熔渣的作用及其物理化学性质
焊接熔渣
焊接资讯焊接熔渣来源：本站编辑发布日期：2010-9-17 阅读次数：71 次焊接冶金过程是包括金属、熔渣、气体三者在内的一个体系，熔渣是其中一个极为重要的因素，这一节主要介绍熔渣的作用和熔渣的物理化学性质两方面。
1 熔渣的作用熔渣在焊接冶金过程中的作用主要有以下三个：⑴机械保护作用⑵改善焊接工艺性能的作用⑶冶金处理作用2 熔渣的组成钢焊条的熔渣是由各种氧化物及其盐类组成的，碱性焊条和焊剂形成的渣中还含有氟化物。
焊接熔渣中的氧化物按其性质可分为三类：①酸性氧化物——按酸性由强变弱的顺序有SiO2、TiO2、P2O5等；②碱性氧化物——按碱性由强变弱的顺序有K2O、Na2O、CaO、 MgO、BaO、MnO、FeO 等；③中性氧化物——Al2O3、Fe2O3、Cr2O3等。
这些氧化物是呈酸性还是呈碱性，决定于熔渣的性质。
在强酸性渣中它呈弱碱性，在强碱性渣中它呈弱酸性。
3 熔渣的物化性质3.1 熔渣的碱度碱度是衡量熔渣酸碱性的指标，是熔渣的重要化学性质，其它物化性质都与碱度由密切关系，它可以反映熔渣的冶金反应能力和物理性质。
熔渣的碱度的定义可以表示为：为计算方便，氧化物含量也可以改为质量百分比：根据B值就可以将熔渣分为酸性渣和碱性渣。
当B>1.3时为碱性渣；当B<1.3时为酸性渣。
酸性渣的焊条我们称为酸性焊条，碱性渣的焊条我们称为碱性焊条。
它们的冶金性能、焊接工艺性能以及焊缝的成分和性能都有显著不同。
但利用上面的计算公式实际计算出来的B值是不准确的，因为它既没有考虑到氧化物酸性和碱性的强弱程度，也没有考虑酸性氧化物与碱性氧化物形成复合物的情况。
比较精确的计算公式是：式中的氧化物以质量百分比计算。
当B1大于1时为碱性渣，小于1时为酸性渣，等于1时为中性渣。
这个公式计算起来比较麻烦，所以清华大学的陈伯蠡教授建议采用下列修正式：当B1大于1.5时为碱性渣，小于1.0时为酸性渣，1～1.5时为中性渣。
熔渣的熔点的名词解释
熔渣的熔点的名词解释熔点，作为一个物质在常压下从固态转变为液态的温度，是一个非常重要的物理性质。
对于熔渣这一特殊的物质，其熔点的定义和意义与其他物质的熔点有所不同。
本文将就熔渣的熔点进行名词解释，深入探讨熔点背后的科学原理及其在实际应用中的意义。
熔渣，是指在冶金工业中由金属冶炼过程中的杂质、矿渣或其他废渣所形成的一种半固态物质。
它由多个化学物质组成，具有一定的熔点范围。
熔渣与金属熔融时，常被置于金属表面，起到覆盖和保护金属液面的作用，防止金属与空气中的氧气和其他气体反应。
同时，熔渣还能吸附金属中的杂质，使其从金属中分离出来。
熔渣的熔点受多种因素的影响，例如化学成分、熔渣中固相和液相的含量、粒度以及外界环境等。
熔渣中的不同化学物质有着不同的熔点，当熔渣中的各成分达到其各自的熔点时，熔渣会开始熔化。
熔点的范围取决于熔渣中各成分的含量，通常情况下熔点的变化范围较大。
这也意味着熔渣的熔点是一个宽广的温度区间，而不是一个具体的数值。
熔渣熔点的测定对于冶金工业具有重要的意义。
准确了解和掌握熔渣的熔点范围，有助于优化冶炼过程，提高金属的纯度和产品质量。
通过调节熔渣成分，可以提高熔渣的融化性能，加快熔渣的熔化速度，从而提高生产效率。
此外，熔点还可用于判定熔渣的稳定性，研究熔渣的物化性质和相图，进一步分析熔渣的构成和行为。
熔渣熔点的研究还涉及到冶金工艺的改进和创新。
通过降低熔渣熔点，可以降低熔渣对金属的粘附力，减少熔渣残留在金属表面的几率，提高金属的脱渣性能。
同时，熔点的测定还有助于评估熔渣的热力学稳定性，为合理设计熔渣配方，降低冶炼成本提供一定的理论依据。
总结起来，熔渣的熔点是一个重要的物理性质，它与熔渣的成分、熔点范围、外界环境等因素密切相关。
准确测定熔渣的熔点可以帮助我们更好地理解和掌握熔渣的行为，优化冶炼工艺，提高金属的质量。
未来，我们可以进一步研究熔渣的熔点及其影响因素，为冶金工业的发展做出更大的贡献。
电渣物理化学性能简介
