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。
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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。