冶金爐渣第2部分

三元渣系的相圖3.1三元系相圖的分析方法3.2CaO-SiO2-Al2O3(C-S-A)系相圖分析3.2.1確定化合物的種類(lèi)及穩(wěn)定性?xún)蓚€(gè)三元穩(wěn)定化合物

CAS2=CaO·Al2O3·2SiO2

鈣斜長(zhǎng)石

C2AS=2CaO·Al2O3·2SiO2

鋁方柱石六個(gè)穩(wěn)定的二元化合物

CS=CaO·SiO2；C2S=2CaO·SiO2；

C12A7=12CaO·7Al2O3；CA=CaO·Al2O3A3S2=3Al2O3·2SiO2；CA2=CaO·2Al2O3？；四個(gè)不穩(wěn)定的二元化合物

C3S2=3CaO·2SiO2；C3S=3CaO·SiO2；

C3A=3CaO·Al2O3；

CA6=CaO·6Al2O3

313.2.2分三角形、無(wú)變量點(diǎn)及相平衡關(guān)系

確定化合物的初晶面

作連接線(xiàn)

a有相界線(xiàn)的化合物之間才能做連接線(xiàn)；

b穩(wěn)定化合物之間作實(shí)線(xiàn)；

c不穩(wěn)定化合物之間（或穩(wěn)定與不穩(wěn)定化合物之間）做虛線(xiàn)。確定相界線(xiàn)上溫度下降的方向及相界線(xiàn)的性質(zhì)（轉(zhuǎn)熔線(xiàn)、共晶線(xiàn)）確定三元共晶點(diǎn)和包晶點(diǎn)由實(shí)線(xiàn)組成的三角形或多邊形是獨(dú)立的可以單獨(dú)分析

2a△S-CAS2-A共晶點(diǎn)1L=CAS2+A3S2+S

包晶點(diǎn)7L+A=CAS2+A3S2b△S-CAS2-CS共晶點(diǎn)2L=CAS2+CS+Sc△CS-C2AS-CAS2

共晶點(diǎn)4L=CS+C2AS+CAS2d△CS-C2AS–C2S包晶點(diǎn)3L+C2S=C3S2+C2AS

共晶點(diǎn)5L=CS+C3S2+C2ASe四邊形C2AS–CAS2-A-CA共晶點(diǎn)6L=C2AS+CAS2+CA6

包晶點(diǎn)8L+A=CAS2+CA6

包晶點(diǎn)9L+CA2=C2AS+CA6

共晶點(diǎn)10L=C2AS+CA2+CAf四邊形CA-C2AS–C2S-C12A7

包晶點(diǎn)11L+C2AS=C2S+CA共晶點(diǎn)12L=CA+C2S+C12A7g△C2S-C12A7–C共晶點(diǎn)13L=C2S+C12A7+C3A

包晶點(diǎn)14L+C3S=C2S+C3A

包晶點(diǎn)15L+C=C3A+C3S

3典型物系點(diǎn)的結(jié)晶過(guò)程o1abo2O2穿相區(qū)→KO1→K43.2.3應(yīng)用舉例例題1：利用相圖選擇合適的材料例題2：

利用相圖計(jì)算某種組成的熔渣凝固后的相成分

53.3CaO-SiO2-FeO渣系的相圖3.3.1確定化合物的穩(wěn)定性一個(gè)三元穩(wěn)定化合物

CFS=CaO·FeO·SiO2

三個(gè)穩(wěn)定二元化合物

CS=CaO·SiO2

C2S=2CaO·SiO2

F2S=2FeO·SiO2

兩個(gè)不穩(wěn)定的二元化合物

C3S2=3CaO·2SiO2

C3S=3CaO·SiO2

3.3.2相圖的特點(diǎn)靠近SiO2頂角側(cè)有較大范圍的液相分層區(qū)，靠近CaO頂角處，是高熔點(diǎn)固溶體存在區(qū)由相界線(xiàn)構(gòu)成兩個(gè)特相區(qū)

