冶金原理终极版复习题_冶金原理复习题

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第一章

1.冶金原理研究的主要内容

一冶金过程热力学：应用化学热力学研究冶金反应进行的可能性。二冶金过程动力学：运用宏观化化学原理研究冶金反应进行的机理，揭示控制步骤

三冶金溶液：包括冶金熔体和水溶液，是冶金反应进行的介质。2热力学第一，二定律盖斯定律

热力学第一定律的数学表述：△V=Q+w dv=sQ+sW Q表热能，w表体系状态变化所坐的功，d表微分，s表微小变化，变量sQ与sW取决于经过路程，而dv仅取决于始末态（可表述为：能量不会被创造也不会消失）

盖斯定律：化学反应热效应只决定于反应的始末状态与过程途径无关。热力学第二定律：当不同温度的能源相接触时，热会自动且不可逆地传向低温能源，直至两者处于同一温度为止。

3化学反应等温式及应用及平衡计算常熟 化学反应等温式：△G=△G°+RTlnJ △G°=-RTlnk k即为反应的平衡常数，因△G°是物质温度的函数，所以k也是温度的函数

应用：一是对反应方向的判断，如反映在某条件下可否进行，多个反应存在的体系中那个反应能优先进行，二是有关反应限度的计算，如给定反应温度和部分反应物浓度时，求另一反应物的平衡浓度，在给定反应物浓度时的反应温度等。4溶液（拉乌尔，亨利定律）

理想溶液指分子和原子间不发生相互作用的溶液

拉乌尔定律：在一定温度下。稀溶液中溶剂A的蒸汽压Pa等于纯溶剂的蒸汽压PA°乘以溶剂的摩尔分数 PA=PA°*A 亨利定律：在一定温度下，气体在液体中的溶解度与该气体的平衡分压成正比，即PB=KbCb 5法拉第定律：Q=n*z*f（n为物质摩尔数，z为反应式中的电子计量数，F为法拉第常数，为96500c.mol-1）第二章

能斯特方程：

三元相图8个规则

1等含量规则2等比例规则3背向规则4直线规则5杠杆规则6重心原理7交叉位规则8共轭位规则 二简单三元共晶形象图

液相区 液相面 界线 元变点 平衡相数 1 2 3 4 自由度 3 2 1 0 第三章

多相反应的三个环节：1反应物扩散到反应界面上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。

未反应核模型五个步骤（内外扩散化学反应）：

1反应物B（g，1）由流体相中通过边界层向反应固体产物E（s）表面的扩散——外扩散 2反应物B（g，1）通过固体生成物E（s）向反应界面的扩散——内扩散 3反应物B（g，1）在反应界面上与固体A发生化学反应——界面化学反应 4生成物D由反应界面通过固体产物层向外扩散 5生成物D（g，1）通过边界层向外扩散

影响反应速率的因素：1温度2固相物的孔隙度3固相物的粒度及形状4流体流速 第四章

分子理论：1熔渣是由电中性的分子组成的2分子间的作用力为范德华力3熔渣中的简单氧化物分子与复杂化合物分子间处于动态平衡4熔渣的性质主要取决于自由氧化物的浓度，只有自由氧化物参加与熔渣中其它组元的化学反应。离子理论：1熔渣具有电导值2熔渣可以电解3熔渣具有电解质溶液的特性4熔渣中最小扩散单元为离子5炉渣的简单氧化物和复杂化合物的基本单元均为离子。

氧化物的分类：碱性氧化物，酸性氧化物，两性氧化物。

对于一定组成的熔盐或熔渣，降低粘度有利于离子的运动，从而使电导率增大 电导率与粘度的关系：kn*n=k 第五章

1.还原剂的选择原则：1.X对A的亲和势大于Me对A的亲和势，对于氧化物，在氧势图上△fG*(xo)-T线应位于△fG*（meo）-T线之下，xo的分解压应小于Meo的分解压2.还原产物XA易与产出的金属分离3.还原剂不污染产品→不与金属产物形成合金或化合物4.价廉易得→碳是Meo的良好还原剂

