D0I:10.13374/j.issn1001053x.2000.04.038 第22卷第4期 北京科技大学学报 Vol.22 No.4 2000年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2000 Fe-C-V三元熔体热力学性质及应用分析 王海川)陈二保》董元篪) 李文超) 1)华东冶金学院冶金工程系，马鞍山2430022)北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要根据第3组元V对C的饱和溶解度的影响与温度无关规则，利用不同温度下C在F℃ V熔体中的饱和溶解度，得到C在F©-V熔体中的饱和溶解度关系式，根据该关系式计算出适 合不同温度的F©C-V熔体的活度相互作用系数，并用计算结果分析了含钒铁水的提钒保碳转 化温度，预测的转化温度与生产实践比较接近. 关键词F®C-V熔体：热力学性质：应用分析：转化温度：活度 分类号TF61 含钒的优质钢和特种钢在工业、国防上都 控制仪控温，实验温度为1723K.坩埚内金属完 具有很高的应用价值.含钒铁水转炉吹炼提钒 全熔化后开始计时，平衡时间为5h,碳溶解平 或雾化提钒过程中存在钒碳的氧化（提钒保碳） 衡后，取出石墨坩埚，水冷后取出金属样，打磨 是在碳接近饱和的情况下进行的.要了解上述 去除试样表面杂质，粉碎制样供化学分析. 过程中钒、碳的行为，提高钒的回收率，必须研 试样的分析：碳用燃烧法，钒用高锰酸钾氧 究钒、碳的高阶活度相互作用系数.目前文献报 化容量法. 道的一阶和二阶活度相互作用系数分歧很大， 难以对上述过程进行比较精确的热力学分析， 2实验结果及讨论 本文根据文献数据及实验测定1723K温度下 2.1C在Fe-V熔体中的饱和溶解度 F®C-V熔体中碳的饱和溶解度，计算出1623~ 实验测定的1723K下C在Fe-V熔体中的 1923K温度范围的活度相互作用系数，并对生 饱和溶解度如表1所示.C在F℃-V熔体中的饱 产实际进行应用分析. 和溶解度(x)与碳在纯铁中的饱和溶解度之差 也在表中列出.计算公式为： 1实验 △rc=xc-x (1) 本实验采用化学平衡法测定碳在FeC-V 式中x龙为不同温度下碳在纯铁中的饱和溶解度， 三元熔体中的饱和溶解度.实验在功率为10kW x=0.0516+0.0849×10-3T (2) 的硅钼棒电阻炉内进行，炉内用高纯N,气体保 文献[1-3]报道了不同温度下C在Fe-V熔 护，采用四孔石墨坩埚，每孔中放入10g按一定 体中的饱和溶解度数据，同样按式(1)进行处理， 比例配好的纯铁(w.>99.97%)和钒铁(wv= 得到不同温度下C在F®V熔体中的饱和溶解 50.75%).双铂铑热电偶测温，DWK702温度自动 度与碳在纯铁中的饱和溶解度之差.如表1， 表11723K碳在Fe-V熔体中的饱和溶解度及活度计算结果 Table 1 The saturated solubility and calculated activity of carbon in Fe-V melt at 1 723 K 序号 Ww/%Wc/% Wac/% Xe Axc Inyc e △ac% 1 0.00 5.04 0.000 0.00000.19800.0000 1.6213 1.002 +0.20 2 1.99 5.21 0.1700.01830.2032 0.0052 1.5483 0.956 -4.40 3.40 5.49 0.4500.03100.21210.0141 1.5663 1.016 +1.60 4.53 5.57 0.5300.04110.21450.0165 1.5208 0.982 -1.80 4.75. 5.56 0.5200.04310.21410.0161 1.5004 0.960 -4.00 6 6.43 5.77 0.7300.05790.22050.0225 1.4718 0.961 -3.90 6.67 5.77 0.7300.06010.2205 0.0225 1.4551 0.945 -5.50 12.25 6.571.5300.10730.24410.0461 1.4152 1.005 +0.50 1999-10-10收稿王海川男.31岁，博士2 2 4 第 卷 第 期 8 0 2 吸用 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J u o r n a l o i i r i f f c e n t e e e n n o y s v s U a l e d ’ c h n o l o y g B e i j i n g b l V 一 N 2 2 o . 4 A u g . 0 0 2 F e- V C 一 三元熔体热 力学性质及应用分析 王 海川 ` , 2 , 陈二保 ” l) 华东冶金学院冶金工 程系 , 马鞍 山 2 4 3 0 02 董元旎 ” 李文超 ” 2 ) 北京科技大学冶金学院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 根据 第 3 组 元 V 对 C 的饱和 溶解度 的影 响与温度 无关 规则 , 利 用不 同温度下 C 在 eF 一 V 熔 体 中的饱 和溶 解度 , 得到 C 在 F 卜V 熔体 中的饱和 溶解 度关系 式 . 