CaO-Al2O3-SiO2熔渣的作用浓度计算模型.pdf_大学文库

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.05.004 第17卷第5期北京科技大学学报 Vol.17 No.5 199510 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct1995 CaO-A1,03-SiO2熔渣的作用浓度计算模型* 张鉴袁伟霞北京科技大学冶金系，北京100083 摘要根据相图和炉渣结构的共存理论，推导了CO-A1,O,-SiO,渣系作用浓度的计算模型，计算的Ncao和Nsio,与相应的实测aco和aso,基本符合，从而证明所得模型可以反映本渣系的结构本质.与此同时，还发现生成正硅酸盐(2CaO·Si0,)的碱度因A1,O,的增加而变大的事实和本渣系有2n较小的活跃部分. 关键词活度，共存理论，作用浓度，碱度中图分类号TF01,TF111.173 Calculation Model of Mass Action Concentrations for CaO-Al,O,-SiO,Melts" Zhang Jian Yuan Weixia Department of Metallurgy,USTB,Beijing 100083.PRC ABSTRACT According to the phase diagram and the coexistence theory of slag structure,a calculating model of mass action concentrations for CaO-Al2O3-SiO2 slag system is formulated.Satisfactory agreement between calculated and measured values shows that this model can reflect the structural characteristics of this slag system. Meanwhile,It is shown that the bascity at which 2CaO.SiO2 forms increases with the increase of Al2O,content and that there is an active zone where En is smaller than other part of the slag system. KEY WORDS activity,coexistence theory,mass action concentration,bascity CO-AlO,一SiO2渣系为高炉炼铁的基本渣系，也是炉外精炼等过程的常用渣系.本渣系造渣制度的好坏对高炉顺行、脱硫、脱氧和炉外精炼的效果及加热过程都有直接影响·由于本渣系含A1O,在研究两性氧化物行为方面还具有重要的理论意义·所以多年来治金工作者对于本渣系的研究一直给予高度的重视.原苏联和日本学者"~引对本渣系均曾作过研究，但由于彼此测定数据相差太大，很难置信.其后Kay D A R和Taylor J,Rein R H和 Chipman J及我国张子青，邹元，羲等学者对本渣系做了更进一步的研究，虽然彼此测定数据还有一定差别，但毕竞波动范围小得多了，从而使相互间具有一定的印证关系4一这就为 1995-02-20收稿第一作者男68岁教授 ◆国家科技·八五”攻关课题

1 第卷第期 5 北京科技大学学报 7 1 姚年月 i 0 o J u r n a l o i n f U 铭 v e i t y o f S a n e c e a n d T e c h n o B l o e g y i j i n g d V 。 1 N 7 O 。 5 L 望巧 O I C 一 O a C 1 A 2 O 一 : 1 5 0 : 熔渣的作用浓度计算模型 ’ 张鉴袁伟霞北京科技大学冶金系 , 北京 1X( X) 8 3 摘要根据相图和炉渣结构的共存理论 , 推导了〔妞0 一从0 3 一 S ioa 渣系作用浓度的计算模型 , 计算的凡 a 。和 N ios Z 与相应的实测 ac a 。和 ias 0 2 基本符合 , 从而证明所得模型可以反映本渣系的结构本质 . 与此同时 , 还发现生成正硅酸盐 (2 C a o · 51 0 2 ) 的碱度因 1A 2O 3 的增加而变大的事实和本渣系有艺n 较小的活跃部分 . 关键词活度 , 共存理论 , 作用浓度 , 碱度中图分类号 T F 0 1 , T F 1 1 1 . 17 3 C a l c u l a t i o n M o d e l o f M a s s A c t i o n C o n e e n t r a t i o n s of r e a o 一 1A 2O 3 一 5 10 2 M e lt s ’ Z h a n g J i a n uY a n W e i x i a D e P a rt me n t o f M e t a l l u r g y , U S T B , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C A B S T R A C T A c co rd i n g t o t h e P h a s e d i a g ra m a n d t h e co e x i s t e n e t h e o r y o f s l a g s t r u c t u r e , a ca l e u l a t i n g mo d e l o f m a s s a c t i o n co n e n t r a t i o n s fo r C a O 一 1A 2O 3一 5 