钢铁冶金原理知识点
钢铁冶金原理
1、表面张力：垂直作用在液面上任一直线的两侧，沿液体的切面向着两侧的拉力，N/m2、穿透度：它为反应过程中，矿球半径改变的分数，用f 表示，0(1)r r f =-。
它和R 的关系为1/31(1)f R =--。
3、沉淀脱氧：向钢液中加入能与氧形成稳定化合物的元素，形成的氧化物能借自身的浮力或钢液的对流运动而排出。
4、萃取精炼：在一定温度下，在熔盐粗金属中加入附加物，附加物与金属相内杂质生成不溶解于熔盐的化合物而析出，从而达到精炼的目的。
5、二元碱度：渣中的碱性氧化物CaO 含量与酸性氧化物SiO 2含量之比为炉渣的二元碱度。
6、反应度：或称转化率，矿球已反映了的百分数，用R 表示，30(/)1r r R =-。
7、分解压：分解反应的平衡常数等于分解出的气体B 的平衡分压，规定用()B AB P 表示，称为此化合物的分解压。
8、负吸附：溶解组分质点和溶剂质点之间的作用力大于溶剂质点之间的作用力。
溶解组分在表面不出现过剩浓度，称为负吸附。
9、G-D 方程：11220BB n dG n dG ndG ++==∑ 或11220BB x dG x dG xdG ++==∑ 他表示恒温、恒压下，溶液中各组分的偏摩尔吉布斯自由能（或其他偏摩尔量）的改变不是彼此独立的，而是互相制约、互相补偿的。
10、0i γ的物理意义：1）表示溶液中组元i 在浓溶液中服从拉乌尔定律和在稀溶液中服从亨利定律两定律间的差别。
2）是组元i 在在服从亨利定律浓度段内以纯物质i 为标准态的活度系数。
3）是不同标准态的活度及活度系数相互转换的转换系数。
4）是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数。
11、光学碱度：在氧化物中加入显示剂，用光学的方法来测定氧化物施放“电子的能力”以表示出2O -的活度，确定其酸-碱性的光学碱度。
12、过剩碱：用碱的总量减去形成复合化合物的消耗的碱性氧化物，用来表示渣中碱性氧化物。
13、亨利定律：当溶液组分B 的浓度趋近于零（0B x →）的所谓稀溶液中，组分B 的蒸汽压与其浓度B x 成线性关系：()BH x B p K x '=,p '--组分B 在B x 的平衡蒸汽压，()H x K --比例常数。
钢铁冶金原理01 (3)
★
9
2.1.1 浓度三角形 含义
三顶点A、 、 ：表示体系的纯组分。 三顶点 、B、C：表示体系的纯组分。 三条边：分别为三个二元系。 三条边：分别为三个二元系。 三角形内的点：三元系的组成点。 三角形内的点：三元系的组成点。
物系点浓度的读取方法
边的垂线， (1)过O作BC、CA、AB边的垂线，长度为 、b、c ) 作 、 、 边的垂线 长度为a、 、
26
2.3 三元相图中线和无变量点的性质及确定法
2.3.1 线的种类 相界线（边界线），连接线 相界线（边界线），连接线 ）， 2.3.2 相界线（边界线） 相界线（边界线） 液相面的交线称为相界线，有两类： 液相面的交线称为相界线，有两类： 共晶线：L→S1+S2 共晶线： 包晶线： 包晶线：L+ S1→S2 性质确定： 性质确定：切线规则 N分相界线 1为两部分：PN段和 1段 分相界线Pe 段和Ne 分相界线 为两部分： 段和 Ne1段：共晶线 PN段：包晶线 段
3
●分类
冶炼渣（还原渣）：以矿石为原料进行还原熔炼， 冶炼渣（还原渣）：以矿石为原料进行还原熔炼，得到粗金属的同时形 ）：以矿石为原料进行还原熔炼 成的炉渣，称为冶炼渣。 冶炼铁矿石得到的高炉渣。 成的炉渣，称为冶炼渣。如：冶炼铁矿石得到的高炉渣。 富集渣：将原料的某些有用成分富集于炉渣中， 富集渣：将原料的某些有用成分富集于炉渣中，以利用下道工序将其回 收的炉渣称为富集渣。 钛精矿还原熔炼所得的高钛渣， 收的炉渣称为富集渣。如：钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼含 生铁得到的钒渣、铌渣等。 钒、生铁得到的钒渣、铌渣等。 精炼渣（氧化渣）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣，称为精炼渣。 精炼渣（氧化渣）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣，称为精炼渣。 ）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣 合成渣：按炉渣所起的冶金作用， 合成渣：按炉渣所起的冶金作用，用各种造渣材料预先配制的炉渣 称为合成渣。 电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。 称为合成渣。如：电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。
