Ca_3As_2生成自由能和碳化钙钢液脱砷的热力学

计算了298～1873K温度范围内由纯物质生成Ca_3As_2的反应自由能。考查了文献中有关Ca(g)→〔Ca〕在铁液中的溶解自由能和以前工作中所得的〔％Ca〕~3x〔％As〕~2溶度积的数据,求出了1/2As_2→〔As〕(％)的标准自由能,因此,γ°_(AS9187SK)=0.0019。在上述计算的基础上,求出了碳化钙对钢液脱砷反应3CaC_2+2〔As〕(1％)=Ca_3As_2+6〔C〕(1％)的标准自由能变化为     

在还原条件下ti—Si—Ca—O系中的相关系和钛氧化物的硅热还原

研究了1300—1600℃温度间 Ti-Si-Ca-O 系的相关系。1300℃时 Ti-Si-O 亚系中 Ti_2O_3与 Ti_5Si_3和 SiO_2共存。硅化物Ti_5Si_4、TiSi、TiSi_2除了与金属硅之外,也和 SiO_2共存。1600℃时 Ti_5Si_3与 TiO+Ti_2O_3,Ti_2O_3+SiO_2,以及 SiO_2+Ti_5Si_4共存。具有40%(原子)Ti 的液态 Si-Ti 合金与 SiO_2共存。在 CaO-Ti_2O_3-SiO_2 亚系中有一种石榴石结构a=12.165±0.001的三元相 Ca_3Ti_2Si_3O_(12),还有二元化合物 Ca_2Ti_2O_5与 Ca_8Ti_6O_(17),发现后面这两种化合物是CaTiO_(1+x)和 Ca_4Ti_3O_(4+3x)固溶系组成部分,其中前者具有钙钛矿结构。发现在 CaO-Ti_2O_3—SiO_2系中能与所有三相组合物平衡的金属相是 Si 含量仅小量变化的化合物 Ti_5Si_3(熔点=2125℃).为了在1600℃时由硅热还原钛的氧化物得到液态金属和渣,必须用过量的 Si 来获得40%原子(52重量%)Ti(或低于此)的硅钛合金。     

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2精炼渣组分活度热力学研究

为探索精炼渣-钢液-夹杂物三者之间的热力学平衡关系,采用Factsage热力学计算软件对GCr15轴承钢CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2精炼渣系各组分活度进行计算。结果表明:1600℃温度下,wMgO=5%时,aAl_2O_3、aCaO、aMgO及aSiO_2的范围分别为0.003~0.04、0.35~0.9、0.49~0.9、0.00008~0.0005,活度波动范围比较大。随着MgO含量增加,精炼渣系的液相区域有所减少,各组分活度波动范围明显减小。当wMgO=10%时,在高碱度范围内,降低碱度、增加Al2O3含量可增大aAl_2O_3,增加碱度及降低Al_2O_3含量可增大aCaO、aMgO和aSiO_2。与试验结果对比,应用热力学软件计算精炼渣的活度是可行的。     

Thermodynamics and Phase Equilibria for Ce,Y in the Presence of O,S in Ni-base Solutions

The deoxidation,desulfuration,deoxysulfuration constants and the standard Gibbs energies(inJ mol~(-1))of formation of the following rare earth compounds as the equilibrium phases in Ni-base solutionsare given:Ce_2O_3:lgK=-(6.0729×10~4/T)+16.50 △G~0=-1.162460×10~6+315.84TCe_2O_2S:lgK=-(5.1450×10~4/T)+12.46 △G~0=-9.84850×10~5+238.50TCe_2S_3:lgK=-(7.2232×10~4/T)+27.98 △G~0=-1.382600×10~6+535.55TY_2O_3:lgK=-(4.2572×10~4/T)+7.74 △G~0=-8.14920×10~5+148.16TY_2O_2S:lgK=-(3.3146×10~4/T)+3.85 △G~0=-6.34460×10~5+73.72TY_2S_3:lgK=-(1.22487×10~5/T)+55.78 △G~0=-2.344630×10~0+1067.76TInteraction coefficients between Ce.Y and O are also given:e_o~(?)=-(3.33451×10~5/T)+149.7 e_O~(?)=-(1.63437×10~5/T)+71.8The phase equilibria for Ni-Ce-S-O and Ni-Y-S-O solutions at 1600℃ provide the basis for pre-dicting the sequence and type of Ce and Y equilibrium phases formed in Ni-base solutions.The formulascontrolling the morphology of inclusion formed in liquid Ni by Ce or Y addition are also given.     