10 2 s l a g s y s t e m 1 5 fo mr u l a t e d . S a t i s af e t o yr a g er e me n t b e t w e e n ca l e u l a t e d a n d me a s u r e d v a l u e s s h o w s t h a t t h i s m o d e l ca n r e fl e e t t h e s t r u e t u r a l e h a r a e t e r i s t i cs o f t h i s s l a g s y s t e m . M e a n w h il e , I t 1 5 s h o w n t h a t t h e b a s e it y a t w h i e h ZC a O · 5 10 2 fo r r n s i n c r e a s e s w it h t h e I n e r e a s e o f 1A 2O 3 c o n t e n t a n d t h a t t h e r e 1 5 a n a c t i v e z o n e w h e r e 艺n 1 5 s r n a ll e r t h a n o t h e r P a r t o f t h e s l a g s y s t e m . K E Y W O R D S a c t i v it y , e o e x i s t e n e t h e o r y , m a s s a c t i o n e o n e n t r a t i o n , b a s e it y aC o 一 lA 户 3 一 5 10 : 渣系为高炉炼铁的基本渣系 , 也是炉外精炼等过程的常用渣系 . 本渣系造渣制度的好坏对高炉顺行、脱硫、脱氧和炉外精炼的效果及加热过程都有直接影响 . 由于本渣系含 lA 户 3 , 在研究两性氧化物行为方面还具有重要的理论意义 . 所以多年来冶金工作者对于本渣系的研究一直给予高度的重视 . 原苏联和日本学者 [ ’ 一 3 ] 对本渣系均曾作过研究 , 但由于彼此测定数据相差太大 , 很难置信 . 其后 aK y D A R 和 aT y lor J , Rie n R H 和 hC iP anI n J 及我国张子青 , 邹元 , 羲等学者对本渣系做了更进一步的研究 , 虽然彼此测定数据还有一定差别 , 但毕竟波动范围小得多了 , 从而使相互间具有一定的印证关系 [ 4 一 “ } . 这就为 l卯5 一 02 一 2 0 收稿第一作者男 68 岁教授国家科技 “ 八五 ” 攻关课题 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 05. 004

Vo l . 71 N o . 5 张鉴等 : C a O 一 A 1 2 0 3 一 5 10 2 熔渣的作用浓度计算模型 · 4 1.9 进行理论研究奠定了初步的实践基础 . 本文的目的就是在此基础上根据炉渣结构的共存理论制定本渣系的作用浓度计算模型【7J . 1 计算模型 L l 结构单元根据三元相图 Ca O 一 lA p 3一 5 01 : , 在 1 6 0 ℃ 下本渣系中存在有 aC 多10 5 , aC 劲q , aC s iO 3, 3 aC O · lA 户 3 , 12 aC O · 7 lA p 3 , aC O · lA 户 3 , aC O · ZAI 户 3 , aC O · 6AI 户 3 , Z aC O · lA 户 3 · is q , aC O · lA p 3 · 25 10 : 和 3月 p : · 25 10 : 1 种复杂化合物 . 此外根据炉渣结构的共存理论 , 本渣系中还应包括 aC , + , O , 一 , iA p 3 和 51 0 : . L Z 计算模型令 b = z n e a o , a , = 艺n s i o Z, a Z = 艺n 、 1 2 0 3 , x = n 。 : o , 夕一 n s i o Z, 夕2 = n 、 2 0 3 , “ t = n C , 5 10 3 , 2 2 = n e o o . A ; 2 0 3 , : 3 = n Z e a o · 月 2 0 3 · 5 10 : , 2 4 = n e a o · 月 : 0 1 · 2 5 10 2 , u l = n c a 一5 10 5 , u Z = n 3 e a o · 月 : 0 2 , w = n e a 声10 . , v = n 1 2e a o · 7 ^ 一: o 〕 , 叼= n C 。。 . 2 、 2 0 , , r = n C a 。 . 。 ^ 1 2 0 3 , S = n 3二 : o , . 二 10 : ; N , = N e : o , N Z = Ns i o Z, N 3 = N 、 2 0 3 , N 4 = N e a s io 3 , N S = N e a o . ^ 1 2 0 , , N 6 = N Ze a o . ^ 一夕。 . 5 10 : , N 7 = N e 。 0 . ^ 一2 0 , . 万 10 2 , N s = N e 。。 . 0 5 , N g = N 3 e a o . 月 : 0 3 , N I。 = N e a Z s l o ` , N : : = N 12 e a 。 . : ^ 1 2 0 3 , N 12 = N e 。。 . 2 ^ 1 2 0 , , N , , = N e : 。 . 。。 : 。 , , N I ; = N 3、 2 0 3 . 二 i。 : , z n = 分子和离子平衡总摩尔数 . 