电渣重熔——熔渣的物理化学性能简介熔渣的物理化学性能简介一、电渣熔铸对渣的要求在电渣熔铸过程中，液态渣具有十分重要的作用，其功能主要为：1、熔铸热源2、控制熔铸金属的化学成分3、净化作用4、绝缘隔热质作用5、创造了一个温度高于金属熔池的贮热地渣在电渣熔铸过程中起着十分重要的作用，为了满足各项技术经济指标的要求，必须从相图、界面张力、粘度、比电导、密度、比热、蒸汽压、透气性等项物理化学性质进行综合考虑，才能选中合理的渣型。
二、相图电渣熔铸的渣系主要组成是CaF2?CaO、MgO和Al2O3，也有包含镁和钡的氟化物及钡、钛氧化物，当重熔低熔点的金属或合金时也有采用氟化渣系，电渣按成分分类可分为：（1）仅由氟化物组成的；（2）由氟化物及氧化物组成；（3）仅由氧化物组成的。
而在电渣铸熔中普遍应用氟化物-氧化物渣系，它有指化钙-氧化钙、氟化钙-氧化铝、氟化钙-氧化钙-氧化铝、氟化钙-氧化镁-氧化铝等渣系1、氟化物单元系渣⑴ 氟化钙：氟化钙或是萤石可在电渣炉、电弧炉或感应炉内用石墨坩埚精精炼，去除其中的氢、硫和部分硅，除氢过程可使氧化钙增加2%，甚至5% 纯氟化钙的熔点是1419℃，工业萤石的熔点约为1380℃。
在电渣炉中使用萤石的含量因其电阻值低而受到限制，如采用单一氟化渣时，氟化钙较为合适，因其电阻在氟化物中是最高的一种。
⑵氟化镁：具有比氟化钙高的蒸气压和稍低的熔点（1263℃），因之热稳定性较差又由于电性能不合适，帮不能单独使用，一般如使用氟化镁其含量不得超过20～30%，氟化镁一般含有结晶水10%，使用前需将其去除，去除结晶水将带来的氧化镁它比萤石水解生成的氧化钙脱硫能力差，因此当熔铸需要保硫材料时，可采用氟化镁-氟化钙渣系。
2、二元渣系⑴ 氟化钙-氟化镁：低共熔温度为945℃，低共熔成分为51%的氟化镁，49%的氟化钙，利用此渣系按其低共熔成分配渣重熔有色金属。
氟化镁的热稳定性差，一般不超过20～30%。
炉渣的来源、组成和作用
在文学家的语言里，钢和渣是完全对立的，钢表示人的坚强，渣代表坏人坏事、无可救药。
但在冶金家的眼里，钢和渣是统一的：没有好渣，就没有好钢；把渣炼好，好钢自然就产生了。
所以，炼钢就是炼渣。
渣由熔化的氧化物形成。
炼钢反应产生的二氧化硅、氧化锰、五氧化二磷和氧化铁都进入到渣中。
为了造渣儿加入熔剂，其中含有氧化钙、氧化锰、氧化镁、三氧化二铝、氧化钙等。
钢中的硫也会成为硫化物转入渣中。
特殊情况下还会有其他氧化物，例如炼不锈钢时有氧化铬，炼高速工具钢时有氧化钨等。
所以，熔渣是以多种氧化物为主的复杂溶液。
酸性渣的主体是CaO – SiO2 – MnO – FeO 三种氧化物。
碱性氧化渣则以CaO – SiO2 –FeO 三组原为代表，其他物质按其性质归入某一类，如P2O5 呈酸性归入SiO2类，MnO带氧化性归入FeO 类。
碱性还原渣以CaO – SiO2 – Al2O3 三组元为代表。
炼钢实际上就是对生铁的一种精炼过程。
转炉炼钢：转炉的炉体可以转动，用钢板做外壳，里面用耐火材料做内衬。
转炉炼钢时不需要再额外加热，因为铁水本来就是高温的，它内部还在继续着发热的氧化反应。
这种反应来自铁水中硅、碳以及吹入氧气。
因为不需要再用燃料加热，故而降低了能源消耗，所以被普遍应用于炼钢。
吹入炉内的氧气与铁水中的碳发生反应后，铁水中的碳含量就会减少而变成钢了。
这种反应本身就会发出热量来，因而铁水不但会继续保持着熔化状态，而且可能会越来越热。
因此，为调整铁水的适合温度，人们还会再加入一些废钢及少量的冷生铁块和矿石等。
同时也要加入一些石灰、石英、萤石等，这些物质可以与铁水在变成钢水时产生的废物形成渣子。
因此，它们被称为造渣料。
转炉炼钢工艺流程：高炉铁水→铁水预处理→复吹转炉炼钢→炉外精炼→连铸→热轧电炉炼钢：电弧炉炼钢的热源是电能记电弧炉内有石墨做成的电极，电极的端头与炉料之间可以发出强烈的电弧，类似我们看到的闪电，具有极高的热能。
炉渣的作用
第一节炼钢炉渣一、炉渣的来源、组成和作用1．炉渣的来源炉渣又叫熔渣，是炼钢过程中产生的。
炉渣的主要来源有：1) 由造渣材料或炉料带入的物质。
如加入石灰、白云石、萤石等，金属材料中的泥沙或铁锈，也将使炉渣中含有（FeO）、（SiO2）等。
这是炉渣的主要来源。
2) 元素的氧化产物。
含铁原料中的部分元素如Si、Mn、P、Fe等氧化后生成的氧化物，如Si02、Mn0、Fe0、P205等。
