《钢铁冶金原理》考试重点

B r 0

B

r f B B B

f 0

B r Fe a 《钢铁冶金原理》考试重点（最新）

注：主要知识点是基于老师上课提问的问题，限于名词、概念、公式的解析。

1、 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；而此修正系数称为活度系数。

具有纯物质、假想纯物质及 =1﹪溶液蒸汽压或两定律的比例常数的状态称为活度的标准态。 2、 、 、 的含义：

， 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。 指的是稀溶液以纯物质为标准态的活度系数，其值为常数。

3、 活度标准态选择的一般原则以及钢铁冶金过程中组分活度标准态如何选择？

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。 4、 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；

超额函数：实际溶液的偏摩尔量（或摩尔量）与假想其作为理想溶液时的偏摩尔量（或摩尔量）的差值。

ex B

G

=RT ln

B

r

ex m

G

=RT

ln B

B

x r

∑

5，为什么温度升高使实际溶液趋向于理想性质？

由()2

B

B T T G H T

???=-? 知：

2

ln B B

T r H RT ??=-?

当0B

H ?< 时，ln 0B

T r ??>； 当0B H ?> 时，ln 0B

T r ??<。 即温度升高时，成正偏差()1B r >的溶液的B

r

值减少；而成负偏差()1B r <的溶液的B r 值则增大，

溶液的有序态随温度的升高而减少。

6、 活度的测定及计算方法有哪些？请说明其原理。

7、 不同标准态下标准溶解吉布斯自由能计算式，有溶液参加的反应的标准吉布斯自由能的计算。 8、 扩散、分子扩散、对流扩散：

B w

扩散是体系中物质自动迁移、浓度变均匀的过程。

分子扩散是指在静止的纯物质体系中及溶液体系中，由于浓度梯度而引起的扩散。

对流扩散是指在流动体系中，由分子扩散和流体的分子集团的整体运动（即对流运动），使其内物质发生的迁移而引起的扩散。 9、

10、未反应核模型以及假定条件：

当固相反应物是致密的时，化学反应从固相物的表面开始，逐渐从矿块中心推进，反应物与产物层之间有较明显的界面存在；而反应在层间的相界面附近区域进行，因此形成的固相产物则出现在原来固相反应处，而原固相物内部则是未反应的部分，这称为未反应核模型。

未反应核模型假定：稳定态、矿粒为球形、一级反应、外扩散不成为限制环节。 11、写出菲克定律的一般式：

1dn c

J D A dt x

?=

=-? 式中：J ——扩散通量，21mol m s --??；

c x ??——在x 方向上的浓度梯度，4

mol m -?；

D ——扩散系数，21m s -?； A ——扩散流通过的截面积，2m ； x ——距离，m 。

12、 什么是化学反应速率？如何确定。

13、 什么是均相形核，异相形核？哪种形核更加容易？

均相形核是指反应产物在均匀相内形核；而在相内不溶解夹杂物或在反应壁上形核则称为异相形核。

异相形核更加容易。

14、 反应速率的影响因素有哪些？如何确定速率限制环节？

反应过程的影响因素主要有温度、固相物的孔隙度、固相物的粒度及形状、流体速度。 限制环节主要根据其影响因素对速率表现的特征来确定（具体见课本87页至89页）： ⑴利用测定的活化能估计法

()Q RT v Ae -=

⑵搅拌强度改变法

*

*

1c c

A dc t V c c

β-

=??-? 或 ()β

Φ=?c t l ，其中，=l v A

15、 金属熔体群聚态形成的依据是什么？

⑴ 可由衍射图的径向分配曲线的第一峰是否分裂为双峰来证明外，多利用金属的结构敏感的性质，随组成变化的特征来推测某些难以用衍射法测定的结构形态；

⑵当这些物性-组成的等温线上出现转折点时，就显示改组成处有种原子（离子）团形成；

⑶根据二元相图的化合物组成点处液相线上最高点的形状，判断液相中相当于化合物的群聚团出现的可能性。

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/m

2、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1/3

1(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，3

0(/)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：11220B B n dG n dG n dG ++

==∑或11220B B x dG x dG x dG ++==∑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、0

i 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：()B

H 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。 14、活度：在标准状态下，溶液中组分的热力学浓度，即活度是校正的浓度（或称有效浓度）。

