钢铁冶金原理教案4
最新整理、冶金原理（赵俊学主编）教案：第四章冶金熔体（加工制造类）钢铁冶炼）
最新整理、冶⾦原理（赵俊学主编）教案：第四章冶⾦熔体（加⼯制造类）钢铁冶炼）第四章冶⾦熔体4.1 概介许多⾼温冶⾦过程都是在熔融的反应介质中进⾏的——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——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冶⾦熔体——在⾼温冶⾦过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物冶⾦熔体的分类——根据组成熔体的主要成分的不同→⾦属熔体→熔渣→熔盐⾮⾦属熔体→熔锍4.2⾦属熔体⾦属熔体——液态的⾦属和合⾦如铁⽔、钢⽔、粗铜、铝液等⾦属熔体不仅是⽕法冶⾦过程的主要产品，⽽且也是冶炼过程中多相反应的直接参加者。
例如，炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液与熔渣之间进⾏的。
⾦属熔体的物理化学性质对冶炼过程的热⼒学和动⼒学都有很重要的影响。
4.2.1 ⾦属熔体的结构基本事实⾦属的熔化潜热仅为汽化潜热的 3%～ 8%对于纯铁，熔化潜热为 15.2 kJ·mol-1，汽化潜热是 340.2 kJ·mol-1 →液态⾦属与固态⾦属的原⼦间结合⼒差别很⼩⾦属熔化时，熵值的变化也不⼤，约为 5～ 10 J·mol-1·K-1→熔化时⾦属中原⼦分布的⽆序度改变很⼩。
熔化时⼤多数⾦属的体积仅增加 2.5%～ 5%，相当于原⼦间距增加0.8%～ 1.6%→在液态和固态下原⼦分布⼤体相同，原⼦间结合⼒相近。
⾦属液、固态的⽐热容差别⼀般在 10%以下，⽽液、⽓态⽐热容相差为 20%～ 50%。
→⾦属液、固态中的原⼦运动状态相近。
⼤多数⾦属熔化后电阻增加，且具有正电阻温度系数。
→液态⾦属仍具有⾦属键结合结论 I在熔点附近液态⾦属和固态⾦属具有相同的结合键和近似的原⼦间结合⼒；原⼦的热运动特性⼤致相同，原⼦在⼤部分时间仍是在其平衡位（结点）附近振动，只有少数原⼦从⼀平衡位向另⼀平衡位以跳跃⽅式移动。
基本事实 II液态⾦属中原⼦之间的平均间距⽐固态中原⼦间距略⼤，⽽配位数略⼩，通常在 8～ l0 范围内→熔化时形成空隙使⾃由体积略有增加，固体中的远距有序排列在熔融状态下会消失⽽成为近距有序排列。
《铁的冶炼》参考教案
第二节 金属矿物铁的冶炼--铁的冶炼教案教学目标：1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法；过程与方法：1、通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与研究，培养学生运用知识于实际生活的能力；2、提高学生分析和解决实际问题的能力及创新思维能力。
情感态度与价值观：1、通过对钢铁、青铜等合金知识的介绍，培养学生的爱国主义情感；2、通过对冶铁原理的分析，培养学生安全操作意识和良好的环保意识。
重点难点：铁的冶炼原理；工业炼铁的化学原理。
【教学设计思路】：一、铁的冶炼【教学过程】：1、地壳中铁的含量在金属中居于第几位？自然界中铁元素以何种形式存在？2、你知道的铁矿石有哪些？我国的铁矿主要分布在哪些地区？3、就你所知的历史知识，你知道我国劳动人民早在什么时期就发明了炼铁和使用铁器了？4、人类冶炼最多、在生产生活中应用最广泛的金属是什么？呈现学习情景 提出问题 讨论与探究 知识运用从你所了解的钢铁知识入手如何从铁矿石中提取铁？ CO 还原Fe 2O 3的化学原理 工业炼铁的设备及过程引导学生从地壳中铁的含量，自然界中铁元素的存在形式，我国铁矿的类型及基地分布情况等方面进行讨论。
既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要，那么，我们有必要了解和掌握以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。
【教师引导】今天我们以主要成分为Fe 2O 3的赤铁矿为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。
对比Fe 2O 3与Fe 组成上的区别，请大胆假设，如何实现从Fe 2O 3到Fe 的转变。
Fe 2O 3与Fe 的组成上均含有Fe 元素，不同之处在于Fe 少了O 元素，要使Fe 2O 3转变为Fe ，可从下列方面入手：（1）可在一定条件下，使Fe 2O 3直接失氧，转变为铁；（2）可加入某类物质，让其与Fe 2O 3中的O 元素结合，主动夺取Fe 2O 3中的“O ”元素，使Fe 2O 3转变为金属Fe 。
评析：（1）对于活动性比较活泼的金属（如Na 、K 、Mg 、Al 等）很难从其矿物中提取出来，为了得到它们，可采用电解的方式直接将它们分解，引读P 120“拓宽视野” 。
冶金工程设计原理课程设计
冶金工程设计原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握冶金工程的基本原理，理解冶金工艺流程及其设计要点。
2. 使学生了解冶金设备的工作原理和选型依据，能运用相关公式进行简单计算。