试述高温条件下有固体c存在时的还原反应和低温条件下有何异同，为什么？ 1）低温条件下影响反应平衡的因素有温度，压力和气相成分浓度%CO2或%C三个 f=1总压一定时两个反应的同时平衡的平衡温度和%CO也一定 总压改变温度和%CO也改变，温度低于平衡温度时，只有Meo稳定存在2）而在高温条件下，平衡温度仅随压力改变，压力一定 平衡温度也一定，这是在高温下 气相中CO，平衡浓度很低，可忽略不计，还原反应可加和为Meo+c=Me+CO，在平衡因素中只有温度和气相CO的压力

3)低温下，还原反应中CO2，CO共存，Meo的还原取决于以下反应的平衡 MeO+CO=Me+CO2 CO2+C=2CO 影响因素有温度压力和气相成分浓度 第六章

1炼钢的任务

1）降碳：使碳降到钢种所需的碳量，但碳氧化之前，硅锰都大量氧化。2）脱S,P：高炉炉料中P全部进入铁水中，S部分进入。3）脱氧：以免造成浇注时二次沸腾及钢锭疏构，皮下气泡等缺陷。4）脱气：[H] [N]。5）合金化：加入合金元素。6）去除杂志：去除各类氧化物。7）去除有害元素：cu，cd，As，Sb，si 2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，这种方法称为选择性氧化 3脱碳反应的特点及作用

脱碳反应是贯穿炼钢过程中始终的一个主要反应，炼钢的重要任务之一就是要把熔池中的碳氧化脱至所炼钢 作用： 1从熔池排出CO气体所产生的沸腾现象，使熔池受到激烈地搅拌，起到均熔池成分和温度的作用。

2大量的CO气体通过渣层是产生泡沫渣和气—渣—金属三相乳化（增大接触面积，加快反应过程）的重要原因。

3上浮的CO气体有利于清除钢中气体和夹杂物，从而提高钢的质量。

4在氧气转炉中，排出CO气体的不均与性和它造成的熔池上涨往往是产生喷溅的主要原因

四.Si，Mn氧化反应特点

硅和锰在溶液中均有无限的溶解性，硅可以铁液中形成金属的化合物FeSi，在炼钢温度下硅可氯化成为SiO2，锰在铁液中溶解时无化学作用，炼钢时可形成MnO，MnS 等化合物，在炼钢温度下，锰的蒸汽压比铁高的多，所以应该注意在氧流作用区的高温下锰蒸发的可能性。

硅在熔铁中形成的溶液不是理想溶液，对亨利定律有很大的负偏离，fSi亦受熔铁中其他元素的影响，在碱性渣中QSiO2很小，在酸性渣中QSiO2约等于1.锰在熔铁中形成近似理想溶液，因此可取QMn=【Mn】，在碱性渣中QMnO较高，温度升高后锰可被还原，酸性渣中，QMnO很低，可使锰的氧化较为完全。五 脱S.P的影响因素

脱P，1，温度 2，碱度 3，FeO 4，合金成分

脱S 1，温度 2，碱度 3，Ao 4，金属中fs

脱磷/硫的热力学条件: 脱磷：1.温度的影响：脱磷是强放热反应，降温有利于Kp上升，所以熔池温度低有利于脱磷 2.碱度的影响：因CaO是使rP2O5 降低的主要因素，故碱度上升利于脱磷（不能过大）3.（FeO）的影响：碱度在2.5以下，增加碱度对脱磷的影响最大，碱度在2.5-4.0增大（FeO）对脱磷有力，但过高的（FeO）使脱磷能力下降 4.合金成分的影响：金属杂质元素会对fp造成影响，C,O,N,Si,S等的含量可使fp增加，增加Cr量使fp减小，Mn,Ni影响不大，fp利于脱P杂质元素的氧化物会改变炉渣的性质，进而间接影响脱磷5.渣量的影响：增加渣量可稀释[P2O5]的浓度进而降低%P，因而多次换渣利于脱磷。