15、活度系数：活度系B γ或B f 则是浓度的修正系数，它表示世纪溶液对选作标准溶液偏差的方向及程度。 16、活性点：固体表面的微观凸出部分的原子或离子的价键未被临近原子饱和，具有较高的表面能，常是化学吸附的活性点。

17、基元反应：反应物分子在碰撞过程中一步能生成生成物的反应，是反应的最基本类型，基元反应的速度与反应

浓度成正比。

18、扩散脱氧：利用氧化铁含量很低的熔渣处理钢液，使钢液中氧经扩散进入熔渣中，而不断降低的脱氧方法。

19、拉乌尔定律：在溶液中当组分B 的1B x →时，它的蒸汽压与其浓度B x 成线性关系：*

B

B B p p x '=。 20、理想溶液：在一定温度下，溶液中所有组元都服从拉乌尔定律的溶液。

21、炉渣：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，它是金属提炼和精炼过程中，除金属以外

的另一产物。

22、炉渣碱度：炉渣中主要的 碱性氧化物的质量分数性氧化物的质量分数之比。

23、硫容量：熔渣容纳或吸收硫的能力，Cs 24、磷容量：熔渣容纳或吸收磷的能力，Cp

25、炉渣熔点：加热时固态完全转变为均匀液相的温度，也就是炉渣相图的液相线或液相面的温度。 26、莫来石：23Al O 与强酸性氧化物2SiO 生成的化合物，化学式为23232Al O SiO -。

27、泡沫渣：冶炼过程中，有气体进入熔渣内，被分散成微小气泡，而不在聚合时，熔渣体积膨胀，形成泡沫渣。 28、气体溶解的平方根定律：在一定温度下，双原子气体在金属中的溶解度与该气体分压的平方根成正比。 29、熔析：熔体在熔融状态或缓慢冷却过程中，使液相或固相分离。

30、熔化性温度：为了使高炉冶炼顺行，应使炉渣熔化后的温度能保证炉渣达到自由流动的最低温度。

31、容量性：把熔渣具有容纳或溶解硫、磷、氮、氢或水汽等物质的能力称之为炉渣的容量性。 32、双模理论：两相间反应界面两侧都存在着表征扩散阻力的浓度边界层的模型称为双模理论。

33、脱氧：向钢液中加入与氧亲和力比较大的元素，使溶解于钢液中的氧转变为不溶氧化物，自钢液中排出。

脱氧按除氧方式可分为3种：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧。

34、稳定态：所谓稳定态是指反应速率不随时间而变化且各环节速率相等的状态。

35、相互作用系数：铁液中组分活度的相互作用系数表明了铁原子与组分及组分之间作用力的性质。

36、选择性氧化：用控制温度及体系压力的方法，控制金属熔体中元素的氧化，达到保留某些元素或者氧化富集某

些元素的目的的，这种方法称为选择性氧化。

37、吸附方式：气体在固体表面的吸附分为物理吸附（仅有范德华力作用，吸附活化能20KJ 在以下。）和化学吸附（有化学键形成，吸附活化能在80KJ 以上。）。

38、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。 39、氧势：体系中氧气的相对化学位，22()ln O O O RT P π=。

40、正规溶液：混合焓不为零，但混合熵等于理想溶液混合熵的溶液称为正规溶液。 41、自扩散（本征扩散）：具有较高能量的原子从一个平衡位转移到另一个平衡位，称为自扩散。互扩散（杂质扩散，化学扩散）：溶液中组分的原子在浓度梯度的作用下，向吉布斯能减小的方向的移动，称为互扩散。

42、正吸附：溶剂质点间的作用力大于溶剂和溶质质点间的作用力时，溶质质点被排挤到溶液表面上，溶液的表面张力降低。溶解组分在表面上出现的这种过剩称为正吸附。

43、真空脱氧：利用真空的作用降低与钢液平衡的CO

p '，从而降低了钢液的[]w O 及[]w C 量。 二、简答题

1、多相反应的三个环节：

1）反应物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。 2、反应级数及确定及方法：化学反应的速率方程中各物浓度的指数称为各物的分级数，所有指数的总和称为反应总级数。对于不太复杂的反应常采用尝试法或采用作图法。

