铸造与变形合金基础FoundationofCastingandWroughtAlloys0绪论1钢铁材料基础知识2钢铁的熔炼及熔体处理3铝合金基础知识4铝合金熔炼及熔体处理5其它合金及其熔炼6变形合金母材基础知识2.1生铁的冶炼2.2钢的熔炼2,3钢的熔体处理2.4铸铁的熔炼2.5铸铁熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理62钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理102钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理2钢铁的熔炼及熔体处理用的大小来判断用CO作还原剂还原氧化物，在2CO+O2--CO2线上的氧化物将会被还原，线下的不能被CO还原。在高炉冶炼条件下600～1700℃，另外在风口附近温度可高达2000℃，那么有如下情况。①在高炉内部，随着CO的上升，将还原铁矿石中的P2O5、MoO、SnO2、NiO、As2O3、Cu2O；不能还原FeO、Cr2O3、MnO等。②高炉下部(温度比较高)，Cr、Mn、Nb、V、B、Si等氧化物的远在2CO+O2—CO2之下，而在一定温度后，在2C+O2—2CO线之上，即不能被CO还原，可以被C还原(注：T<1800K时，可以还原到V2O5)。③但是实际高炉冶炼中，CO可以还原FeO，与上面的分析不符，这可以用热力学的方法具体分析如下：2CO+O2——2CO22Fe+O2一2FeO2CO+2FeO===2Fe+2CO2=-38874+42.64T当温度大于912K时，>0，反应不能进行这个结论是错误的。实际上，应以如下反应来判断：△G=+2RTln如图3-5所示，在离炉顶较远的区域，炉温逐渐升高。假设，由等温方程式得出△G=+2RTln=-338874+15.88T此式说明T<2448K的很大范围内，△G<0，CO可以在大部分区域内还原FeO。四、非铁元素的还原（1）锰的还原含锰氧化物中锰的还原由高级锰氧化物逐渐还原到低级锰氧化物直到锰。MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn用CO或H2还原高级氧化锰到低级氧化锰，是比较容易的。2MnO2+CO==Mn2O3+CO2+226689kJ3Mn2O3+CO==2Mn3O4+CO2+170121kJMn3O4+CO==3MnO+CO2+51882kJMnO相当稳定，其分解压力比FeO小得多，在1400℃时，用H2还原MnO的平衡气相中H2O=0.16%，用CO还原的平衡气相中CO2—0.03％，即MnO还原很少。在高炉内MnO只能在高温下直接还原，或者以CO作为中间介质，而消耗固体碳进行还原。MnO+CO==Mn+CO2CO2+C==2CO总反应MnO+C==Mn+CO-287280kJ温度高于1100℃，C能强烈地从MnO中还原出Mn而生成Mn3C，而且释放热量，有助于MnO还原的吸热反应进行。MnO的直接还原是吸热反应，还原出lkg锰要耗热4949kJ，比还原相同数量的铁要多消耗约一倍热量，所以炉温是锰还原的重要条件。但高温下锰将挥发，在高炉上部又被氧化成Mn3O4细粒，随煤气逸出炉外，增加锰的损失。冶炼炼钢生铁时，Mn有5%～10％被煤气带走，40％～60%进入生铁，其余以MnO形态进入炉渣。（2）硅的还原矿石的脉石及焦炭灰分中的SiO2是较稳定的化合物，它的生成热大，分解压力小，很难从中还原出硅。在冶炼普通生铁时，SiO2的还原率仅为5％～10％。研究和实践表明，硅的还原也是逐级进行的：>1500℃SiO2→SiO→Si<1500℃SiO2→Si据计算用CO还原SiO2，1500℃时，反应SiO2+2CO==Si+2CO2的平衡气相中，CO2含量仅为0.02%；用H2作还原剂，反应平衡时水蒸气含量仅为0.12％。所以，实际上SiO2只能在高温区以C进行直接还原。SiO2+2C==Si+2CO--628400kJ可计算还原1kg硅是还原1kg铁消耗的能量的高8倍多，比还原1kg锰高4倍多。所以硅的还原是很困难的。(3)磷的还原高炉原料中的磷酸钙(CaO)3·P2O5，是磷的主要来源。磷酸钙是较稳定的化合物，在高温下只能用C直接还原。研究表明1200~1500℃时，可发生如下反应：(CaO)3P2O5+5C—3CaO+2P+5CO-1629200kJ但在高炉冶炼条件下，存在磷酸钙还原的有利因素，如SiO2、Fe皆能促进其还原。2(CaO)3·P2O5+3SiO2=3(CaO)2·SiO2+2P2O52P2O5+10C=4P+10CO总反应2(CaO)3·P2O5+3SiO2+10C=3(CaO)2﹒SiO4+4P+1