则有化学平衡 : (C a , + + O , 一 ) + ( 5 10 2 ) = (C a s iO 3 ), K : = N ; /N I N Z , N 4 = K I N , N : ( l ) A G “ = 一 8 1 4 1 6 一 l o . 4 9 8 T, J /om l l s ] ( C a , + + 0 , 一 ) + ( 1A 2 0 3 ) = (C a O · A 1 2O 3 ) , K Z = N S /N , N 3 , N , = K ZN : N 3 ( 2 ) △ G “ = 一 2 3 0 2 7 . 4 一 1 8 . 8 4 0 6 T, J /m o l l g ] 2 (C a ’ + + O , 一 ) + ( A 1 2 O 3 ) + (5 10 2 ) 二 ( ZC a O · 1A 2 O : · 5 10 2 ) , K 3 = N 6 /N } N Z N 3 N 6 = K 3N : N ZN 3 (3 ) △ G “ = 一 6 1 9 6 4 . 6 4 一 6 0 . 2 9 T, J /m o l l , ] (C a ’ + + O ’ 一 ) + ( 1A 2O 3 ) + 2 ( 5 10 2 ) = (C a O · A 1 2O 3 · 2 5 10 2 ) , K 4 = N 7 /N . N ; N 3 N 7 = K 4 N I N ; N 3 ( 4 ) A G 。 = 一 1 3 8 1 6 . 4 4 一 5 5 . 2 6 6 T, J /om z l , ] 3 (C a Z + + O , 一 ) + ( 5 10 2 ) = (C a 3 S IO S ) , K S = N S /N } N Z , N , = K ; N } N : ( 5 ) A G “ = 一 9 3 3 6 6 一 2 3 . o 3 T, J /m o l 〔 ’ 0 ] 3 ( C a , + + 0 2 一 ) + ( A 1 2 O 3 ) = ( 3 C a O · A 1 2 o 3 ) ` s ) , K 6 = N g /N } N 3 , N g = K 6 N } N , (6 ) △ G “ 二一 2 1 7 7 1 . 3 6 一 2 9 . 3 0 7 6 T, J /m o l [ , ] 2 ( e a , + + O , 一 ) + ( 5 10 2 ) = ( e a Z s iO 4 ) , 尺 7 = N l。 /N { N Z , N l。 = K 7N } N : ( 7 ) △ G “ = 一 16 0 4 3 1 + 4 . 10 6 T, J /m o l 1 8 ] 1 2 ( C a , + + O , 一 ) + 7 (1A 2 O 3 ) = ( 1Z C a O · 7 A 1 2 O 3 ) , x s = N l l /N } , N 了 , N l , = K : N } I N ; ( 8 ) △ G 。 = 6 1 8 3 9 0 . 3 6 一 6 ] 2 . 5 3 T, J /m o l [ , ] ( C a Z + + O , 一 ) + 2 ( A 1 2 O 3 ) = ( C a O · 2 1A 2 0 3 ) , K g = N , 2 /N I N ; , N 12 = K g N I N ; ( 9 )

· 42 0 . 北京科技大学学报 19 9 5 年 N o . 5 产、、. 日八尹、. à, l 心盈. 了叨月. 、`.Z △ G “ = 一 1 6 7 4 7 . 2 一 2 5 . 5 4 T, J /om l f , ] ( e a , + + o , 一 ) + 6 (灿 2 0 3 ) = ( e a o · 6 1A 2 0 3 ) , K ,。 = N 1 3 /N . N ; , N l 。 = K : 。 N I N ; △ G “ = 一 2 2 6 0 8 . 7 2 一 3 1 . 8 2 T, J /m o l 汇9 ] 3 (1A 2 0 3 ) + 2 (S 10 2 ) = ( 3 1A 2 0 3 · 2 5 10 2 ) , K I , = N , 4 /N ; N 圣 , N : 4 = K , I N ; N ; △ G 。 = 一 4 3 5 4 . 2 7 一 10 . 4 6 7 T, J /m o l l , ] 物料平衡 : N . + N Z + N 。 + K ; N . N Z + K ZN I N , + K 3N 子N ZN , + K 4 N I N ; N , + K SN }N Z + K 6 N { N 3 + 天 7 N { N Z + K SN { ’ N ; + K g N ,N ; + K ,。 N ,N ; + K , , N ; N ; 一 l = o b = x + z , + : 2+ 2 2 3 + 2 4 + 3 u ; + 3 u 2 + Zw + 1 2 v + 叮+ r = 艺n ( 0 . 5 + K .N Z + K ZN 3+ Z K 3N I N ZN , + K ` N圣N 3 + 3K SN { N Z + 3K 6N } N 3 + 2 K 7 N IN 2+ 1 2K oN { ’ N ; + K gN ; + K l o N ;)N 】 z n = b / [( 0 . 5 + K I N Z + K ZN 。 + 2K 3N I N 2N 3+ K ; N ; N 。 + 3K SN }N : + 3 K 6N }N 3 + ZK 7N I N Z + 1 2K SN { ’ N ; + K g N ; + K l o N ;) N , ] a 一 y l + : 一 + : 3 + 2 : ; + u l + w + 2 5 = 艺n ( l + K , N , + K 3N { N 。 + ZK 4 N , N ZN 3 + K SN卜 K 7N } + ZK I. N ZN ;)N Z z n = a l / [( l + K I N , + K 3N } N 。 + ZK 4 N I N ZN 。 + K SN 卜 K 7N { + ZK I ; N ZN ;) N Z I a Z = y Z+ 艺 2+ 2 3 + 2 4 + u Z + 7 v + Zq + 6 r + 3 5 = 万n ( l + K ZN I + K 3N { N Z + K ` N , N I + K 6N } + 7 K SN } , N 全+ ZK gN I N 3 + 6K l o N , N ; + 3K l l N ; N ;)N 3 z n = a Z /【( l + K ZN . + K 3N {N : + K 4 N IN ; + K 6N : + 7 K sN { ’ N 穿+ 2K 9 N I N 3 + 6K l o N I N ; + 3 K l l N ;N ;) N 3』由 ( 1 3 ) 和 ( 14 ) 式得 : a . ( 0 . 5 + K ZN , + 3K 6N { N 。 + 1 ZK : N } ’ N 孑+ K gN ; + K ! 。 N ;) N l 一 b ( l + ZK , , N ; N Z ) N Z + ( a , 一 b ) K I N , N : + ( Z a 一 b ) K 3N } N ZN 3+ ( a , 一 Zb )K 4 N , N 圣N 3 + ( 3 a , 一 b ) K SN } N Z + ( 2 a l 一 b ) K 7 N :N Z = O ( 16 ) 由 ( 1 3 )和 ( 1 5 )式得 : a Z ( 0 . SN , + K .N , N Z + 3K SN : N : + Z K , N {N Z ) 一 b ( N , + 3 K I . N ; N ;) + ( a Z 一 b ) ( K ZN IN 3 + K ; N , N ; N 3 ) + ( 2 a 2一 b ) K o N {N ZN , + ( 3 a 2一 b ) K 6N } N , + ( 12 a Z一 7 b ) K oN { ’ N ; + ( a Z一 Zb ) K g N I N ; + ( a Z 一 6 b ) K l oN : N 全= O ( 17 ) ( 1 2) 、 ( 16) 和 ( 1 7) 式即为用平衡摩尔分数 ( 即作用浓度 ) 表示的本渣系作用浓度的计算模型 . 如用平衡摩尔数表示 , 则为 : 2 (K . v , + K , v , 、 x Z (Z K , x v , + K n v 子) x Z [ ZK , x v . v , + K , v 子v 。 + 4 (K ` v : + K ` v , ) x2 1 x Z x + v . + v , + 一二- -上二上 - - - - 三二二二 + - - 二` 一一止` 二止一一- - ` 二` 匕` - 十一一止` 一- ` 一二` 二二二` - - - - 二二止二` 二一一二- - ` : ` 二- - - - - 二二: 二一二一乙 n 乙 n 一乙 n - K . :夕}夕; . Z K l ~ r o x 夕全 — , . — 一 r 艺 n ” 乞衬 ” 4 0 9 6尺s x ” 夕; 艺n 气 , _ 1 8 一艺凡 = O ( 1 8) X + 2 (K . y l + K Z y Z ) x 艺n 2 ( 4 K , x v , + K 。 v弓) x 十 — 工刀 ` + 2 [ 4 K 3 x 夕,夕2 + K 4夕: 夕2 + 1 2 (K ,夕, + K 6夕2 ) x Z ] x 艺 n 3

Vol.17 No.5 张鉴等：CaO-A1,O,-SiO,熔渣的作用浓度计算模型 421. +2K9+49152K,2-b=0 (19) ∑n6 ∑n8 出+ 2Kx 4K 4(Kxy:+K2Kx2K (20) Σn2 Σn3 Σn4 ,-a,=0 当+ 2K:x:4Kxy 2(2Kxy+k4K)x:3K12Kxy Σn ∑n2 ∑n3 ∑n ∑n +28672K,5-4,=0 2n8 (21) 利用(12)、(16)和(17)式或(18)~21)式均可计算本渣系的作用浓度，只是用 (18)~(21)式求得平衡摩尔数后，还得用(22)式转换成作用浓度（平衡摩尔分数）： N,=Nco=2x/∑n,N,=y,/En(代表SiO2,Al,O3等分子的摩尔数) 以上模型计算结果是否正确还应通过可靠的实测活度值来检验， 2计算结果与讨论图l(a)中表示了计算Nco与张子青等和Chipman等I)学者实测aeo的对比.可以看出，计算值绝大部分位于以上两位学者实测值的中间，在实测值尚有一定差别的条件下，应该说计算结果是比较满意的.图1b)中则表示了更多的等作用浓度Nco线· (a) SiO, (b) SiO, 一0.5-作者 0.1.0 01.0 :0.5-张子青 1600℃ ---0.5--Chipman et al 0. 0.9 0.1/ 0.9 1600℃ 0.2 0.8 0.2 0.3 0.7 0.3 0.6 0.4 0 , . 03 0.5 0.6人2a u,0,\0.4 0.6 0.4 ALO 0.7 0.3 0.7 0.3 o.8hca0·sio0s 0.2 0.82℃a0·sio'Q 0.2 094ca0·Siocac0.2o01. 0.1 1.0 9/3ca0·si0,三Ca0·2,0 . 0.1 0 000.20.30.40.0.60.70.80.91000.0.20.30.40.50.60.70.80.9T. CaO AlO.3 Cao AlO13 图1160℃下CaO-AL,O,-S02溶渣中作用浓度Nco:(a计算N。o与实测ao的对比，(b)等co线图2)中对比了计算Nso.与实测4o,41,可以看出，计算值与实测值是比较接近的，在目前实测40，值尚不够统一的条件下，应该说计算结果也是可取的.图2b)中列举了更多的等作用浓度Nso,线以供参考，图3a中绘制了本渣系的等作用浓度No,线，其中最右边的等No,线作用浓度值为 0.35;图3b)中虚线为Chipman等为本渣系所作的等ao,线，其最右边的等ao,线活度值为075.考虑前后两曲线的单位不同，应该说两者是比较接近的，但计算结果与文献的相应结果相差甚大，所以对此问题还应进一步研究· 从以上三方面的对比可以看出计算的作用浓度与实测的相应活度值是比较符合的，从而

