研究氫、水汽的混合氣體與液體金屬反應平衡的設備

D01:10.13374/i.issm1001053x.1956.02.029 酐究氩、水汽的混合氣體 與液體金屬反應平衡的設備 趙 玉祥 (電冶研究生) 一、褚言 片巴依渊夫(A.A.BaRKOB),格木-格H揭拉(B.E.「pyM-「KMao)建立了 煉鋼過程的理論状礎，申克(Schenk),卡丽那息涮夫(M.M.KapHayxoB)等用物弹化 學、热力學的原理解馨了冶金過程，到目前運用理論方法，特捌是熱力墨方法來究姊 鋼過程的規律已鄹得到了：泛發展。藷如脱炭、脫硫、脫磷，各種元素的股氧能力等開 題的研究。 近代活度理論的發展，對於冶金學來說更有着重大意義，因篇活度理論是所究實際 系統的唯-一理論，它使所有理想液溶的定律都能通用於宜際溶液。而在冶金上呢？主要 的就是宜際溶液，比如逛用了活度理論，以物質的活度代替了物餐的潑度就可以解决脱 氧反應中不衡常數不守常的现象，使平衡常数在很大的波度範的内保持不越。雕骸提出 正是契普曼('luyran J.）,蔬鴣林(A.M.CaMapMH)等有翻治金溶液活度的研究， 建立了近代治金的脱氧理論、 冶金工作者学操了上逃理論方法，就有了一個很好的工具，因禽根據熟力學定律就 能够决定治金過程中的物弹、化學過程的熱平衡，並可补算其和平衡和化學平衡，這樣 對煉鋼生帝來般，就能够知道某-一反随是否可以進行？進行的方向和限度又是怎樣？迮 一步又可了解煉铜生產中不同反應之間的聯系，從而找到反莲行的最有利絛件（温度、 烟力、反應物濃度等)热之可以帮功治金工作者選挥最合理的生技術操作制度，解决 生帝、設引上的甭要間避，例如，研究了股炭反随的熟力條件，則是正配料，造成 必要氧化能力的爐漆及恰常的加熱制度以利氧化期順利進行，煉制質量鋼的根擦。而研 究了織液中錳一氧或鉻一氧的平衡則有助於制定合適的脱氧制度及高銘渐的正確冶煉。 何，难用熟力學方法需要法意雨個调題： (一)要有掉唯的熱力数據； (二)要正雅地估計反您生成物， 否則所得到的結果就不能准髉，達斯特(11.N.l)s1r）和契普曼在究鐵液中鲵 氧平衡际，正是由於忽税了上迹雨點，擦他們的赉料則釩的脫氧能力較高〔1〕。爲了

研 究 氢 、 水 汽 的 混 合 氛 艘 典 液 艘 金 属 反 瘾 平 衡 的 投 倩 越 玉 祥 雷 冶 研 究 生 一 、 储 言 自巴 依 溯 夫 喊“ 。 。 ， 格终木一格 日 喝拉 。 一印、 二 随汕 。 建立 了 辣细遇 程 的理湍共磁 ， 申克 。 钓 ， 卡 雨那 息溯 失 肋 。 等用物于到匕 粤 、 熟 力孽的 原理解 释 了冶金姆 程 。 到 目前莲 用理谕方祛 ， 特另 是熟 力擎 方法来研究辣 铜超程 的规 律 已 趣 得到 了鹰 泛癸展 。 豁如脱炭 、 脱硫 、 脱磷 ， 各柿元素的脱氧能 力等俐 题的研究 。 近 代活度理萧的臀展 ， 封朴 冶金鬃来 能 更有着 重大 意羲 。 因 焉活度理谕是研究育除 系就 的唯一理流 ， 它使所有理想液榕 的 定律都能 遗用朴育除榕液 。 而 在冶金上 呢 主耍 的就是宵除溶 液 此 如篷 用 了活度理靛 ， 以物臂 的活度 代替 了物省 的樱度就可 以解决脱 氧反瞧 中平 衡常教不守 常 的现 象 ， 使 平衡 常数在很大的 溃度羁 困内保持不燮 。 磨麒提出 正 是契普 曼 口 卿 ， ， 蘸 渴林 洲 等有朋冶金榕液 活度的研究 ， 建立 了近 代冶金的脱氧理流 ， 冶金工作老掌握 了上 述理谕方法 ， 就 有 了一 佃很好的 工具 〕 因 焉权墟熟 力翠 定律就 能 够 决 定 冶金扔 程 中的物理 、 化琴 遇 程 的熟 平 衡 ， 鼓 可 补算其相 平衡和 化 季 平衡 。 范 檬 封辣铜生赤来视 ， 就 能 够知道某一 反 瞧 是否可 以 巡行 准 行 的 方 向和限度又是怎株 延 一 步 又可 了解 辣 细生命 中不 同 反 磨 之 周 的猫系 ， 捉 而找到 反 膨淮 行 的最有利倏件 温度 、 艇 力 、 反 瞧 物 澄度 等 耙之 可 以 帮 功 冶金工作者攫挥最合理 的生赤技俩操作制 度 ， 解 决 生炭 、 毅尉 的 一 甫要 周题 、 例 如 ， 研先 了脱 炭 反 瞧 的热 力翠倏件 ， 是 正 破 配料 ， 造成 必要氧化 能 力 的坡卉及 恰 常 的 加熟制 度以利 氧化期顺利 遨 行 ， 辣制 臂量绷 的 根摸 。 而研 先 了擞液 中锰一 氧 或路一 氧 的 平衡 有助 朴制 定合 通 的脱氧制 度 及 高 耸粼 的正 滩冶辣 。 但 ， 隆 用热 力翠 方法需要 注 意雨 惆洲 题 一 要 有率滩 的熟 力辱数楼 二 要正 榷 地估补反 瞧 生成 物 。 否 所 得到 的 拮果 就 不能 准催 。 建斯特 力 了二 和契普 曼在研究擞液 中姚 氧 平 衡吟 ， 正 是 由 朴忽砚 了上 述 雨默 ， 旗他们 的查料则鱿的脱氧能 力较高 〔 〕 。 焉 了 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1956．02．029