钢铁冶金原理第一章
1.1.2化学反应的等温方程式
得出吉布斯自由能的变化
B B
v1 B1 v2 B2 v3 B3 v4 B4 ... v j B j
对于气体B1，B2等的化学反应：
v G v G
B
o B
RT ln p
vB B
vB B
简写为
G G RT ln p
o
vB —— 参加反应的气体物质的化学计量数，对于反应物 去负号，生成物去正号 pB ——气体物质的量纲一的分压
a
此外，在热力学的计算中，常涉及到活度标准态之间的转换，有 下列几种转换关系： ①纯物质标准态活度与假想纯物质标难态活度之间的转换
②纯物质标准态活度与质量1％溶液标准态活度之间的转换
③假想纯物质标准态活度与质量1％溶液标准态活度之间的转换
1.3 溶液的热力学关系式 1.3.1 偏摩尔量(化学势)
所谓偏摩尔量，就是在恒温、恒压及其他组分的物质的量保 持不变的条件下，溶液的广度性质X(X代表U，V，H，S，G)对某 组分B物质的量的偏微商：
式中
偏摩尔量有3个重要公式： 1）微分式
xB ——组分B的偏摩尔量 nK ——除 nK 外，其余组分的物质的量。
Gm——溶液的摩尔吉布斯自由能，J/mol
2）集合公式
式中 称为理想溶液的标 准化学势。 可进一步导出溶液的其他热力学函数，
1.3.3 稀溶液
溶质的蒸气压服从亨利定律，而溶剂的蒸气压服从 拉乌尔定律的溶液称为稀溶液。 稀溶液不同标准态的化学势的表达式： 1)假想纯物质标准态
2)质量1％溶液标准态
3)纯物质标难态
稀溶液的
S B
由两部分组成：
o ①形成理想溶液的熵变：-R1nxB，即溶质无序分布在溶剂中； B ②溶质在溶剂中出现的有序态，与 有关，而与浓度无关。 或上式可表示为：
钢铁冶金学知识点总结
钢铁冶金学知识点总结一、钢铁冶金学概述钢铁是一种重要的金属材料，广泛用于建筑、机械、汽车、电子、航空航天等行业，对于国民经济的发展起着至关重要的作用。
钢铁冶金学是研究如何通过冶炼和加工原料来生产各种类型钢铁的学科。
本文将系统地介绍钢铁冶金学的相关知识，涉及原料、冶炼工艺、合金设计、热处理等内容。
二、原料1. 铁矿石铁矿石是钢铁冶金的原料，常见的有褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿等，其中以赤铁矿和磁铁矿为主要产状。
从原料稀缺角度来看，赤铁矿资源相对较丰富，但使用赤铁矿需要高温还原，而且其资源储量日益减少。
而磁铁矿则容易熔化，且熔点低，深受炼铁企业的喜爱。
2. 焦炭和燃料焦炭是冶金煤炭经高温干馏后得到的一种多孔性炭质燃料，是高炉炼铁的原料之一。
燃料也是冶金中常用的燃烧材料，其中包括煤、焦炭、天然气等。
3. 废金属资源钢铁冶金中还需要利用废钢、废铁等废弃金属资源进行熔炼，以提高资源利用率，降低能源消耗。
三、冶炼工艺1. 高炉冶炼高炉是一种用于生产铁水、生铁或合金铁的设备。
高炉内的冶炼过程较为复杂，主要包括炉料下料→还原→熔融→炉渣→收得铁水等步骤。
2. 炼钢炉冶炼炼钢炉冶炼采用的设备主要有转炉炼钢炉、电弧炉、氧气顶吹炼钢炉和底吹熔融锅炉等，是将生铁或铸铁通过熔化、脱碳、脱磷、分别半湿废气、装料等工艺，生产出合格钢的过程。
4. 电炉冶炼电炉冶炼是利用电能将废钢、废铁、生铁等熔化成合格的熔铁或合金。
其主要特点是能耗低、操作简便、保护环境等。
四、合金设计1. 合金元素合金元素是各种金属或非金属元素的混合物。
在钢材中，合金元素可以显著改变钢的组织和性能。
主要的合金元素有碳(C)、锰(Mn)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、铜(Cu)、钛(Ti)等。
2. 合金设计合金设计即根据钢材的使用要求和生产条件，选取合适的合金元素和比例，调整钢的成分和组织结构，以获得理想的性能和工艺性。
3. 合金设计的原则合金设计应根据具体用途确定设计要求。
钢铁是怎样炼成的知识点整理及归纳考点
钢铁是怎样炼成的知识点整理及归纳考点一、炼钢的基本原理1. 原料准备：炼钢的原料主要有铁矿石、焦炭和石灰石，其中铁矿石是主要的铁源。
2. 高炉冶炼：高炉是炼钢的主要设备，通过高温和还原剂（焦炭）将铁矿石还原为熔融的铁水。
3. 钢水调质：对炼得的铁水进行调质，包括去除杂质、控制成分和温度等。
4. 连铸成型：将调质后的钢水连续浇注到铸造机中，通过冷却和凝固形成铸坯。
二、炼钢的主要工艺流程1. 矿石处理：将铁矿石破碎、磨细，并通过磁选、重选等工艺去除杂质。
2. 焦炭制备：将煤进行干馏得到焦炭，焦炭是高炉冶炼的还原剂。
3. 高炉冶炼：将经过矿石处理和焦炭制备的原料投入高炉，通过高温还原铁矿石中的铁，并将产生的熔融铁水收集。
4. 调质处理：对收集到的铁水进行脱硫、脱磷、脱硅等处理，调整成分和温度。