3) 炉衬的侵蚀和剥落材料。
由于高温、化学侵蚀、机械冲刷等方面原因使炉衬剥落，则耐火材料进入渣中。
4）合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物。
如用Al脱氧化生成的（Al2O3），用Si脱氧生成的（SiO2），以及脱硫产物（CaS）等。
2．炉渣的组成化学分析表明，炼钢炉渣的主要成分是：Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS 等，这些物质在炉渣中能以多种形式存在，除了上面所说的简单分子化合物以外，还能形成复杂的复合化合物，如2Fe0·Si02、2Ca0·Si02、4Ca0·P205等。
3．炉渣的作用炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳成如下几点：1)通过调整炉渣的成分、性质和数量，来控制钢液中各元素的氧化还原反应过程，如脱碳、脱磷、脱氧、脱硫等；2)吸收金属液中的非金属夹杂物；3)覆盖在钢液上面，可减少热损失，防止钢液吸收气体；4)能吸收铁的蒸发物，能吸收转炉氧流下的反射铁粒，可稳定电弧炉的电弧；5)冲刷和侵蚀炉衬，好的炉渣能减轻这种不良影响，延长炉衬寿命。
由此可以看出：造好渣是实现炼钢生产优质、高产、低消耗的重要保证。
因此实际生产中常讲：炼钢就是炼渣。
二、炉渣的化学性质和物理性质熔渣的化学性质主要是指熔渣的碱度、氧化性和还原性。
熔渣的物理性质主要是指炉渣的熔点和黏度。
为了准确描述反应物和产物所处的环境，规定用“[ ]”表示其中的物质在金属液中，“( )”表示在渣液中，“{ }”表示在气相中。
金属冶炼过程中的熔渣处理
空气污染
熔渣处理过程中可能产生 有害气体，如硫化物、氮 氧化物等，对空气造成污 染。
水体污染
熔渣处理过程中产生的废 水可能含有重金属离子、 酸碱物质等，对水体造成 污染。
土壤污染
熔渣处理过程中可能产生 固体废弃物，如废渣、尘 土等，对土壤造成污染。
熔渣处理的环境控制措施
废气治理
采用烟气脱硫、脱硝等技 术，减少有害气体的排放 。
加强环境监测与监管
加强环境监测与监管力度，确保企业按照环保要求进行生产。
谢谢聆听
熔渣的脱氧
脱氧原理
氧在熔渣中主要以氧化物形式存在，通过向熔渣中加入还 原剂，如碳、氢气等，将熔渣中的氧化物还原为金属或非 金属单质，从而降低熔渣中氧的含量。
还原剂的选择
选择合适的还原剂需要考虑其还原能力、成本、对环境的 影响等因素。
脱氧效果
脱氧效果与反应温度、时间、还原剂的用量等因素有关， 需通过实验确定最佳工艺条件。
金属冶炼过程中的熔 渣处理
目录
• 熔渣处理概述 • 熔渣的物理处理 • 熔渣的化学处理 • 熔渣的资源化利用 • 熔渣处理的环境影响与控制
01 熔渣处理概述
熔渣的来源和组成
来源
金属冶炼过程中，矿石、燃料和溶剂 等在高温下熔化形成熔融态，其中的 不溶杂质和未反应的物质会以熔渣的 形式排出。
组成
熔渣主要由矿石中的不溶杂质、冶炼 过程中的添加物以及由矿石带入的泥 沙、灰分等组成，还可能含有未完全 反应的矿石和金属氧化物。
定最佳工艺条件。
熔渣的脱磷
脱磷原理
磷在熔渣中主要以磷酸钙的形式存在，通过向熔渣中加入脱磷剂，如氧化钙、氧化镁等碱 性物质，与熔渣中的磷化物发生化学反应，生成稳定的磷酸盐或磷化物，从而降低熔渣中 磷的含量。
第四讲熔渣的热物理性质
• 熔渣的物理性质包括
• 密度 • 粘度 • 扩散系数 • 电导率 • 热导率 • 表面张力
第四讲 熔渣的物理性质
• 密度
密度——单位体积的质量 密度影响金属与熔渣、熔锍与熔渣、金属与熔盐的分离，影响金属
的回收率。 金属或熔锍微粒在熔渣中的沉降——斯托克斯公式：
V — 沉降速度，m·s–1 rM — 金属或锍微粒的半径，m ρM, ρS —— 金属和熔渣的密度，kg·m–3 ηS —— 熔渣的粘度，Pa·s g —— 重力加速度， 9.80m·s–2
不应低于1500 kg·m-3
第四讲 熔渣的物理性质
二、密度与温度的关系