3、分解压的影响因素：1）温度2）固相物的相变3）分散度的影响4）固相物溶解形成熔体或复杂化合物

4、工业上按照还原剂的种类不同，可将还原过程分为三类：1）用可燃气体做还原剂的间接还原法； 2）用固体碳做还原剂的直接还原法；3）用金属如Si 、Al 做还原剂的金属热还原法。

5、活度标准态的选择及转换：选择：一般作为溶剂或浓度较高的组分可以选纯物质作标准态，当其进入浓度较大的范围内时，其活度值接近于其浓度值。组分浓度比较低时，可选用假想纯物质或1%溶液作标准态，而进入浓度较小的范围内，其活度值也接近其浓度值。 1）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，则可视[]100%w Fe =，

[]1x Fe =，以纯物质为标准态时，[]1Fe a x Fe ==，而1Fe γ=。因此，平衡常数式就不包括Fe 的活度了；

2）形成饱和溶液的组分B 以纯物质为标准态；3）溶液属于稀溶液，选H K 标准态；4）熔渣组分的活度常选用纯物质标准态。转换：1）纯物质标准态活度与假象纯物质标准态活度之间的转换：0

()()B R B B H a a γ=。 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：

[]0

[%]

100B R A B

B B

a M a M γ=

?。 3）假象纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换：

[][%]

100B H A

B B

a M a M =

。

6、金属熔体的结构模型： 答：1）自由体积模型；2）空位模型；3）群聚团模型。

7、基元反应与非基元反应的异同点有哪些？

答：基元反应一步完成，非基元反应则由两个或多于两个基元步骤组成，基元反应与非基元反应中的每步都服从质量作用定律。

8、硫化物在高温下的化学反应有哪几种类型，写出反应方程式。

答：1）222232SO MeO O MeS +=+是各种有色金属硫化矿氧化焙烧的基础2）22SO Me O MeS +=+是金属硫

化物直接氧化成金属的反应3）S e M MeO O e M MeS '+='+是造硫熔炼的基本反应4）

232SO Me MeO MeS +=+是金属硫化物与其氧化物的交互反应5）Me S e M e M MeS +'='+是硫化反应

9、炉渣的分类：1）以矿石或精矿为原料进行还原熔炼，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，称为冶炼渣或还原渣；2）精铁粗金属，由其中元素氧化形成的氧化物组成的炉渣，称为精炼渣或氧化渣； 3）将原料中的某有用成分富集与炉渣中，以利于下道工序将它回收的炉渣，称为富集渣。 4）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，称为合成渣。 10、炼钢过程中，各合金元素加入的时间及有害元素去除的方法：

1）在炼钢过程中不被氧化的有害元素，应在选择时加以剔除，如Pb 、Sn 、Cu

2）在炼钢过程中不被氧化的，是炼钢过程所需的元素，可在入炉原料中加入，如W 、Mo 、Ni 3）Gr 、Mn 、Nb 、V 等在电炉中部分氧化，还原期加入

4）Si 、Ti 、Al 等基本上能完全氧化，脱氧时引入，出钢时加入。 11、如何判定一个方程是几级基元反应？如果不是基元反应解释原因。

答：反应级数大都要经过实验测定。如果测定的反应级数等于反应式中反应物分字数之和时，级数为正数，则这类反应的反应式能代表反应的机理，该反应是基元反应，若反应级数不等于反应式中反应物之和，则不是基元反应，因为这种反应的实际步骤并不是按照化学反应式进行的，而是比较复杂的，往往由几个基元反应来实现其中最慢的一个基元是反应速率的限制者。而整个反应的级数则与这一反应的级数相同。但如反应受几个基元反应的限制，则级数可能是分数。 12、熔渣中离子的种类：组成熔渣的基本离子是简单离子：2Ca +2Mg

+

2Fe +2Mn +2O -2S -F -等和两个以上原子或

简单离子结合而成的复合阴离子或称络离子：44SiO -627Si O -2FeO -34PO -

2AlO -等。

13、熔渣的氧化物的分类：1）酸性氧化物：渣中能解离出2O -离子的氧化物如：2SiO 、25P O 、25V O 、23Fe O 2）碱性氧化物：渣中能吸收2O -转变为络阴离子的氧化物如：CaO 、MgO 、FeO 、MnO 3）两性氧化物：在酸性渣中能解离出2O -显示碱性，而在碱性渣中能吸收2O -显示酸性的氧化物如：23Al O 2TiO 23Cr O

