冶金炉渣结构理论
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C
共晶体的三元相图的空间图形
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
(1)三元系组成的表示法—浓度三角形
❖ 浓度三角形内某点浓度的确定： ① 垂线长度法：由等边三角形内任意点向三边作垂线，每根垂线之长
代表它所指向的该顶角组分的浓度。
② 平行线法：通过等边三角形内任意点作3根平行于各边的直线，其在
边上所截线段之长，分别代表该平行线所对应顶角组分的浓度，而在三边 上所截线段长度之和等于三角形的边长。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.1.4 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(1)CaO—Si02系相图
❖两个稳定化合物，Ca0·Si02(CS) 和2Cao·Si02(C2S) ；有两个不稳定 化合物3CaO·Si02(3CS) 3❖CaC0a·O-2CS2Si系O2(：C3具S2有)。一个共晶体：
化学反应的类型： 1）分解类型 ① 共晶反应：液 固1＋固2 ② 共析反应：固3 固1＋固2 ③ 偏晶反应：液1 液2＋固1 2）化合类型 ① 包晶反应(转熔反应)：液＋固1 固2 ② 包析反应：固1＋固2 固3
❖曲线与水平线的交点：表示三相共存，它可能是共 晶点、偏晶点和包晶点，当化学反应在固相之间进行 时，可能是共析点和包析点。自由度数:0，平衡相 数:3 ❖线与线围成的区域：单相或两相区。单相区自由度 数:2，平衡相数:1；两相区自由度数:1，平衡相数:2
4.1.2 相图
什么是相图？ 相图是描述凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系
相图的作用 确定物质在高温下相互反应，形成不同相组分和其有关参数
及各相在不同条件下的相互转变关系，为选择某种性能的相成 分提供依据 相图的绘制方法
①实验测定法：淬冷法，热分析法 ②热力学计算法
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
应用：可直接通过重心规则来求得一个物系或相点O分解为3个 相点的成分。如图4—14，O点犹如△M1M2M3的重心，△M1M2M3内 称为结线三角形。利用杠杆原理，可得出物系O分解后M1、M2、 M3物系的质量或质量分数:
而
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.1.3 二元系相图的基本类型 ❖曲线:饱和溶解度线。对
于液相线，它也是熔化终了 温度线，有时也表示液相分 层。自由度数:1，平衡相 数:2
❖垂直线:两组元生成化合
物。自由度数:1，平衡相 数:1
❖水平线:表示有晶型转变
或化学反应发生。自由度 数:0，平衡相数:3
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
❖ CS有两种晶型：αCS(假硅灰石)与βCS。后者在1210℃时 转变成同分熔化化合物的αCS(熔点为1544℃)。 ❖ C2S的晶型转变如下:
C2S有4种晶型：α、α’、β、γ。其中α’C2S有亚种 βC2S，它们可在675℃可逆而迅速地转变为βC2S。α’C2S γC2S时，体积增大约10％。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
(2)浓度三角形的几何性质
①等含量规则：在浓度三角形中，平行于任一边的平行线 上的诸物系点，所含对应顶角组分的浓度是相同的。
4.2 三元系相图的来自百度文库本知识及基本类型
② 等比例规则：在浓度三角形中，从任一顶角向对边 引一射线，则射线上各物系点的组成中，其两旁顶角组分 的浓度比均相同。
背向规则：当等比例线 上物系点的组成点，在背 离其所在顶角的方向上移 动(C O1 02)时，体系将 不断析出组分C，而其内组 分C的浓度不断减少，但其 他两组分的浓度比则保持 不变。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
③直线规则:当三角形内有两个物系M和N组成一个新的物系O 时，那么O点必定落在MN连线上，而其位置可由M及N的质量mM、 mN按杠杆原理确定，即
F2S-SiO2为有一个共晶体 （1175℃),并存在有液相分 层区及偏晶反应。
F2S-FeO为一简单共晶 （1180℃）二元系。
实际上FeO-SiO2系是一 假三元系状态图，图上标出 了液相中Fe2O3含量随SiO2变 化的曲线。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(5)CaO-FeO系相图