63.2.2分三角形、無(wú)變量點(diǎn)及相平衡關(guān)系

a△S-CS-F2S

共晶點(diǎn)1L=S+CS+F2Sb△C2S-CFS-CS

共晶點(diǎn)2L=CS+C3S2+CFS

包晶點(diǎn)3L+C2S=C3S2+CFSc△C2S-CFS-F

共晶點(diǎn)4L=C2S+CFS+Fd△C2S-F-C

包晶點(diǎn)5L+C=C3S+F7轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程鋼中組元和爐渣成分之變化P8轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程成渣路線(xiàn)探討

L1L2L39熔渣的結(jié)構(gòu)理論分子結(jié)構(gòu)理論離子結(jié)構(gòu)理論分子與離子共存理論聚合物理論410熔渣的結(jié)構(gòu)理論4.1分子結(jié)構(gòu)模型理論4.1.1實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)固體渣的化學(xué)分析、礦相分析、相圖。

4最早出現(xiàn)的理論;基于對(duì)固態(tài)爐渣結(jié)構(gòu)的研究;在熔渣結(jié)構(gòu)的研究中已很少應(yīng)用;在冶金生產(chǎn)實(shí)踐中仍常用。

11熔渣的結(jié)構(gòu)理論4.1分子結(jié)構(gòu)模型理論4.1.2要點(diǎn)（1）熔渣是由氧化物、硫化物、磷化物以及它們之間形成的復(fù)雜化合物分子組成。簡(jiǎn)單氧化物：FeO,CaO,MgO,Al2O3,SiO2,P2O5,MnO等。復(fù)雜氧化物：CaO·SiO2,2CaO·SiO2,2FeO·SiO2,2MnO·SiO2,4CaO·P2O5(2)分子間的作用力為范德華力。作用力很弱，分子運(yùn)動(dòng)容易，高溫時(shí)分子呈無(wú)序狀態(tài)分布；可假定熔渣為理想溶液，各組元活度用濃度表示。412（3）各種氧化物與其復(fù)雜化合物之間的反應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡。（4）氧化物有兩種存在狀態(tài)，以簡(jiǎn)單氧化物分子存在的自由氧化物和以復(fù)雜化合物存在的結(jié)合氧化物，只有自由氧化物才具有很高的反應(yīng)能力。134.1.3應(yīng)用

氧化能力熔渣氧化能力決定于渣中自由FeO的濃度；（FeO）=Fe（l）+[O]

脫S、P能力強(qiáng)度及限度與渣中存在自由CaO濃度有關(guān)。（CaO）+[S]=（CaS）+[O]14活度計(jì)算例題

熔渣成分為(CaO)=27.6%、(SiO2)=17.5%、(FeO)=29.3%、(Fe2O3)=5.2%、(MgO)=9.8%、(P2O5)=2.7%、(MnO)=7.9%，假定渣中有下列復(fù)合化合物：4CaO·P2O5、4CaO·2SiO2、CaO·Fe2O3。所有這些復(fù)合化合物不發(fā)生離解，MgO、MnO與CaO視為同等性質(zhì)的堿性氧化物，試求CaO及FeO的活度(P165舊246新)。Σn-渣中自由氧化物及復(fù)合氧化物的物質(zhì)的量之和。

154.1.4對(duì)分子理論的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)：能簡(jiǎn)單的、定性地解釋渣鋼間的反應(yīng)?；瘜W(xué)熱力學(xué)研究的對(duì)象是分子間的反應(yīng)，分子理論可直接引用化學(xué)熱力學(xué)中的定律。缺點(diǎn)：不能解釋高溫熔渣的電化學(xué)現(xiàn)象。不能從本質(zhì)上解釋組成與性能之間的關(guān)系。假設(shè)的復(fù)雜化合物是沒(méi)有根據(jù)的。

164.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.1實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)x射線(xiàn)分析，熔渣可以導(dǎo)電，熔渣能被電解，相界面上有電位突躍。

4.2.2離子的種類(lèi)（1）簡(jiǎn)單的陽(yáng)離子：Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+（2）簡(jiǎn)單的陰離子：O2-、F-、S2-（3）復(fù)雜的陰離子：、SiO44-、PO44-、AlO2-、

FeO2-、Fe2O54-、

SixOyz-

硅氧復(fù)合陰離子是熔渣中主要的復(fù)合陰離子174.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類(lèi)氧的三種存在形態(tài)：（1）橋鍵氧O0（飽和氧）（2）非橋鍵氧O-（非飽和氧）（3）自由氧離子O2-三種離子間存在平衡2O-=O0+O2-184.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類(lèi)硅氧四面體模型中的5種結(jié)構(gòu)單元194.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類(lèi)204.2離子結(jié)構(gòu)理論4.2.2離子的種類(lèi)