V6 1 . 17 N O 张鉴等 : C a o 一 1A 2 o 3 一 5 10 : 熔渣的作用浓度计算模型、少. 产. Q 才 n , l , 了且 1 、了. Zx ,。 x 夕; 4 9 1 5 2 x : x ” 夕; 艺 n 6 ZK 一x y 军 , _ _ ! 8 一 b 二 0 4天 , x Z夕 l 艺” 2 4 K g x 夕; 艺 n Z 4 ( K , x 夕 2 + K 4夕 ,夕 2 + ZK 5 x , ) x 夕. 十 — 工刀 J Z K I L y汉 ZK Z x y Z Z n 2 ( ZK , x 夕, + K 4夕} + 4 K 6x , ) x 夕2 -t — 艺拄 J 艺n 4 3K l l夕知; 艺n 4 一 a 一= 0 1 2 x -t l o x 夕全 — 艺儿 o +l ,1 y 2 5 6 7 2` : x , ’夕; 军 , _ _ 1 8 一 a Z = O (2 1) 利用 ( 1 2 ) 、 ( 16 ) 和 ( 17 ) 式或 ( 18 ) 一 ( 2 1) 式均可计算本渣系的作用浓度 , 只是用 ( 1 8) 一 (2 l) 式求得平衡摩尔数后 , 还得用 ( 2 2) 式转换成作用浓度 (平衡摩尔分数 ) : N : = N e a 。 = Z x / z n , N ` = 夕 : /艺n ( i 代表 5 10 2 , A 1 2 0 , 等分子的摩尔数 ) 以上模型计算结果是否正确还应通过可靠的实测活度值来检验 . 2 计算结果与讨论图 1a( ) 中表示了计算从习与张子青等 6[] 和 C h i p lan n 等 [ ’ 〕学者实测口 C刃的对比 . 可以看出 , 计算值绝大部分位于以上两位学者实测值的中间 , 在实测值尚有一定差别的条件下 , 应该说计算结果是比较满意的 . 图 1伪) 中则表示了更多的等作用浓度 N 以) 线 . ( a ) 一 .0 5 一作者 5 10 : 0 ` 1 . 0 黑一 . 一 .0 5 一张子青 ( b ) 1 6 0 0 ℃ 5 10 2 0 ` 1 . 0 一 0 . 5一 C h iP ma n e t / / 护、 .0八靴毛龟、 -o . 6 、 0 . 5 刁份乞 " 川 : 0 - AI : O , ZaC o · s id羹 0 . 4 弋 . 2 C a O · 2川 : O , 3 ca o · 0 . 6 0 . 7 0 . 8 、 0 . 0 0 . 1 0 . 2 竺0 . 3噬0 . 4碳0 . 5 溉沪 ’ . 2IA 今 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 八0 1 . 0 C a O 月 0 . J C a o 1A 0 一j 图 1 1姗℃ 下〔州。一从0 3 一 S刃 : 溶渣中作用浓度从扣: (a )计算从二阅与实测气知的对比 , (句等从洲〕线图 2 a( ) 中对比了计算 Ns 哒与实测 as q 【` ’ ] , 可以看出 , 计算值与实测值是比较接近的 , 在目前实测 ha 值尚不够统一的条件下 , 应该说计算结果也是可取的 . 图 2伪) 中列举了更多的等作用浓度 Ns 肠线以供参考 . 图 3a( ) 中绘制了本渣系的等作用浓度 N^J 八线 , 其中最右边的等叽八线作用浓度值为 .0 35 ; 图 3伪) 中虚线为 hC iP anI n 等 l ’ } 为本渣系所作的等 a 喝 , 线 , 其最右边的等 a o t , 线活度值为 .0 75 . 考虑前后两曲线的单位不同 , 应该说两者是比较接近的 , 但计算结果与文献 4[] 的相应结果相差甚大 , 所以对此问题还应进一步研究 . 从以上三方面的对比可以看出计算的作用浓度与实测的相应活度值是比较符合的 , 从而

· 4 2 2 . 北京科技大学学报 19 9 5年 N o . 5 (a ) 一 0 . 2一作者一一 0 . 2 C h iPm a n 一刁 . 2 K a y d T a y l o r 5 10 2 议 .0 U . 1 / 、 \ 0 . 9 ( b ) 1 6 0 0 ℃ s iq 0 二 l . O ` 0 . 9 1 6 0 0 ℃ 0 . 2 诫 0 龟 . 8 \ 0 . 7 愁砍 .6 丫甲 · 5 AJ : 0 , \ 0 . 4 . 6 ` 0 . 5 川加登 · ^J p 3 0 . 4 冲 · , 、 0 一 2 粼邻森纂 0 . 2月 20 3 0 . 3 狱 . 、 0 0 . C a O 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 A』O O . “ · 1 . U之粉` 0 C a O 难卿 :afo 反 aC o · Z IA : O , 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 \ 0 0 . 9 1 . 0 A】O 图 2 1姗 ℃ 下 C 州0 一从。 3 一 S幻 2 溶体中的作用浓度 N 。 : a( ) 计算 N瀚 2 与实测帐。的对比 , (b ) 等 Ns 。