脱硫：1.温度;热力学上看[S]-.[S]热效应不大，因此T对脱硫影响不大2.(NO)2-:提高渣中氯离子的原子分数即提高炉渣中碱度，有利于脱硫3.[o]与（FeO）：降低AO有利于脱硫，故降低（%FeO）有利于脱硫4.fs和rs2-：增大金属fs和降低渣中的rs2-均有利于脱硫。

第七章

一 熔析对体系的要求

杂志与主体金属熔点相差较大，共晶点的组成应非常靠近主金属一侧，共存相应该易于分离（液固相的比重差应较大，液相的粘度较小）二区域精炼的影响因素

1区域精炼次数n 2熔区长度l 3熔区移动速度f 4其他 三分离因数

1.当βA/B＞1 时，A优先进入气相，B保留在溶液相；βA/B越大，分离效果越好2当βA/B＜1时，A保留在溶液相，B优先进入气相；βA/B越小，分离效果越好。3当βA/B=1时，不能用蒸馏法分离4βA/B与两物质饱和蒸汽压的差值及YAYB有关

4蒸馏精炼的热力学计算 第八章

在电位序中电性最负的一些金属，如铝，镁为什么不能用电解法从其盐类的水溶液中析出，却能用熔盐电解法制取？

各种轻金属在电位序中属于电位最负的金属，不能用电解法从其盐类的水溶液中析出。在水溶液电解的情况下，阴极上只有氢析出，且只有该金属的氧化水合物生成。

以铝熔盐为例，说明何谓临界电流密度？并分析其主要影响因素？ 阳极效应是发生在阳极上的一种特殊现象，当其发生时，阳极上出现许多细小而明亮的电弧，槽电压升高到数十伏。此时阳极电流密度称为~ 影响因素：熔盐的性质，表面活性离子的存在，阳极材料以及熔盐温度等。熔盐点解的电流效率一般比较低，其原因何在？影响因素有哪些？

1温度，温度过高，电流效率会降低。这是由于温度升高，增加了金属在电解质中的溶解度，加剧了金属低价化合物的挥发等。但温度又不能过低，因为温度过低又会使电解质粘度升高，而使金属的机械损失增大。

2电流密度，电流密度增大电流效率提高，但是电流密度过高，将会引起多种离子共同放电，反而会降低电流效率。

3极间距离，极间距离增大，使得阴极附近溶解下来的金属向阳极区扩散的路程加长，因而减少了金属溶解损失，而使电流效率提高。4电解槽结构 5电解质组成冶金原理研究内容：1冶金过程热力学2冶金过程动力学3冶金溶液