有一个异分熔化化合物 2Ca0·Fe203(或C2F)(分 解温度为1133℃)，它 在1125℃可与FexO形成 共晶体：C2F-FexO
4 冶金炉渣
❖ 炉渣及其分类
炉渣是火法冶金中形成的以氧化物为主要成分的多组分熔体， 根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列4类：
1）还原渣：以矿石或精矿为原料进行还原熔炼，未被还原 的氧化物和加人的熔剂形成的炉渣，如高炉渣；
2）精炼渣或氧化渣：精炼粗金属，由其中元素氧化形成的 氧化物组成的炉渣，如炼钢渣；
3）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，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣， 吹炼含钒、铌生铁得到的钒渣、铌渣等。
4）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，如电渣重熔用渣，浇铸钢锭或钢坯的保护渣 及炉外精炼渣。
4 冶金炉渣
❖ 炉渣在冶炼过程中的作用
液相成分变化的途径：
固相成分变化的途径：
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2.2 具有一个稳定的二元化合物的相图
浓度三角形某边上形成了一个稳定的二元化合物。可分解 为两个简单三元共晶体的相图。鞍心点e3
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2.3 具有稳定三元化合物的相图
浓度三角形中形成了一个稳定 的三元化合物。可分解为三个 简单三元共晶体的相图
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2.4 具有一个不稳定二元化合物的相图
❖ 特征：浓度三角形某边上形成了一个不稳定的二元化合物。
❖三角形内箭头指向代 表温度下降，E点为三 元系的最低凝固点 ❖位于三角形ADC内的 物系点发生转熔反应后， 无液相剩余，最后在P 点最后冷凝 ❖位于三角形BDC内的 物系点发生转熔反应后， 有液相剩余，最后在E 点最后冷凝
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
❖平面投影相图：
❖除固相已分解，或仅在熔体中存在的物质外，体系中所有组 元及其化合物都有液相面。组元及其化合物数之和等于液相面 数，且在浓度三角形中，同分化合物的组成点都落在自己的液 相面内，异分化合物的组成点都落在自己的液相面外。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
❖等温线与等温截面图
等温线：等温平面与立体相图的液相面相截，所得截线在浓度 三角面上的投影。也可定义为熔化温度相等的组成点的连线。 等温截面图：在某一温度下的等温平面与立体相图相截，所得 截面在浓度三角面上的投影。 接界规则：液相区与二 相区的接界是曲线，液 相区与三相区的接界是 点，二相区与三相区的 接界是直线。相邻相区 的相数相差为一个，这 是接界规则。 应用：了解指定温度下， 体系所处相态，以及组 成改变时，体系相态的变化。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.1.1 相律
描述体系的自由度数f与独立组元数C、平衡共存相数φ及 外界影响因素n之间关系的规律，可用下式表示：
f C n 常压下，n＝1 f C 1
体系由化合物和一种以上的元素单质构成时，C等于体系中 化学元素数。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2 三元系相图的基本类型
4.2.2.1 具有简单三元共晶体的相图
由三组分中两两形成二元共晶体构成的三元共晶系相图。 ❖ 结晶过程分析
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
❖ 结晶过程中各相量及成分的变 化：原物系点、液相点及析出的固 相点遵循直线规则，液相点及析出 的固相量可由杠杆原理计算。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(6)CaO-Fe203系相图
存在两个不稳定化合物CF、 CF2(1150－1240℃)和一个 稳定化合物C2F
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.1 三元系相图的基本知识 4.2.1.1 三元系立体相图
三元凝聚体系，自由度数 最大为3，表明体系有三个 独立变量，因此，相图要 用三维空间图形表达