线 5 10 2 U 八 1 0 ’ `0 认袱 : , , ! J :带犷… 岌必又洁汀 ` 二 ( b ) 1 6 0 0 ℃ 5 10 : — 口` . u 叭一 51 6 八 > 3 ( ’ J () l L 几5 一气)二 t 、 l\ }气) ’ 冷、 ]0 硫、 0 2 飞 U · : 八 JO J O .户 9 I U 八 IU . d o · 4 . 、 _ _ u L 过 O U . U 二 U 〕 U 4 tJ 5 U 6 吸J t d o 对八 10 (全 . A l() 图 3 1姗 ℃ 下 C a o 一从0 3 一 S幻 2 溶体中的作用浓度 N场〕 :3 a( )计算从叩」与实测口却 , 的对比 , (h) 等凡尽〕, 线证明所制定的 aC O 一 iA 夕 3 一 51 0 2 三元渣系作用浓度计算模型可以反映本渣系的结构本质 . 但由于不同冶金工作者的实测活度值尚不够统一 , 所以要达到理论与实际的一致 , 今后还应从以下两方面作工作 : ( l) 进一步改进实验方法以提高实测活度的准确度 ; ( 2) 改进热力学数据 , 以提高其精度 . 图 4 中绘制了 aC O 一 lA p 3一 51 0 2 渣系在 1 60 ℃ 下的等 N ~ . ,哒线 , 说明在本渣系中 , 的确会生成大量的 Z aC O · 51 0 : . 由于其熔点高达 2 13 0 ℃ , 在 1 6 0 ℃ 下 , 很可能以固态质点存在于熔渣中 , 这可能就是在碱度为 2 时 , 炉渣发泡性能最好的主要原因 . 同时 , 由图 4 也可看出随着 lA 户 3 含量的增大 , 生成 Z aC O · 5 10 2 的碱度会逐渐增大起来 , 因为 lA 户 , 也会与 aC O 结合生成多种铝酸盐 , 所以若以本渣系为基础造泡沫渣时 , 为了改善发泡性能 , 随着 lA 户 3 含量的增加 , 应沿图 4 中的点划线逐步增大炉渣的碱度 . 图 5 中表示了 1 6 0 ℃ 下 aC O 一 lA 户 3一 5 10 : 渣系的等总摩尔数艺。线 ( 即等平衡离子和分

Vol.17 No.5 张鉴等：CaO-Al,O,-SiO2熔渣的作用浓度计算模型 423. 子总摩尔数线)·由图中可以看出，因炉渣成分不同，炉渣的平衡总摩尔数是变化的，其中点划线所代表的就是平衡总摩尔数较小的部分·此部分代表了本渣系中比较活跃的地方，因为根据ao=NFo=2o/∑n,向本渣系加入铁矿石，此部分由于∑n较小，炉渣的氧化能力较高；如果要脱氧，在同样FeO含量的条件下，由于其ao较高，以钢水和炉渣为一个整体，则此部分炉渣中的氧也容易被脱除；如要用MnO进行合金化，则加入同量MnO时，此部分由于2n较小，ao相应也较高，因而锰也容易进入钢中，从而可以达到提高锰的回收率的目的.因此，在使用本渣系时，对较小的地方要给予足够的重视. S1O. SIU. 16Uw( 010 U.10 16U0t .1 109 u14}0 03^ U3一0 04 6w 05 01 0, .0 U5∠-05- 0.6 ('a0 A1O、 ✉4 0.74 0.3 U7. 4u3 102 人 a0·2A,0,401 a0u.、. 00.i0.20.304u.06070&0y1.0 16亦00时4时6疗 Cao A). Cao A). 图41600℃下Ca0-A0-SO2渣系的等图51600℃下Ca0-A山，0，-S0,渣系的等 Nco.so.线总摩尔数线最后由于本渣系含有两性氧化物A1,O,所以还要对A1O,的酸碱性进行讨论，就共存理论而言，应根据具体情况决定其性质.如在3CaO·Al,O,12CaO·7A1,O,CaO·Al,O, CaO·2Al,O3,CaO·6A1O3各化合物中，Al,O3显然起着酸性氧化物的作用：在 2Ca0·A1,0,·Si0,中显然起着中性氧化物的作用；而在3A1,O3·2SiO2和CaO·Al03·2SiO2中显然起着碱性氧化物的作用，因此，A1,O,的酸碱性是随条件而改变的，但不论起什么作用，用炉渣结构的共存理论都可以恰当地表达其性质·所以，从共存理论的观点看，没有必要争论A1,O3的酸碱性， 3结论 (1)根据相图和炉渣结构的共存理论，制定了CO一Al,O,一SiO,渣系作用浓度的计算模型.计算结果符合实际，从而证明所制定的模型可以反映本渣系的结构本质， (2)碱度为2时，Ca0-Al,03-SiO2熔渣中会产生大量的2Ca0·SiO,且随A1,0,含量增加，生成2CO·SiO,的碱度会逐渐变大，所以，为了改善炉渣的发泡性能，随着A1,O 含量的增加，应逐步增大碱度· (3)CO-A1,O,-SiO,渣系中存在平衡总摩尔数较低的部分，此部分炉渣比较活跃，使用本渣系时应充分加以重视. (下转438页)

vo l . 17 N o . 5 张鉴等 : C a o 一 A 1 2 0 3 一 5 10 : 熔渣的作用浓度计算模型 · 4 2.3 子总摩尔数线) . 由图中可以看出 , 因炉渣成分不同 , 炉渣的平衡总摩尔数是变化的 , 其中点划线所代表的就是平衡总摩尔数较小的部分 . 此部分代表了本渣系中比较活跃的地方 , 因为根据 a 、二凡困二 2n 。 /艺n , 向本渣系加人铁矿石 , 此部分由于艺n 较小 , 炉渣的氧化能力较高 ; 如果要脱氧 , 在同样 F创O 含量的条件下 , 由于其 a 、较高 , 以钢水和炉渣为一个整体 , 则此部分炉渣中的氧也容易被脱除 ; 如要用 M n O 进行合金化 , 则加人同量 M n o 时 , 此部分由于艺n 较小 , 气` 相应也较高 , 因而锰也容易进人钢中 , 从而可以达到提高锰的回收率的目的 . 因此 , 在使用本渣系时 , 对艺n 较小的地方要给予足够的重视 . ! ( )气J U ( S 二O U 八 I ! 6 U O 了讨、 7 } 4。、飞冲叭、、冲低 \ 次 O _ 7 / 。