--190 铜院擊報 得到準確的熱力學數據和反憊生成物的成分就需要進行-一些基本貸验。 二、液體鐵中氧的活度 在煉钢生產中，氧幾乎參加所有的反應，而煉鋼過程的重要任務之-一，就是要得到 含氧量最低的铜、因此研究織氧溶液的性質，特别是浒究作禽脫氧荆，合金削的各種元 素對織氧溶液性質的影響是近代冶金理論的重要問題之一。而這個問題是可以在箕验宝 條件下很方便地利用由氧和其他元素溶於缴液中的溶液、氧化物和-一定PH2o/PHe比例 的混合氣體所粗成的三相系准行管验，测定他們的平衡数據來進行开究的。道種管敬 法的優點，就是可以在實驗中，準能地测定PH2o/PH2的比例，同時可在很大的範附內 調整PH2°/PH2的此例，至於寶验袺果的準確度主要地决定於溶液，氧化物與搽棘用的 坩堝之間作用情况和所取武樣從高温冷却到固態的過程中反應本衡移動的情况，進行宜 验時還應該保證溶液可在-一定温度下，保持足够的导間以便反應谨到平衡、測最温度的 準隘度要高，要探用最可靠的方法分析金屬中各個成份特别是氧的含最， 最近阿威林(B.B.ABePMH),包倆可夫，（A.O.nonakoB)藤馬林〔2〕對液體鐵 中氧的活度進行了新的研究。他們指出溶解於敛液中的元素對氧的活度的影響可用下式 表示： H2（氣)+〔0]（溶）=Hz0(氣) (1) 、Pt,°=%0（路）1。() K1="° 7 PHa0 PH2 心。（溶）、〔%〕（溶）、∫。（溶)一含有所要研究元素之溶液中氧的活度、濃度、 活度係數， 氧和水汽的混合氣體典純敛液作用的反應式： H。(氣)+〔O](織)=H()(氣) (2) 1 PH2o PHao K:a.欲y=%0(绿（職） α（鐵）、〔%O](織)、∫（纖）一純鐵液中氧的活度、濃度、活度係數， 在温度-一定時，金屬液中氧的活度由氣相的成份决定，所以當(1)(2)式中的 PH2/PH2比例相同，温度相等時 (溶)=a。(織)=(。（氣相） 則溶有所要研究之元素的溶液中氧的活度係敷： 。(溶)=K=〔%0)（畿）。（織） K2 〔%0〕（溶） (3) 從上式可見只有有了織液中氧的活度的足够資料，才有可能决定溶液中氧的活度， 進-一步正確地估計溶解於鐵液中的元素與氧作用的熟力學絛件。 雠然有不少人光後究了反應(2)〔3〕〔4〕〔5〕。们是從已概發表的結果來 看，彼此重合地很不好，反應(2)的平衡常數與温度的關係見圖1