熔体的密度随着温度升高而减小，且通常遵从线性关 系： ρT = ρm -α(T - Tm) ρT —— 熔体在某一温度T时的密度； ρm —— 熔体在熔化温度Tm时的密度； α —— 与熔体性质有关的常数。
或： ρT = β- αT 对于纯铁液：ρT = 8580 - 0.853T kg·m-3
0exE p/(R)T
第四讲 熔渣的物理性质
• 熔体粘度与温度的关系
(Li、Na、K)2—SiO2和(Ca、Sr、Ba)—SiO2系熔渣的 粘度测定结果表明，在1150～1800℃很宽的温度范围 内，logη－1/T符合线性关系
对CaO－ SiO2系，(CaO)>41％mol时， Eη不能保持 常数
Eη的改变意味着硅氧阴离子的聚会程度在这个温度发 生了变化，有人提出粘度与温度的关系用下式表示
0exE p/R [(TT 0)]
第四讲 熔渣的物理性质
• 熔体粘度与成分的关系
• 同族的碱金属或碱土金属阳离子对硅氧阴离子的作用接近，对 硅酸盐熔渣粘流活化能的影响也相同
炼钢原理
【本章学习要点】本章学习炼钢炉渣的来源、组成和作用，钢中元素氧化的规律及铁、硅、锰的氧化情况，硫对钢性能的影响，炉渣脱硫的基本反应和条件，氧在钢中的危害及脱氧的任务，元素的脱氧能力及各种脱氧方法的的特点，钢中气体、夹杂物对钢性能的影响，减少钢中气体和减少钢中夹杂物的途径。
第一节炼钢炉渣一、炉渣的来源、组成和作用1．炉渣的来源炉渣又叫熔渣，是炼钢过程中产生的。
炉渣的主要来源有：1) 由造渣材料或炉料带入的物质。
如加入石灰、白云石、萤石等，金属材料中的泥沙或铁锈，也将使炉渣中含有（FeO）、（SiO2）等。
这是炉渣的主要来源。
2) 元素的氧化产物。
含铁原料中的部分元素如Si、Mn、P、Fe等氧化后生成的氧化物，如Si02、Mn0、Fe0、P205等。
3) 炉衬的侵蚀和剥落材料。
由于高温、化学侵蚀、机械冲刷等方面原因使炉衬剥落，则耐火材料进入渣中。
4）合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物。
如用Al脱氧化生成的（Al2O3），用Si脱氧生成的（SiO2），以及脱硫产物（CaS）等。
2．炉渣的组成化学分析表明，炼钢炉渣的主要成分是：Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS等，这些物质在炉渣中能以多种形式存在，除了上面所说的简单分子化合物以外，还能形成复杂的复合化合物，如2Fe0·Si02、2Ca0·Si02、4Ca0·P205等。
3．炉渣的作用炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳成如下几点：1)通过调整炉渣的成分、性质和数量，来控制钢液中各元素的氧化还原反应过程，如脱碳、脱磷、脱氧、脱硫等；2)吸收金属液中的非金属夹杂物；3)覆盖在钢液上面，可减少热损失，防止钢液吸收气体；4)能吸收铁的蒸发物，能吸收转炉氧流下的反射铁粒，可稳定电弧炉的电弧；5)冲刷和侵蚀炉衬，好的炉渣能减轻这种不良影响，延长炉衬寿命。
由此可以看出：造好渣是实现炼钢生产优质、高产、低消耗的重要保证。
熔炼渣的组成与物相分析
熔点与黏度
熔点
熔炼渣的熔点是其在一定压力下由固态 转变为液态的温度。熔点的高低对于熔 炼过程中的温度控制和熔渣的流动性具 有重要影响。
VS
黏度
黏度是熔炼渣流动性的重要指标，表示熔 渣在流动过程中所受的阻力。黏度过高可 能导致熔渣不易流动，过低则可能导致熔 渣过于稀薄，不利于渣金分离。
密度与孔隙率
化学分析法
总结词
化学分析法是一种通过化学手段对样 品进行定性和定量分析的方法，可以 用来确定样品中的元素种类和含量。
详细描述
化学分析法利用化学反应将样品中的 元素转化为可测量的化合物或离子， 通过滴定、比色等方法测定其含量。 该方法具有较高的精度和灵敏度，能 够准确地测定元素含量。
04
熔炼渣的物理与化学性 质
熔炼渣的分类
根据不同的分类标准，熔炼渣可分为多种类型。按来源可分为矿渣、炉渣等；按 组成可分为含铁渣、含锌渣等；按性质可分为酸性渣、碱性渣等。此外，根据熔 炼工艺的不同，熔炼渣还可分为电弧炉渣、平炉渣、转炉渣等。