14、“去碳保铬”的热力学条件： 答：1）提高熔池温度，向熔池内吹氧；2）降低CO

p '；3）提高[]C 的活度系数；4）采用更高的真空度和适当高的温度。

15、2H 还原FeO ，包括那几个环节，限制性环节一般是什么？ 答：包括五个环节：H 2的外扩散，H 2的内扩散，界面化学反应，H 2O 内扩散，H 2O 的外扩散。限制性环节一般是：H 2的内扩散和界面化学反应。

16、熔渣的结构理论：分子结构假说和离子结构理论。

1)分子结构假说：它把熔渣看成是各种分子状指点组成的理想溶液。即每种氧化物有两种分子存在，以简单氧化物存在的叫做自由氧化物，以复杂氧化物存在的叫做复合氧化物。分子结构假说认为，只有自由氧化物才具有化学反应能力，参加化学反应。在假定熔渣是理想溶液时，自由氧化物的浓度等于其活度，由于书写平衡常数。 2)离子结构理论：离子理论认为，熔渣是由带电质点，即离子所组成，但并不否定其内有氧化物或复合化合物的出现，可是它们不是分子，而是带电荷的离子群聚团。

17、什么是熔渣，它分为哪几类？ 答：熔渣是火法冶金过程中形成以氧化物为主要成分的多组熔体。根据冶炼过程的不同分为四类：冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。

18、什么是反应度，请分析。 答：已反应了的物质重量占原始重量的百分数，称为反应度，一般用R 表示。

00

w w

R w -=

，0w --初始质量，w --反应后质量。 19、速率限制环节的确定法：1）利用测定的活化能估计法；2）搅拌强度改变法；3）假设的最大速率确定法。

20、什么是金属热还原，常用的有那俩种热还原。请写出反应通式。

答：利用和氧亲和力强的金属去还原和氧亲和力弱的金属的氧化物，制取不含碳的纯金属或合金的方法，称为金属热还原。常用的金属热还原法有：硅热法、铝热法。

反应通式为：M y x

O Al Al O M y y x +=+3231311 222SiO M y x Si O M y y x +=+

21、铁液中元素的溶解及存在形式：1）过度族元素（Mn 、Ni 、Co 、Cr 、Mo ），它们在高温的晶格与Fe δ的晶格大

致相同，原子半径和铁原子的半径又相差很小，能够与铁无限溶互溶，以阳离子的金属键结构，形成置换式溶液；2）碳：当[] 3.65%w C <时，铁液中可能形成3Fe C 或4Fe C 的群聚团，而在碳浓度很高时，可能形成FeC 群聚团，其内还可能有微观石墨析出；3）硅：硅在铁液中与铁原子形成共价键分数很高的FeSi 群聚团；4）氢和氮：它们溶于铁液中以单原子形式存在，溶解度很小，形成稀溶液。氢离子、氮离子溶于铁液中形成间隙溶液。 22、铁液中H 和N 的溶解形式及特点。

答：平方根定律证明了它们以单原子溶解。氢溶于铁液中放出电子，形成金属键。因为H 原子只有一个电子，所以在铁液中成正电荷的离子—质子。N 溶于铁液中，也参与金属键的形成，以3N +或5N +离子形式存在。N 离子亦位于铁原子之间形成间隙溶液。H 和N 在铁中的溶解度不仅随温度变化名而且与铁的晶形及状态有关。 23、为什么有些金属的氧化物呈两性变化？ 答：某些金属的氧化物在碱性条件下，阳离子静电势高，吸收2O -呈酸性；在酸性条件下，阳离子静电势低，解离出2O -呈碱性。

24、相互作用系数的定义是什么？请解释其作用。 答：将%[][]0

lg []i w i w j f w j →??? ?