3. 引导学生掌握冶金工程项目的可行性研究、工艺设计和设备选型等基本方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识解决实际冶金工程问题的能力，能独立完成小型冶金工程设计。
2. 提高学生的工程计算、绘图和文档撰写能力，为从事冶金工程设计奠定基础。
3. 培养学生团队协作、沟通表达和创新能力，适应未来职业发展的需求。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱祖国、热爱专业，树立为我国冶金事业做贡献的信念。
2. 引导学生关注冶金行业的发展，增强环保意识和责任感，形成可持续发展观念。
3. 培养学生严谨求实、勇于探索的科学态度，形成良好的职业道德和职业素养。
本课程针对高年级本科生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养具备创新精神和实践能力的冶金工程人才。
通过本课程的学习，学生将能够独立完成冶金工程项目的初步设计，为未来从事相关工作奠定坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括：1. 冶金工程基本原理：讲解冶金工艺流程、热力学原理和动力学原理，涉及炼铁、炼钢、铸造等主要环节。
2. 冶金设备工作原理及选型：分析各类冶金设备（如炉窑、风机、泵类等）的工作原理、性能参数和选型依据。
3. 冶金工艺设计：介绍冶金工艺设计的基本流程、方法和要求，包括工艺流程图绘制、设备选型和计算。
4. 冶金工程设计实践：结合实际案例，指导学生进行小型冶金工程项目的设计，包括可行性研究、工艺设计和设备选型等。
教学内容与教材章节关联如下：1. 冶金工程基本原理：对应教材第1-3章，涵盖冶金工艺概述、热力学基础和动力学基础。
2. 冶金设备工作原理及选型：对应教材第4-6章，包括炉窑设备、风机和泵类设备等。
冶金原理教案
冶金原理教案教案标题：冶金原理教案教案目标：1. 了解冶金原理的基本概念和重要性。
2. 理解冶金原理在金属材料加工和制造中的应用。
3. 掌握冶金原理相关的基本知识和实验技能。
教学内容：1. 冶金原理的定义和基本概念a. 冶金的定义和起源b. 冶金原理的重要性和应用领域2. 金属材料的结构与性质a. 金属晶体结构的基本类型b. 金属的物理性质和化学性质c. 金属的力学性能和热处理3. 冶金原理的实验技能a. 金属材料的制备和处理技术b. 金属材料的组织观察和性能测试方法c. 冶金实验的安全操作和数据处理教学方法：1. 讲授法：通过讲解冶金原理的基本概念和理论知识，引导学生理解冶金原理的重要性和应用。
2. 实验法：组织实验活动，让学生亲自进行金属材料的制备、观察和测试，培养他们的实验技能和数据处理能力。
3. 讨论法：组织学生进行小组讨论，探讨不同金属材料的结构与性质之间的关系，促进学生的思维能力和合作能力。
教学步骤：1. 引入：通过实例和问题引入冶金原理的重要性和应用领域。
2. 知识讲解：讲解冶金原理的基本概念、金属材料的结构与性质以及冶金实验的技能要求。
3. 实验操作：组织学生进行金属材料的制备、观察和测试实验。
4. 实验结果分析：引导学生对实验结果进行观察和分析，探讨金属材料的结构与性质之间的关系。
5. 知识巩固：组织学生进行小组讨论，解决冶金原理相关的问题，巩固所学知识。
6. 总结回顾：对本节课的内容进行总结回顾，强调冶金原理的重要性和应用。
教学评估：1. 实验报告评估：评估学生的实验操作技能和数据处理能力。
2. 小组讨论评估：评估学生的思维能力和合作能力。
3. 课堂练习评估：通过课堂练习检验学生对冶金原理的理解程度。
教学资源：1. 教科书和参考书籍：提供冶金原理的基本知识和理论支持。
2. 实验设备和材料：提供金属材料的制备和处理所需的实验设备和材料。
3. 多媒体教学工具：使用多媒体教学工具展示冶金原理的实验过程和实验结果。
钢铁冶金学(炼钢部分)教案
1.绪论 (4)1.1 炼钢历史的发展过程 (4)1.２我国钢铁冶金的发展 (5)1.3炼钢的基本任务 (5)2. 炼钢任务、原材料和耐火材料 (7)2.1去除杂质 (7)2.2 调整钢的成分 (8)2.3 浇注成内外部质量好的钢锭和钢坯 (9)3. 炼钢熔池中的基本反应 (10)3.1 脱碳反应 (10)3.1.1 脱碳反应的作用 (10)3.1.2碳在熔铁中的溶解 (11)3.1.3 脱碳反应的热力学条件 (11)3.1.4 脱碳反应的动力学条件 (13)3.2 硅锰的氧化和还原 (16)3.3脱磷反应 (17)3.3.1 磷在钢铁冶炼过程中氧化 (18)3.3.2 脱磷的热力学条件 (20)3.3.3 冶炼低磷钢的几个问题 (22)3.4 脱硫反应 (25)3.4.1 硫在炼钢中表现的热力学性质 (25)3.4.2 碱性氧化渣与金属间的脱硫反应 (26)3.4.3 熔渣脱硫的计算 (29)3.4.4 气相在脱硫中的作用 (30)3.5 钢中气体和非金属夹杂物 (32)3.5.1 钢中气体 (32)3.5.2 钢中的非金属夹杂物 (35)3.5.3 非金属夹杂物的种类 (35)3.5.4 夹杂物的来源及减少其的措施 (37)4 转炉炼钢工艺 (39)4.1 炼钢用原材料 (39)4.1.1 金属料 (39)4.1.2 