溶液中拉乌尔定律：稀溶液溶剂A的蒸汽压Pa，纯溶剂蒸汽压Pa，溶剂的摩尔分数Xa

Pa=Pa*A

亨利定律：B气体中在溶液中的溶解度Cb，该气体的平衡分压PbPb=KbCb 法拉第定律Q=nzf

aA+bB=gG+rR 三元相图8个规则：1等含量规则2等比例规则3背向规则4直线规则5杠杆规则6重心骨

原理7交叉位规则8共轭位规则

液相区

液相面

界线

无变点 相数自由度 3

0 多相反应的三个环节：1反应物扩散到反应界面上2在反应界面上进行化学反应3反应物离

开反应界面向相内扩散

质量作用定律：基元反应的速率与反应无得浓度积成正比aA+bB=cC+dD r=KCaCb 影响反应速率的因素：温度，流速，固体反应物孔隙度，颗粒度，致密度。

还原剂的选择原则：x对A的亲和势大于Me对A的亲核势。还原产物XA易与产出的金属分离。还原剂不污染产品。价廉易得。

金属氧化物的碳还原：1温度高于1000度时，气相中CO2的平衡浓度低，还原反应表示为 MeO+CO=Me+CO2

CO2+C=2CO

MeO+C=Me+CO 2)温度低于1000度时，碳的气化反应平衡成分中 CO,CO2共存，MeO的还原反应取决于以下两个反应同时平衡：MeO+CO=Me+CO2 CO2+C=2C 炼钢的目的：1.降碳 2.脱S.P 3脱氧 4.脱气 5.合金化.加入合金元素6.去除杂物.各类氧化物7.去除有害元素Cu,Cd,As,Bi 脱碳反应作用：1从熔池排出CO气体产生沸腾现象，使熔池受到激烈的搅拌，起到均匀熔池成分和温度的作用。2.大量的CO气体通过渣层是产生泡沫渣和气——渣——金属3相乳化的重要原因。3.上浮的CO气体有利于清除钢中气体和夹杂物，从而提高钢质量。4.在氧气转炉中，排出CO气体的不均匀性和由它造成的熔池上涨往往是产生喷溅的主要原因 脱S,P影响因素：1.温度的影响 2.碱度的影响 3.FeO的影响 4.金属成分的影响 5.渣量的影响

未反应核模型:1反应物由流体相中通过边界层向反应固体产物表面扩散——外扩散。2反应物通过固体生成物向反应界面的扩散——内扩散。3.反应物在反应界面上与固体A发生化学反应——界面化学反应。4.生成物由反应界面通过固体产物层向外扩散.5生成物通过边界层向外扩散。

脱磷反应的影响因素：1温度T↑K↓ 强效热反应，中温{1400~1500度}脱磷

2熔渣组成 碱度R↑LP↑ FeO:高FeO有助于碳的熔化

熔析对体系的要求：1杂志与主体金属熔点相差较大2共晶点的组成应非常靠近金属一侧3共存相应该易于分离。

影响区域精炼因素：1区域精炼次数n，随着n↑提纯效果增加。2熔区长度L在前n次区熔时增加L有利于提高提纯效果。3熔区移动速度f，f降低，有利于液相中杂志的扩散，f过低，设备生产能力低。4其他凡能强化液相传质速度的因素均能提高提纯效果。电极极化过程：1.反应原子由熔体向双电子层移动并继续经双电层向电报表面靠近2.反应离子在电极表面进行电极反应前的转化过程3.在电极上的电子传递4.反应的产物在电极表面进行反应后的转化过程

电流效率低原因：1.电解产物的逆溶解损失2.电流空耗3.几种离子共同放电

影响电流效率的因素：1.温度T升高，电流效率降低2.电流密度，密度增大，提高电流效率3.极间距离，距离增大，电流效率提高4.电解槽结构5.电解质组成临界电流密度：阳极上出现许多智孝而明亮的电弧，槽电压升高数十伏，此时阳极的电流密度称为临界电流密度。影响因素：熔盐性质，表面活性离子的存在，阳极材料，熔盐温度.名词解释