硅氧復(fù)合離子的聚合

隨著渣中Si氧化物增加，需消耗O2轉(zhuǎn)變成復(fù)合離子，許多個(gè)離子SiO44–聚合起來(lái)共用O2，形成復(fù)雜的復(fù)合離子。

硅氧復(fù)合離子的解體

隨著渣中的O/Si原子比增加，O2可使熔渣中復(fù)雜硅氧復(fù)合離子分裂成結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的硅氧復(fù)合離子。

熔渣中可能有許多種硅氧復(fù)合離子平衡共存。復(fù)合離子的聚合與解體214.2.3離子間的作用能●形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物：靜電勢(shì)強(qiáng)的陽(yáng)離子（如Si4+、P5+、Al3+）有很高的極化能力，能使O2-受到極化，因而陽(yáng)離子與O2-之間的共價(jià)鍵程度很高，促進(jìn)了復(fù)合陰離子的形成，因復(fù)合陰離子可看成是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以此類(lèi)陽(yáng)離子的氧化物（如SiO2、P2O5、Al2O3）稱(chēng)為形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物?！衿茐木W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物：靜電勢(shì)小的陽(yáng)離子極化力較弱，與O2-以一定距離并列成離子鍵存在。這類(lèi)離子的氧化物能向熔渣中引入O2-，能使熔渣中復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合陰離子解體，稱(chēng)為破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的氧化物（如CaO、Na2O）。22CaF2Q0Q2Q3Q123

(CaO)x·(SiO2)1-x熔體2473K時(shí)各種Qi隨組成的變化（MD模擬）24不少?gòu)?fù)合離子的結(jié)構(gòu)是人為的揣測(cè)和假定。如鋁氧離子：AlO2–、AlO33–、Al2O42–鐵氧離子：FeO2–、Fe2O42–、Fe2O52–、FeO33–熔渣中同時(shí)存在游離的離子、游離氧化物和類(lèi)似于化合物分子的絡(luò)合物。例如，在含F(xiàn)eO和SiO2的熔渣中，絡(luò)合物分子Fe2SiO4與游離的離子Fe2+、SiO44–以及游離氧化物FeO和SiO2之間存在平衡：離子理論存在的問(wèn)題

254.3共存理論基本觀(guān)點(diǎn)

熔渣由簡(jiǎn)單離子（Na+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+，O2、S2、F等）和SiO2、硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽等分子組成。簡(jiǎn)單離子與分子間存在動(dòng)態(tài)平衡。4.4聚合物理論熔體的物理化學(xué)性能取決于其聚合程度。熔體的聚合程度可用NBO/T表示。NBO/T：每個(gè)四次配位陽(yáng)離子所具有的非橋氧數(shù)。NBO/T值越小，聚合程度越高。基本觀(guān)點(diǎn)

26金屬液與熔渣的電化學(xué)反應(yīng)原理5.1電化學(xué)體系有電能和化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的體系。

5鋼液－熔渣間的雙電層及電極反應(yīng)示意圖27金屬液與熔渣的電化學(xué)反應(yīng)原理5.2常見(jiàn)的離子反應(yīng)式硫的轉(zhuǎn)移：

錳的氧化：

碳的氧化：

528金屬液與熔渣的電化學(xué)反應(yīng)原理5.2常見(jiàn)的離子反應(yīng)式二氧化硅的還原：5硅的氧化：29磷的氧化：5.3書(shū)寫(xiě)離子方程式時(shí)的注意事項(xiàng)[]()30熔渣的離子溶液結(jié)構(gòu)模型6