造渣材料 (40)4.1.3 氧化剂（自学） (41)4.1.4 冷却剂（自学） (42)4.1.5 还原剂和增碳剂（自学） (42)4.2 装料 (42)4.2.1 三种不同的装入制度 (42)4.2.2 确定个阶段装入量应考虑的因素 (43)4.3 铁的氧化和熔池传氧方式 (43)4.3.1 铁的氧化和还原 (43)4.3.2 炉渣的氧化作用 (44)4.3.3 杂质的氧化方式—直接氧化和间接氧化 (44)4.4 供氧 (45)4.4.1氧流对熔池作用 (45)4.4.2 氧化机理 (51)4.4.3 LD的供氧操作 (52)4.5 造渣 (53)4.5.1炉渣碱度的控制 (53)4.5.2炉渣粘度的控制 (56)4.5.3炉渣氧化性的控制 (56)4.5.4放渣及留渣操作 (58)4.6 温度及终点的控制 (58)4.6.1 LD物料平衡和热平衡 (59)4.6.2 出钢温度的确定 (59)4.6.3 吹炼过程的温度控制 (59)4.6.4 终点控制 (60)4.7 脱氧和合金化 (60)4.7.1 吹炼终点的含氧量及脱氧的任务 (60)4.7.2 脱氧剂的选择及加入量的确定 (62)4.7.3 脱氧操作 (64)4.7.4 合金化的一般原理 (65)5 转炉顶底复合吹炼 (67)5.1 转炉顶底复吹的发展及其特点: (67)5.1.1 顶吹底吹转炉炼钢的特点及复合吹工艺的产生 (67)5.1.2 复合吹炼工艺的分类及目前发展状况 (68)5.1.3 复合吹炼的主要冶金特点 (69)5.2复合吹炼的熔池搅拌问题 (70)5.2.1转炉熔池搅拌问题—CO气泡搅拌及气流搅拌 (70)5.2.2 搅拌能与均匀混合时间（混匀时间） (72)5.3 复合吹炼的冶金问题 (73)5.3.1 对成渣及渣中FeO的影响 (73)5.3.2 对各元素化学反应的影响 (74)5.3.3 对钢中气体含量的影响 (75)5.4 底部供气元件 (76)5.4.1 底部供气种类及选择 (76)5.4.2 底部供气元件的种类及特点 (76)5.4.3 底部供气元件的布置对熔池搅拌的影响 (78)6 炼钢常用耐火材料 (79)6.1 炉衬材料 (79)6.2 炉衬破损机理 (80)6.3 延长炉龄的措施（自学） (81)7 预脱硫 (83)8 含钒铁水的吹炼 (87)8.1 提钒 (87)8.2 半钢炼钢 (89)使用说明 (90)参考文献 (91)1.绪论钢铁是现代生产和科学技术中应用最广的金属材料.特别是钢,在金属材料的用量中约占85%以上.这是由于钢的强度高,韧性好,容易加工和焊接,使优良的结构材料.钢的品种由上千种,可以跟据不同要求,得到不同性能的钢.作为钢的基体的铁元素在地壳中的蕴藏量5.10%,在金属元素中仅次于铝8.80%,容易从矿石中提取和加工.近三四十年,钢生产迅速发展,世界上岗的年产量已超过七亿吨.近代钢铁生产的主要方法一直是沿用”二步法”,第一步先用矿石冶炼出生铁,第二不再以生铁和废钢为基本原料炼出不同的钢种.近十几年,虽然有人在”一步法”上作了大量的工作,即直接还原—从矿石直接还原出钢,但目前来看,最起码在近期,其法不会最为生产钢的主要手段;也很难成为发展方向.原因主要是其技术不成熟;成本太高.1.1 炼钢历史的发展过程近代主要的炼钢方法首推1885年在英国获得专利的贝塞麦法,即酸性空气底吹转炉炼钢法.他是在底吹转炉中,将空气直接吹入铁水,利用空气中的氧气氧化铁水中铁、硅、锰、镁等元素，并依靠这些元素氧化释放出的热量将体金属加热到能顺利进行浇铸所需的高温。
钢铁冶金原理第四版教学大纲
钢铁冶金原理第四版教学大纲课程概述本课程是钢铁冶金原理第四版，旨在为学生介绍冶金工程学科的基本知识和相关理论。
通过对钢铁冶金工艺、冶炼技术和冶金原理的全面介绍，本课程的目的是使学生了解钢铁冶金的发展历程，掌握钢铁冶金加工的整个过程，培养学生掌握各种冶金工艺和技术的能力，同时提高学生的实际操作能力。
课程内容第一章钢铁冶金概论• 1.1 钢铁冶金概述• 1.2 钢铁冶金的起源和发展历程• 1.3 钢铁冶金的基本概念和术语• 1.4 钢铁冶金工程的分类和特点• 1.5 钢铁冶金工程的发展趋势第二章钢铁冶金原理• 2.1 钢铁冶金原理的基本概念和分类• 2.2 钢铁冶金原理的物理基础• 2.3 钢铁冶金原理的化学基础• 2.4 钢铁冶金加工的机理和规律第三章钢铁冶金工艺• 3.1 钢铁冶金生产工艺的基本流程• 3.2 水冷炉工艺• 3.3 胆碱本质• 3.4 油焦工艺• 3.5 钢水净化工艺• 3.6 热处理工艺第四章钢铁冶金的基础理论• 4.1 钢铁冶金原理• 4.2 钢铁冶金工艺• 4.3 钢铁金相学• 4.4 钢铁热处理学• 4.5 钢铁物理力学教材选择1.《钢铁冶金原理第四版》，王柏政等，机械工业出版社。
2.《钢铁冶金学》，贾维佳，冶金工业出版社。
3.《钢铁冶金学》，崔志勇，化学工业出版社。
教学方法本课程采用经典案例分析、教师个案分析、场地实验和实习等多种教学方法，以提升学生的实际操作能力，同时调动学生的兴趣，增加了解和掌握知识的实用性。
课堂教学安排•第一次课：教学大纲讲解，及选好教材后引导学生预习第一章内容。
•第二次课：介绍钢铁冶金概论，具体讲解钢铁冶金的基本概念和术语。
•第三次课：钢铁冶金的起源和发展历程，及钢铁冶金的基本概念和分类。