熔炼渣的应用与价值
要点一
熔炼渣的应用
熔炼渣作为一种工业废弃物，如能得到合理利用，可转化 为有价值的产品。其主要应用领域包括资源回收、建筑材 料、农业肥料和土壤改良剂等。例如，从熔炼渣中回收有 价金属可降低生产成本，提高资源利用率；将熔炼渣制成 混凝土骨料或墙体材料，可实现废物利用；将特定成分的 熔炼渣用作农业肥料，可改善土壤结构，提高土壤肥力。
钙铁黄长石相
钙铁黄长石是熔炼渣中含量较少的一种矿物，其晶体结构与前述几种矿物类似。 钙铁黄长石在高温下的稳定性相对较差，容易分解，对熔炼渣的性质有一定影响。
钙铁黄长石在熔炼过程中的反应活性较高，对熔炼过程的进行有一定影响。
焊接熔渣及其对金属的作用
焊接熔渣
熔渣的作用、成分及分类
- 焊接熔渣在焊接过程中的作用
① 机械保护作用 保护熔滴和熔池。 ② 改善工艺性能 引弧、稳弧；减少飞溅；保证操 作性能、脱渣性和焊缝成形。 ③ 冶金处理 脱氧、脱硫、脱磷和去氢；合金化。
- 熔渣的成分和分类
① 盐型熔渣 金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成。渣系： CaF2-NaF、CaF2-BaCl2-NaF、KCl-NaCl-Na2AlF6、 BaF2-MgF2-CaF2-LiF。氧化性很小，用于焊接铝、钛和其 它化学活性金属及其合金。
② 盐-氧化物型 氟化物和强金属氧化物组成。 渣系：CaF2-CaO-Al2O3、CaF2-CaO-SiO2、CaF2CaO-Al2O3-SiO2。氧化性较小，用于焊接合金钢。
③ 氧化物型 金属氧化物组成。渣系：MnO-SiO2、FeO-MnOSiO2、CaO-TiO2-SiO2。氧化性较弱，主要用于焊接低碳 钢和低合金钢。
活性熔渣对金属的氧化可分为两种基本形式：扩 散氧化和置换氧化 扩散氧化 FeO既溶于熔渣也溶于液态钢，在一定温度下平衡， 在两相中的浓度符合分配定律。
( FeO ) [ FeO ]
( FeO ) L [ FeO ]
温度不变，渣中FeO增加，将向焊缝中扩散。
SiO2饱和的酸性渣中： 4906 lg L 1.877 T CaO饱和的碱性渣中：
为评价盐—氧化物型和氧 化物型焊剂中硅、锰还原对金 属的氧化能力，定义焊剂的活 度： 2 ( SiO2) 0.42B1 ( MnO ) AF 100B1 试验表明，熔敷金属含氧量 随焊剂活度AF增加成直线增加。 AF>0.6 高活性焊剂 AF=0.6～0.3 活性焊剂 AF=0.3～0.1低活性焊剂
3-熔渣结构
aO2 O2 NO2
4
lg O 2 1.53 N SiO4 0.17
N
4 SiO4
0.11 ~ 1.0
所有复杂阴离子的摩尔分数之和 酸性氧化物越少，碱度越高，熔渣越接近理想溶液
9
（二）离子理论模型 2.海勒塞门科（Herasgmenko）模型
3.弗路德（Flood）模型 4.正规离子、溶液模型 5.马松（聚合物理论）模型
在最佳碱度(2左右)下,
熔渣的氧化能力最大
( FeO ) 浓度 （二）
当碱度一定时，随
着渣中FeO浓度下 降，熔渣氧化能力 下降
图 多元碱性渣等a(FeO)曲线图
18
三、影响熔渣氧化能力的因素
（三）温度
图 FeO-CaO-SiO2系a(FeO)与温度的关系
当碱度较高的情况下，熔渣的氧化能力随温度升高 而减小
熔点的定义：加热时固态物完全转变为均匀液相或冷却 时液态开始析出固相的温度。
●从冶炼过程节能和降低耐火材料消耗的角度出发，在
条件允许的情况下，应尽可能采取较低的冶炼温度；
●在一定炉温下，熔渣的熔点越低，过热度越高，流动
性越好，铸铁、铸钢熔炼就能顺利进行。
熔渣有较低的熔点
25
一、FeO—CaO—SiO2炼钢渣系
（一）分子理论 B0
B0＞1——碱性渣
B0＜1——酸性渣
适用于其他碱性和酸性氧化物较少的炉渣
%CaO 1.18 % P2 O5 %CaO 2. %SiO 2 %SiO2 0.634% P2 O5
适用于含P2O5较多的炉渣
12
三、碱度表示法
（一）分子理论
3.
%CaO %MgO %MnO %SiO2 % Al 2 O3 % P2 O5
熔渣的物理化学性质.