離子溶液模型分類(lèi)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)模型：利用統(tǒng)計(jì)方法分別由離子間的作用能（用混合熱表示）和離子分布的組態(tài)來(lái)計(jì)算離子溶液形成的偏摩爾焓變量和偏摩爾熵變量，再由此計(jì)算熔渣組元的活度。如：完全離子溶液模型，正規(guī)離子溶液模型等。經(jīng)典熱力學(xué)模型：假定硅酸鹽熔渣中的各種復(fù)合陰離子和氧離子之間存在著聚合型的化學(xué)反應(yīng)平衡。利用這類(lèi)聚合反應(yīng)的平衡常數(shù)計(jì)算熔渣組元的活度。如：馬松（Masson）模型等。31熔渣的離子溶液結(jié)構(gòu)模型6.1完全離子溶液模型6.1.1要點(diǎn)

（1）熔渣完全由正負(fù)離子組成。堿性氧化物離解為金屬陽(yáng)離子和氧離子：酸性、中性氧化物結(jié)合氧負(fù)離子生成復(fù)雜陰離子：

熔渣中不出現(xiàn)更復(fù)雜的陰離子。（2）正負(fù)離子相間分布。（3）正負(fù)離子間的作用力相等。（4）熔渣是理想溶液（正離子組成的理想溶液和負(fù)離子組成的理想溶液）6326.1.2熔渣中組元活度的計(jì)算例:渣成分CaOSiO2Al2O3

MnO

MgO

FeOP2O5S[%S]Fewt%46.910.222.273.096.8829.01.20.450.041

利用完全離子模型求硫的分配比LS=aFeS/a[S]。平衡常數(shù)336.1.2熔渣中組元活度的計(jì)算

CaOSiO2Al2O3

MnO

MgO

FeOP2O5Sni/100g渣中0.8370.1700.0220.0440.1720.4000.0080.014計(jì)算正離子總數(shù)：346.1.2熔渣中組元活度的計(jì)算負(fù)離子總數(shù)：堿性氧化物提供O2-，而酸性氧化物消耗O2-，同時(shí)產(chǎn)生復(fù)雜陰離子。356.1.2熔渣中組元活度的計(jì)算綜上，所以，則366.1.2熔渣中組元活度的計(jì)算由實(shí)驗(yàn)知，反應(yīng)（1）的平衡常數(shù)與溫度關(guān)系：完全離子溶液理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合。前提：僅適用于高堿度渣（wSiO2）<10%~12%當(dāng)熔渣（wSiO2）為含量較高的時(shí)候，考慮對(duì)完全離子溶液的偏差。376.1.2熔渣中組元活度的計(jì)算386.2正規(guī)離子溶液模型6.2.1要點(diǎn)

（1）熔渣由簡(jiǎn)單的正離子和氧負(fù)離子組成，即:Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Al3+、P3+、Si4+、O2-（2）各正離子完全無(wú)序地分布在氧負(fù)離子周?chē)＃?）各種正離子與氧負(fù)離子的作用力不等。6.2.2熔渣中組元活度的計(jì)算

例題：應(yīng)用實(shí)例39熔渣組分的等活度曲線(xiàn)圖7活度獲得方法－實(shí)驗(yàn)方法實(shí)例(CaS+Al2O3+MgO)

－%50CaOat1873KNo.CaOAl2O3MgOCaSCAMC-15033215CAMC25039.5010.5CAMC-35037.5210.5CAMC-45035.5410.5CAMC-5504208CAMC-6504028CAMC-7503758CAMC-8504604CAMC-9504424CAMC-10504154CAMC-11503974CAMC-12505000CAMC-13504820CAMC-14504550CAMC-155042.57.50mass%40熔渣組分的等活度曲線(xiàn)圖7Activityofcomponents

at1873KEquilibriumsystem:slag－Copper–CO/O2Crucible:graphitecrucibleRatioofslag-metal:1:1

CaO(50%)-Al2O3-MgO-CaS

MullitetubeGraphitecruciblewithagraphitelidCOgas(1atm)PurifiedCu,2.5g1873KSyntheticslag2.5gHeatingelementChemicalanalysis:ICP-AESLECO

combustionanalyzer

41熔渣組分的等活度曲線(xiàn)圖7TherelationbetweenaCaS,γCaSandmass%CaSTherelationbetweenaMgOandmass%MgOTherelationbetweenγAl2O3and(CaO+MgO)/Al2O342熔渣組分的等活度曲線(xiàn)圖7.1二元渣系組分的活度7437.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系（SiO2）+2C（石墨）==[Si]Fe+2CO（g）