???定义为j

i e 称为活度相互作用系数。 意义：当铁液中i 的活度保持不变j 组元的质量每增加1%时所引起i 组元活度系数对数值的改变。 25、写出氧化脱P 的分子反应式及离子反应式，并分析有利于脱P 的热力学条件。 答：][5)4()(4)(5][252Fe O P CaO CaO FeO P +?=++，][5)(2)(8)(5][23422Fe PO O Fe P +=++-

-+

有利条件：低温，高碱度，高氧化亚铁，高渣量。

26、氧化物酸碱性强弱顺序：223223225CaO MnO FeO MgO CaF Fe O TiO Al O SiO P O ←→ 27、氧化脱硫的分子反应式及离子反应式，并分析有利于脱S 的热力学条件。

答:[]()()[]FeS CaO CaS FeO +=+，22[]()()[]S O S O -

-

+=+热力学条件：高温，高碱度，高渣量，低氧化亚铁。 28、影响P 容量的因素：氧分压、碱度、碱性氧化物浓度。 29、影响界面张力的熔渣组分的分类：

答：1）不溶解或极微小溶解于金属液中的熔渣组分；2）能分配在熔渣与金属液间的组分。 30、影响界面张力的金属液的元素分类：

答：1）不转入渣相中元素；2）能以氧化物形式转入渣中的元素；3）表面活性很强的元素

31、冶金计算中，金属熔体采用那几种标准态，熔渣采用何标准态？答：在冶金过程中，作为溶剂的铁，如果其中元素溶解量不高而铁的浓度很高时，则可视[]100%,[]1w Fe x Fe ==，以纯物质为标准态，1Fe a =。溶解在铁液中的其他元素浓度较低，常以1%溶液为标准态。熔渣中组分的活度常选纯物质为标准态，这是因为其浓度比较高。

三、计算题

1、下图（左）是具有一个不稳定二元化合物的三元系相图，分析其中m 点在温度降低过程中液相及固相的变化，

并在图中标出结晶路线。

2、上图（右）为CO 还原铁的各级氧化物平衡曲线图。回答下列问题：(1)写出各曲线的反应方程式；

(2)在图上各区域内标出稳定存在的固相； (3)在图中a 点体系中放入Fe ，保持a 点体系的温度及气相组成不变，分析体系中将有哪些反应发生？最终存在的固相物质是什么？

答：(1)曲线1：3 Fe 2O 3+CO=2Fe 3O 4+CO 2 曲线2：Fe 3O 4+CO=3FeO+CO 2

曲线3：FeO+CO=CO 2+Fe 曲线4：1/4Fe 3O 4+CO=3/4Fe+CO 2

(3)过a 点作等温线，交曲线(3)于点a’，交曲线(2)于点a’’，利用等温方程分析。对于曲线(3)：FeO+CO=Fe+CO 2，

22'%%ln ln %%a a CO CO G RT RT CO CO ????

?=-+ ? ?????，()()()()22''%%%%a a a a CO CO CO CO ><；

22'%%%%a a CO CO CO CO ????> ? ?????，22'%%ln ln 0%%a a

CO CO G RT RT CO CO ?????=-+> ? ?????

发生反应(3)的逆反应：Fe+CO 2= FeO+CO ，Fe 被氧化为FeO 。对于曲线(2)：Fe 3O 4+CO=3FeO+CO 2

22''%%ln ln %%a a CO CO G RT RT CO CO ?????=-+ ? ?????，()()()()22''''%%%%a a a a CO CO CO CO <>；

22''%%%%a a CO CO CO CO ????< ? ?????，22''%%ln ln 0%%a a

CO CO G RT RT CO CO ?????=-+< ? ?????

反应(2)的逆反应不可能发生，FeO 不会被进一步氧化为Fe 3O 4。体系最终稳定存在的固相物质是FeO 。 3、在真空中，向含Gr18%，Ni9%的不锈钢中吹氧，使C 含量下降至0.02%，钢液温度低于1630度。 计算所需真空度。已知：34()4[]3[]4934706617.22s C Cr O Cr CO G T +==?=-

0.14,0.024,0.012,0.0003,0.12,0.0002C Cr Ni Cr C Ni C C C Cr Cr Cr e e e e e e ==-==-=-=