一 卯 翎 院 擎粗 得到 华滩 的熟 力鬃数碟 和 反瞧 生成物 的 成分就需要巡 行一 些 从本育瞰 。 二 、 液艘戮 中氧的活度 在惊钢 生康 中 ， 氧瓣乎参加所有的反瞧 。 而辣铜遇 程 的 重要 任矜之一 ， 就 是要 得到 含氧 是最 低 的细 。 因此研究截氧溶液 的性臂 ， 特别 是研先 作 焉脱氧刻 ， 合金刻 的各预 元 素封擞氧熔液性臂 的影鲁是近 代 冶金理渝的 重要 周题之一 。 而是 佃 简题 是可 以 在育撇室 倏件 一日技方便地利 用 由 氧和其他 元素溶朴徽液 中 的溶 液 、 氧化物 和一 定 尸。 。 此 例 的混合氧艘所粗成 的三相 系 淮 行 育尉 ， 测 定他俩 的平衡数撬来淮 行研先 的 。 运 稀育胧方 法 的僵默 ， 就 是可 以 在育驭 中 ， 华榷地测 定 尸 的比 例 ， 同 降可 在很 大 的勒 剧 内 稠整 。 尸 的此例 至 朴育服桔果 的堆催度主耍地 决定朴溶液 ， 氧化物 典熔辣 用 的 琳墙之 简 作用 情 况 和所取藏檬徙 高温 冷却到 固熊 的般 程 中反 瞧 平衡移勤 的情 况 。 延 行 育 撇峙遗瞧 孩保 橙熔液 可 在一 定温度 下 ， 保 持 足 够 的吟周以 便反 瞧 建 到 平 衡 。 侧 量温度 的 华榷度要高 ， 要探用最可 靠 的方法 分析金属 中各佃成份特别 是氧 的含量 。 最近阿威林 戮 ， 包 俪可 夫 ， 幻 。 。 的 蘸 禹林 〔 〕 封液愕戴 中氧的活度继 行 了新的研光 。 他们 指 出溶解 朴截液 中的 元素封氧 的活度 的影赛可 用 下式 表示 氧 〔 〕 榕 一 。 氧 二 必 溶 〔 〕 溶 ’ 。 榕 。 ， 。 ‘ 。 溶 、 〔 口〕 溶 、 。 溶 － 含有所要研究 元素之 榕液 中氧的 活 度 、 援度 、 活度保 数 。 氢和水 汽 的 混合氧艘 典钝擞液作 用 的反 瞧 式 。 氧 〔 〕 擞 氧 尸 。 瑟 。 擞 〔 〕 撤 ’ 。 擞 尸 。 少 尽 。 傲 、 〔 拓内 擞 、 擞 － 钝擞液 中氧 的活度 、 澄度 、 活度保数 。 在温度 一 定 峙 ， 金履 液 中氧 的活度 由氧相 的成价决 定 ， 所以 常 式 中的 。 ， 此例 同 ， 温度相 等降 必 。 溶 一 必 。 擞 一 己 。 氧 相 滚有 所要研先 之 元 素 的溶液 中氧 的活度 保教 淤 、 一 尤 ， 扩 。 、 、 ， 一不厂一 〔 〕 濒 。 擞 〔 〕 溶 徙 上 式 可兑 只 有有 了擞液 中氧 的活度 的足 够查料 ， 才 有可 能决 定琳液 中氧 的活度 ， 堆一 步 正破 地估补洁解 朴徽液 中的元素典氧作 用 的熟 力鬃倏件 。 雌然有 不少 人先 徒研先 了反 瞧 〔 〕 〔 盛 〕 〔 〕 。 但 是徙 已握臀 表 的拮 梁 来 看 ， 彼 此 重合 地 很不 好 。 反 瞧 的 平 衡常数典温度的朋保兑 圆

第三期 -191-- 3 1600°160°1100°750℃ 0.2 04 0.6 。 0.B s.E 54 52 5.0 圆1反應H2(氣)+〔0]=H20(氣)的平衡常數與温度關係 1.logK=7050 -3.17 [3) .2.logK=10200-4.848 〔4) T 3.logK=7314-3.412 〔5.6)… 阁中所示點是馮他那(Fontana1.:.)和契普曼在1600°時所得的桔果〔7〕。 来所週知正是基於過去的研究〔8〕〔4〕〔7〕，會經認禽纖液中氧的活度係數等 於常數，即缴液中氧含量與氣相中的PH2o,/PH2值在氧含量達到饱合值以前保特直線關 係（見圖2中的虚線）。並且用氧的漫度表示反應(2)的平衡常敷。 K'=。1H0 (4) 〔%O]PH2 碎究〔3〕的秸果會經被認禽是對於反难（2)已發表的結果中此較正確的。圆1 中谊線3則是合併氧化織分解腰力的最可靠的敷據和泰勒(T4,lorC.R.)以最準確方 法所得到的氧化織渣下戴液中氧的溶解度的敷據而得來的、同1中直線1與直線3偏差 很大則說明研究〔3〕的實验熔煉方法可能存在缺點， 根據上述的分析，阿威林、包倆可夫、藤馬林在新型設備上，探用了新的貸驗方法對 反應〔2〕重新進行研究脖，採用了雨禪方法進行實熔煉：第一種實驗熔煉的方法與研 究〔3〕所用者類似，金屬液在坩堝内冷却以得到小錠、第二種實驗熔煉是用把金屬液凝 秸在石英管丙的方法取樣，觀察第~一秿熔煉所得小錠並此較雨種熔煉所得試樣內的夾雜 物，證明了常金屬液在坩堝内冷却而凝固成小錠時有-一部份氧捐失掉。但是第-一種熔煉 所得的結果合人滿意地與研究「3〕的秸果重合。第二種熔煉所得的秸果介貂在圆2上：

茶 三 期 一 一 月进 州日 岁产 形咋 叮夕 于 ， 洲产 月厂 邢 二 子 尹 不 子扩 ， 圆 反 瞧 氧 十 〔 〕 氧 的 平衡 常数 典温度 朋保 尸 、工‘ 叮厂 一 。 、 尤 一 琪磐 典一 工 。 了 一 〔 〕 阔 中所示默是濡他那 口耐伽 盯 “ 和契普曼在 “ 降所得的拮果 〔 〕 。 ’ 来所遇 知 正 是基朴遏 去 的研究 〔 〕 〔 〕 〔 〕 ， 曹趣豁篇擞液中氧的活度保数等 朴 常数 ， 即数液 中氧含最 一 典氧相 中的 。 值在氧含量蓬到鲍 合值以前保持查腺朋 保 兑 圆 中的 虚腺 。 益且用氧的 嫂度表 示 反 瞧 的 平衡常数 。 产一 了可口 一 ， 。 尸 。 研究 〔 〕 的拮果瞥握被韶 焉是封朴反 瞧 已 癸表 的 拮果 中此较 正榷 的 。 圆 中遭腺 是合讲氧化戳分解犀 力的最可靠的数碟和泰勒 犷内 口二 口 以最 难稚方 法 所 得到 的氧 化擞渣下激液 中氧的滚 解度 的数德而 得来 的 。 同 中道腺 舆遭摄 偏差 很大 靓 明研究 〔 〕 的育敬熔烦方法可 能存在缺黯 、 根擦上抓 的分析 ， 阿 威林 、 包俪可 夫 、 藤 泻林在新型 毅偏上 ， 探 用 了新 的育欲方法 封 反 鹰 〔 〕重新巡 行研宪 畴 ， 探用 了雨 释方法 淮 行育脸熔辣 第一 踵育胧熔辣 的 方法舆研 先 〔 〕所用者顿似 ， 金屡液 在 堵飒 内冷却以 得到小锭 。 第二核育胧熔辣 是用把金属液凝 桔在石英管内的 方法 取 檬 、 视察第一 稀熔辣所得小锭业 比较雨踵熔辣所得就檬 内的爽稚 物 ， 蹬明 了掌金属液 在 晰飒 内冷却 而凝 固成 小锭 降有一部侨氧揖失掉 。 但 是第一狸熔辣 所得的 桔果 合人 满意地典研先 厂 〕的桔果 重合 。 第二踵熔燎所得的拮果介貂在圆 上