[Si]Fe+C（石墨）==SiC（S）（SiO2）+3C（石墨）==SiC（S）+2CO（g）

447.2三元渣系組分的活度(等活度曲線(xiàn))7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系CaO-SiO2-Al2O3系組分的等活度曲線(xiàn)457.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應(yīng)用實(shí)例鋼簾線(xiàn)46477.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應(yīng)用實(shí)例各種不同夾雜物及其軋制形態(tài)鋼變形延伸方向＝0＝0.5～1.0＝0.03～0.5487.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應(yīng)用實(shí)例低熔點(diǎn)區(qū)域497.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應(yīng)用實(shí)例1600℃時(shí)CaO-SiO2-Al2O3三元系等Al2O3活度圖塑性區(qū)域：Al2O3的活度范圍：0.001～0.1；塑性區(qū)域SiO2的活度范圍：0.05~0.8

507.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應(yīng)用實(shí)例CaO-SiO2-Al2O3三元系中等[Al]值線(xiàn)

517.2三元渣系組分的活度7.2.1CaO-SiO2-Al2O3系應(yīng)用實(shí)例精煉渣在不同堿度不同Al2O3含量對(duì)鋼液中平衡[Al]含量影響527.2.2CaO-SiO2-FeO系坐標(biāo)測(cè)定法此渣系試驗(yàn)是按全鐵量折算的偽三元系。

曲線(xiàn)特點(diǎn)例題p192老版293新版53熔渣的化學(xué)性質(zhì)8.1堿度8.1.1氧化物分類(lèi)酸性氧化物：吸收O2-

堿性氧化物：提供O2-兩性氧化物：

8熔渣中：

CaO、MnO、FeO、MgO、CaF2、Fe2O3、A12O3、TiO2、SiO2、P2O5

堿性增強(qiáng)中性（兩性）

酸性增強(qiáng)

對(duì)于同一種金屬，通常其高價(jià)氧化物顯酸性或兩性，而其低價(jià)氧化物顯堿性。如Fe、V等。利用氧化物酸性或堿性的相對(duì)大小，可以定性確定簡(jiǎn)單氧化物與復(fù)合氧化物之間化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的方向。54熔渣的化學(xué)性質(zhì)8.1堿度8.1.2堿度表示方法超額堿度：二元（三元、四元堿度）：855熔渣的化學(xué)性質(zhì)8.1堿度8.1.2堿度表示方法8離子理論把渣中aO2-的大小作為判斷熔渣酸堿性強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)，而渣中aO2-大小由渣中存在的正離子靜電勢(shì)大小決定。堿性氧化物向渣中提供O2，酸性氧化物吸收渣中的自由O2。

堿性氧化物提高a(O2)，酸性氧化物降低a(O2)

。在離子理論中，aO2

大小作為熔渣酸堿性的量度。aO2越大，則熔渣的堿度越大；反之，熔渣酸度越大。熔渣aO2

值的大小不表示該渣氧化性的強(qiáng)弱。

與熔渣中各種氧化物的數(shù)量及種類(lèi)有關(guān)，而熔渣的氧化性只與其中能提供氧的組分（如煉鋼渣中的FeO）的含量有關(guān)。56熔渣的化學(xué)性質(zhì)8.1堿度8.1.2堿度表示方法光學(xué)堿度

8xi-－氧化物在渣中的氧原子的摩爾分?jǐn)?shù)

CaO-SiO2系(1∶1)：578.2氧化能力及還原能力熔渣的氧化性——熔渣向金屬液供氧的能力。按離子理論，氧由渣→金屬轉(zhuǎn)移：588.2氧化能力及還原能力8.2.1用表示爐渣的氧化能力，或表示。全氧法：全鐵法：鋼鐵冶金中，用渣中FeO的活度a(FeO)表示熔渣的氧化性。注意：a(FeO)、a(O2-)不要混淆；不能以a(O2-)的大小判定渣的氧化性。渣金界面598.2.2判定熔渣氧化還原性的指標(biāo)608.3脫硫能力8.3.1硫容量定義★618.3脫硫能力8.3.1硫容量定義CaO+[S]=(CaS)+[O]628.3.2硫容量的測(cè)定8.3.3硫容量的應(yīng)用8.4脫磷能力－磷容量63熔渣的物理性質(zhì)9.1熔化溫度晶體中離子鍵的強(qiáng)弱及添加劑。定義：測(cè)量方法：決定因素：爐渣加熱時(shí)固態(tài)完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蛞簯B(tài)或冷卻時(shí)液相開(kāi)始析出固相時(shí)的溫度，即相圖中液相線(xiàn)或液相面的溫度。熔點(diǎn)=凝固點(diǎn)（？）。熱分析，淬火法，熱絲法，半球點(diǎn)法。9開(kāi)始熔化狀態(tài)半球點(diǎn)狀態(tài)完全熔化649.2粘度定義：層流體之間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，阻止兩流體層的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)摩擦力