解：344[]()3[]4934706617.22m C Cr O Cr CO rG T +==?=-

34

3464

ln 8.314 2.303lg 934706617.22934706lg lg 32.24 6.857.0810192319.147

[]lg [][][]0.0003180.120.02m Cr CO Cr CO CO C Cr C Ni

Cr Cr Cr Cr Cr Cr rG RT k T k T

a a k a p p a a f w Cr f e w Cr e w C e w Ni θθθ

?=-=-?=-∴==-+==?=?==++=-?-?3

0.00029 6.0100.9860.9861817.75

[]lg [][][]0.140.020.024180.01290.32

0.4780.4780.020.0096

Cr Cr C Cr Ni C C C C C C C C f a a f w C f e w C e w Cr e w Ni f a -+?=-?==?===++=?-?+?=-==?

=0.057CO p == 真空度50.05710 5.7p kPa '=?=

4、在下述条件：温度1873T K =；熔渣成分为：(%)12.02FeO =，(%)8.84MnO =，(%)42.68CaO =，

(%)14.97MgO =，2(%)19.34SiO =，25(%) 2.15P O =。测得与此熔渣平衡的钢液中的氧浓度为[%]0.058O =，

氧在钢液中的溶解属于稀溶液。已知：(FeO)=[O]+Fe (l)，6320

lg 2.734K T

=-

+ (1)根据实际测定的钢液中的氧浓度，计算熔渣中FeO 的活度及活度系数。 (2)利用完全离子溶液模型计算FeO 的活度及活度系数，不引入离子活度系数。

(3)利用完全离子溶液模型计算FeO 的活度及活度系数，引入离子活度系数：(

)

2244

lg 1.530.17Fe O SiO x γγ+--=-∑

组分

225∑n B n

0.167

0.125

0.762

0.374

0.322

0.015

1.765

0.167

0.09461.765

FeO x =

=，在1873T K =条件下，钢液中的氧浓度[%]0.058O =。 (FeO)=[O]+Fe (l)，6320lg 2.734K T =-

+。1873T K = 6320

lg 2.7340.6401873

K =-+=- [%]0.23F e O O K a =

= []0.0580.2520.23O FeO w a K

=

=

=，0.252

2.6640.0946

FeO FeO FeO a x γ=== (2)根据完全离子溶液模型，熔渣中的离子有：Fe 2+、Mn 2+ 、Ca 2+、Mg 2+、O 2-、SiO 4-、PO 43-。

1mol 二价碱性氧化物电离形成1mol 阳离子和1molO 2-：CaO=Ca 2++O 2-，FeO=Fe 2++O 2-，MnO=Mn 2++O 2-，MgO=Mg 2++O 2- 所以： 2CaO Ca n n += 2F e O Fe n n += 2M n O Mn n n += 2M g O Mg n n +=

1.428CaO FeO MnO MgO B n

n n n n +

=+++=∑

络和离子按下列反应形成：24242SiO O SiO --

+=，424

0.322SiO SiO n n -==，消耗2220.644SiO O n n -==

2325432P O O PO --

+= 3254

20.015P O PO n n -== 消耗22530.045P O O n n -==

所以：2225230.739SiO P O O B n n

n n -+

=

--=∑，2434

4

1.091B O SiO PO n n n n ----=++=∑

阳离子及阴离子的摩尔分数为：220.7620.5341.428Ca Ca B n x n

+

++

=

=

=∑，220.167

0.1171.428

Fe Fe B n x n +++===∑ 220.1250.0881.428Mn Mn B n x n

+

++

=

==∑，220.347

0.2621.428Mg Mg B n x n +++===∑，220.7360.6771.091

O O B n x n ---=

==∑ 220.1170.6770.079FeO Fe O a x x +-==?=，0.1670.09461.765

FeO FeO n x n =

==∑，0.079

0.8350.0946FeO FeO FeO a x γ===

(3)引入离子活度系数，计算公式为：2222FeO Fe O Fe O a x x γγ+-+-=

()43442244lg 1.530.17 1.530.17SiO PO Fe O SiO B n n x n γγ--

+-

--+??=-=-?

?????

∑∑0.3220.0301.530.170.3241.091+??

=-=???? 2222 2.100.1170.6770.166FeO Fe O Fe O a x x γγ+-+-==??=，0.166

1.7550.0946

FeO FeO FeO a x γ=

==