-192- 綱院擊報 0 净91 020 ·i7o0 Q A0 02 0.4 26 Q8FwoPu2 同2第二超熔煉的精果 。一織液中氧的濃度〔5〕； V-'o2值〔6) 線一1G00U降的結果〔3〕 由阁2所示結果可知：第二種熔煉的實驗點與過去肝究〔3〕的精果比較則位骨高 了很多，即同樣的PH2o,'PH2此例，但现在的氧含量高。這是由於在石英管内金翻很快 邂固避免了氧的捐失所政、又在進行箕驗的各個温度，管戮液被氧饱利时所得饮验與 在氧化織渣下研究織液中氧的溶解度〔53所得秸果很好地重合。而根據管验所得曲線之 切線和相當於氧的跑和濃度之水作線的交點，可找到州應的PH201PH,航，它與程據氧 化織分解晒力的資料〔6〕計算所得尸o/'H航也很近以，因此肯定了湖去所探用之 熔煉方法的缺點：即不能保證把金屬液中氧定在小錠丙，當在堝内冷疑成小錠時行-· 部份氧捐失掉， 其水，宜驗秸果證明：金感中氯的淚度與氣相中PH2o:P:值並不保持谊额的特 性，而且當温度降低脚則與直線的偏盖加大，因此斟於反燃(2）用氧的濃度所农示的 平衡常數K'〔見(4)式)並不是宾正的不衡常救，也，就是能對於反應(2)是不能用氧 的婆度表示它的不衡常敷的。過去所以用氧的濃度表示是由於所探用的熔煉方法不能保 瞪金吴液很长证调面辑尖了氧，同時卷行（验峰？值义被低【3），闲秘阔2可知 只有當P=o/PH们超渦0.3時發生的偏差才明顯。 取氧在織液中的無限稀薄溶液作窩標強状態，則下衡常敷五。的大小由阁2上切線 的位置决定、這樣得到了 H2(氣)+〔)=H0（氧) K=〔0jfm PH2o PH2 1ogKa=940.-4.535 (5)

一 一 伽 院 攀权 小 仓 ，， 一 。 夕 李 － 产 一 云 一 杯茄 ， ， 百 一 一 ， ， 洲班 择 尹 ， 次之夙淤几 欢辫黝纪淤 今卜 ， 》少神 女岑弓勇寥梦 仍了七 月 ‘ 盛汾叁尸 嚼汗 尸 尸抖气 洲 多夕谬 司 第二掀熔炖 的 桔架 甲 － 擞液 中氧的 撰度 〔 〕 甲－ 尸。 值 〔 〕 虚腺 － 那 “ 口 峙的拮粱 〔 〕 由 周 所示桔梁可知 第二捶熔辣 的 宣脆默典 遏 去研先 〔 〕 的 桔果 此校 位矜 高 了很多 ， 即 同檬 的 。 此 例 ， 但现 在 的氧含量高 。 症 是 山 朴 在石 英管 内金届很 快 凝固避免 了氧的 捐 失 所致 、 又在淮 行育服的各佃温 度 ， 常擞液被氧饱 和 峙所 得贫脑黑艇吐 在氧化擞渣下研咒敏液 中氧的熔解 度 〔 〕所得拮果 很 好地 重介 。 而权彼贫输所 刹 曲糠之 切腺 和相 蓄朴氧的 鲍 和 竣度之 水 平镍 的 交黝 ， 可找到 相 唯 的 尹 。 、 尸 帕 ， 它 典根墟氧 化傲分解屡 力的查料 〔 〕 补算所 得 尸 ， 位 也很 近 似 因此 肯 定 丁 如 去所探 用之 熔辣 方法的缺默 即 不能保 蹬把 金属液 ， 氧 定在小锭 内 ， 常 在 工 特内 冷凝成 小鱿 畴有 一 部份氧揖 失 掉 。 其次 ， 赏膝拮果 橙明 金属 中氧的 澄度 典东〔相 中 尸 ’ 少 。 位益 不保 持政粽 的特 性 ， 而且常温度 降 低 畴则 典直腺的偏莲 加 大 ， 因此 刽 朴反 感 用 氧 的 瑕度 所 表 示 的 平 衡常数 尤 ‘ 〔兑 式 〕 业 不是具 正 的 平 衡 常数 ， 也就 是就 封 转 反 瞧 是 不能 用氧 的 援度表 示 它的 平 衡常数的 。 摄 去所以 用氧的 澄度 表 示 是 由 朴所探用 的熔辣 方法 不 能保 二金。 液 很快凝 。 、 了氧 ， 同二 行 。 ，‘几尸。 戏。 〕 。 因 。 可知 只 有常 尸二 尸 。 仁〔超 涡 畴癸生 的偏差 才 明 颖 。 取 氧在藏 液 中的熟限稀薄滚 液 作 焉镖难 状熊 ， 则 卜衡 常毅 的 大小 由 圈 上 一 切腺 的位置 决 定 。 症 株 得到 了 氧 〔‘ 〕 。 自毛 〔 多 。 〕 ’ 。 口芹 “ 一 。 尸 。 少