锰铁高炉中锰和硅的反应

从热力学角度分析研究了锰铁高炉的生产数据,发现炉渣中的 MnO 含量接近或低于反应(MnO)+[C]=(Mn)+CO 的 MnO 平衡浓度,而高于反应2(MnO)+[Si]=2[Mn]+(SiO_2)的 MnO 平衡浓度。分析了文献中关于锰硅反应的动力学研究结果。实验研究了温度和炉渣成分对(MnO)+C=[Mn]+CO 反应速度的影响,分析了实际的炉渣成分和实测的渣铁温度,提出了炉渣设计的建议.     

铁液中〔Y〕—〔S〕—〔O〕的热力学研究

由直接平衡法研究了1575—1625℃铁液中钇的脱硫氧平衡,固体电解质定氧探头测定了熔池中的氧活度,低温无水电解液电解法测定了溶解状态的钇含量。实验测得钇在铁液中的脱硫氧常数与温度的关系:LgK_(Y_2O_2S)=-(79487)/T+28.03,钇的硫氧化物在铁液中的标准生成自由能与温度的关系:2[Y]+2[O]+[S]+Y_2O_2S(s)△G~0=-363650+128.24T(Cal/mole)=-1521520+536.55T(J/mole)。由热力学分析进一步计算得到:1600℃铁液中[Y]-[S]-[O]平衡立体图、a_O-a_S平衡图及钇的氧化物、硫化物和硫氧化物稳定形成的条件,为理论上预测夹杂物,生成的先后次序及类型提供了依据。并给出了铁液中钇加入量计算公式:[%Y]=(88.9/32)·([%O]+[%S]及控制夹杂物形态的计算公式:[%Y]/[%S]=2.78(1+[%O]/[%S])     

砷酸钙渣形成类型的热力学分析

Ca-As盐的形成发生于含砷溶液的钙盐沉淀及砷在地下水迁移的过程中。通过热力学计算,绘制了25℃时Ca~(2+)-AsO_4~(3-)-H_2O系热力学平衡图,并考察了Ca/As摩尔比对沉淀的物相组成及沉淀效果的影响。结果表明,在0pH14范围内,Ca~(2+)-AsO_4~(3-)-H_2O系可形成4种固体物相,分别为CaHAsO_4·H_2O(_s)、Ca_3(AsO_4)_2·4H_2O(_s)、Ca_5(AsO_4)_3OH和Ca_4(OH)_2(AsO_4)_2·4H_2O(_s)。当Ca/As2时,CaHAsO_4·H_2O(_s)和Ca_3(AsO_4)_2·4H_2O(_s)的稳定区随着pH的增大而缩小,Ca_5(AsO_4)_3OH的稳定区随pH增大而扩大。当Ca/As2时,Ca_4(OH)_2(AsO_4)_2·4H_2O_((s))才能形成。结合已有研究,认为要达到理想的脱砷效果,Ca/As应该大于2,且溶液中应该保持较高的游离钙浓度。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型

利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型,并分析了1400℃时炉渣碱度、MgO和FeO含量对该渣系FeO活度的影响规律。结果表明：当CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系三元碱度为1.3,Al2O3含量为12wt%,FeO含量为2wt%条件下,随MgO含量的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3含量为12wt%,MgO含量为10wt%时,FeO活度随随渣中FeO含量的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO含量分别为12wt%、10wt%和2wt%固定不变时,随着二元碱度的提高,炉渣FeO活度迅速增加。计算得到的上述规律和实测规律一致,说明了本模型用于分析FeO活度的正确性。     

电渣重熔六元渣系FeO活度的研究

利用熔渣分子—离子共存理论,研究了电渣重熔20%CaO-20%Al_2O_3-60%CaF_2渣系在冶炼过程中,由于吸收MgO、FeO、SiO_2等夹杂物后,在渣中形成了一定浓度的FeO,而使渣系具有向钢液传递[O]的能力,考察了1 550℃下FeO、MgO质量分数以及二元碱度w(CaO)/w(SiO_2)对FeO活度的影响;分析了该渣系在1 550、1 600、1 650、1 700、1 750和1 800℃下FeO活度随温度的变化情况,构建了20%CaO-20%Al_2O_3-60%CaF_2为基础渣系的六元渣系的FeO活度的模型.研究表明:FeO活度随二元碱度w(CaO)/w(SiO_2)的增加而先增大至趋于平缓后略微减小,在碱度为3.8达到最大;FeO活度随FeO质量分数增加而线性增加,高碱度时,随FeO质量分数增加FeO活度相近;碱度为1时,FeO的活度随MgO的质量分数增加而增大,随温度升高而增加,且MgO含量越高,FeO活度越大;当碱度增加到4、7、10时,FeO的活度随MgO的质量分数增加而减小,相同质量分数的MgO时,碱度越大,FeO活度值越小;碱度为4,MgO的质量分数为1%时,FeO活度达到最大值,高碱度时,温度升高,FeO活度基本保持不变,且同一温度下,碱度越大,FeO活度反而降低.工业试验表明,该模型可以直接利用渣系对金属熔体中氧含量变化进行预测,并对减小钢液中氧含量具有指导意义.     