黏度（η）是指速度不同的两层液体之间的内摩擦力计算公式
中的比例系数（η）。当流体在管道中流动时，管道与流体、
流体与流体之间内部的内摩擦力，使靠近管道的流体流速最
小，而中心的流速最大。实验表明，流速不同的两层液体之
间的内摩擦力（F）与其接触面积（S）和流速差值（dυ）成
正比，与两液层之间的距离（dx）成反比，可用如下公式表
示：
F S d
dx
F dx S d
粘度的单位：帕斯卡.秒亦称泊 1 P =10 -4 N=0.1 Pa·s 表3-6 某些液体的粘度
液体 温度
水
298
蓖麻油 298
甘油 298
生铁液 1698
钢液 1868
粘度 液体
温度
0.00089 汞
273
0.8
流动好的渣
0.5
稠渣
0.0015 很稠的渣
CaO-FeO-SiO2系炉渣的粘度
在应用该图时，首先应将炉渣中的三种主要氧化物换
算为总和100%，然后再查图可得各种炉渣在给定温度
下的粘度值。例如，要查某个铜造锍熔炼炉渣的粘度，
该炉渣中主要成分的质量百分比数为SiO237.3%、
CaO4.7%、FeO46.0%。先将三成分总和换算成百分之百，
表3-7各种氧化物的密度(g·cm-3 )
氧化物 密度 氧化物 密度 氧化物 密度
SiO2 2.20~2.55 MgO 3.65 PbO 9.21
CaO FeO Fe3O4
3.40 5.0 5~5.4
CaF2 2.8 ZnO 5.60 Al2O3 3.97 Cu2O 6.0 MnO 5.4 NaO 2.27
熔化性温度把熔化和流动联系起来考虑，能较确 切地表明能自由流动时的温度，这就克服了熔化 温度的局限性。
熔渣在冶金中的作用
当然，熔渣对冶炼过程也会有一些不利的影响。例 如，熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷，大大缩短 了炉子的使用寿命；产量很大的熔渣带走了大量热 量，因而大大地增加了燃料的消耗；渣中含有各种 有价金属，降低了金属的直收率等。
炉渣的作用
主要作用：使杂质与金属产品等分离：使矿石 和熔剂中的脉石、燃料中的灰分等杂质集中， 并在高温下与冶炼产品金属或熔锍等分离。 其它作用： 1、熔渣是进行冶金物理化学反应的载体。 2、熔渣的融化温度决定着炉内可能达到的最 高冶炼温度。 3、控制熔渣成覆盖在金属或合金 之上，作为一种保护层，以防止金属熔体受炉气的 饱和和氧化。
5、熔渣是一种可以综合利用的中间产品。例如， 钛铁矿常用电炉冶炼成高钛渣，再进而提取钛。又 如对铜、铅、砷和其它杂质很多的锡矿，常先进行 造渣熔炼使90％的锡成渣，然后再冶炼含锡渣提取 金属锡
6、熔渣是电炉冶金的电阻发热体。用矿热式电炉 冶炼金属时，可通过控制电极插入渣中的深度来调 节电炉的输入电功率；
冶金炉渣(1)
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。
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。如：电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。
CA6= CaO·6Al2O3
31
3.2.2 分三角形、无变量点及相平衡关系
➢ 确定化合物的初晶面 ➢ 作连接线
a 有相界线的化合物之间才能做连接线； b 稳定化合物之间作实线； c 不稳定化合物之间（或稳定与不稳定化合物
之间）做虚线。 ➢ 确定相界线上温度下降的方向及相界线的性质
（转熔线、共晶线） ➢ 确定三元共晶点和包晶点 ➢ 由实线组成的三角形或多边形是独立的可以
●炉渣综合利用
4
1 钢铁冶金主要二元渣系相图
炉渣化学成分：
炉渣是多种氧化物构成的熔体。 CaO、SiO2 、Al2O3、FeO、MgO、Fe2O3
主要的二元渣系相图：
CaO-SiO2 ；Al2O3-SiO2 ； CaO-Al2O3 ；FeO-SiO2 ；CaO-Fe2O3
复习
5
1.1 CaO-SiO2系相图
18
➢结晶过程分析
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a点杠杆规则的应用举例： 刚到E点时，固、液相重量各为多少？ 固相中B、D重量各为多少？
WL aa 2 WS aE WLWS W WB Da2 WD Ba2 WBWDWS
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★ 三元相图分析方法要点：
➢ 物系点所在的初晶面（结晶面），是最先析出的组元
炉渣的作用
第一节炼钢炉渣一、炉渣的来源、组成和作用1．炉渣的来源炉渣又叫熔渣，是炼钢过程中产生的。
炉渣的主要来源有：1) 由造渣材料或炉料带入的物质。
如加入石灰、白云石、萤石等，金属材料中的泥沙或铁锈，也将使炉渣中含有（FeO）、（SiO2）等。
这是炉渣的主要来源。
2) 元素的氧化产物。
含铁原料中的部分元素如Si、Mn、P、Fe等氧化后生成的氧化物，如Si02、Mn0、Fe0、P205等。
3) 炉衬的侵蚀和剥落材料。
由于高温、化学侵蚀、机械冲刷等方面原因使炉衬剥落，则耐火材料进入渣中。
4）合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物。
如用Al脱氧化生成的（Al2O3），用Si脱氧生成的（SiO2），以及脱硫产物（CaS）等。