第三期 -…193-· 根據圖2的曲線明線义找到了氧的活度係救與温度、弑相成份的關条式 /。=1-(2.51-1.19×10r)(°2 (6) 广。=a/(%O门鐵液中氧的活度係數； T'=絕對温度() 可見當氣相中氧化位（即PHo/PH2的比例）增加時，纖液中氧的活度係敦變小。 既然隨着氣相中氧化位的增m,氧的活度係數變小，這樣就證瑚氧和鐵的键增加了，而 鍵的增加則應是由於織的原子價州加所致，這些纖是形成溶解於金內的氧化物的)因 此當溶液中氧的濃度增加哮，則氧化物不是純-一氧化織，而是-一氧化鐵利和三氧化三嫩的 混合物。提高了金屬液的温度，則减弱了缴和氧的踺，因此氧的活度係數的属藏少， 而趨近於相應的純-一氧化織時的數伯。 實際上，織氧溶液是對拉烏爾定律正偏法非常大的例子。活度係數值在很大的渡度 範都大大地超過了一。 織液中氧的活度與其漫度的關係概括地表示如阁3。繳氧溶液中氧的浪度等於純一 氧化纖中的氧含景脖划作爲標弹状態，即氧的活度等於一。 9 e ad Fe Ro 铁最系中氧的袭度 圖3織液中氧的活度與其濃度的朗係 假骰了餓氧溶液符合拉烏爾定律； PA--NA aA-PoA A一溶液中粗元A的活度； PA和PA一某-一濃度時粗元A的蒸汽愜力及其標弹狀態時蒸汽愜力； NA一組元A的分子分數。 那夔活度的數值地該沿着心對角線來量度。们實際上氧的活度隨看澴度化很快地增 加，在6點即等於-一。故在d、、i所示線段内盘度氧的活度係散：

第 三 期 介 权攘 圆 的 曲腺 和 徐 义找到 了氧的 活度 伟数 典温 度 、 命可相 成协的 阴保式 ， 、 。 ， ， ， 、 ， 尹 、 。 了 。 一 一 一 “ 竺 ， 二 ， 夕 竺 “ 一 一 ’ 一 ’ 一 ‘ “ 一 、 ’ ， 、 一 瑟 。 〔 内 擞液 中氧的 活度保 敷 望 一 艳封温 度 万 可 兑 赏氧相 中氧化位 即 尸。 。 尸 的 比例 增加吟 ， 饿液 中氧 的活度怀教噢小 。 既然随着氧相 ’ 中氧化位的增 加 ， 氧的 活度保 数燮小 ， 道 檬就 蹬明 氧和截的键增 加 了、 而 键的增 加 鹰 是 由 朴娥的 原 子俊增 加所致 ， 运些裁是形 成溶解 朴金闽内的氧化物的 。 ‘ 因 此 富榕液 中氧 的 喂度增 加 哮 ， 氧化物 不 是种一氧化撤 ， 而 是一氧化徽和三氧化二傲的 混合物 。 提高 了金属液 的温度 ， 则诚弱 了俄和氧的键 ， 因 此氧 的活度保数的偏兹喊 少 ， 而趣近朴相 镬 的钝一氧化戮降 的数他 。 育除上 ， 俄氧溶液 是封拉 扁雨 定律正偏差非 常大的例 子 。 活度傈数值在很大的谧度 勒 困都大 大地超 沮 了一 。 擞液 中氧 的活度典其 援度 的 阴 保概括 地表 示 如 同 。 徽氧馆 液 中氧的镬度等朴腌 ‘ 氧化傲 中 的氧含量 畴划 作 焉镖 华状熊 ， 即氧 的活度等朴一 。 ‘ ，卜弓巨云 血 曰 ‘ ‘ 撇 蟒时鹅公舀 旦一一一一一一一一一一一一一 一一 绷 爵 敬鞍，翱欲 仙 周 截液 中氧的 活度 典其浸 度的丽傈 假毅 了载氧熔液 符合拉 扁雨 定律 必 尹 加 瑟 － 溶液 中粗元 的活度 ’ 和 尸 ‘ 一某一 援度 峙粗元 城的 蒸汽屋 力及 其镖难状 怨峙蒸汽睡力 － 粗元月 的分子 分数 。 那磨活度的数 植推 孩 洽着 势角腺来量度 。 但育除上氧的活度随着浪度砂化很快地增 加 ， 在 默 等朴一 。 故 在 、 ，、 所示腺段 内量度氧的浩度保毅