5. 连铸成型：将调质后的铁水通过连铸机连续浇注到结晶器中，形成铸坯。
三、炼钢中的关键技术和设备1. 高炉：高炉是炼钢的核心设备，其炉体由炉缸、炉腰、炉身和炉喉组成，通过供热和还原剂来实现铁矿石的冶炼。
2. 连铸机：连铸机是将熔融的铁水连续浇注成型的设备，主要由结晶器、浇注机构和冷却系统组成。
3. 调质设备：包括脱硫装置、脱磷设备、调温系统等，用于对熔融的铁水进行去杂质和调整成分、温度等处理。
4. 矿石处理设备：包括破碎机、磨矿机、磁选机等，用于将铁矿石进行处理，去除杂质。
5. 焦炭制备设备：包括焦炉、焦炭破碎机等，用于将煤进行干馏得到焦炭。
四、炼钢的关键参数和控制要点1. 温度控制：炼钢过程中，需要控制高炉温度、铁水温度和钢水温度等，以保证炼钢过程的稳定性和产品质量。
2. 成分控制：炼钢过程中，需要控制铁水中的碳含量、硫含量、磷含量等，以调整钢的性能和成分。
3. 流动控制：炼钢过程中，需要控制铁水和钢水的流动速度和方向，以保证连铸成型的质量和效率。
4. 杂质控制：炼钢过程中，需要去除铁水中的氧化物、硫化物、杂质金属等有害物质，以提高钢的纯净度和质量。
钢铁冶金原理01 (4)
2x 2 M ( s ) + O2 = M xOy ( s) y y
π O ( M O ) = RT ln PO = − RT ln K = ∆G 0
x y 2
π O ( M O ) = ∆H 0 − T∆S 0
x y
11
3.1.3 气体氧化物的氧位（CO、CO2、H2O(g)） 气体氧化物的氧位（CO、
0
T = 0 K时，π O (CO −CO2 ) = −561900
PCO 直线族过点C (0,−561900), 斜率＝ .46 − 2 R ln 170 PCO2 PCO PCO2 标尺：按对数等分分度
这是一簇交于C点的直线 点的直线, ★ 这是一簇交于 点的直线,
只作出P 的直线， 只作出 CO/PCO2=1的直线， 的直线 其余的只保留分度点。 其余的只保留分度点。
∂∆G 0 = − ∆S 0 = 斜率 ∂T P
麦克斯威尔关系式： 麦克斯威尔关系式：
∂S ∂P = >0 ∂V T ∂T V
恒温下熵变与体积变化同符号， 即 ： 恒温下熵变与体积变化同符号 ， 体积变化取决 于反应前后气体物质的量的变化。 于反应前后气体物质的量的变化。
∆G 0 = a点纵坐标
24
3.3.2 计算氧化物在一定温度TK的分解压力 计算氧化物在一定温度TK的分解压力
2MO = 2M + O2
K = PO2
连接O点与a点的直线 延长交PO2 标尺于b点， b点的PO2 坐标即为分解压。
25
3.3.3 计算元素的氧化反应在一定温度及氧分压下的△G 计算元素的氧化反应在一定温度及氧分压下的△
d ln K ∆H o = dT RT 2 d ln PN 2 dT d ln K = >0 dT
钢铁冶金原理第一章 冶金过程热力学基础1
v1 B1 v2 B2 v3 B3 v4 B4
r Gm (T ) vB f Gm (B, T )
r Gm (T ) ＝ v G ( 生成物 , T ) v G B f m B f m (反应物,T )
式中： mol-1， f Gm ( B, T ) —— 物质B的标准生成吉布斯自由能， J·
，
另：
dSU ,V 0
第一章
冶金过程热力学基础
在不同的条件下，可根据不同的热力学平衡判据，判断 过程进行的可能性、方向性及最大限度。
§1.1.3 热效应的计算
一、物理变化过程中热效应的计算
纯物质的加热和冷却是一个物理变化过程，其过程焓变 可用kirchhof公式计算，对于等压加热过程： T2 cal C p f T H q p C p dT g .k T1 ，
即：
0 G 0 G 0 2 ln K T H T RT T T T p p p
H 0 ln K 2 T p RT
称为化学反应的等压方程式p6
第一章 冶金过程热力学基础
第一章 冶金过程热力学基础
化学反应的判据 0：K J，正反应未达到平衡， ) 反应正向进行(即向产物方向进行 G 0：K J，逆反应未达到平衡， 反应逆向进行(即向反应物方向进行 ) 0：K J，反应达到平衡
量， G：决定反应方向的物理 用于判定反应的可能性 。 ★ G ：用于计算K值， 计算反应在T温度下能够完成的限度 的量。
aA bB cC dD
等温下： G G 0 RT ln J p
c d pC . pD Jp a b p A . pB
钢铁冶金方面知识
钢铁冶金方面知识第一篇：钢铁冶金方面知识1冶金的定义。
冶金方法包括(火法冶金)，(湿法冶金)和电冶金。
钢铁生产的传统流程和短流程的特点比较。
（1）冶金：定义：研究任何经济地从矿石中或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