根据 该关系 式计算 出适 合不 同温度 的 eF -C 一熔 体的活度 相互作 用系数 , 并 用计算 结果分析 了含钒 铁水 的提钒保 碳转 化温 度 , 预 测 的转 化温 度与 生产实 践 比较接 近 . 关键 词 F e 曰C 一V 熔 体 ; 热 力学性 质 ; 应用 分析 ; 转 化温度 ; 活度 分类 号 T F 6 1 含钒的优质钢 和 特种钢 在 工 业 、 国 防上都 具 有 很 高 的应 用 价值 . 含钒铁水 转炉 吹炼 提钒 或雾化提 钒过 程 中存在钒碳 的氧化 (提钒保碳 ) 是 在 碳接近饱和 的情况 下 进 行 的 . 要 了解 上述 过 程 中钒 、 碳 的行 为 , 提高钒的 回收率 , 必 须研 究钒 、 碳 的高阶活 度相 互 作 用 系 数 . 目前文 献报 道 的一 阶 和 二 阶活 度相 互 作用 系数分 歧 很 大 , 难 以对上 述过程 进行 比较精确 的 热 力 学 分 析 . 本文 根 据 文 献 数据 及实验测 定 1 7 23 K 温度下 Fe 一C 一V 熔体 中碳 的饱和 溶解度 , 计算 出 1 62 3 一 1 92 3 K 温度 范 围的 活度相 互 作用 系数 , 并对 生 产实 际进行应用分析 . 控制仪控温 , 实验温度为 1 723 K . 增塌 内金属完 全熔化后 开 始计 时 , 平 衡 时 间为 s h , 碳溶解平 衡后 , 取 出石 墨柑祸 , 水冷后 取 出 金 属样 , 打 磨 去 除试样表 面 杂质 , 粉碎制 样供化学分析 . 试样的分析 : 碳用燃烧法 , 钒用 高锰酸钾氧 化 容 量 法 . 1 实验 本实验 采用 化 学平 衡法 测 定碳 在 eF -c -v 三元熔体 中的饱和 溶解度 . 实验 在 功 率 为 10 kw 的 硅铝 棒 电阻 炉 内进行 , 炉 内用 高纯 N Z 气 体保 护 , 采用 四孔石 墨 柑锅 , 每 孔中放入 1 0 9按 一定 比 例 配 好 的 纯 铁 ( w F。 > 9 .9 7 % ) 和 钒 铁 ( w =v 50 . 75 % ) . 双铂锗热 电偶测 温 , D W K 7 02 温度 自动 2 实验结果及讨论 .2 I C 在 F -e V 熔体 中的饱和 溶解度 实验测定 的 1 7 23 K 下 C 在 Fe 一V 熔体 中的 饱和 溶解度如 表 1 所示 . C 在 F e 一V 熔体 中的饱 和 溶 解度 (xc )与碳 在纯 铁 中的 饱和 溶解 度之 差 也 在表 中列 出 . 计算公 式为 : 酞 〔 = xc 一褚 ( l) 式中玲 为不 同温度下碳在纯铁中的饱和溶解度 , 玲 = 0 . 0 5 1 6 + 0 . 0 8 4 9 x l 0 一 , T ( 2 ) 文 献【1一 3] 报道 了 不 同温 度下 C 在 F e一V 熔 体中的饱和 溶解度数据 , 同样按式( l) 进行 处 理 , 得到 不 同温度下 C 在 F e一V 熔体 中的饱和 溶解 度与碳在纯铁 中的饱和 溶解度之 差 . 如 表 1 . 表 1 1 7 23 K 碳在 F卜V 熔体中的饱和溶解度及活度计算结果 aT b l e 1 T h e s a t u r a t ed s o lu b il yt a n d e a l e u l a t ed a e t iv iyt o f e a r b o n in F -e V m e lt a t 1 7 2 3 K 序号 w v 机 w C o/ w ` C肌 x 、 xc 酝 e in 夕c ac △ac o/ 1 0 . 0 0 5 . 0 4 0 . O0 0 0 . O0 0 0 0 . l 9 8 0 0 . 0 0 0 0 l . 6 2 1 3 l . 0 0 2 均 2 0 2 1 . 9 9 5 . 2 l 0 . l 7 0 0 . O l 8 3 0 . 2 0 3 2 0 . 0 0 5 2 l . 5 4 8 3 0 . 9 5 6 一 4 . 4 0 3 3 . 4 0 5 . 4 9 0 . 4 5 0 0 . O3 l 0 0 . 2 l 2 1 0 . 0 14 1 1 . 5 6 6 3 l . 0 l 6 + 1 . 6 0 4 4 . 5 3 5 . 5 7 0 . 5 3 0 0 . 0 4 1 1 0 . 2 l 4 5 0 . 0 16 5 l . 5 2 0 8 0 . 9 8 2 一 1 . 8 0 5 4 . 7 5 . 5 5 6 0 . 5 2 0 0 . 04 3 l 0 . 2 1 4 1 0 . 0 16 1 l . 5 00 4 0 . 96 0 一 4 . 00 6 6 . 4 3 5 7 7 0 . 7 30 0 . 05 7 9 0 . 22 0 5 0 . 0 22 5 1 . 4 7 1 8 0 . 96 1 一 3 . 90 7 6 . 6 7 5 . 7 7 0 . 7 3 0 0 0 6 0 l 0 . 2 2 0 5 0 . 0 2 2 5 l . 4 5 5 l 0 . 9 4 5 一 5 . 5 0 8 1 2 . 2 5 6 . 5 7 1 . 5 3 0 0 . 】0 7 3 0 . 2 4 4 1 0 . 0 4 6 1 1 , 4 1 5 2 1 . 0 05 +() . 5 0 19 99 一 10- 10 收稿 王海川 男 , 31 岁 , 博士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 04. 038