2．炉渣的组成化学分析表明，炼钢炉渣的主要成分是：Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS 等，这些物质在炉渣中能以多种形式存在，除了上面所说的简单分子化合物以外，还能形成复杂的复合化合物，如2Fe0·Si02、2Ca0·Si02、4Ca0·P205等。
3．炉渣的作用炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳成如下几点：1)通过调整炉渣的成分、性质和数量，来控制钢液中各元素的氧化还原反应过程，如脱碳、脱磷、脱氧、脱硫等；2)吸收金属液中的非金属夹杂物；3)覆盖在钢液上面，可减少热损失，防止钢液吸收气体；4)能吸收铁的蒸发物，能吸收转炉氧流下的反射铁粒，可稳定电弧炉的电弧；5)冲刷和侵蚀炉衬，好的炉渣能减轻这种不良影响，延长炉衬寿命。
由此可以看出：造好渣是实现炼钢生产优质、高产、低消耗的重要保证。
因此实际生产中常讲：炼钢就是炼渣。
二、炉渣的化学性质和物理性质熔渣的化学性质主要是指熔渣的碱度、氧化性和还原性。
熔渣的物理性质主要是指炉渣的熔点和黏度。
为了准确描述反应物和产物所处的环境，规定用“[ ]”表示其中的物质在金属液中，“( )”表示在渣液中，“{ }”表示在气相中。
《炼钢工艺学》复习题知识点
《炼钢工艺学》复习题知识点1.铁水预处理的“三脱”是指脱硅、脱磷、脱硫。
2.铁水预处理指铁水在兑入炼钢炉之前，为除去某种有害成分( 如S、P、Si等)或提取/回收某种有益成分(如V、Nb 等)的处理过程。
或铁水预处理是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素（如S、P、Si等）或从铁水中回收有价值元素的一种处理工艺。
3.铁水预处理可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理，前者包括铁水脱硅、脱硫和脱磷(即“三脱”)或同时脱磷脱硫；后者是针对铁水中的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用而进行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。
4.铁水预处理目的及意义：主要是使其中硫、硅、磷含量降低到所要求范围，以简化炼钢过程，提高钢的质量。
有效提高铁水质量；?减轻炼钢负担；为优化炼钢工艺，提高钢材质量创造良好条件；对特殊铁水预处理而言，可有效回收利用有益元素，实现综合利用。
5.铁水预处理优点：铁水中含有大量的硅、碳和锰等还原性的元素，在使用各种脱硫剂时，脱硫剂的烧损少，利用率高，有利于脱硫。
铁水中的碳、硅能大大提高铁水中硫的活度系数，改善脱硫的热力学条件，使硫较易脱至较低的水平。
铁水中含氧量较低，提高渣铁中硫的分配系数，有利于脱硫。
铁水处理温度低，使耐火材料及处理装置的寿命比较高。
铁水脱硫的费用低。
可以提高高炉炼铁和转炉炼钢的生产能力。
6.铁水预脱硅技术的目的：铁水脱磷前必须脱硅。
减少转炉石灰耗量（硅氧化形成的SiO2大大降低渣的碱度），减少渣量和铁损，改善操作和提高炼钢经济技术指标。
铁水预脱P的需要，可减少脱磷剂用量、提高脱磷、脱S效率。
当铁水[Si]＞0.15%时，脱磷剂用量急剧增大。
因此，脱磷处理前需将铁水含[Si]脱至＜0.15％，这个值远远低于高炉铁水的硅含量，也就是说，只有当铁水中的硅大部分氧化后，磷才能被迅速氧化去除。
所以脱磷前必须先脱硅。
铁水预脱P的最佳[Si]初始：①苏打脱P：[Si]初始<0.1%②石灰熔剂脱P：[Si]初始0.10～0.15%对含V或Nb等特殊铁水，预脱Si可为富集V2O5和Nb2O5等创造条件。
《钢铁冶金原理》课件资料
相图内的垂直线代表C3S。只有在1250℃以下急冷淬火可把C3S保 持到常温，C3S有水硬性，是水泥熟料组分。
2、C2S-CS系“子相图”：为具有一个不稳定化合物(C3S2)的相图。
① ②
当温度下降时，C3S2由转熔反应形成：L+C2S＝C3S2；
在加热时，它在1475℃发生分解：C3S2→L＋C2S。
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第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
炉 渣
SiO2 高炉炼铁渣 转炉炼钢渣 电炉炼钢渣 电渣重熔渣 铜闪速炉熔炼渣 铅鼓风炉熔炼渣 锡反射炉熔炼渣 高 钛 渣 30～40 9～20 10～25 0～10 28～38 19～35 19～24 2.8～5.6 A12O3 10～20 0.1～2.5 0.7～8.3 0～30 2～12 3～5 8～10 2～6 CaO 35～50 37～59 20～65 0～20 5～15 0～20 1.5～6 38～54 28～40 45～50 2～5.6 1～1.5
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第一节 二元渣系相图
一、CaO-SiO2系相图
① ②
3、CS－SiO2系“子相图” 由于液相时组分的溶解度有限，形成两液相共存的相图。 在互为饱和的二液相中，L1是SiO2在CS相内的饱和熔体；L2是 CS在SiO2相内的饱和熔体，大约在1700℃以上两者平衡共存，它 们的平衡成分分别由两条虚线表出，称为分溶曲线。 在1700℃时，相平衡关系为L2＝L1＋SiO2(偏晶反应)。 温度高于1700℃时，SiO2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(曲线上 的此点称为临界点)，成为均匀液相。