相：一个相是指体系中性质和成分一致的一部分物质

组元：任一给定体系中所包含的一系列不同的单质或稳定化合物 自由度：在不改变体系中相数目的条件下，可在指定范围内独立改变的影响系统状态的内部和外部因素的数目

理想溶液：分子与原子之间不发生碰撞的溶液

电极电势 [考]：当电极与溶液接触时，由于离子或者电子的迁移会在其相界面处产生电势差，由于静电力的作用，这种迁移会达到一种平衡态，这时的电位差即为电极电势

电流效率 [考]:阴极上金属的析出量与在相同条件下按法拉第定律计算出的理论两之比

表面吸附 [考]：溶液表面的浓度常常和溶液内部不同，这是因为部分会使表面张力降低的元素会自动地向表面迁移，从而使表面自由能降低，这一现象即为表面吸附。

表面张力：液体表层分子受到内部分子的吸引，趋于挤向液体内部，使液体表面趋于缩小容易在表面的切线方向产生缩小表面的力，叫表面张力。

限制性环节：冶金反应为多相反应，通常包括三个环节，反应总速度取决于各个环节中最慢的环节，称为限制性环节

热容：它是物质在某条件下温度升高或降低一度吸收或放出的热量 金属熔体：液态的金属和合金，如铁水、钢水、粗铜、铝液等。

熔渣： 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。熔盐：盐的熔融态液体，通常指无机盐的熔融体。置换型固溶体：各组分的原在晶格结点位相互置换，置换的异种原子的半径差别不大 间隙型固溶体：组分的原子占据了本体晶格的空隙位，两种原子的半径差别很大。直接氧化：是指气体氧同熔池的杂质直接发生作用，而优于铁被氧化

间接氧化：氧首先和铁结合，然后Feo扩散到熔池内部并溶于金属中，杂质元素同溶于金属中发生氧化反应 直接还原:用C还原氧化物

间接还原：用Co或者H2还原氧化物 选择性氧化 [考]：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，这种方法称为选择性氧化。碱性氧化物：能供给氧离子O2-的氧化物、酸性氧化物：能吸收O2-而形成复合阴离子的氧化物 炉渣的碱度：（%Cao）/（%Sio2）

炉渣的酸度：酸性氧化物中氧的含量之和/碱性氧化物中氧的含量之和 碳氧浓度积：[%C][%O] 硫磷分配比：脱硫（磷）反应时，渣中硫（磷）的浓度与钢液的比值 表面活性物质 [考] ：凡是能降低表面张力的物质都称为表面活性质

萃取精炼 [考]：在一定温度下，在熔融粗金属中加入附加物，附加物与粗金属内杂质生成不溶解于熔体的化合物而析出，从而达到精炼的目的。两性氧化物：在酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈酸性，而在碱性氧化物过剩时则又会吸收氧离子形成配合阴离子而呈酸性的氧化物。助溶剂： 难溶性药物与加入的第三种物质在溶剂中形成可溶性分子间的络合物、缔合物或复盐等，以增加药物在溶剂中的溶解度。碱度：熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量（质量）之比用R（B、V）表示。

酸性渣：以酸性氧化物为主的炉渣称为酸性炉渣。碱性渣：以碱性氧化物为主的炉渣称为碱性炉渣，溶渣的氧化性取决于（渣中FeO的含量）。

氧化渣：能向金属液输送氧、使金属液被氧饱和或使金属液中的杂质氧化的渣。还原渣：能从金属液中吸收氧、即发生金属液脱氧过程的渣。直接还原：用C还原氧化物； 间接还原：用CO或H2还原氧化物

区域精炼：在一个温度分布不均匀的体系中，当连续降温时，先凝固部分与后凝固部分有不同的组成。

超电位：实际电极电位倒3e之差

实际分解电压：能使电解质熔体连续不断的发生电解反应所必须的最小电压。去极化：降低超电位，使电极过程向平衡方向移动。极化：偏离平衡电极电位的现象。电流效率：指发生一定数量的金属，理论上应消耗的能量与实际上消耗的能量之比。

电极电位：金属浸于电解质溶液中，显示出电的效应，即金属的表面与溶液间产生电位差，这种电位差称为~ 理论分解电压：通常将两电极上产生迅速的连续不断的电极反应所需的最小电压。

边界层：当粘性流体沿固体壁面流动时，由于流体与固体表面的摩擦作用在靠近壁面的流体薄层内，产生很大的速度梯度，紧贴壁面的流体流速为零，离开壁面，在垂直流动方向上，流体的速度迅速增加，直至趋近主流速度，把靠近壁面的流体薄层称为边界层。