•第四次课：分析钢铁冶金工艺的基本流程，了解氧气杆和金属制粉工业的发展历程。
•第五次课：具体讲解钢铁冶金的物理基础、化学基础以及加工的机理和规律。
•第六次课：了解水冷炉工艺、胆碱本质和油焦工艺。
钢铁冶金学教程课程设计
钢铁冶金学教程课程设计简介钢铁冶金学是钢铁行业中的重要学科，是钢铁生产过程中的核心环节。
其主要研究的是钢材的生产原理、生产工艺以及在整个生产过程中出现的问题和解决方案。
本课程设计旨在让学生掌握钢铁冶金学的基础知识，了解钢铁生产流程及钢材质量控制，并锻炼学生的实际操作能力。
课程设计目标1.掌握钢铁冶金学的基本原理和知识；2.熟悉钢铁生产流程及其在生产过程中的控制；3.掌握钢材的物理及化学性能测试方法；4.学会钢铁质量控制方法。
教学内容1.钢铁冶金学基础知识–钢铁的组成和性质–钢铁生产的基本原理和工艺流程–钢材的分类和用途2.钢铁生产过程的控制–生铁的冶炼及铁水质量控制–钢铁的炼制及工艺参数控制–铸造及轧制过程的控制方法3.钢材质量检验–物理性能测试方法–化学成分分析方法–金相检验方法4.钢铁质量控制–质量管理体系及质量保证体系–不合格品管理及分析教学方法本课程设计采用理论讲授和实践操作相结合的教学方法，注重实践操作环节的训练。
具体包括：1.理论讲授：采用课堂讲授、教材阅读等方式，帮助学生掌握钢铁冶金学的基础知识和钢铁生产流程的控制方法。
2.实验教学：引导学生进行实际操作，学习钢材物理及化学性能测试方法，了解钢铁的质量控制方法。
3.综合实践：开展实践课程，让学生实践钢铁炼制全过程的操作，学会钢铁质量控制方法。
教学评价本课程设计采用多种评价方法进行学生综合评价，主要包括：1.考试评价：对学生进行钢铁冶金学的笔试、实践考核等考试方式，以检验学生的理论知识和实践能力。
2.课堂评价：对学生课堂表现、思考能力等进行评价。
3.实践评价：对学生实际操作技能进行评价，以检验学生的实践操作能力。
教学资源1.教材：《钢铁冶金学》等。
2.实验设备：冶金熔炼实验室、物理测试实验室、化学成分分析实验室、金相显微镜室等。
3.课件：包括课堂演示PPT等。
4.专业教师：资深的钢铁冶金学教师担任教学顾问，并邀请工业界专家参与教学。
结语本课程设计旨在让学生掌握钢铁冶金学的基本原理及其在实际操作中的应用方法，进一步提升学生的理论和实践操作能力，培养学生的创新意识和团队合作精神，为学生的综合素质提高奠定坚实基础。
初中化学炼铁原理教案
初中化学炼铁原理教案
一、教学目标：
1. 了解炼铁的基本过程和原理；
2. 掌握铁的矿石的提取方法；
3. 掌握炼铁中原料的种类及用途；
4. 能够描述高炉的工作原理。
二、教学重点：
1. 炼铁的基本过程和原理；
2. 炼铁中的主要原料及其用途。
三、教学内容：
1. 炼铁的基本过程和原理：
a. 高炉炼铁的基本原理；
b. 炼铁的主要过程：还原、熔融和析出。
2. 炼铁中的主要原料及其用途：
a. 铁的矿石：赤铁矿、磁铁矿等；
b. 还原剂：焦炭；
c. 熔剂和净化剂。
四、教学方法：
1. 理论讲解结合实例分析；
2. 图片和视频展示；
3. 课堂讨论。
五、教学过程：
1. 带领学生了解炼铁的基本过程和原理；
2. 讲解铁的矿石的提取方法；
3. 分析炼铁中原料的种类及用途；
4. 描述高炉的工作原理。
六、教学反馈：
1. 组织学生进行小组讨论，检验学生对于炼铁原理的理解；
2. 带领学生总结课堂内容，巩固学习成果。
七、作业布置：
1. 阅读相关资料，了解炼铁的发展历史和现代炼铁技术；
2. 完成炼铁原理相关的习题。
八、教学总结：
通过本节课的学习，学生应当了解炼铁的基本过程和原理，掌握炼铁中的主要原料及其用途，进一步加深对化学炼铁的理解。
【资料】钢铁冶金原理课件04汇编
A= a ，B= b ，C= c
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2.1.2 浓度三角形的基本规则
等含量规则：平行于一边的直线上，各物系点所含对应顶角 组分的浓度相同。
等比规则： 任一顶角与对边点的连线上各点组成中，其两旁 顶角组分的浓度比相同。
背向规则：若物系点降到O点温度时开始析出C，则液相线 CO的延长线向移动，而其他两组分（A，B）的浓 度比保持不变。
➢结晶过程分析
14
2.2.2 具有一个稳定二元化合物的相图
➢面、线、点分析
面：A、B、C、D四个组元的初晶面 线：六条二元共晶线 点：两个三元共晶点E1、E2
鞍心点 e3
➢结晶过程分析
●此三元系可分为两个独立的子三元系： A-B-D系 、A-C-D系 ；
●子三元系为具有简单三元共晶点的相图； ●位于各分三角形内的物系点的结晶过程在 各自的三角形内完成。
△M1 M2 M3的重心上。
此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。如，M分解
为M1、M2、M3三个新相时，则有：
m1
ma m1a
m
m2
mb m m2b
m3
mc m3c
m
m1m2m3m
12
2.2 三元相图的基本类型
初晶面：组分从液相析出固相的面，固液两相平衡共存 L →S1，自由度： f = C-φ+1= 3-2+1=2
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2.2.3 具有一个稳定三元化合物的相图 ➢面、线、点分析