即液相在固相S3周围与之反应，形成另外两个固相。这是 三元包晶反应，又称为三元转熔反应。它与二元包晶反应相似， 但不同的是却形成了两个固相。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4,2.1.2 三元立体相图的平面投影图
❖ 简单共晶体的三元立体相图：
初晶面:曲面tAe2’E’e1’、tBe1’E’e3’、 tCe3’E’e2’ 是固、液两相平衡共存的液相 面，自由度数为2(f＝3+l-2＝2)。 二元共晶线:液相面两两相交的交线，是两组 分同时从液相析出的液相线，此曲线上是液 相及两固相平衡,自由度数为l。 三元共晶点:二元共晶线最后交于E‘点，3组 分同时从液相析出。此点是四相平衡共存， 自由度数为零，是体系的最后凝固点。
应用：在分析相图时，利用直 线规则，可由已知的原物系点 (O)和其转变成的一个液相点(M 或N)，求得与之平衡共存的另 一固相点的位置(N或M)。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
④重心规则。在浓度三角形中，组成为M1、M2、M3的3个物 系或相点，其质量分别为m1、m2、m3，混合形成一质量为mo的 新物系点O时，此新物系点则位于此3个原物系点连成的 △M1M2M3内的重心位上。O点的位置可用杠杆原理由作图法确 定。
⑤交叉位规则。在浓度三角形中，组成为M1、M2、M3的3个 物系混合，得到一个位于△M1M2M3之外及M3M1和M3M2边延长线间 范围内的新物系P。 M1、M2、M3及P四者构成的位置关系称为交 叉位或相对位的关系。
P点的位置可由联结PM3， 交M1M2线于M’，应用杠杆原理求得: 由于m1+m2=m’,mp+m3=m’，所以：
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
❖CS-SiO2系：包含一个共晶体和两 液相共存的相图，存在共晶反应和
偏晶反应：
共晶反应（1436℃）：
L1 CS + SiO2 偏晶反应（1700℃）：
L2
L1 + SiO2
❖ 水平线：CS、SiO2 及C2S的多晶 型转变线。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
1）具有分离或吸收杂质，除去粗金属中有害于金属产品性能 的杂质，富集有用金属氧化物及精炼金属，保护金属不受环境 的污染及减少金属的热损失的作用。
2）在电炉冶炼中，炉渣起着电阻发热的作用。
❖ 本章的主要内容
1）炉渣相图 2）炉渣结构理论 3）金属液与炉渣的电化学反应 4）炉渣的离子溶液结构模型 5）炉渣的活度 6）炉渣的化学、物理性质
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(2)Al2O3—Si02系相图
一般认为CaO-Si02系存在一个不稳定化合物（A3S2)，分别存 在一个共晶反应和包晶反应：
共晶反应： L SiO2 + A3S2 包晶反应： L + A2O3 A3S2
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(3)CaO-A203系相图
存在三个稳定化合物C12A7、 CA、CA2，可分解为四个二 元系来分析。
C12A7-CA和CA-CA2为生成共 晶的二元系，CaO-C12A7和 CA2-A2O3为既有共晶也有包 晶反应的二元系。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(4)FeO-SiO2系相图
存在一个稳定化合物F2S, 可分解为两个二元系来分析：
SiO2 晶型转变关系： 第一类(横向)：
α石英(六方双锥) α鳞石英(六方晶系板状) α方英石(立方八面体)
第二类(纵向)：α、β、γ三种晶型的亚种。晶型结构相同， 只是晶格中原子的位置及四面体间的连接角发生了变化
迅速加热或冷却
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
SiO2 三类晶型转变时，会发生体积变化。
即为了得到新物系P，必须从两个原 物系Ml及M2从中取去若干量的M3
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
从物系P分解出两个新物系Ml和M2，则应向物系P中加入若 干量的M3,其量的关系为：
即物系P可吸收远离它的相对物系M3，转变为另外两个物系 M1和M2。如P是液相，而M3、M1、M2是固相，则可表示为
L
C2S + C
在1250－1900℃内， C3S稳定存 在，超出此范围，发生共析反应：
C3S
C + C2S
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
❖ C2S-CS系：具有一个不稳定化 合物（C3S2）的相图，有共晶反应， 也有包晶反应：