填空题

冶金中常用的两个三元体系：Cao-Feo-Sio2、Cao-Al2O3-Sio2 冶金原理研究的主要内容：冶金过程热力学、冶金过程动力学、冶金溶液

未反应形核的五个步骤：外扩散、内扩散、界面化学反应、可溶性生成物通过固膜的扩散、可溶性生成物在水溶液中的扩散

多相反应的三个环节：反应物扩散到反应界面上、在反应界面上进行化学反应、反应产物离开反应界面内扩散

溶析精练对二元体系的要求：杂质与主体金属熔点相差较大、共晶点（三相点）的组成应非常靠近主金属一侧、共存相应该易于分离，液–固相的比重差应较大，液相的粘度较小。

冶金的方法有火法冶金、湿法冶金、电冶金 单液相区平衡相数是1自由度是3，液相区的平衡相数是2自由度是2界线处平衡相数是3自由度是1无变点处平衡相数是4自由度是1

冶金中常见的二元相图Cao-Sio2、Al2O3-Sio2、Cao-Al2O3、Cao-Al2O3 大多数有色冶金炉渣和钢液的主要氧化物是Feo、Cao、Sio2 炉渣主要分为冶炼渣、精炼渣、合成渣、富集渣

熔渣结构的理论原子原子理论、分子理论、分子和离子共存、聚合物理论 还原的方法有气体还原剂还原、固体碳还原、金属热还原、真空还原 [Sio4]的排列方式可分为岛状、组群状、链状、层状、架状

选择性氧化在冶金中的应用去碳保铬、去碳保锰、去钒保碳、去铌保碳 火法精练的方法：熔析精练、萃取精练、区域精练、升华精练

判断题

盖斯定律的内容：化学反应热效应只决定于反应的初末状态与过程的途径无关 G0，反应逆向进行 G=0, 反应达平衡

C他越小，则液体对固体的润湿效果越好

C他越大，液体对固体的润湿越差，越易于分离

在绝大多数情况下，界面化学反应远比扩散的活化能高 铝的熔盐电解是工业铝生产的唯一方法

简答题

铁水炼钢过程的任务降碳：使碳降低到钢种所需的碳量，但碳氧化之前，硅锰都大量氧化。2 脱S、P：高炉炉料中P全部进入铁水中，S部分进入。脱氧：以免造成浇注时二次沸腾及钢锭疏松、皮下气泡等缺陷。4 脱气：[H]、[N] 5 合金化：加入合金元素。去除夹杂：去除各类氧化物。去除有害元素：Cu、Cd、As、Sb、Bi。

简单三元共晶相图冷却过程的相组成及其相对量 [重点]

文字描述

在t2温度以上，体系中只有一个液相，液相组成点与原始体系组成点重合。

当温度降至t2时，体系点到达组分B的液相面，进一步冷却则会析出B晶体，L → B。

据等比例规则（或背向规则），液相组成必定沿着BM连线延长线、向着离开B点的方向变化。

当体系的温度继续降低时，液相中继续析出B晶体，运用杠杆规则可以确定液相点的位置以及析出的B晶体的相对量。

当液相点到达E2E界线上的g点时，体系中将发生二元低共熔反应，L → B + C。

体系进一步冷却时，液相组成必沿着二元低共熔线E2E向三元低共熔点E的方向变化；固相点将离开B点沿着BC连线移动。

可以利用杠杆规则确定液相点和固相点的位置以及析出的B、C混合晶体的相对量。

当体系冷却到低共熔温度TE时，液相点到达低共熔点（E点）。体系中将发生三元低共熔反应：LE → B + C + A，体系进入四相平衡状态，f = 0 → 体系温度保持不变 → 液相点则保持在E点不变。