铁液中〔Y〕—〔O〕平衡研究

用直接平衡法研究了1575—1625℃熔体中的[Y]—[O]平衡关系,测得了钇的脱氧常数及钇与氧活度相互作用系数与温度的关系,钇的脱氧产物Y_2O_3的标准生成自由能与温度的关系。给出了1575、1600、1625℃铁液中钇的脱氧平衡图,及平衡时钇活度与氧活度的关系式。     

酸性精炼渣系SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO-FeO-MnO中Al_2O_3活度计算模型

为了获得帘线钢软吹终点钢水酸溶铝含量与渣中Al2O3之间平衡的热力学数据,本文根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了Si O2-Al2O3-Ca O-Mg O-Fe O-Mn O六元渣系的活度计算模型.计算得到了炼钢温度下酸性精炼渣中Al2O3的活度值,并分析了w(Mg O)和碱度w(Ca O)/w(Si O2)对Al2O3相关组元活度的影响,为帘线钢钢水软吹酸性渣精炼脱铝提供指导.     

钒在铁液和转炉渣间分配的热力学研究

通过热力学试验研究的方法研究了1600℃时含钒铁液与含钒转炉渣系CaO-MgOsat-FetO-MnO-SiO2-V2O5-TiO2-Al2O3间钒的分配平衡.X射线衍射分析发现,在碱度较高的转炉渣中,钒以五价态的形式存在.计算了钒在铁/渣间的平衡分配比Lv和渣中V2O5的活度系数γv2o5,考察了渣中FetO、V2O5含量和炉渣碱度对Lv和γC2O5的影响.测定结果表明,含钒转炉钢渣的γv2o5值在10-10左右.从试验结果建立了γv2o5的计算模型.     

添加氧化钡对CaO-CaF2渣脱磷能力的影响

在 140 0℃下测定了磷在 Ca O- Ca F2 、Ca O- Ba O- Ca F2 渣和 Fe- C饱和 - P钢水之间的平衡分布比 Lp。并对渣中不同 Ca O/ Ca F2比情况下添加氧化钡对 LP的影响进行了测定。在 Ca O- 80 % Ca F2 渣中添加高达 30 %的氧化钡会降低 LP,这是由于氧化钡降低液态渣 Ca O的活度。氧化钡降低 Ca O- Ca F2 渣的熔点。随着渣中 Ca O/ Ca F2 比的增加 ,渣由于添加氧化钡氧化钙呈饱和状态 ,没有观察到 LP的降低。对淬火含 4% P的 Ca O- 40 % Ba O- Ca F2 的 SEM- EDS分析表明磷酸盐离子在液相溶解 ,主要与渣中的 Ba O结合。…     

Ni液中[Y]-[O]平衡的研究

由浓差定氧和低温无水电解法研究了1500、1550、1800℃Ni液中〔Y〕-〔O〕平衡关系,测定了钇的脱氧常数1gK_(Y_2O_3)。及钇与氧的一阶活度相互作用系数与温度的关系,并进行了有关的热力学计算。给出了1500、1550、1600℃Ni液中钇的脱氧平衡图及平衡时钇活度与氧活度的关系式。对于反应脱氧常数Ni液中钇脱氧平衡时,三个下钇、氧活度的着系式、     

CaO-MgO（sat）-MnO-FeOn-SiO2-P2O5渣系与铁液之间的磷平衡分配比

在MgO坩蜗中于1600℃下进行了CaO=25～50%的CaO-MgO(sat)-SiO2-FeO2(及少量MnO，Al2O3CaF2)渣系与铁液之间的LP平衡实验。通过多种回归方程的比较，得出该实验条件下磷平衡分配比的最佳表达式为。     