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第四章 冶金炉渣
一、 基本概念
熔渣是火法冶金过程产物 主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中生 成的氧化物组成的熔体。
熔体物化_第三章_熔渣的物理化学性质（1）
熔渣主要由氧化物组成，为了冶炼的需要也 适当加入少量萤石调渣
¾ 通过氧化反应去除铁水中的杂质（C,Si,Mn,P） ¾ 脱氧反应要造还原性渣 ¾ 氧气顶吹冶炼要求熔渣与金属、气泡形成乳化相 ¾ 电渣冶炼时，要求熔渣有合适的电导率 ¾ 保护渣浇注时要求具有良好的绝热性能和吸附夹
(4)氧化物要形成玻璃必须具备四个条件： A、每个O最多与两个网络形成离子相连。 B、多面体中阳离子的配位数 ≤ 4。 C、多面体共点而不共棱或共面。 D、多面体至少有3个角与其它相邻多面体共用。
3、评价
(1) 说明玻璃结构宏观上是均匀 的。解释了结构上是远程无序的， 揭 示了玻璃各向同性等性质。
注意——
♠ 有些的离子不属典型的网络形成离子或网络 变性离子，如Al3+、Pb2+等属于所谓的中间离子， 这时就不能准确地确定R值。
若 (R2O＋RO)/Al2O3 > 1 , 则有[AlO4] 即 为网络形成离子
若 (R2O＋RO)/Al2O3 < 1 , 则有[AlO6] 即 为网络变性离子
若 (R2O＋RO)/Al2O3 ≈ 1 , 则有[AlO4] 即 为网络形成离子
Y增大网络紧密，强度增大，粘度 增大，膨胀系数降低，电导率下降。
Y下降网络结构疏松，网络变 性离子的移动变得容易，粘度下降， 膨胀系数增大，电导率增大。
Y对玻璃性质的影响
组成
Y
Na2O·2SiO2 3
P2O5
3
Na2O·SiO2
2
Na2O·P2O5
2
熔融温度 (℃)
1523 1573 1323 1373
X＝2R－Z Y＝2Z－2R
(1)石英玻璃(SiO2) Z=4 R=2 X=2×2－4＝0 Y＝2(4-2)=4
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熔渣的作用及其物理化学性质
炉渣来源：火法冶金的一种产物，其组成主要是来自矿石、熔剂和燃料灰分中的造渣成分。
总体来说，炉渣是各种氧化物的熔体。
冶金炉渣的主要作用是使矿石和熔剂中的脉石和燃料中的灰分集中，并在高温下与主要的冶炼产物——金属分离。
除此以外，炉渣还起着一下作用
1.炉渣是一种介质，其中进行这很多重要的化学反应，在某些冶炼
过程中，提取金属的主要反应就是在炉渣介质中进行的。
2.在炉渣中发生金属液滴等的沉降分离，其完全程度对金属在炉渣
中的机械夹杂损失起着决定性的作用。
3.对某些炉子而言，炉内可能达到的温度决定于炉渣的溶化温度，
最高冶炼温度大致为炉渣融化温度加上一定的过热温度（150-250℃）。
因此在炉渣成分一定的情况下，企图向炉子增加热量办法来提高炉温是不可能的。
4.在金属的合金的熔炼和精炼时，炉渣与金属熔体的组分相互进行
反应，从而可以通过炉渣对杂质的脱除和浓度加以控制。
炉渣组成：对于我厂所涉及的渣型主要是FeO-SiO2-CaO的渣型。
其中，组成炉渣的氧化物可以分为三类：碱性氧化物（FeO、CaO），酸性氧化物（SiO2）两性氧化物（ZnO等）。
熔融炉渣的结构：冶炼过程要求炉渣具有良好的物理化学性质，如熔点、粘度、密度等等。
熔渣结构的分子理论:
1、与固态渣相似，熔渣中有各种简单化合物如FeO、SiO
2、CaO
等和复杂化合物的分子。
这些简单化合物存在离解—生成的平衡。
2MeO·SiO2=2MeO+ SiO2，对于这个平衡来说，温度越高，复杂化合物的离解程度就越高，游离的简单化合物的浓度就越大。
2、熔渣中只有游离化合物才能参与反应，而复杂氧化物只有离解
或被置换出游离氧化物后才能参与反应。
如炉渣中的PbO，必须经过如下反应：
(2MeO·SiO2）+2 CaO =(2CaO·SiO2）+（PbO)，之后其中的PbO 才可以被CO或者C所还原。
熔融炉渣的物理化学性质：
溶质的物理性质直接关系到冶炼过程的顺利进行，如粘度、溶化温度、能耗和金属回收率、
1、熔渣的粘度：
粘度是熔渣的重要性质，关系到冶炼过程能否顺利进行，也关系到金属能否充分的通过渣层沉降分离。
冶炼过程要求炉渣具有小而适当的粘度。
熔渣的粘度与温度和成分的关系。
组成炉渣的各种氧化物中，SiO2对炉渣的影响最大，SiO2越高，粘度越大，ZnO，Al2O3等也有类似的影响。
任何组成的炉渣，其粘度都是随着温度的升高而降低的。
但是温度对碱性渣和酸性渣的影响有显著的区别。
碱性炉渣在固态时粘度很高，当受热溶化时其粘度迅速下降，但超过转折点温度后，其影响不再明显。
酸性炉渣因SiO2高，在温度升高时，其粘度也是随着降低的，但幅度小于碱性炉渣。
炉渣粘度因温度变化而引起的波动成为炉渣的热稳定性，酸性渣的热稳定性在较大的温度范围内都很好，而碱性炉渣唉略高于熔化温度的范围内热稳定性很差，但如果过热温度很高，则稳定性也很好。
对FeO-SiO2-CaO的渣型而言，CaO含量在30%以下时，对粘度的影响不大。
超过30%后，粘度将随CaO含量的增加而迅速增大。
当CaO 含量在30%以下，SiO2含量在15—30%粘度最小，超过30%粘度迅速增大，增加FeO含量可降低粘度。