面：A、B、C、D四个组元的初晶面 线：九条二元共晶线 点：三个三元共晶点E1、E2、E3
三个鞍三元系： A-B-D系，A-C-D系，B-C-D系；
●子三元系为具有简单三元共晶点的相图； ●位于各分三角形内的物系点的结晶过程
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
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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。
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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
铁的冶炼教案设计高中化学
铁的冶炼教案设计高中化学教学目标：1. 了解铁的冶炼过程及原理；2. 掌握铁的冶炼方法和工艺；3. 能够解答铁的冶炼相关问题。
教学重点：1. 铁的冶炼原理；2. 铁的冶炼方法；3. 铁的冶炼工艺。
教学难点：1. 理解铁的冶炼过程中的化学反应；2. 掌握不同铁矿石的冶炼方法。
教学准备：1. PowerPoint演示文稿；2. 实验材料：铁矿石、焦炭、石灰石等；3. 实验器材：高温炉、熔炉等。
教学过程：一、导入（5分钟）通过关于铁的冶炼的简单介绍引导学生了解铁的重要性和冶炼过程的必要性。
二、铁的冶炼原理（10分钟）1. 铁的冶炼原理是什么？2. 铁的冶炼过程中发生了哪些化学反应？3. 为什么要加入焦炭和石灰石？三、铁的冶炼方法（15分钟）1. 不同类型的铁矿石有哪些冶炼方法？2. 高炉法、直接还原法、电解法等各有什么特点？3. 采用不同冶炼方法会对产品有什么影响？四、铁的冶炼工艺（20分钟）1. 铁的冶炼工艺包括哪些步骤？2. 冶炼工艺中各个环节的作用是什么？3. 如何提高铁的冶炼效率和质量？五、实验演示（10分钟）通过实验演示展示铁的冶炼过程，让学生亲身体验铁的冶炼方法和工艺。
六、总结与评价（5分钟）总结铁的冶炼内容，解答学生提出的问题，评价学生的学习表现。
七、作业布置（5分钟）布置相关作业，巩固学生对铁的冶炼知识的掌握。
教学反思：本节课通过理论讲解和实验演示相结合的方式，帮助学生全面了解铁的冶炼过程，明确铁的冶炼原理、方法和工艺，提高学生的学习兴趣和理解能力。
在教学过程中，要注意引导学生思考和解决问题的能力，激发学生的学习热情和创新能力。
铁的冶炼 教案
铁的冶炼教案教案标题：铁的冶炼教案概述：本节课的教学内容为铁的冶炼过程。
学生将通过理论讲解和实验操作的方式，了解铁的冶炼原理、方法和工业生产过程，并掌握相关实验技巧。
通过本节课的学习，学生将深入了解铁的冶炼过程，培养实验操作能力和科学探究精神。
教学目标：1. 了解铁的冶炼原理，掌握金属冶炼的一般过程；2. 理解铁的冶炼方法及其在工业生产中的应用；3. 掌握铁的冶炼实验操作技巧；4. 培养学生的科学探究精神和实验操作能力。
教学内容与步骤：一、导入（5分钟）1. 师生互动：引导学生回顾金属的性质和使用范围；2. 背景知识介绍：简要介绍铁的重要性及其在日常生活、工业生产中的应用。
二、理论讲解（15分钟）1. 铁的原理：讲解铁的物理性质、化学性质及其与其他元素的化合反应；2. 铁的冶炼原理：介绍铁的冶炼原理，包括高炉炼铁和直接还原炼铁两种方法。
三、实验操作（30分钟）1. 教师示范：讲解铁的冶炼实验操作步骤，并重点强调实验安全措施；2. 学生实验操作：学生自行操作进行铁的冶炼实验，并记录实验数据和观察结果；3. 教师辅助指导：及时解答学生在实验操作中遇到的问题，并指导他们分析实验结果。
四、实验结果分析与讨论（15分钟）1. 学生小组讨论：学生根据实验数据和观察结果，分析铁的冶炼过程中发生的变化；2. 整体讨论：各小组代表分享分析结果，引导学生探究不同冶炼方法对铁质量的影响。
五、拓展延伸（10分钟）1. 铁冶炼的环境影响：引导学生思考铁冶炼对环境的影响，并探讨如何减少环境污染；2. 工业中的铁冶炼：简要介绍工业中的铁冶炼过程和设备，让学生了解铁冶炼的工业化程度。
六、作业布置（5分钟）要求学生回顾本节课的内容，撰写一份铁的冶炼实验报告，包括实验目的、步骤、观察结果和结论，并提出一个改进实验的建议。
教学资源和评估方法：1. 资源：黑板、投影仪、实验器材和化学品、教材、实验指导手册等；2. 评估：观察学生的实验操作技巧，参与讨论的积极程度，以及实验报告的完成情况和质量。
《铁的冶炼》参考教案
《铁的冶炼》参考教案一、教学目标1. 让学生了解铁的冶炼过程，掌握铁的冶炼原理。
2. 培养学生动手操作实验的能力，提高学生的观察力和思考力。
3. 使学生认识到科学实验的重要性，培养学生的科学素养。
二、教学重点与难点1. 教学重点：铁的冶炼过程，铁的冶炼原理。
2. 教学难点：铁的冶炼实验操作，实验现象的观察与分析。
三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生思考铁的冶炼过程。
2. 利用实验教学法，让学生亲身体验铁的冶炼过程。
3. 采用小组讨论法，培养学生的团队合作精神。
四、教学准备1. 实验室用具：高炉、焦炭、铁矿石、石灰石等。