固相点则到达q点。根据直线规则，E、M、q三点必在同一条等温的直线上。

在此等温析晶过程中，固相点离开q点向浓度三角形内部移动。按照直线规则，固相点必定沿着直线qME向M点推进。

可以根据杠杆规则确定此等温析晶过程中固相点的位置以及析出的B、C、A混合晶体的质量。

炉渣的来源

答：1 来源于矿石或者精矿中的脉石在冶金过程中，部分精炼和粗炼的金属被氧化产生的氧化物 3 被侵蚀和冲刷下来的炉衬材料 4 根据冶炼要求加的溶剂

对还原剂X的基本要求 [重点] X对A的亲和势大于Me对A的亲和势。对于氧化物——

在氧势线应位于线之下；

XO的分解压应小于MeO的分解压。还原产物XA易与产出的金属分离； 还原剂不污染产品——

不与金属产物形成合金或化合物 价廉易得。

碳是MeO的良好还原剂。

H2、CO还原金属氧化物的比较 [考] 在1083 K（810℃）以上，H2的还原能力较CO强；

在1083 K以下，CO的还原能力较H2强。

MeO的CO还原反应，有些是吸热的，有些是放热的； MeO的H2还原反应几乎都是吸热反应。

H2在高温下具有较强的还原能力，且生成的H2O较易除去;→ 应用经过干燥后的H2可以实现那些用CO所不能完成的还原过程 —— 1590 ℃时，H2可以缓慢地还原SiO2。

H2的扩散速率大于CO ,用H2代替CO作还原剂可以提高还原反应的速率。

用H2作还原剂可以得到不含碳的金属产品；

而用CO作还原剂常因渗碳作用而使金属含碳，如： 3Fe + 2CO = Fe3C + CO2

碱性炉渣和酸性炉渣粘度与温度的关系 [考] 酸性渣——长渣、稳定性渣

粘度随着温度下降平缓地增大，凝固过程的温度范围较宽。

→ 酸性渣中硅氧阴离子聚合程度大，结晶性能差，即使冷却到液相线温度以下仍能保持过冷液体的状态。

→ 温度降低时，酸性渣中质点活动能力逐渐变差，粘度平缓上升。碱性渣——短渣或不稳定性渣

在高温区域时，温度降低粘度只稍有增大，但降至一定温度粘度突然急剧增大，凝固过程的温度范围较窄。

→ 碱性渣的结晶性能强，在接近液相线温度时即有大量晶体析出，熔渣变成非均相使得粘度迅速增大。

炼钢的目的降碳：使碳降低到钢种所需的碳量，但碳氧化之前，硅锰都大量氧化。

脱S、P：高炉炉料中P全部进入铁水中，S部分进入。脱氧：以免造成浇注时二次沸腾及钢锭疏松、皮下气泡等缺陷。脱气：[H]、[N] 合金化：加入合金元素。去除夹杂：去除各类氧化物。

去除有害元素：Cu、Cd、As、Sb、Bi。影响区域精炼效果的因素 [考] 1区域精炼次数 n 随着 n 的增加，提纯效果增加。杂质浓度的分布趋近极限分布，与熔区长度 l 及分配系数 K 值等有关。2 熔区长度 l 在前几次区熔时，增加 l 有利于提高提纯效果； l增加导致杂质浓度的极限分布上移。

前几次提纯采用长熔区，后几次则用短熔区。3 熔区移动速度 f f（凝固速度）降低，有利于液相中杂质的扩散； f 过低，设备生产能力低。4其他

凡能强化液相传质速度的因素均能提高提纯效果。

采用感应加热的提纯效果较一般的电阻加热好。

以Al电解为例，说明何谓临界电流密度。并分析其主要影响因素 [考] 答：当冰晶石-氯化铝体系熔体对碳素电极润湿良好时，阳极反应所产生的气体能够很快的离开阳极表面，使电解能够正常进行，若润湿不好，则阳极所产生的气体形成一层气模覆盖，不能和电解质正常接触，这时将发生阳极效应。即电解槽槽压急剧上升，电流密度急剧下降，同时在电解质与浸入其中的阳极之间的界面上细微火花放电的电环，覆盖在阳极的气膜并不是连续的，在某些点阳极仍与周围的电解质保持简短接触，在这些点上产生很大的电流密度。

产生阳极效应的最大的电流密度称为临界电流密度 影响因素：熔盐的性质表面活性离子的存在 3 阳极材料及熔盐温度

熔盐电解的效率一般较低，原因何在？影响因素有哪些？[考] 答：原因：1 电解产生的逆溶解消失 2 电流空耗几种离子同时放电金属和电解质分离不好造成的机械损失金属与电解槽材料的相互作用，低价化合物的挥发损失