①火法冶金：高温条件下通过一系列的物理化学反应使矿石和精矿中的有价金属与脉石成分分离，达到提取、提纯金属目的。
整个过程包括原料准备、冶炼和精炼三个工序。
②湿法冶金；在低温下通过溶剂处理，使矿石和精矿中的有价金属与脉石成分分离，达到提取、提纯金属的目的。
包括浸出、分离、富集和提取工序。
③电冶金：利用电能提取和精炼金属的方法。
包括电热冶金和电化学冶金（1）传统长流程（间接炼钢法）高炉炼铁——转炉炼钢特点：工艺成熟，生产率高，但成本高、使用焦炭。
（2）短流程（直接炼钢法）直接还原——电炉特点：工序少、避免反复氧化、还原过程、解决焦碳紧缺。
但需要使用高品位精矿和高质量的一次能源，电耗高。
高炉本体结构五部分名称。
炉喉炉身炉腰炉腹炉缸高炉五大附属系统名称及作用。
（1）原料系统；保证及时准确，稳定地将合格原料从储矿槽送上高炉炉顶。
（2）送风系统；保证连续可靠地给高炉冶炼提供所需数量和温度的热风。
（3）渣铁处理系统；处理高炉排放的渣，铁保证高炉生产正常进行。
（4）煤气清洗系统；回收高炉煤气。
（5）喷吹系统。
保证喷入高炉所需燃料，以代替部分焦炭，降低焦炭消耗。
4、高炉冶炼指标？1炉有效容积利用系数2焦比3煤比（油比）（4）冶炼强度（5）休风率6炭负荷7炉龄(高炉一代寿命）有效容积利用系数、焦比的定义。
高炉有效容积利用系数（ηｖ）高炉有效容积(Vu)：指大钟落下时其底边平面至出铁口中心线之间的炉内容积。
高炉有效容积利用系数：指在规定的工作时间内，每米3有效容积平均每昼夜（日）生产的合格铁水的吨数。
说明了技术操作及管理水平。
（单位：吨/米3.日）焦比：指每吨生铁消耗的干焦（或综合焦炭）的千克数5、四种天然铁矿石的名称和分子式。
钢铁冶金原理知识点总结
钢铁冶金原理知识点总结钢铁冶金是一门专门研究金属材料制备和性质改善的学科。
钢铁是一种重要的金属材料，在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
掌握钢铁冶金原理对于材料工程师和金属材料从业者来说是非常重要的。
在这篇文章中，我将对钢铁冶金的一些重要知识点进行总结。
1. 钢铁冶金的历史背景钢铁冶金的历史可以追溯到几千年前的古代，人类开始使用铁器制品，进行熔炼和鍮制的技术。
随着工业的发展，钢铁冶金技术得到了不断的改进和发展，出现了许多新的制备和处理方法，同时也推动了金属材料从原始水平到今天的发展。
通过对钢铁冶金的历史背景进行了解，可以更好地理解钢铁冶金的发展和变革。
2. 钢铁冶金的基本原理钢铁是铁与碳的合金，具有优良的机械性能和耐磨性，是一种重要的结构材料。
在钢铁冶金中，主要包括炼铁、钢水处理、热处理和表面处理等主要工艺。
炼铁是指将原料（铁矿石、焦炭、石灰石等）加热熔化，在熔融状态下去除杂质，得到高纯度的铁。
钢水处理是指将熔化的铁与合金元素混合调整成符合要求的合金成分，通过控制温度和化学成分来调整钢的性能。
热处理是指通过加热和冷却过程来改变钢的物理和化学性能，提高其机械性能和耐腐蚀性。
表面处理是指通过对钢材表面进行化学处理或机械加工，提高其表面硬度和耐磨性。
这些基本原理是钢铁冶金学的基础，掌握这些知识对于进行钢铁冶金工艺设计和材料性能改善具有重要意义。
3. 钢铁材料的组织结构钢铁是由铁和碳组成的合金，除此之外还含有少量的合金元素，如锰、硅、磷、硫等。
钢铁的组织结构主要包括铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体等组织。
铁素体是最基本的组织结构，其性能最差，珠光体比铁素体的性能要好，贝氏体和马氏体比珠光体的性能更优越。
通过对钢铁材料的组织结构进行研究，可以更好地理解钢铁材料的性能和应用。
4. 钢铁冶金中的煅烧技术煅烧是指将金属矿石或精矿通过高温加热而非完全熔化的过程，通过煅烧可以去除矿石中的挥发性物质和硫、砷等杂质，在矿石中得到合金的金属。
冶金原理与工艺（钢铁部分复习资料）
冶金原理与工艺（钢铁部分复习资料）冶金原理与工艺（钢铁部分）绪论1.矿床：矿石集合体矿石：矿物集合体。
包括有用矿石和脉石有用矿石：可提取矿物的矿石脉石：含微量或不含矿物的矿石矿物：有用元素或化合物2.主要的冶金工序干燥：除去水分，温度400~6000度焙烧：适当气氛下，加热到熔点以下发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程，除去有害杂质，回收有用元素，提高气孔率和还原性煅烧：将碳酸盐或氢氧化物的矿石原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分变成氧化物的过程，也称焙解烧结和球团：将不同的粉矿混匀或造球后加热焙烧，团结成多孔块状或球状的物料熔炼：将处理好的矿石或原料在高温下通过氧化还原反应，使矿石中的金属和杂质分离成两个液相层即金属液和熔渣，也叫冶炼精炼：进一步除杂，以提高纯度吹炼：实质是氧化熔炼，借鼓入的空气中的氧使铸铁中的磷，硫和其他杂质元素氧化而分离去除净化：溶液除杂至达标的过程，方法有离子沉淀法、置换沉淀法、共沉淀法3.