2. 教学课件：铁的冶炼过程的相关图片、视频等。
3. 实验指导书：详细介绍铁的冶炼实验的步骤、注意事项等。
五、教学过程1. 导入新课通过展示铁的在日常生活中应用的图片，引导学生思考铁的来源，引出铁的冶炼话题。
2. 讲解铁的冶炼过程讲解铁的冶炼过程，包括炼铁和炼钢两个环节，重点介绍高炉炼铁的原理和步骤。
3. 演示铁的冶炼实验演示高炉炼铁实验，让学生亲身体验铁的冶炼过程，观察实验现象。
4. 学生动手操作实验学生分组进行实验，按照实验指导书的要求进行操作，观察实验现象，记录实验结果。
5. 分析与讨论7. 布置作业布置与本节课相关的练习题，巩固所学知识，提高学生的实际操作能力。
8. 课后反思六、教学评价1. 评价学生对铁的冶炼过程的理解程度，通过课堂提问和作业练习来评估。
2. 评价学生实验操作的准确性和实验报告的质量，通过实验表现和实验报告来评估。
3. 评价学生对实验现象的观察和分析能力，通过实验过程中的表现和讨论来评估。
七、教学拓展1. 邀请钢铁行业的专业人士进行讲座，让学生了解铁的冶炼在实际工业中的应用。
2. 组织学生参观钢铁厂，亲身体验铁的冶炼和生产过程。
3. 开展铁的冶炼相关的科技创新项目，鼓励学生发挥创造力，提出新的冶炼方法。
八、教学资源1. 铁的冶炼相关的书籍、论文和网络资源，用于丰富教学内容和扩展学生知识。
冶金的化学原理及应用教案
冶金的化学原理及应用教案一、引言在金属材料的生产、加工与利用过程中，冶金是一项非常重要的学科。
本教案将介绍冶金的化学原理及其在实际应用中的重要性。
二、冶金的基本概念1.冶金的定义：冶金是研究金属工艺、金属物理、金属与非金属材料相互作用等一系列学科的统称。
2.冶金的发展历史：从古代冶铜冶铁开始，经过几千年的发展，冶金已经成为现代工业的重要组成部分。
三、金属的化学原理1.金属与酸的反应：金属通常与酸反应生成盐和气体。
例如，铁与盐酸反应生成氢气和氯化铁。
2.金属的氧化反应：金属通常与氧气反应生成金属氧化物。
例如，铁与氧气反应生成氧化铁。
3.金属的还原反应：金属通常可以被还原剂还原，恢复到原来的金属状态。
例如，氢气可以将氧化铁还原为铁。
四、冶金的应用1.金属材料的提取：通过冶金技术，可以从矿石中提取出金属，如铜、铁、铝等。
2.金属的加工：冶金技术可以将金属加热、锻造、淬火等，使其获得不同的性能和形状。
3.金属的合金化：通过将金属与其他元素进行合金化处理，可以获得具有更好性能的合金材料。
4.材料的改性：冶金技术可以改变金属材料的性能，如增加硬度、提高耐蚀性等。
5.金属的再利用：通过冶金技术，可以对废旧金属进行回收再利用，减少资源浪费。
五、教学方法与学习建议1.多媒体教学法：可以通过投影仪、电脑等多媒体设备展示冶金的实际应用和案例，激发学生的学习兴趣。
2.实践教学法：可以组织学生参观冶金工厂，了解真实的冶金生产过程，增加实际操作的经验。
3.组织讨论：可以选取一些与冶金相关的问题，组织学生进行小组讨论，激发学生思考和合作能力。
4.提供案例：可以选取一些冶金产业中的成功案例，让学生分析其成功原因和经验教训。
六、教学评估与反馈为了评估学生对冶金化学原理及应用的掌握程度，可以采用以下评估方法： 1. 书面测试：出一些选择题、填空题和简答题，考察学生对冶金的基本概念和原理的理解。
2. 实验报告：要求学生进行一些简单的实验，并撰写实验报告，评估学生的实验操作能力和数据分析能力。
大学钢铁冶金学教案
大学钢铁冶金学教案大学钢铁冶金学教案教学课程：大学钢铁冶金学教学时长：36学时教学目标：通过学习，使学生了解钢铁冶金学领域的基本概念、基本理论和基本知识，掌握有关钢铁生产的流程、工艺和技术原理，培养学生的分析、解决问题的能力和实践运用技能；引导学生掌握本领域的前沿发展现状和趋势。
教学内容：第一章钢铁冶金学概论1.1 钢铁冶金学的基本概念和历史1.2 钢铁冶金学领域的基本结构和发展趋势1.3 钢铁生产的现状和发展第二章钢铁原料和炼铁2.1 钢铁原料的分类和性质2.2 炼铁过程和工艺2.3 炼铁技术的发展第三章赤铁和精铁的制备3.1 赤铁制备的工艺3.2 赤铁的品质和应用3.3 精铁制备的工艺和设备第四章钢的制备4.1 炼钢原料和特点4.2 碳素钢和合金钢的制备4.3 炼钢过程和工艺4.4 炼钢技术的发展第五章钢铁材料的处理和加工5.1 热处理和热加工5.2 冷处理和冷加工5.3 钢铁材料的表面处理和涂层第六章钢铁质量控制6.1 钢铁材料化学成分的分析6.2 钢铁材料理化性能的检测6.3 钢铁质量控制的方法和技术教学方法：本课程采取讲授与讨论相结合的教学方法。
以理论为主，加强实践、应用与综合能力的融合教学，通过课堂讲解、学生讨论、实验和案例分析等方式，使学生更深入地理解和掌握相关知识。
教学资源：本课程的教学资源主要包括图书、网络资源和实验室设备。
在教学中将引导学生积极参与自主学习，积极使用相关资源，以提高学习效果。
评价方式：根据学生的出勤率、课堂表现、作业完成情况、实验室成绩等方面进行评价。
同时，鼓励学生主动参与课堂讨论和小组项目的开展，以培养学生的自主学习能力、创新能力、团队协作能力等。
教学建议：本课程是钢铁冶金学领域的重要学科，对于学生掌握相关领域的基本概念和理论，以及习得实践技能和应用能力都具有较高的重要性。