影响因素：1 温度过高，效率下降电流密度增大，电流效率提高极间距离，在导电情况有保证下，间距越大，效率越高电解槽结构，影响电解质的循环对流，气体排出，槽内温度，电 解质浓度的均匀性等电解质组成 基础知识点理解 1 脱氧的目的：在氧化冶炼过程中，随C含量降低，钢液中溶解的氧量不断提高，这些氧不仅会造成合金元素氧化，而且会在钢液冷却和凝固过程发生氧化反应，造成气孔和夹杂。所以氧化终了必须要脱氧。无论是在原电池中还是在电解池中，总是把发生氧化反应（失去电子的反应）的电极称为阳极，发生还原反应（得到电子的反应）的电极称为阴极；把电势较高的电极称为正极，电势较低的电极称为负极。

在电解池中，与外加电源正极相连接 的电极电势较高，发生失去电子的氧化反应，所以该电极是正极也是阳极；与外加电源负极相连接的电极电势较低，发生得到电子的还原反应，所以是负极也是阴极。而在原电池中，发生氧化反应的阳极输出多余电子，电势较低，为负极；发生还原反应的阴极缺乏电子，电势较高，为正极。

3在炼钢初期，在碱性渣下硅迅速氧化至微量，且不会再发生还原反应

LMn将随炼钢的条件而变化。熔炼初期，由于温度较低，渣中FeO含量高，渣碱度低，故Mn激烈地氧化;到炼钢中后期，由于熔池的温度升高，渣中FeO含量降低，渣碱度升高，锰从渣中还原，到吹炼末期由于渣的氧化性提高，又使锰重新氧化。在吹炼中[%Mn]出现“回升”现象。炉渣碱度越高；熔池的温度越高，回锰的程度也越高。

在现代炼钢过程中，只有用CaO使磷的氧化产物P2O5稳定的存在于熔渣中，才能有效的脱磷。

硅和锰在炼钢中表现的热力学性质

硅和锰在熔铁中均有无限的溶解度，硅可在铁液中形成金属化合物FeSi，在炼钢温度下硅可氧化成为SiO2。锰在炼钢时可形成MnO、MnS等化合物。在炼钢温度下，锰的蒸气压比铁高得多(相差约为十几倍)，所以应该注意在氧流作用区的高温下锰蒸发的可能性。

硅在熔铁中形成的溶液不是理想溶液，对亨利定律有很大的负偏离，fSi亦受熔铁中其它元素的影响。在碱性渣中aSiO2很小，在酸性渣中aSiO2≈1。

锰在熔铁中形成近似理想溶液，因此可取aMn=[Mn]。在碱性渣中aMnO较高，温度升高后锰可被还原。酸性渣中，aMnO很低，可使锰的氧化较为完全。

硅和锰的氧化反应 : 硅和锰对氧均具有很强的亲和力，它们氧化时放出大量的热，因此在吹氧初期即进行氧化，其反应式如下：

[Si]+2[O]＝(SiO2)ΔG0＝-139300+53.55T(6-11)[Mn]+[O]＝(MnO)ΔG0＝-58400+25.98T(6-12)在有过量(FeO)存在时，结合成(Fe、Mn)2SiO4。随着渣中（CaO）的增加，(Fe、Mn)2SiO4逐渐向Ca2SiO4转变，因此，可分别写出硅和锰在碱性渣下的氧化反应：

[Si]+2(FeO)+2(CaO)=(Ca2SiO4)+2[Fe] aCa2SiO4 Ksi=

-----------------(6-13)aSi·aFeO2·aCaO2 aCa2SiO4 [%Si] =

--------------------(6-14)KSi·fSi·aFeO2·aCaO2

在炼钢初期，在碱性渣下硅迅速氧化至微量，且不会再发生还原反应。