-…194- 院網學報 考虑到戴液氧的溶解度很小，义以符合卓利定律的觀點剂論了迨個溶液 化A=1AWA A一一溶液中粗元1的活度， fA一活度係数，VA一濃度。 假若織氧溶液得合京利定律則氧的活度就憾沿着直線αb，隨着濃度變化成直線地 戀化，即活度係數在飽合前所有濃度範硝内應是-一個常數，但究的秸果已證明了鐵 液中氧的活度不與其濮度成正比，而只沿着型曲線透化、以氧在缴液中的無限稀薄 溶液作篇標準状態（∫。=I),則由fA=/[%)表示的，並且若用線段g/h(班 一ab曲線在a點的切線)的比例表示時才能取篇-一的氧的活度係數應骸用線段g/:的 此例决定之，也就是說隨着金酚中氧的濃度培大時活度係數轉而小於一。 因此根據阿威林等對液體鐵中氧的活度的f究，可以得知： 1.織液中氧的活度與共濃度的棚保作遣饱！濃度以前並不保持道線持作、即氧的 活度係敷不等於常數，它賸着氧的濃度州大而赞小。對於反應（2)的平衡常敷用氧的 活度表示時才是宾正的平衡常数。 2,過去研究〔3〕的錯洪是由於变驗烯煉方法存在着重大缺點一金厨液在坩堝 内冷却，則在凝固成小錠的過程H有一部分的氧被損失掉；在較低PH2°/PH2比例下進 行實驗。可見，探取正確的箕驗方法選定们應的资驗骰備有着非常重要的意義。 三、對現有設情的分析 馮他那等在研究〔7、4)中所探用的設備形式和墟子介紹在圖4、5。這套設備的 主耍特點，特别是熔煉用的爐了耨造，比散前單容易制造。可是由於有的聯秸的地方是 用橡皮管速秸的，尤其是勰察用的吸璃和支持氧化鎂坩堝的托管是用石棉繩封剧的，因 此對系統的殿密性影響較大，對於可能漏出金酚液的危險也沒有防止措施。 闆4設備示意閻 1. 氨轼瓶 2. 4.出 口 5.流是 6. 前和器 7 饱利器 . 加熟器 9. 加熱器 10.安全瓶 11. 入口 12. 加熱器 13.爐子

院 翎 祭毅 一一 山一 一一一 上 考 虑 到敬液 中氧的榕解度很 小 ， 又以 符合 亨利 定律的极黯衬谕 了是 佃 溶液 必 一 了 必 － 馆液 中系往元 的 活 度 ， 厂 － 活 度保数 ， － 毅度 。 假若擞氧溶液 符合 亨利 定 律则氧的 活度就 瞧 沿着道腺 助 ， 随 着攫度妙化成直 腺 地 燮化 ， 即 活度保数在饱 合前所有 攫度羁 圈内瞧 是一 侗 常数 。 但研究 的拮果 已 翘橙明 了擞 液 中氧的 活度不典共没 度成 正 比 ， 而 只 沿着 司 型 曲腺诞化 。 以氧在擞液 中的然限 稀 薄 熔液 作焉襟华肤 怨 。 一 。 则 由 了 一 必 。八 均 表 示 的 ， 业 且若 用腺 段啊 戚 一 万曲腺在 黔的 切腺 的 此例 表 示 哮才 能取 焉 一 的氧的活度保数瞧兹用腺段 啊 妙 的 此 例 决 定之 ， 也就 是靛 随着 金励 中氧的滇度增 大 吟活度保数斡而小 朴一 。 因此根橇阿威林等封液蹬 饿 中氧的 活度 的研究 ， 可 以 得知 傲液 中氧的 活度 鲤共 没 度 的 阴 保在走 他 和 溃 度以 前韭 不 保持 直探持性 即氧的 活度保数不等 常数 它随着氧 的 澄度助 大而砂小 。 封朴 反 愿 的 平衡 常数用氧的 活度表 示降才 是具正 的 平衡 常数 。 趟 去研毙 〔 〕 的错淡 是 由朴亥胧熔辣 方 法存在着重 大缺默－ 金属液在 琳姗 内 冷却 ， 在疑固成小锭 的褪 程 中有一 部分 的氧被揖 失掉 在较 低 尸 。 尸 此例下 难 行宵撇 。 可 兑 ， 探取 正破的 育城方法逻定相 瞧 的宵敬毅偏有着非 常重要的 意羲 。 三 、 勤琪有毁甫的分析 鹅他那等在研究 〔 、 〕 中所 探 用 的投饰形式 和媲子介 貂 在 圆 、 。 道套毅 俪 的 主要特默 ， 特别 是熔辣 用 的嫉子 铸造 ， 一 仁校 筒罩容 易制 造 。 可 是 由 朴有 的珊拮的地 方 是 用橡皮管述 桔 的 ， 尤 其 是极察用 的 吱瑞 和 支特氧化铁 琳妈 的托管是 用石棉规封阴 的 ， 因 此封系桥 的鼠 密性影督较 大 。 封朴可 能 漏 出 金 局液 的 危险 也没有 防 止措 施 。 圆 毅偏示 意 周 功招人 ︸ 嫉氢存安燎流袍饱加入出呱教熟全形一是︸和器管子补瓶口