F的由牛頓粘性定律確定：

單位：Pa·s，泊(P)，厘泊(cP) 1Pa·s=10P，

1P=100cP運(yùn)動(dòng)粘度（）：

=/ m2·s1流體的流動(dòng)性：運(yùn)動(dòng)粘度的倒數(shù)。659.2粘度●堿性渣：（短渣，不穩(wěn)定渣）●酸性渣：（長(zhǎng)渣，穩(wěn)定渣）●轉(zhuǎn)折溫度（熔化性溫度）：與溫度的關(guān)系：酸堿性對(duì)粘度的影響：兩種主要渣系的粘度曲線(xiàn)669.2粘度1同步電機(jī)2上卡頭3下卡頭4鉬桿5上光源6上光電管7下光源8下光電管9剛玉管10測(cè)頭11石墨坩堝12熱電偶13二硅化鉬爐14微機(jī)控制系統(tǒng)圓柱體旋轉(zhuǎn)法測(cè)試粘度679.3表面張力及界面張力連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水卷渣現(xiàn)象

鋼渣界面張力對(duì)卷渣的影響（水模型實(shí)驗(yàn)）689.3表面張力及界面張力氧化物的表面張力和其內(nèi)離子鍵的關(guān)系9.3.1表面張力699.3表面張力及界面張力9.3.1表面張力溫度對(duì)表面張力的影響計(jì)算公式709.3.2界面張力定義：界面張力——當(dāng)兩種液相或固相與液相直接接觸時(shí)，其相界面上的質(zhì)點(diǎn)間出現(xiàn)的張力。表面張力——凝聚相與氣相間的界面張力。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，固相與熔體間的界面張力為：12—固相與熔體間的界面張力；1—固相與氣相間的表面張力；2—熔體與氣相間的表面張力；

—接觸角或潤(rùn)濕角。

719.3.2界面張力液體–固體間的界面張力θ<90°

θ>90°

729.3.2界面張力定義：熔體–熔體間的界面張力當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，739.3.2界面張力熔體–熔體間的界面張力影響界面張力的熔渣組分：①不溶解或差不多溶解于金屬液中的熔渣組分，如SiO2、CaO、Al2O3等不會(huì)引起σ12明顯變化。②能分配在熔渣與金屬液間的組分，如FeO、FeS、MnO等對(duì)σ12的降低很大，因?yàn)檫@些組分中的非金屬元素能進(jìn)入全屬液中，使金屬液和熔渣的界面結(jié)構(gòu)趨于相近，降低了表面質(zhì)點(diǎn)力場(chǎng)的不對(duì)稱(chēng)性。特別是進(jìn)入金屬液中的氧對(duì)σ12的降低起著決定性的作用。影響界面張力的金屬液的元素則可分為3類(lèi)：①不轉(zhuǎn)入渣相中元素，如C、W、Mo、Ni等對(duì)σ12基本無(wú)影響.②能以氧化物形式轉(zhuǎn)入渣中的元素，如Si、P、Cr、(Mn)能降低σ12，因?yàn)樗鼈兡苄纬山j(luò)離子，成為渣中的表面活性成分。③表面活性很強(qiáng)的元素，如O、S降低σ12作用就很強(qiáng)烈。雖然它們的濃度很低，但其所起的作用卻很大，遠(yuǎn)超過(guò)酸性氧化物帶來(lái)的作用。749.3.3熔渣的乳化性能兩液相間的結(jié)合稱(chēng)為粘附。若接觸面積為1㎡的兩相在氣相中被分開(kāi)，形成各具有1㎡新表面的兩個(gè)分離的相，其所消耗的功稱(chēng)為粘附功。定義：熔渣能以液珠狀分散在鐵液中形成乳狀液，稱(chēng)為熔渣的乳化。影響因素：熔渣、金屬液的表面張力及其之間的界面張力。內(nèi)聚功：同類(lèi)質(zhì)點(diǎn)的聚合稱(chēng)為內(nèi)聚。內(nèi)聚功是使截面為1m2的熔體柱分為兩個(gè)，形成兩個(gè)1m2新表面所需的功。粘附功：759.3.4熔渣的起泡性泡沫渣：冶煉過(guò)程中，有氣體進(jìn)入熔渣內(nèi)，被分散成微小氣泡，而不在聚合時(shí)，熔渣體積膨脹，形成泡沫渣。影響泡沫渣的形成的主要因素：粘度，表面活性物，氣體量。769.4導(dǎo)電性9.5密度9.6組分的擴(kuò)散9.7導(dǎo)熱性77主要實(shí)驗(yàn)安排液體表面張力測(cè)試將金屬環(huán)（或金屬筒）水平地放在液面上，然后測(cè)定將其拉離液面所需的力。金屬環(huán)被拉起時(shí)，由于表面張力的作用，它將液體也連同帶起，至拉起的液體重量與表面張力平衡時(shí)，帶起的液體重量達(dá)到最大值。進(jìn)一步拉起金屬環(huán)，拉力超過(guò)表面張力的瞬間液體脫落，金屬環(huán)脫離液體。為環(huán)所拉起的液體形狀是R3/V和R/r的函數(shù)，在R和r一定時(shí)，可以認(rèn)為是常數(shù)。

