冶金原理复习题第七章

第七章 氧化熔炼

一、名词解释 1) 氧化性渣 2) 沉淀脱氧 3) 扩散脱氧 4) 选择性氧化 5) 真空脱氧

二、填空

?4[C]?(Cr3O4)?3[Cr]?4CO ?G?934706?617.22T J?mol?1,在

1500℃、标准状态下,反应进行的方向是_________,若采用真空操作时,对反应的影响是_________。

三、问答

1、 钢液的成分为w[Cr]=18%,w[Ni]=9%,w[C]=0.1%,炉内的压力为100KPa,铬的选择性氧化反应为:

?2[Cr]?3CO?(Cr2O3)?3[C] ?rGm??81998?9 5J/mol 44T8.CCrNi已知渣中的(Cr2O3)是饱和浓度,eCr??0.1 2 ??0.0003 eCr?0.0002 eCrNiCrC eC?0.01 2??0.02 4eC?0.1 4 eC(1)求钢液中[Cr]和[C]氧化的转换温度。

(2)若将炉内压力变为10kPa,转化温度为多少?由此得出什么结论。

2、冶金中的脱硫反应:[FeS]+(CaO)=(CaS)+[FeO],回答下列问题:(1)书写脱硫反应的离子反应式。(2)若分析反应过程的动力学机理,用哪种模型处理较为合理?并描述过程组成环节。

3、对冶金中的脱磷反应:

2[P]?5(FeO)?4(CaO)?(4CaO?P2O5)?5[Fe]回答下列问题:(1)书写脱磷反应的离子反应式。(2)在分析脱磷的动力学机理时,用哪种模型处理较为合理?并描述过程的组成环节。

4、用 SiFe脱氧的反应为:

[Si]?2[O]?SiO2(s) ?G???576440?218.2T J.mol-1 用Si-MnFe复合脱氧剂脱氧的反应为:

-1

[Si]?[Mn]?3[O]?MnO?SiO2(l),?G???819170?318.3T J.mol

(1)计算1600℃各反应的脱氧常数? (2)比较1600℃时脱氧能力的大小?

5、炼钢过程的氧化脱磷反应在渣—金属间进行,是放热反应。其离子反应按下式进行: 2[P]+5(Fe2+)+8(O2-)=2(PO43-)+5[Fe] 磷的分配系数LP?x(PO4)[%P]?12的关系式:

LP?xPO3-4w[P]%??K?x5/2Fe2+x4O2-?f[P]?γ5/22+?γ42-FeO??γPO3-?4??f[P]?125/24???K?aFe2+aO2-???γPO3-??4????指出影响脱磷的热力学因素。

四、综合题:

1、炼钢吹炼完毕后,钢液终点碳含量为w[C]%?0.125,温度为1600℃,现用硅铁(75%硅)脱氧,并使成品钢含硅0.25%,问:1吨钢液需加入多少硅铁?

已知:(1) 1600℃钢液的碳氧积为0.0025;

(2) [Si]+2[O]=SiO2(s) ΔG= - 580678 + 221.66T J.mol-1

2、炉渣-铁液间的脱氧反应为:

[Mn]+[O]=(MnO)

(1) 分析反应过程的动力学步骤。 (2) 写出反应的离子方程式。

(3) 假设[Mn]的传质为限制环节,导出动力学方程。 (4) 分析有利正反应的炉渣条件。

3、炉内去碳保铬的反应为:

θ

4[C]+(Cr3O4)=3[Cr]+4CO ?G??934706?617.22T J.mol-1

金属液的成分为w[Cr]=12% 、w[Ni]=9%、w[C]=0.35%,炉内温度为1600℃,压力为105Pa。计算去碳保铬的最低温度。

CCrNiC已知 eCr 3eCr ??0.1 2 eCr??0.000?0.0002eC?0.14

CrNieC??0.024 eC??0.024

4、1600℃时插铝脱氧,钢水含氧量由0.12%降到0.002%时,每吨钢水需加入多少铝? 已知钢液中Al含量大于0.06%时,脱氧反应为

2[Al]?4[O]?Fe(l)?FeO.Al2O3(s),否则脱氧反应为知1600℃脱氧常数k=1.55×10

?142[Al]?3[O]?Al2O3(S),已

5、一炉钢液W[O]=0.003%,进入盛钢桶的温度为1550℃,现在要加入钒使钢液的W[V]=1% ,要使加入的钒被氧化损失最小,在加钒之前钢液中的[O]应降低到多少?(近似认为钢液中钒和氧的活度系数为1)。

已知: 2[V]?3[O]?V2O3(S) ,?G???780400?267.78T J.mol-1

6、Al、Si、Mn单元素脱氧的反应为:

?390.7T J.mol-1 2[Al]?3[O]?Al2O3(S) ?G???1227000[Si]+2[O]==SiO2(s) ?G???576440?218.2T J.mol-1 [Mn]+2[O]==MnO(s) ?G???284900?128.0T J.mol-1 (1)计算1600℃各反应的脱氧常数; (2)比较1600℃时脱氧能力的大小。

7、用压力为200KPa的氧气吹炼成分为w[C]?4.5%,w[Si]?0.8%,w[Mn]?0.2%的铁水,其反应为:

?(SiO2)?2[C]?[Si]?2CO(g),?rGm?5408070?302.27TJ?mol?1,气相中

生成的熔渣成分中a(SiO2)?0.00314,求硅与碳氧化的转化温pCO?4?105Pa,

度。

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