第名·期 -195- 12 19 阁5 爐子 1.鎳絲接頭 2,瓷管 3.等水泥 4,鋅水泥 5,砂积行管 6.白金線圈 7,威應線圈20师，‘高45/8” ’,8.簸液 9.隧E管 10.资铜底座·11：加熱線圈 12.靓察玻瑞 13.冷知圈 14,黄铜頭， ,15.石英管 16.鉻加熱器 17.堝 18.底托 19.石棉挪 勾克森(ComV.A.)和契普曼在他們的工作〔8〕中，所採用的設備形式和姐 子兒闹6、、7。這是根據工作〔3〕中的形式而加以改善的。·：，“1：心 ·由於考虚了氫氣、水汽在熔煉用媚子内有熟擴散现象，因此骰葡中有向系統内加入 悔性氛體的装置、·园脖具有雨個饱和部分，所以水蒸氣壓力的調整範图敕大(1,86~00 毫米水组柱)：)在爐子的底部伸入了帶孔铜管，可以向摊内通入不同的氣瞪或著通冰來 冷却液體金锅以便從貸險中確定最怡當的冷却喇、.還應提出的是逼套散備中除去樂屑耀 的不绣鋼管外，所有的零件都是玻璃速結，~因此系統的殿密堡較好。但是散葡的形式和 城子的機造是比饺複襟的，冷却金弱液降下州堝的操作也較困難，加以安殿已經瞪明通 入乾澡的或潮濕的氯礼，就可以保證金函液以足够速度冷卸，因此在設計安装本項骰備 時，可以不考您逅行降下排堝的操作，也不必装相應的構件

第 决 期 生 一 缘 〕只 二 二 回 贬蒸 羚 颧察琴璃 路加熟器 周 瓷 管 白金 碰 托 冷却 士 飒 嫉 子 腺 圈 管 圈 锌水 泥 、 威瞧 糠圈 黄金同底座 黄铜颐 底 托 、 ， 辫水泥 劲匝 ， ’ 高 “ 加熟腺 圈 氛 ， 石英管 级 石棉抓 接石颐瞥 ︸ 冬 踉矽擞腺粽液 勾 克森 ‘ 口 “ 和契普 曼在他们 的工作 〔 〕 中 ， 一 所探用 的毅偏形式和健 予早圆乓， 。 每是根撩工作 〔 吕 。 中 的形式而 力“以饮善的 。 一 卜 一 、口 一 该 产淤考虑 子氢氛 、 水汽 在熔辣用媲子内 有料筱散现象 ， 一 因此毅嶂中寮向系桃内加入 嶂供不鳄的装置 · 同“参具有雨侗饱 和部分 ， 所以水蒸氧潭力的 稠整羁圃较 双 、 哪产即 毫米卒胆柱 。 在慷子 的底部伸入 了带孔铜管 ， 可 以 向慷内通入 不 同的氟援或者通水浓 冷却 今鳄肇石考属抖穆更徙宵麟 中雄 定最恰 赏的 冷却例 一 遗镬提出的是揖套毅愉中徐去拱居拔 的不诱翱洽爷 ， 所有 的零件都是玻璃述桔 ， 因 此系就的段密饮较想 但是毅拐合的形式和 燎子 的磷造 是此校夜排 的 、 冷却 金属液 降下 琳妈 的操作 也较 困靴 。 加以变徽胆 规程朋通 入 乾澡 的或潮 麒 的氢氛 ， 扰可 以保蹬 金溺 液以 足 够速度 冷卸 ， 因此 在毅补 安装本 项毅愉 吟 ， 可 以 不考 虑逛 行降 下琳姗 的操作 ， 也不必级相愿 的磷件

-196- 鋼院學報 25 AP20叶 阔6 验没爺示意刷 1·水銀保險 2,流計 3,白金行格 4。予的和器 5.饱和器 6.n水管 7.過剩水管 8.恒温器 9,LaCl的第二饱系統 10.鎂屑 11.不绣鋼管 12.玻璃與金的聯精 13.腰力計 14.坡璃稜鏡 15.光孕高温計 16.戏應線倒 17.摊子。 阿威林等究液體織中氧的活度〔2)导，所的股備形式和爐予介紹在阁8、 9，顯然运套設備的最大特點，就是探用了惑門的取樣製贤：可以保證不破壞媳丙氣氛 在熔煉過程中取樣，並且避绝了就樣中氧的辑尖。由於所有褙件都是石英的，因此系統 酸密，也有可能在氧、水汽等近不高週波城以前，加热到胶高温度（最高可達1500°C)。 他們還從提高水汽的和度的靓點出發，在氧瓶還沒有淮入饱利器時，就先加入篮氣與之 混合、但是遥稱形式的設備在制造上是比胶闲難的，加熟體使用的石英管（周8上6， 長1米)也較長

一 胡 院 擎毅 曰 夕 周 贫脆诊俪 示 意圆 水叙保 阶 白金石 锦 他 和器 姆 剩水 管 ， 肠口 的第二 鲍 和 系抚 不 锈铜管 工 雁 力补 光 华高 温补 唬子 。 流 带补 予 胞 和器 加水管 恒 温 华 、 镁 居 玻璃 典金属的珊拮 坡璃棱镜 欣瞧 摄 圈 阿 成林等研究 液艘擞 中氧的 活度 〔 〕 盯李 ， 所 用的秽愉 形式 和媲子 介 貂 在 阔 、 、 颖 然退套役 晰的最 大特黯 ， 就 是振用 了 枣阴的 取 样纷 抖 可 以 保蹬不破壤燎 内氧氛 在熔谏遏程 中取 搽 ， 立企且避免 了斌檬 中氧 的损 失 。 由 协所有桃件都 是石英 的 ， 因此系就 股 密 ， 也有可 能 在氢 、 水 汽 等逃 入 高翅 波媲以 拚 ， 加 熟到校 高 温度 最 高 可 建 “ ‘ 他们遗健提高水汽饱 和 度 的视黔 出癸 ， 在氢氛遗没 有 淮 入 饱 和器降 ， 就 先加 入 氢氧舆 之 混 合 。 但 是道 撞形 式的 投俪在制 造上 是 比校 困靴的 二 加 热该樱使 用的石英管 圆 上 ， 畏 米 也较畏