共晶反应（1455℃）： L1 C2S + CS，
包晶反应（1475℃）： L1+ C2S C3S2
共晶体的三元相图的空间图形
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
(1)三元系组成的表示法—浓度三角形
❖ 浓度三角形内某点浓度的确定： ① 垂线长度法：由等边三角形内任意点向三边作垂线，每根垂线之长
代表它所指向的该顶角组分的浓度。
② 平行线法：通过等边三角形内任意点作3根平行于各边的直线，其在
边上所截线段之长，分别代表该平行线所对应顶角组分的浓度，而在三边 上所截线段长度之和等于三角形的边长。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.1.4 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(1)CaO—Si02系相图
❖两个稳定化合物，Ca0·Si02(CS) 和2Cao·Si02(C2S) ；有两个不稳定 化合物3CaO·Si02(3CS) 3❖CaC0a·O-2CS2Si系O2(：C3具S2有)。一个共晶体：
化学反应的类型： 1）分解类型 ① 共晶反应：液 固1＋固2 ② 共析反应：固3 固1＋固2 ③ 偏晶反应：液1 液2＋固1 2）化合类型 ① 包晶反应(转熔反应)：液＋固1 固2 ② 包析反应：固1＋固2 固3
❖曲线与水平线的交点：表示三相共存，它可能是共 晶点、偏晶点和包晶点，当化学反应在固相之间进行 时，可能是共析点和包析点。自由度数:0，平衡相 数:3 ❖线与线围成的区域：单相或两相区。单相区自由度 数:2，平衡相数:1；两相区自由度数:1，平衡相数:2
4.1.2 相图
什么是相图？ 相图是描述凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系
相图的作用 确定物质在高温下相互反应，形成不同相组分和其有关参数
及各相在不同条件下的相互转变关系，为选择某种性能的相成 分提供依据 相图的绘制方法
①实验测定法：淬冷法，热分析法 ②热力学计算法
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
应用：可直接通过重心规则来求得一个物系或相点O分解为3个 相点的成分。如图4—14，O点犹如△M1M2M3的重心，△M1M2M3内 称为结线三角形。利用杠杆原理，可得出物系O分解后M1、M2、 M3物系的质量或质量分数:
而
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.1.3 二元系相图的基本类型 ❖曲线:饱和溶解度线。对
于液相线，它也是熔化终了 温度线，有时也表示液相分 层。自由度数:1，平衡相 数:2
❖垂直线:两组元生成化合
物。自由度数:1，平衡相 数:1
❖水平线:表示有晶型转变
或化学反应发生。自由度 数:0，平衡相数:3
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
❖ CS有两种晶型：αCS(假硅灰石)与βCS。后者在1210℃时 转变成同分熔化化合物的αCS(熔点为1544℃)。 ❖ C2S的晶型转变如下:
C2S有4种晶型：α、α’、β、γ。其中α’C2S有亚种 βC2S，它们可在675℃可逆而迅速地转变为βC2S。α’C2S γC2S时，体积增大约10％。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
(2)浓度三角形的几何性质
①等含量规则：在浓度三角形中，平行于任一边的平行线 上的诸物系点，所含对应顶角组分的浓度是相同的。
4.2 三元系相图的来自百度文库本知识及基本类型
② 等比例规则：在浓度三角形中，从任一顶角向对边 引一射线，则射线上各物系点的组成中，其两旁顶角组分 的浓度比均相同。
背向规则：当等比例线 上物系点的组成点，在背 离其所在顶角的方向上移 动(C O1 02)时，体系将 不断析出组分C，而其内组 分C的浓度不断减少，但其 他两组分的浓度比则保持 不变。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
③直线规则:当三角形内有两个物系M和N组成一个新的物系O 时，那么O点必定落在MN连线上，而其位置可由M及N的质量mM、 mN按杠杆原理确定，即
F2S-SiO2为有一个共晶体 （1175℃),并存在有液相分 层区及偏晶反应。
F2S-FeO为一简单共晶 （1180℃）二元系。
实际上FeO-SiO2系是一 假三元系状态图，图上标出 了液相中Fe2O3含量随SiO2变 化的曲线。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(5)CaO-FeO系相图