冶金工业的发展趋势钢铁工业：1）高效化、连续化、自动化；2）节约能源和资源，降低成本；3）发展高新技术所需的新材料；4）连铸技术；5）发展近终成型金属毛坯制备技术；6）人工智能控制有色金属：1）供大于求；2）发展的国际化、集团化；3）低级产品向低成本地区转移；4）适应高新技术发展的需求，新材料发展迅速第一章高炉炼铁1.高炉冶炼主要产品：生铁1）90%以上是炼钢铁（白口铁）；2）铸造生铁（灰口铁）；3）少量的铁合金副产品：炉渣、煤气和炉尘2.高炉冶炼的主要技术经济指标1）高炉有效容积利用系数【η】：1立方米有效容积平均每天生产的合格生铁的折合产量2）焦比【K】：高炉冶炼1t生铁所消耗的干焦炭量3）冶炼强度【I】：1立方米高炉有效容积每天所能燃烧的干焦炭量，反映了炉料下降及冶炼的速度η=I/K4）生铁的合格率：化学成分符合国家规定的生铁量占总监测量的比例5）焦炭负荷：一批料中矿石质量与焦炭质量之比6）生铁原材料：铁矿石，碎杂铁等7）富氧量：工业氧加入鼓风中后，鼓风中氧含量增加的百分数8）生铁成本：原料、燃料、动力消耗费及车间经费等项组成9）炉龄：高炉从开炉到大修之间的时间，为一代高炉的炉龄3.提高利用系数的技术措施：提高矿石的品位、在顺行的基础上实行全风操作、高压操作及富氧鼓风等。
钢铁冶金学炼钢部分总结知识点
答：有利于脱磷的工艺条件:降低温度；提高炉渣碱度；增加炉渣氧化铁活度；增加渣量;增加[P］活度系数。
炉渣的重要性:通过造碱性炉渣能够降低P2Ｏ５的活度系数，同时,碱度CaO/ＳiO2越高，磷分配比越大，有利于脱磷;渣量增大有利于脱磷。
回磷的原因:吹炼中期炉渣“反干”，炉渣FｅxO含量减少（炼钢过程)；出钢带渣量多，炉渣碱度降低,[O]含氧量降低（脱氧过程)。
高炉——分离脉石，还原铁矿石铁水预处理——脱S,Si,P
转炉——脱碳,升温炉外精炼——去杂质,合金化
3、钢中合金元素的作用？
答:C:控制钢材强度、硬度的重要元素,每1%[C]可增加抗拉强度约980MPa；Si：增大强度、硬度的元素，每1％[Si]可增加抗拉强度约98MＰa；Mn：增加淬透性,提高韧性，降低S的危害等；Aｌ:细化钢材组织,控制冷轧钢板退火织构;Nb：细化钢材组织,增加强度、韧性等；V:细化钢材组织,增加强度、韧性等;Cｒ：增加强度、硬度、耐腐蚀性能。
乳化:在氧流强冲击和熔池沸腾作用下,部分金属微小液滴弥散在熔渣中；乳化的程度和熔渣粘度、表面张力等性质有关。乳化可极大增加渣－铁接触面积,因而可加快渣－铁间反应。
杂质的氧化方式：直接氧化:气体氧直接同铁液中的杂质进行反应。
间接氧化：气体氧优先同铁发生反应，待生成FexO以后再同其他杂质进行反应。
氧气转炉炼钢以间接氧化为主：氧流是集中于作用区附近而不是高度分散在熔池中；氧流直接作用区附近温度高,Si和Mn对氧的亲和力减弱；从反应动力学角度来看,C向氧气泡表面传质的速度比反应速度慢，在氧气同熔池接触的表面上大量存在的是铁原子,所以首先应当同Ｆe结合成FeO。
有利于脱硫的因素：
硫容量:
炉渣的作用:FexO过高不利于脱硫，碱性还原渣有利于脱硫,增大渣量有利于脱硫。
钢铁冶金原理
钢铁冶金原理钢铁冶金是指利用矿石和其他原材料，通过高温熔炼和精炼的过程，将铁矿石中的铁元素提取出来，并添加其他合金元素，最终制成钢铁产品的工艺过程。
钢铁作为重要的金属材料，在现代工业生产和建设中起着不可替代的作用。
钢铁冶金原理是钢铁生产的基础理论，了解和掌握钢铁冶金原理对于提高钢铁生产的质量和效率具有重要意义。
首先，钢铁冶金原理涉及到的基本原理是金属矿石的熔炼和精炼。
金属矿石经过选矿和破碎后，首先要进行熔炼，将其加热至高温使其熔化，然后通过物理或化学方法将金属元素从矿石中提取出来。
在钢铁冶金中，主要是提取铁元素，因此熔炼的过程是非常关键的。
熔炼后，还需要进行精炼，通过去除杂质和控制合金成分的方法，使得最终的钢铁产品达到所需的化学成分和性能要求。
其次，钢铁冶金原理还涉及到金属合金的制备和调控。
钢铁产品通常是铁和其他合金元素的混合物，通过控制不同合金元素的含量和比例，可以获得不同性能和用途的钢铁产品。
例如，通过添加碳元素可以提高钢铁的硬度和强度，通过添加铬、镍等元素可以提高钢铁的耐腐蚀性能。
因此，了解不同合金元素对钢铁性能的影响，以及合金元素的添加和调控原理，对于钢铁冶金工艺的优化和改进至关重要。
最后，钢铁冶金原理还包括金属材料的相变和组织控制。
在钢铁冶金过程中，金属材料会经历固溶、析出、晶粒长大等相变过程，同时也会形成不同的金相和组织结构。
这些相变和组织结构对钢铁的性能和用途有着重要影响。