吕/ : I U 乙岁一粗一~ _ 0 0 . 1 O 二二 t , a o A l : 0 、决 U J 二二`二 : 二屯。 A } L少手 U 6 0 7 U 卜 C a O 图 4 2 U 3 0 4 0 5 U 6 U 7 U 匕 0 , 1 . 9 A ` ( ) . 0 U I U 2 0 3 U 4 C a O 、 l 去、、 ` 日 I J 9 I U A IL) ` 1 日月) ℃ 下〔油O 一 kA o , 一 S 幻 2 渣系的等 N 玩幻 . 。线图 5 1 日月】℃ 下 C ao 一从0 3 一 S幻 2 渣系的等总摩尔数线最后由于本渣系含有两性氧化物 lA p 3 , 所以还要对 AI 2 0 : 的酸碱性进行讨论 . 就共存理论而言 , 应根据具体情况决定其性质 . 如在 3 aC O · lA p 3 , 1Z aC O · 7AI 户 3 , aC O · iA 户 3, aC O · ZIA 户 3 , aC O · 6 iA 户 3 各化合物中 , lA 户 3 显然起着酸性氧化物的作用 ; 在 Z aC O · iA 户 3 · 5 10 : 中显然起着中性氧化物的作用 ; 而在 3AI 户 : · 25 10 2 和 aC O · 川p 3 · 25 10 : 中显然起着碱性氧化物的作用 , 因此 , lA 户 , 的酸碱性是随条件而改变的 . 但不论起什么作用 , 用炉渣结构的共存理论都可以恰当地表达其性质 . 所以 , 从共存理论的观点看 , 没有必要争论月 2 0 : 的酸碱性 . 3 结论 ( l) 根据相图和炉渣结构的共存理论 , 制定了 aC O 一 iA p 3 一 5 10 2 渣系作用浓度的计算模型 . 计算结果符合实际 , 从而证明所制定的模型可以反映本渣系的结构本质 . (2) 碱度为 2 时 , aC O 一组户 3 一 51 0 2 熔渣中会产生大量的 ZaC o · 510 2 , 且随龙户 , 含量增加 , 生成 ZC教O · 5 10 : 的碱度会逐渐变大 , 所以 , 为了改善炉渣的发泡性能 , 随着 lA 户 3 含量的增加 , 应逐步增大碱度 . (3 ) aC O 一 iA 户 3一 5 10 2 渣系中存在平衡总摩尔数较低的部分 , 此部分炉渣比较活跃 , 使用本渣系时应充分加以重视 . (下转 4 3 8 页 )

·438· 北京科技大学学报 1995年No.5 4结论采用各种不同的极图数据计算了钢板和铝板织构的取向分布函数，并对其进行了分析，用以研究极图数据与板材织构信息质量的关系，分析表明增加极图数目有利于降低每个极图的测量范围和保证织构信息质量，X射线衍射强度及峰背比受角度因子影响较大，单纯缩小 :角测量范围只适于测量线织构特征强的板材，对其他织构特征的板材可考虑采用同时调整 x与B2个角测量范围的方法，以提高测算精度· 参考文献 1 Bunge H J.The Relation between Preferred Orientation and the Landkford Parameter r of Plastic Anisotrpy.Arch Eisenhuttenwes,1981,52:407 2 Bunge H J.Technology Applications of Texture Analysis.Z Metallkde,1985,76:457 3 Bottcher W,Kopineck H.uber ein Rontgentexturmepverfahren zur zerstorungsfreien on-line-Bestimmung Technologischer Kennwerte von Kaltgewalzten Stahlbandem.J Stahl u Eisen,1985,105:509 4毛卫民.板材织构定量分析方法.物理测试，1992(3)：44 5毛卫民.极图的不完整性对板材织构信息的影响.物理测试，1993(6：246 (上接423页) 参考文献 I Esin O A,Liebinski B M.Investigation on the Properties of Components in Liquid Slags by EMF Method.Izv ANSSSR OTG TN,1954(2):60~66 2三本木贡治，大森康男.Ca0-Si0,-Al,0,系矿渣⑦Ca0活量.日本金属学会会志，196l,25: 139~143 3坂上六郎.溶融天ラ分)电气化学的研究（Ⅲ）.铁上钢，1953,3912：1240~1250 4 Kay D A R,Taylor J.Activities of Silica in the Lime'Alumina*Silica System.Trans Faraday S0c,1960.56:1372~1386 5 Rein R H,Chipman J.Activities in the Liquid Solution SiO,-CaO-Mgo-Al,O,at 1 600 C.Trans Metallurgical Society of AIME,1965:233:415~425 6张子青等.Ca0-Si02-A1,0,熔渣中Ca0的活度.金属学报，1986.22(3)：A256~264 7张鉴.关于炉渣结构的共存理论.北京钢铁学院学报，1984,6(1)：21~29 8张鉴.Ca0-Si02渣系作用浓度的计算模型.北京钢铁学院学报，1988,10(4：412~421 9 Gaye H.Welfringer J.Modelling of the Thermodynamic Properties of Complex Metallurgical Slags.In:Sec International Symposium on Metallurgical Slags and Fluxes.Kentucky and Indiana: The Metallurgical Society of AIME,1984.357~375 10 Sims Clarence E.Electric Furnace Steelmaking (Vol II).New York:Interscience Publishers,1962.54