有一个异分熔化化合物 2Ca0·Fe203(或C2F)(分 解温度为1133℃)，它 在1125℃可与FexO形成 共晶体：C2F-FexO
4 冶金炉渣
❖ 炉渣及其分类
炉渣是火法冶金中形成的以氧化物为主要成分的多组分熔体， 根据冶炼过程目的的不同，炉渣可分为下列4类：
1）还原渣：以矿石或精矿为原料进行还原熔炼，未被还原 的氧化物和加人的熔剂形成的炉渣，如高炉渣；
2）精炼渣或氧化渣：精炼粗金属，由其中元素氧化形成的 氧化物组成的炉渣，如炼钢渣；
3）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，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣， 吹炼含钒、铌生铁得到的钒渣、铌渣等。
4）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，如电渣重熔用渣，浇铸钢锭或钢坯的保护渣 及炉外精炼渣。
4 冶金炉渣
❖ 炉渣在冶炼过程中的作用
液相成分变化的途径：
固相成分变化的途径：
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2.2 具有一个稳定的二元化合物的相图
浓度三角形某边上形成了一个稳定的二元化合物。可分解 为两个简单三元共晶体的相图。鞍心点e3
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2.3 具有稳定三元化合物的相图
浓度三角形中形成了一个稳定 的三元化合物。可分解为三个 简单三元共晶体的相图
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2.4 具有一个不稳定二元化合物的相图
❖ 特征：浓度三角形某边上形成了一个不稳定的二元化合物。
❖三角形内箭头指向代 表温度下降，E点为三 元系的最低凝固点 ❖位于三角形ADC内的 物系点发生转熔反应后， 无液相剩余，最后在P 点最后冷凝 ❖位于三角形BDC内的 物系点发生转熔反应后， 有液相剩余，最后在E 点最后冷凝
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
❖平面投影相图：
❖除固相已分解，或仅在熔体中存在的物质外，体系中所有组 元及其化合物都有液相面。组元及其化合物数之和等于液相面 数，且在浓度三角形中，同分化合物的组成点都落在自己的液 相面内，异分化合物的组成点都落在自己的液相面外。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
❖等温线与等温截面图
等温线：等温平面与立体相图的液相面相截，所得截线在浓度 三角面上的投影。也可定义为熔化温度相等的组成点的连线。 等温截面图：在某一温度下的等温平面与立体相图相截，所得 截面在浓度三角面上的投影。 接界规则：液相区与二 相区的接界是曲线，液 相区与三相区的接界是 点，二相区与三相区的 接界是直线。相邻相区 的相数相差为一个，这 是接界规则。 应用：了解指定温度下， 体系所处相态，以及组 成改变时，体系相态的变化。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.1.1 相律
描述体系的自由度数f与独立组元数C、平衡共存相数φ及 外界影响因素n之间关系的规律，可用下式表示：
f C n 常压下，n＝1 f C 1
体系由化合物和一种以上的元素单质构成时，C等于体系中 化学元素数。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2 三元系相图的基本类型
4.2.2.1 具有简单三元共晶体的相图
由三组分中两两形成二元共晶体构成的三元共晶系相图。 ❖ 结晶过程分析
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
❖ 结晶过程中各相量及成分的变 化：原物系点、液相点及析出的固 相点遵循直线规则，液相点及析出 的固相量可由杠杆原理计算。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(6)CaO-Fe203系相图
存在两个不稳定化合物CF、 CF2(1150－1240℃)和一个 稳定化合物C2F
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.1 三元系相图的基本知识 4.2.1.1 三元系立体相图
三元凝聚体系，自由度数 最大为3，表明体系有三个 独立变量，因此，相图要 用三维空间图形表达