因此，掌握金属材料的相变规律和组织控制原理，可以指导钢铁生产过程中的热处理和工艺控制，从而获得理想的钢铁产品。
总之，钢铁冶金原理是钢铁生产过程中的基础理论，涉及到矿石熔炼、合金制备、相变组织控制等多个方面。
了解和掌握钢铁冶金原理，可以指导钢铁生产工艺的优化和改进，提高钢铁产品的质量和性能，满足不同领域的需求。
同时，钢铁冶金原理也是现代金属材料科学的重要组成部分，对于推动金属材料领域的研究和发展具有重要意义。
钢铁冶金原理重点
第五章 化合物的形成与分解1 什么叫热力学参数状态图，在气-固反应中为什么得到了广泛的应用？解 热力学参数状态图是根据反应热力学平衡原理计算式或由实验测得的反应的热力学平衡参数（温度，组分，分压，自由能）之间的关系绘制的不同相稳定存在区的图形。
例如，相图是恒压下，体系的组成与温度的组成图；氧势图是氧化物的r mG θ∆与温度的组成图；化学反应的平衡常数对温度（1/T ）的组成图等。
它们能直观地表出参与反应的歌物质的稳定存在区域及其稳定条件（温度，组分，分压等）。
2 哪些因素能改变氧化物的氧势，从而改变氧化-还原反应的热力学条件。
解 氧化物还原反应的热力学条件决定于它们耦合的两个氧化物氧势的改变：()O MO π<或>()O NO π，从而决定了反应22()()()()MO s N s NO s M s +=+的方向。
而氧化物氧势的影响因素可如下导出。
由下组合反应式中 1）22(,)ln r m O G MO s RT p θ∆=，氧势图中的22()ln O MO O RT p π=；2）fus (,)G M s θ∆：M(s)发生相变，2()O MO π增加；3）fus 2 (,)G MO s θ∆：MO(s)发生相变，2()O MO π下降；4）M G ln M RT a θ∆=：M(l)形成溶液，M a 减小；2()O MO π增加；5）22MO MO G ln RT a θ∆=：MO 2形成溶液或复合化合物，2MO a 减小，2()O MO π下降。
3 试述燃烧反应的热力学规律及对冶金反应产生的影响。
解 在火法冶金中为使冶金反应顺利进行，需要供给大量的热能，而热能的一个重要来源就是由燃料的燃烧供给的。
燃烧反应是指燃料的可燃成分（C ，H 及C 的不完全燃烧产物CO ）与气相的氧化剂发生地氧化反应。
燃料的可燃成分如以单质形式或低价氧化物形式寻找，则它们在还原熔炼中又是还原剂。
钢铁冶金原理重点03
第三章 金属熔体1 说明铁液内组分活度相互作用系数的意义及求法。
解 铁液中组分活度的相互作用系数表明了铁原子与组分之间作用力的性质。
在Fe-B-K 三元系之间，当作用力K B Fe B f f -->时，0K B e <,则K 能降低B 的活度系数B f ，而使组分B 的溶解度增加；如K Fe B Fe f f -->时，0K B e >，则K 能提高s f ，而使组分B 的溶解度降低。
因此，在一定温度下，组分B 的浓度在铁液中达到一定值时，则[]%B B a f w B const ==，B f 与[]%w B 成反比。
因而如欲提高B 的溶解度，则可加入少量能使B f 降低的元素，即0K B e <的元素。
例如VH e =-0.0074。
当向Fe-H 系中加入[]w V =0.1%的钒后，可使1873K ，100kPa 的氢在铁中的溶解度从[]52.610%w H -=⨯增大到[]52.810%w H -=⨯。
一级相互作用系数K B e 主要是通过实验测定一定温度下[]%lg K B f w K -的关系曲线，在低浓度处作曲线的切线，由斜率求得。
二级相互作用系数[]22%lg 12KB B f w K γ∂=⨯∂是由[][]%%lg B f w K w K -的关系曲线，在低浓度处曲线切线的斜率求得。
二级相互交叉作用系数[][]2%%lg K B Bf w B w j ρ∂=∂∂是由[][]%%lg B f w j w B -曲线的切线斜率求出，这需在四元系Fe-B-K-j 参加的平衡实验中求出。
2 什么是气体在刚中的溶解度，它与哪些因素有关？解 钢中溶解的气体是指氢和氮。
钢中溶解的气体含量不高，一般钢号的规格中也不列出，但它们的危害性却不小，严重时将导致钢材报废。
通常把一定温度下与100kPa 的气相平衡的溶解于钢中的氢和氮含量称为气体在钢中的溶解度。
因其量小，规定用（[]410%w H ppm -=）或mL/100g 等单位表示。
钢铁冶金原理(炼钢部分)考试重点
1、炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？答：炼钢的基本任务是脱碳，脱磷，脱硫，脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。