4 38 北京科技大学学报 19 95 年 N o . 5 4 结论采用各种不同的极图数据计算了钢板和铝板织构的取向分布函数 , 并对其进行了分析 , 用以研究极图数据与板材织构信息质量的关系 . 分析表明增加极图数目有利于降低每个极图的测量范围和保证织构信息质量 . X 射线衍射强度及峰背比受角度因子影响较大 . 单纯缩小二角测量范围只适于测量线织构特征强的板材 . 对其他织构特征的板材可考虑采用同时调整 : 与 p Z 个角测量范围的方法 , 以提高测算精度 . 参考文献 B un 罗 H J . 们℃ R e al jot n be t认咫℃n P er fe r de o ir en at iot n a dn het 纽 n d kfo 记 P an 刃叮吮 etr r of P als ict A n允。帅y . A 代h E ise n h U t t e n嵋 , 198 1 , 52 : 40 7 B nU 罗 H J . 不戈址拍b 别 A P P il ca t沁佰 o f l 七x t uer A n a l邓15 . 2 M e 加山kd e , 198 5 , 76 : 4 57 oB t t c比r w , oK p 协eC k H . u ber ien R 如堪印把 xt ~ 户蹬而阮 n zur ze rs 场 r u n 多阮记n on 一如e 一 B 巴比刊m nU g T 戈玩拍l o igs c he r K e n 从( ’rte von K a It罗 w al tZ en Sat 抽比n( 北 m . J S t ah 】u E掷 , 198 5 , 105 : 岌刃毛卫民 . 板材织构定量分析方法 . 物理测试 , 1卯2 (3) 二 4 毛卫民 . 极图的不完整性对板材织构信息的影响 . 物理测试 , 1卯3 (6) : 246 ( 上接 4 2 3 页 ) 参考文献 1 E s i n O A , L i e b ins k i B M . I n ve s r ig a t i o n o n t h e P r o P e r t i e s o f C o m P o n e n t s i n L iq u id S l a gS b y E M F M e t h o d . I z v A N S S S R O T G T N , 1 95 4( 2 ) : 60 一 66 2 三本木贡治 , 大森康男 . C a O 一 51 0 : 一 1A 2 O ; 系矿渣。 C a O 。活量 . 日本金属学会会志 , 19 61 , 25 : 1 39 一 1 4 3 3 坂上六郎 . 溶融久于丫。电气化学的研究 ( 1 ) . 铁七钢 , 19 53 , 3火1:2) 124() 一 12印 4 K a y D A R , T a y l o r J . A c t i v i t ies o f S il i e a i n t h e L i m e 十 A l u m i n a 十 S il ica s ys t e m . T r a ns F a r a da y S o e , 19 60 , 56 : 1 372 ~ 138 6 5 R e i n R H , C h i P am n J . A e t i v i t i es i n th e L iq u id S o l u ti o n S i0 : 一 C a O 一 M gO 一 1A 2 0 3 a t l 日洲) ℃ . T ar ns M e t a l l u gr ica l S o e i e t y o f A I M E , 19 6 5 : 2 33 : 4 1 5 一 4 25 6 张子青等 . C a O 一 5 10 2 一 1A 2 0 3 熔渣中 C a o 的活度 . 金属学报 , 19 86 , 22( 3) : A 2 56 ~ 264 7 张鉴 . 关于炉渣结构的共存理论 . 北京钢铁学院学报 , 19 84 , 6( :1) 2l 一 29 8 张鉴 . C a o 一 5 10 : 渣系作用浓度的计算模型 . 北京钢铁学院学报 , 19 88 , 10 ( 4 ) : 4 12 一 42 1 9 G a y e H , W e lfr i n g e r J . M o d e l li n g o f t h e T h e n n 0 d yn a 而c Por P e rt ieS o f C o m Pl e x M e at l u r g ica l S l a gS . I n : S e e I n t e rn a t i o n a l S y m P o s i u m o n M e t a l l u 吧i ca l S l a gS a n d F lxu e s . K e n t u c k y a dn I n d i a an : T h e M e ta ll u gr ica l S o e i e ty o f A IM E , 1 9 84 . 35 7 一 37 5 10 S ims C l a r e n ce E . E l e e t r i e F u nr a ce S t e e l ma k i n g 《Vo l l ) . N e w Y o r k : I n t e sr e i e nce P u bl is h e sr , 1962 . 54