第兰 r- 2 49 3 9 15 6 3 21 7娘子 1.灰紧装橙 2.基圈（人造橡皮） 3.冷却管（钢） 4,圆板（秒编在）求 5.威應線圈(13师) 6,加熱器（氧化鋁） T.防止輻射的套管（矽铜石)8.石英管度610毫米内径50凳来 9,鸽絲 10.黄鲷曜… 11.棱鲲 12.光粤高温卧 13.觀察玻璃 14. 玻璃萌； 15.加熱線圈 16.防止輻射的罩（氧化鋁） 17.石英坩瑞 18. 鐵液 :… 19.石英杯 20.支持管（砂銅石） 21.不绣鋼管 22.黄銅底座

妙 兰 期 立玲一 不 至 压哥 蓬 下 叶 臀 皿 一州 一 〕 ， 阔 燎 子 夹紧装耀 冷却管 铜 器 奋蒸渠 、 ， 威 宁几 防 习蕉腺 圈 玲匝 正辐射的套管 矽铜 石 加象瞬餐心纂 石英管畏晓 化窦名万 」 一 ， 喋采内禅写仃毫米 ， 路株 纵韶 棱镜 溉察玻璃 加熟腺 圈 ， 石英川…上品 右英杯 不锈绷管 黄铜罩 、 ‘ 光毕高温补 玻璃淤 一 、 藏 防 止辐射的罩 要氧化绍 擞液 支持管 砂剔石 二刀 左 勿 含 加

一198- 解院挚银 氣体西口 阁8管验設常示意阁 1,流量計 2.媚子 3.捕捉器 4、恒温器 5.模弹的恒温器 6.石英管（長1米） 7,高週波嫩 8.指示瓶 9,光學高温計 10.四通活寨 已有的設備形式還有很多，這裡僅制論了三循具有代表性的形式，從討論中可看 到，现有的設備形式隨着蜜鞍操作上的改赞价有過不少的改镂，因而更加切合箕驗要求 的倏件了。但也可看到設備的某些棒造和實®操作的複雜是沒有必要的，是設計安装本 項骰備時應骸加以抛華的。 四、建意探用的段葡形式 根擦以上的分析，並考意了现有可能條件，篇了得到更弹確的貸驗秸果，今提出下 列骰備形式（腐10）。主要由處理氨氣部分、水汽饱和部分、高遇波墟、取樣装置和调 温装置等組成。 意理氫氟部分管数所用氯氟鴛工業氫，氨和瓶放在室外織箱刊。遍减腰表用 直經10毫米的铜管入室內。锏管上有雨州開湖、测饰减愜表和陷關就可以控制氯氣的 流量。引入室内的氫氣首先通過指示瓶1。瓶内製有蒸汽膠力很低的英空油，可以指示 有氫氣通過，但不致被帶走油的蒸氣，當纸通淄了流量計以饺，义順序通過加熱到

一 哪一 娜院 李椒 体 亩 口 卜 夕 卜产， ，， 卜，，，， 汗了育 翻 一 一 尸 气 、习月 妇月 流量补 、 恒温器 高遇 波媲 四 通 活塞 周 飞纷啦投俪 翁含同 燎 一 子 襟率 的恒温器 指 示 瓶 捕 捉 器 ， 石 一 英管 畏 米 光 擎高 温补 已 有的毅偏形式遗有很 多 ， 煊铿谨对湍 了三 稀具 有 代表性 的形式 。 捉 衬 硫 中 可 看 到 ， 现有的毅偷形式随着 食胧操作上 的 改砂竹有疆 不少 的 改砂 。 因而 更加切合育墩耍求 的修 件 了 。 但也可着到投愉的某些 磷造和宵脆操 作 的祖推是没 有必要 的 ， 是毅舒 安装本 填毅偏峙愿蔽加 以抛秦的 。 四 、 建惫探用钓段翻形式 根娜么妒介 列毅愉形式 圆 杯 一 琢 刃薄如能 、 ， 二 了得狮娜煞 。 。 ， 今提出 下 主耍 由 庭理氢氧部分 、 水 汽 饱 和部分 、 高遇雄炫 、 取 橡装 置和侧 擞南箱圃 温装置等粗成 。 认 、 「 斑理氢氧部分 育撇所 用氢氛焉工举 氢城 ， 氢城 瓶放在宝外 渣趣 毫米的铜管努人室氏 乙…铜瞥上 有雨 佃 昌阳 稠筋诚艇丧 和 内 二 辉胆诚越 表 用 就可以 控制 氢氧 的 流量 。 弓队室内的氢氧首乖通汹指示 瓶 工。 有氢氧通遇 ， 但 不致被排走碑的斋斌 〕 瓶内装 有蒸 汽厘 力很 低的具攀油 ， 健氦氛翘 巡 一 了流 量补以徒 ， 父顺序通 可 以 指 示 超 加 熟 到