CaO-MgO_((snt))-MnO-FeO_n-SiO_2-P_2O_5渣系与铁液之间的磷平衡分配比

在MgO坩埚中于1600℃下进行了CaO=25～50％的CaO—MgO_(sat)—SiO_2—FeO_n(及少量MnO、Al_2O_3和CaF_2)渣系与铁液之间的L_p,平衡实验。通过多种回归方程的比较,得出该实验条件下磷平衡分配比的最佳表达式为 lg(％P)/[％P]=0.0491[(％CaO)+0.7(％MgO)]+2.5lg(％TFe)+0.5lg(％P_2O_5)-3.505 N=34,R=0.939,S=0.117其S值较Healy公式的(S±0.4)小。并且。(1)当[(％CaO)+0.7(％MgO)]/(％TFe)=2时,(％P)/[％P]值最大,(2)(％P)/[％P]随(％Fe_2O_3)/[(％Fe_2O_3)+[(％FeO)]的增大和(％SiO_2)的减少而增大的关系十分显著。从而提出生产中应控制(％TFe)=1/2[(％CaO)+0.7(％MgO)],提高(Fe_2O_3)含量和降低(SiO_2)含量。     

钛微合金钢炉外精炼相平衡研究与热力学分析

为了解钛微合金钢炉外精炼过程中Ti元素在渣-钢间的平衡分配行为及走向,应用分子相互作用体积模型(MIVM),通过规范子二元系活度标准态和优化模型参数,建立了CaO-Al_2O_3-FeO-TiO_2熔渣活度计算模型,并预测渣中各组元活度;在含钛钢炉外精炼条件下,应用MIVM和Wagner公式研究了Ti在精炼渣CaO-Al_2O_3-FeO-TiO_2与含钛钢液Fe-Al-Ti-O间的平衡分配及影响因素。研究结果显示:渣中FeO的活度预测值与实验值符合较好,平均相对误差为9%;Ti在渣-钢两相间平衡分配比的计算值与工业数据符合较好;分配比随钢液中Al含量的降低、温度的升高和渣中CaO与Al_2O_3质量比的增加而增大,该规律与实际生产相一致。因此MIVM对多元含钛熔渣体系组元活度具有较好的预测效果,所设计的相平衡研究方法合理可行。本研究可为含钛合金钢化学冶金的基础理论研究提供一定的参考。     

钛微合金钢炉外精炼相平衡研究与热力学分析

摘要：为了解钛微合金钢炉外精炼过程中Ti元素在渣 钢间的平衡分配行为及走向，应用分子相互作用体积模型（MIVM），通过规范子二元系活度标准态和优化模型参数，建立了CaO-Al2O3-FeO-TiO2熔渣活度计算模型，并预测渣中各组元活度；在含钛钢炉外精炼条件下，应用MIVM和Wagner公式研究了Ti在精炼渣CaO-Al2O3-FeO-TiO2与含钛钢液Fe-Al-Ti O间的平衡分配及影响因素。研究结果显示：渣中FeO的活度预测值与实验值符合较好，平均相对误差为9%；Ti在渣-钢两相间平衡分配比的计算值与工业数据符合较好；分配比随钢液中Al含量的降低、温度的升高和渣中CaO与Al2O3质量比的增加而增大，该规律与实际生产相一致。因此MIVM对多元含钛熔渣体系组元活度具有较好的预测效果，所设计的相平衡研究方法合理可行。本研究可为含钛合金钢化学冶金的基础理论研究提供一定的参考。     

钇在铁液中脱氧、脱硫和脱硫氧的热力学研究

本文采用铁液与反应产物直接平衡法,并用浓差定氧和低温无水电解分离反应产物等技术,研究1575、1600、1625℃铁液中钇脱氧、脱硫和脱硫氧的热力学。测定了钇的脱氧常数、脱硫常数和脱硫氧常数;钇与氧的一阶活度相互作用系数,钇与硫的一、二阶活度相互作用系数与温度的关系;铁液中 Y_2O_3、YS、Y_2O_2S 的标准生成自由能、钇的标准溶解自由能、活度系数和自相互作用系数与温度的关系;绘制了[Y]-[S]-[O]平衡立体图和α_O-α_S 平衡图,为预测钇的夹杂物生成的先后次序及类型提供了依据。     

电渣重熔超级双相不锈钢用炉渣性能研究

针对S32750超级双相不锈钢电渣重熔生产工艺,研制开发了超级双相不锈钢电渣重熔结晶器用渣系;通过现场试验证明,该渣系导热系数小,熔炼过程中稳定性和润滑性好,渣系的熔化温度在1348-1422℃,四元碱度(CaO+MgO)/(SiO_(2 )+Al_2O_3)为1.31-2.28,1500℃时黏度为0.024-0.033 Pa·s,电导率为0.243-0.292Ω~(-1)·cm~(-1),可满足S32750超级双相不锈钢电渣重熔生产要求。