教师将以渐进式教学方式展开课程，为学生提供充分的支持与指导，在鼓励学生多思考、多动手的同时，使学生在本领域领域接受更全面、深入的知识培养，以更好地适应未来的职业发展。
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第二章冶金过程动力学基础冶金热力学可通过体系状态函数的改变，判断反应进行的可能性、方向性及最大限度。
但反应进行的途径、机理及速度则是动力学解决的任务。
微观动力学：据参加反应的物质的性质，从分子理论出发研究化学反应的机理和速度。
宏观动力学：结合反应体系中的流体流动、传质、传热及反应器条件等宏观因素来研究反应的速度和机理。
钢铁冶金过程中的反应是在高温、有流体流动、传热、传质等复杂状态下进行的多相反应。
如炼钢过程中钢一渣界而上元素的氧化反应由三个步骤或三个环节组成，组元由钢渣内部向界而的传质，界而化学反应、产物离开界而向钢渣内部传质。
英中最慢的步骤为过程的限制性环节。
通过分析影响反应速度的因素，可确定加速反应的措施，以实现控制冶金工艺、提髙生产效率的目的。
动力学研究的主要内容：研究反应构成环步(机理)、建立各环节及总体反应速率公式、分析影响反应速度的因素，建立加快翻印速度的措施。
§ 2.1多相化学反应速率§2.1.1化学反应速率的表示方法化学反应的速率通常用某一时刻反应物或生成物的浓度对时间的变化率来表示。
aA + hB = dDdC. dC H dC Dv = ---- ,v = ------ ,v =―-dt (it dtC：体积摩尔浓度，加%3 . v：••• dC A : clC B : dC D = a\b \ cl1 dC A 1 clC K 1 dC D■ • ,» ■ - • , ,a dtb dt d dt基元反应：化学反应的速率与反应物的浓度的若干次方成正比，且反应级数与反应物的计量系数相等。
反应级数n = a+b（n=0,1,2,3…或分数）非基元反应：化学反应的速率与反应物的浓度的若干次方成正比，但反应级数与反应物的计量系数不相等•反应级数n = a! + b! a+bk：化学反应的速率常数，n不同k的单位不同，k=f(T)a 作业：基元反应与非基元反应二、反应速率方程1.一级反应A T B+DdtIn C A = -kf+1设/=0时，C A = C A…,则In C A =-kt + in C i（,, hi = -kt 半衰期：反应物浓度降到初始浓度的一半所需的反应时间，= in —5 7 2一级反应的特征：(1)反应速率与反应物的浓度的一次方成正比。
= ^c J(2)LnC—t 为一直线，斜率为・k。
lnC = -^r+lnC()(3)反应半衰期仃=~\—2 •二级反应设A+B T D一 _ = kC、C R , k：单位nr -mol^ • dt A B设/=0时，Gl = C\o，C*8 = C*B（）设f = / 时，C A = C A, C B =C R二级反应的特征：f(1)反应速率与反应物的浓度的平方成正比。
-―=kC\(2)P为一直线，斜率为灯吉％+设2A^B + D(3)反应半衰期八=-[—2 kC©3.n级反应nA^B + D -^-L = kC^ - - - = (/? - \)kt山C八C^o特征：——-—为一直线，斜率为k° S-W4.可逆反应的速率方程aA + bB = eE + dD正反应速率：y+=bc;c；逆反应速率:v_=k_C；C；净反应速率：V = V+ 7. = gc；当反应达到平衡时:V = €> , V+ =m正.你反应速率常数及平衡常数。
k \ ( 1八比"=忍C；c；—匕C；C和qc；c；-尸4心卜qc；c；-斤特征：(1) J = Kk(2) v例：试推导岀FcO为CO还原反应：FeO{s) + CO = Fe{s) + CO2速率的微分及积分式。
假龙气流速度足够快，CO、CO2的界面浓度与相内浓度相同。
已知此反应为一级可逆反应。
解：FeO\s、+ CO = Fe(S] + CO?正反应速率：匕=So 逆反应速率：匕=k.Cg分离变虽积分：dC 「 一 =kdtC — C 平 /=o 时，c = c o 代入:：ln （c° _C 平）=IIn （C — C 平）=—kt + In （C o — C 平）故：Ilf—灯c°—c 平5•多相化学反应的速率式多相化学反应发生于相界面上，速率式中包含想界而枳A(m 2). 一级反应：v == kx — x AC dt Vk ：界而反应速率常数，〃?•$"； A ：想界面而积，m 2； V ：体系的体积，m3;AC :不可逆反应：△C = C,可逆反应：AC = C-C 平，mol -/n"30 §2.1.2化学反应速率与温度的关系:一级可逆反应的速率常数1血-(7平)=-灯+/ 由于消耗 1 molCO 生成 lmolCOii 故 Cg + C co = const = C反应达到平衡时：v = 0, ^1 + 1 |C COf =-|带入上式Arrehenius 从实验中总结得到反应的速率常数k 与温度T 的关系式：k =k ：速率常数：A ：指数前因子；E ：反应的活化能,J - mol'1 oFlnk = ———+ \nART若 T = Tk=/cT = Tk = k in«=—£ + lnA, ln« =—-^- + ln A,112217?^2RT 2,_ E{\1他 Vi T?）§ 2. 2分子扩散与对流传质再多组元体系中，当其中某组元存在浓度差时，即发生因高浓度区域向低浓度区域的 转移，直到浓度差消失为止。