主要技术手段为：供养，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。
2、磷和硫对钢产生哪些危害？脱磷硫的机理，什么是磷容，硫容，影响脱磷硫的因素。
答：磷：引起钢的冷脆，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。
硫：使钢的热加红性能变坏，引起钢的热脆性。
脱磷：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO ·P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO ·P2O5)+5[Fe] 磷容：炉渣容纳磷的能力 影响因素：温度，碱度，炉渣氧化性。
脱磷的条件：高碱度、高氧化铁含量（氧化性）、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。
脱硫：[S]+(CaO)=(CaS)+[O] [S]+(MnO)=(MnS)+[O] [S]+(MgO)=(MgS)+[O]硫容：表达了炉渣容纳硫的能力 脱硫的影响因素：温度，碱度，渣中（FeO ），金属液成分[Si][C]能降低氧活度，有利于脱硫。
脱硫的有利条件：高温，高碱度，低（FeO ），低粘度，反应界面大（搅拌）。
3、实际生产中为什么要将ω（Mn ）/ω（S ）比作为一个指标进行控制？答：Mn 在钢的凝固范围内生成MnS 和少量FeS 。
这样可有效防止钢热加工过程中的热脆，故在实际生产中将ω（Mn ）/ω（S ）比作为一个指标进行控制，提高ω（Mn ）/ω（S ），可以提高钢的延展性，当ω（Mn ）/ω（S ）≧7时不产生热脆。
4、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 、N 2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。
《钢铁冶金原理》基本知识点整理
B r 0B r f B B r B f 0B r Fe a 《钢铁冶金原理》基本知识点1、理想气体的吉布斯自由能表达式：G ＝H －TS ＝U ＋pV －TS dG ＝Vdp －SdT2、等温等压条件下，d G ＝0；（始末态的G 相等－平衡条件） 等压条件下，吉布斯自由能变化对温度的变化率为熵变的负值 等温条件下，吉布斯自由能对压力的偏微商等于气体的体积3、从标准态压力p 0到任意指定态p ：（等温条件）对凝聚相：G=G º+RTlna4、化学反应等温方程式对于有凝聚相参加的多相化学反应：5、范特霍夫方程式：6、拉乌尔定律：p B ＝p B *⋅x B亨利定律：P B=K H(x)X B (X B 为摩尔分数浓度)p B =K H(%)w B(%)7、活度、活度系数、活度的标准态：以拉乌尔定律或亨利定律为基准或参考态，引入修正后的浓度值称为活度；a=P B /P标,r或f=P B /P(参比)而此修正系数r B 、f B(H)、f b (%)称为活度系数。
8、 、、 的含义：P B =P B*r B x B(实际溶液) a B(R)= r B ºX B ，分别为以拉乌尔定律为基准或参考态，对组分浓度修正时的修正系数和以亨利定律为基准或参考态，对组分浓度修正时的修正系数。
指的是稀溶液(亨利定律)以纯物质为标准态的活度系数，其值为常数。
r B º=r B /f B (H)一般作为溶剂或浓度较高的组分可选纯物质作为标准态，若组分的浓度比较低时，可选用假想纯物质或质量为1﹪溶液作为标准态。
在冶金过程中，作为溶剂的铁，如果其中元素的溶解量不高，而铁的浓度很高时，可选纯物质作为标准态， =x [Fe]=1,Fe r =1 ；如果溶液属于稀溶液，则可以浓度代替活度（H K 标准态）；熔渣中组分的活度常选用纯物质标准态。
0ln G G RT J∆=∆+KRT J RT G ln ln 0-=-=∆20)ln (RT H T K p ∆=∂∂AH(%)H(x)B100M K K M =)()(0H B R B B a a =γ10、理想溶液，稀溶液以及超额函数：理想溶液：在整个浓度范围内，服从拉乌尔定律的溶液；稀溶液：溶质蒸汽压服从亨利定律，溶剂蒸汽压服从拉乌尔定律的溶液；ex BG=RT lnBrex mG=RTln BBx r∑11、为什么温度升高使实际溶液趋向于理想性质？由()2BB T T G H T∂∆∂=-∆ 知：2ln B BT r H RT ∂∂=-∆当0BH ∆< 时，ln 0BT r ∂∂>；当0BH ∆> 时，ln 0BT r ∂<。
钢铁冶金原理重点l04
第四章冶金炉渣1 相图是热力学平衡条件下体系热力学函数的集合描述。
怎样理解相图中的点、线、面的意义？解（1）二元相图是温度和体系组分构成的坐标图。
