反应本身的速率和机理， 称为微观动 力学。 宏观动力学：在有流体流动，并考虑体系几何特征条件下，宏观地研究反应过程的速率和机 理，称为宏观动力学。