分子扩散：在浓度梯度作用下，物质分子由高浓度区向低浓度区立向迁移的物质传递 过程。
对流传质：在流体流动的体系中的物质传递，对流传质或紊流传质。
由分子扩散和流 体流动形成的物质迁移组成传质现象从机理上可分为扩散传质和对流传质两类。
扩散传质：在固体或静止流体中的传质，以分子扩散的方式进行。
对流传质：在流速较大的流体中的传质以分子扩散和对流传质两种方式进行。
§2.2.1扩散基本方程一、稳态扩散若在扩散层内各处物质的浓度不随时间而变化，浓度梯度为常数，没有物质的积累。
1855年，A.Fick 由大量实验结果总结岀Fick 第一定律： J=-D —=丄—jnol-〃严•dx A dt—：在扩散方向上的浓度梯度 dxD ：扩散系数,m 2^1A ：扩散而积（与扩散方向垂直）,二、非稳态扩散当扩散层内物质的浓度随时间变化时，则浓度梯度部位常数，扩散层内有物质的积累。
Fick 第二立律：de 'dt当组元在三维空间都有浓度梯度时，则组元向三个方向扩散:d oxdx红档+空dt [dx^ dy^+如果在扩散层内有化学反应发生，则Fick 第二左律为:kc\ n 级化学反应速度：带入初始条件和边界条件，解微分方程可得:c •:初始与界面浓度： erf ：误差函数(高斯误差函数)例：在1273K 用混合气体对低碳钢([%C]=0.1)进行渗碳。
气相成分为%CO=96> %CO 2=4, 钢件表而碳浓度[%C]=1.27,求渗碳6小时后钢件表面下0.3X10'=m 出的碳浓度。
已知De 二3 X 10 :c m :/so査图2・4的二£斤= 0.45c —cC = 0.45 x(c*-c°)+c° = 0.45 x(1.27 -0.1)+ 0」=0.63%§2.2.2扩散系数由Fick 第一泄律知D = -，扩散系数D 为单位浓度梯度下的扩散通量，单位加力。
/ N不同的扩散过程机理及影响因素不同，扩散系数亦不同。
一、 固体中的扩散在固体或晶体中，原子扩散比较困难，只有在高温下，通过晶格空位或间隙进行迁移扩 散,温度对扩散的影响较大，符合Arrhenius 定律,扩散系数为10“ - 10%2.宀E DD = D ()e 而Do ：指数前因子：E D：原子扩散活化能。
二、 液体中的扩散对于静止或流速较小不包括对流传质的液体中质点的扩散,通常认为与固体中的扩散类 似，是由于空位或质点间隙而发生的扩散质点的迁移，英扩散系数为10-H-10-,9/zr-5-!由于冶金熔体的温度比熔点稍高，因而X 射线衍射证明苴结构与固体相进。
液体中质点解：P63图2-4已经绘岀了二c的变化曲线。
X y[Dt_03x10-2一“d 2cdt/Dt的扩散系数与温度T、液体粘度"及扩散质点的半径r有关。
斯托克斯一爱因斯坦公式：n = 2ZL6力〃k：玻尔兹曼常数：r：扩散原子半径,m：〃液体粘度.Pa s.三、气体中的扩散对于由A、B组元混合而成的气体，不论A在B中还是B在A中，其扩散系数相等,扩散系数为10」加2 •点.据Gilliland一Maxwell半经验公式:匕、'缶气体A及B的摩尔体积,m3^nor\M .,、M,气体气体A及B的摩尔质疑，kg-mor\P：混合气体的总压，Pa, P = P【\+P；°可见气体的扩散系数与成正比，与P成反比，表2・4 (P65)列岀了气体在273K、lOOkPa下的扩散系数，其它温度下的扩散系数可计算如下：D『、D O：分别为T及273K的扩散系数。
多孔介质中气体扩散与孔隙多少及扩散路径的曲折程度有关，据孔隙半径的大小分为两类。
若孔隙的直径比气体分子平均自由程大得多，则与自由空间内气体的扩散系数完全相同; 若气体分子的平均自由程比孔隙直径大得多，称为克努生扩散*R：孔隙半径，m： T：温度，k； M：扩散气体分子的摩尔质晶kg・moL °考虑孔隙结构的曲折程度时，有效扩散系数计算按如下：D e=£)・£・§ nrD：气体在自由空间的扩散系数,m2 s-'：g：多孔介质的孔隙度，m3 - m~3:r l75xio~7~ixPM.iXMg)Q：迷宫系数（两点之间的直线距禽与曲折距离之比；对于散料，歹=0.5〜0.7；对于压实料坯，歹=0.1〜0.2。
§ 2. 2. 3对流扩散一、对流扩散（传质）方程在流速较大的流体内，物质的扩散不仅包括有浓度梯度引起的分子扩散，还包括由流体流动引起的传质。
扩散分子的运动和对流运动同时发生，称为对流扩散。
对流扩散系数比分子扩散系数高几个数量级，ICT?加2.矿】。
扩散通量：J=-D — + ucdx第一项为分子扩散通量，第二项为对流引起的扩散通量J：传质通量,mol - m~2 - s~[:D：分子扩散系数，加2.s"；"乂流体在x方向的对流分速度，〃?•$"；c :扩散组元浓度，mol - 〃严o对于三维扩散（对流传质方程）：de （d2c d2c d2c} （de de dc\—=Q —r ---------- r --- r _ wv ------- w------ H w. —（ 1）vdt dx~dy- dz~）（dx dy ' dz.）分子扩散项对流扩散项对于上述二阶偏微分方程求解c（x,y,z,t）浓度分布。