它有若干边界线划分坐标面为单相区及二相区组成。
边界线是垂直线、水平线和曲线。
1）曲线。
单相区与二相区的边界线。
有两种：液相线（熔点线）：L S固溶体析出线：L→S·S·(固溶体)2)垂直线。
二组分形成化合物的组成线，有两种化合物：稳定化合物：垂直线顶点有曲线，顶点即化合物的熔点。
可利用此垂直线将相图划分为几个子相图。
不稳定化合物：垂直线顶端有横线，顶点是此化合物的分解或转熔反应的温度。
3）水平线。
一定温度的相变过程或相变反应线。
①相变过程：是同质异形物的晶型转变，横线上下两相区的界线是连线的。
②相变反应：是相之间的反应，横线上下二相区的界线不连线，有旧相分解或化合反应发生，产生新相。
4）相点。
相点出现在水平线的端点和交点上，从冷却过程看，有下列相变反应点：①共晶点：液相分解为两固相，固相是纯组分、化合物或固溶体：L→S1+S2②共析点：固体化合物或鼓溶体分解为两固相：S(或S·S·)= S1+S2③包晶点：液相与固相化合成另一固相，L+ S1 = S2④偏晶点：液相分解为一固相和另一液相，L1=S+L2⑤包析点：两固相化合成另一固相：S1+S2=S5）面。
单相区：L；二相区：S+L，S1+S2，L1+L2（共溶区）（2）三元相图，由面、线、点构成。
1）面。
单相区（初晶区）：L→S（纯组元，化合物）：稳定化合物在其初晶区之内，不稳定化合物在其初晶区之外。
2）线。
相邻两相区的边界线，稳定化合物的连线可划分相图为独立的子相图，不稳定化合物的连线，则无此作用。
共晶线：L=S1+S2；转熔线: L+ S1 = S23)点。
4相共存：共晶点：L=S1+S2+S3；转熔点：L+S1=S2+S3。
2 什么叫做炉渣的熔化温度和熔化性温度？它对高炉冶炼有什么影响？解炉渣的熔化温度（熔点）是指在温度升高时，固相完全转变为液相的温度，也即相图上熔渣组成所在液相线的温度。
钢铁冶金学炼钢部分总结(知识点)
1、钢和生铁的区别？答：C<2.11%的Fe-C合金为钢；C>1.2%的钢很少实用；还含Si、Mn等合金元素及杂质。
生铁硬而脆，冷热加工性能差，必须经再次冶炼才能得到良好的金属特性；钢的韧性、塑性均优于生铁，硬度小于生铁长流程：以铁矿石为原料，煤炭为能源-高炉-铁水预处理-转炉炼钢-炉外精炼-连铸-轧钢短流程：以废钢为原料，电为能源-电炉炼钢-炉外精炼-连铸-轧钢2、炼钢的基本任务？答：钢铁冶金的任务是由生产过程碳、氧位变化决定的。
炼钢的基本任务分为脱碳，脱磷，脱硫，脱氧，脱氮、氢等，去除非金属夹杂物，合金化，升温（1200°C→1700°C），凝固成型，废钢、炉渣返回利用，回收煤气、蒸汽等。
高炉——分离脉石，还原铁矿石铁水预处理——脱S,Si,P转炉——脱碳，升温炉外精炼——去杂质，合金化3、钢中合金元素的作用？答：C：控制钢材强度、硬度的重要元素，每1％[C]可增加抗拉强度约980MPa；Si：增大强度、硬度的元素，每1％[Si]可增加抗拉强度约98MPa；Mn：增加淬透性，提高韧性，降低S的危害等；Al：细化钢材组织，控制冷轧钢板退火织构；Nb：细化钢材组织，增加强度、韧性等；V：细化钢材组织，增加强度、韧性等；Cr：增加强度、硬度、耐腐蚀性能。
4、钢中非金属夹杂物来源？答：5、主要炼钢工艺流程？答：炒钢→坩埚熔炼等→平炉炼钢→电弧炉炼钢→氧气顶吹转炉炼钢→氧气底吹转炉和顶底复吹炼钢。
主要生产工艺为转炉炼钢工艺和电炉炼钢工艺。
与电炉相比，氧气顶吹转炉炼钢生产率高，对铁水成分适应性强，废钢使用量高，可生产低S、低P、低N的杂质钢，可生产几乎所有主要钢品种。
顶底复吹工艺过氧化程度低，熔池搅拌好，金属-渣反应快，控制灵活，成渣快。
现代炼钢流程：炼铁，炼钢（铁水预处理、炼钢、炉外精炼），连铸，轧钢，主要产品。
6、铁的氧化和熔池的基本传氧方式？答：火点区：氧流穿入熔池某一深度并构成火焰状作用区(火点区)。
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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250℃—450℃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：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
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；（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ΔG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ΔG及其标准溶液ΔG计算式：P59-61。