即液相在固相S3周围与之反应，形成另外两个固相。这是 三元包晶反应，又称为三元转熔反应。它与二元包晶反应相似， 但不同的是却形成了两个固相。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4,2.1.2 三元立体相图的平面投影图
❖ 简单共晶体的三元立体相图：
初晶面:曲面tAe2’E’e1’、tBe1’E’e3’、 tCe3’E’e2’ 是固、液两相平衡共存的液相 面，自由度数为2(f＝3+l-2＝2)。 二元共晶线:液相面两两相交的交线，是两组 分同时从液相析出的液相线，此曲线上是液 相及两固相平衡,自由度数为l。 三元共晶点:二元共晶线最后交于E‘点，3组 分同时从液相析出。此点是四相平衡共存， 自由度数为零，是体系的最后凝固点。
应用：在分析相图时，利用直 线规则，可由已知的原物系点 (O)和其转变成的一个液相点(M 或N)，求得与之平衡共存的另 一固相点的位置(N或M)。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
④重心规则。在浓度三角形中，组成为M1、M2、M3的3个物 系或相点，其质量分别为m1、m2、m3，混合形成一质量为mo的 新物系点O时，此新物系点则位于此3个原物系点连成的 △M1M2M3内的重心位上。O点的位置可用杠杆原理由作图法确 定。
⑤交叉位规则。在浓度三角形中，组成为M1、M2、M3的3个 物系混合，得到一个位于△M1M2M3之外及M3M1和M3M2边延长线间 范围内的新物系P。 M1、M2、M3及P四者构成的位置关系称为交 叉位或相对位的关系。
P点的位置可由联结PM3， 交M1M2线于M’，应用杠杆原理求得: 由于m1+m2=m’,mp+m3=m’，所以：
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
❖CS-SiO2系：包含一个共晶体和两 液相共存的相图，存在共晶反应和
偏晶反应：
共晶反应（1436℃）：
L1 CS + SiO2 偏晶反应（1700℃）：
L2
L1 + SiO2
❖ 水平线：CS、SiO2 及C2S的多晶 型转变线。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
1）具有分离或吸收杂质，除去粗金属中有害于金属产品性能 的杂质，富集有用金属氧化物及精炼金属，保护金属不受环境 的污染及减少金属的热损失的作用。
2）在电炉冶炼中，炉渣起着电阻发热的作用。
❖ 本章的主要内容
1）炉渣相图 2）炉渣结构理论 3）金属液与炉渣的电化学反应 4）炉渣的离子溶液结构模型 5）炉渣的活度 6）炉渣的化学、物理性质
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(2)Al2O3—Si02系相图
一般认为CaO-Si02系存在一个不稳定化合物（A3S2)，分别存 在一个共晶反应和包晶反应：
共晶反应： L SiO2 + A3S2 包晶反应： L + A2O3 A3S2
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(3)CaO-A203系相图
存在三个稳定化合物C12A7、 CA、CA2，可分解为四个二 元系来分析。
C12A7-CA和CA-CA2为生成共 晶的二元系，CaO-C12A7和 CA2-A2O3为既有共晶也有包 晶反应的二元系。
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
(4)FeO-SiO2系相图
存在一个稳定化合物F2S, 可分解为两个二元系来分析：
SiO2 晶型转变关系： 第一类(横向)：
α石英(六方双锥) α鳞石英(六方晶系板状) α方英石(立方八面体)
第二类(纵向)：α、β、γ三种晶型的亚种。晶型结构相同， 只是晶格中原子的位置及四面体间的连接角发生了变化
迅速加热或冷却
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
SiO2 三类晶型转变时，会发生体积变化。
即为了得到新物系P，必须从两个原 物系Ml及M2从中取去若干量的M3
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
从物系P分解出两个新物系Ml和M2，则应向物系P中加入若 干量的M3,其量的关系为：
即物系P可吸收远离它的相对物系M3，转变为另外两个物系 M1和M2。如P是液相，而M3、M1、M2是固相，则可表示为
L
C2S + C
在1250－1900℃内， C3S稳定存 在，超出此范围，发生共析反应：
C3S
C + C2S
4.1 钢铁冶金的主要二元渣系相图
❖ C2S-CS系：具有一个不稳定化 合物（C3S2）的相图，有共晶反应， 也有包晶反应：
共晶反应（1455℃）： L1 C2S + CS，
包晶反应（1475℃）： L1+ C2S C3S2