78液體表面張力測(cè)試79熔體粘度的測(cè)試旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)示意圖當(dāng)圓柱體和石墨坩堝的幾何條件、吊絲尺寸和轉(zhuǎn)速固定時(shí)，粘度只與吊絲扭角或扭矩即脈沖信號(hào)的時(shí)間差t成比例，其余參數(shù)均歸并為常數(shù)K,有=K·t

K稱(chēng)為儀器常數(shù)，當(dāng)測(cè)定系統(tǒng)（測(cè)桿、吊絲、轉(zhuǎn)速）固定后，可由已知粘度的標(biāo)準(zhǔn)粘度液標(biāo)定，通過(guò)測(cè)定t來(lái)計(jì)算熔體的粘度。80熔化溫度的測(cè)試1－光源；2－測(cè)溫?zé)犭娕迹?－試樣支架；4－爐體；5－試樣；6－攝像鏡頭；7－顯示屏；8－軌道；9－控溫?zé)犭娕迹?0－測(cè)溫裝置；11－控溫裝置半球點(diǎn)法保護(hù)渣熔化溫度測(cè)定裝置81熱絲法結(jié)晶溫度的測(cè)試結(jié)晶體玻璃體82熱絲法結(jié)晶溫度的測(cè)試結(jié)晶溫度是指熔體在一定的降溫速度下開(kāi)始析出晶體的溫度。熱絲法熔化析晶性能測(cè)定儀構(gòu)成示意圖U型熱絲法結(jié)構(gòu)83熱絲法結(jié)晶溫度的測(cè)試晶體的析出長(zhǎng)大過(guò)程84氧化物在熔渣中的溶解動(dòng)力學(xué)

溶解示意圖

測(cè)試熔渣吸收Al2O3夾雜和能力

溶解速度方程式微分式為：

速度方程積分式為

85熱分析法測(cè)定碳酸鹽分解反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)

通過(guò)熱重法（TG）、差熱分析法（DTA）分析碳酸鈣分解溫度和分解熱

STA449C熱分析儀

典型的熱重曲線(xiàn)典型差示掃描量熱曲線(xiàn)

86燃燒熱的測(cè)定

1－氧彈2－內(nèi)水桶3－外水套4－貝克曼溫度計(jì)5－水夾套溫度計(jì)6－電動(dòng)機(jī)7、8－攪拌器

氧彈式量熱計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

87CA288利用相圖選擇合適的材料89利用相圖選擇合適的材料A(SiO2)

B點(diǎn):CaO2%

Al2O30.5%；B’點(diǎn):CaO2%

Al2O31.0%。Al2O3CaOBB’