Lý thuyết các quá trình luyện kim

Trang 1

DAI AI HỌC ì

7 TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

50 NA xXAy DUNG VA PHATTRIEN

GS.TSKH BUI VAN MUU (CHU BIEN)

Trang 2

es A Sate

( 669 OM" _ `

GS.TSKH BÙI VĂN MƯU (Chủ biên)

Trang 3

Đời ze Ta

Lý thuyết các quá trình luyện kim phát triển học thuyết về nhiệt động học, động học của các quá trình, lý thuyết dung dịch, các hiện tượng bê mặt, lý thuyết cấu tạo chất Các giả thuyết kinh điển về lý thuyết cân bằng, ảnh hưởng của nhiệt độ, nông độ đều

được mô tả gắn liên với các phản ứng luyện kim cụ thể của sự cháy, sự khử cacbon, oxi, lưu huỳnh, phôtpho, của sự hoà tan các khí trong kim loại và sẵn liên với các quá trình

khử khí, khử tạp chất phi kưm

Giáo trình này bao gồm ngoài những phần truyền thống như lý thuyết cháy, sự tạo

thành và phân ly các hợp chất kim loại, lý thuyết về hồn ngun và oxi hố, còn có

những học thuyết hiện đại về cấu trúc các chất nóng chảy của xỉ và kim loại lỏng, tương

tác giữa chúng với môi trường khí, sự kết tỉnh của các hợp kưm lỏng, sự tỉnh luyện và những ứng dụng lý thuyết vào các lĩnh vực luyện kim ở nhiệt độ cao

Lý thuyết các quá trình luyện kim là một khoa học cơ sở về "hoả luyện" Nó chuẩn

bị để độc giả tiếp tục đi sâu vào các giáo trình chuyên ngành cụ thể như công nghệ

luyện gang, luyện thép, hợp kim, các kim loại màu và công nghệ đúc

Quyển sách này gồm 8 chương:

1 Quá trình cháy nhiên liệu

2 Quá trình phân ly oxtt, cacbonat và sulfua kim loại 3 Hoàn nguyên oxit kim loại

4 Cấu trúc, tính chất của xỉ và kim loại lỏng 5 Các qúa trình oxi hoá, khử oxi trong luyện kim 6 Tinh luyén thép ngoài lò

7 Phương pháp tính luyện bằng điện xỉ

8 Nấu luyện và tỉnh luyện bằng phương pháp Plasma

Đây là giáo trình quan trọng để đào tạo kỹ sư luyện kim, kỹ sư khoa học và công nghệ vật liệu và là tài liệu tham khảo cho học viên sau và trên đại học, cho kỹ sư, cán

bộ nghiên cứu khoa học và cán bộ quản lý ngành luyện kim và các ngành khác có liên

quan

Quyển sách của tập thể cán bộ giảng dạy đầu ngành Trường đại học Bách Khoa

Trang 4

MUC LUC

TO I cerca non sce ree meee oct a end 3

Chương 1 QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU

In ., "

1.2 Nhiệt động học của phản ứng cháy khí

1.3 Cơ chế và động học của phản ứng cháy khí "“- 17

1.4 Nhiệt động học của phản ứng cháy cacbon -2-2s+2S22+zzrzrrrrrrrrrrrrrrrerske 2” 1.5 Cơ chế và động học của sự cháy caCOI «s21 2s 2x9 5n nh ngư 37

Chuong 2 QUA TRINH PHAN LY OXIT, CACBONAT VA SULFUA KIM LOAI

2.1 Ái lực hoá học và độ bền nhiệt động học cua

OXI CACDOMAL Va SULLUA ss wo ccecescanseverscemannenrsnrenens evens cvenswunoseowanasesuravcussusuneracerevesnesenetuel 45

2.2 Cân bằng hoá học trong các phân ứng phân lÿ ssscscscsrsrrerssrrerrsrsree 49 2.3 Áp suất và nhiệt độ phân ly của oxit, cacbonat

Va SUIfta Kim 000117 56 2.4 Cơ chế và động học của quá trình phân ly -c<c+c+xZk<eeeesexee eee 70

Chương 3 HOÀN NGUYÊN OXIT KIM LOẠI

3.1.Mỗö:đầU: so ccoaaansesse “— ốẽ.ố 75 3.2 Nhiệt động học quá trình hồn ngun oxit kim loại

khơng bay HO bùa ch ng H246 x4 k1á42 15161 4ã00391133E04631GE0811650186538181985106045516618515881868ã/14u33, 76 3.3 Hoàn nguyên oxit kim loại khi

tao thành đụng đIỀN:scsccsscociicic.oiizSc-.c nhan HŸ ng gHn ng ghi ng H14 EEL48830k 11558645 k458ZE-056 88 99

3.4 Hoàn nguyên oxit kim loại bay hƠi -++=c+x+zzxerxerxrrrrrrrrrrrrrrrrrree 102

3.5 Cacbon hoá kim lOại -s- << «<< E4 <4 HH nọ Họ TH nghe 108

3.6 Cơ chế và động học quá trình hoàn nguyÊH sành HH ren 110

3:7 Hoàn nguyên bằng phương pháp nhiêt kim - 2-2-2 c7sScszsresrerrrrerrereerver 130

3.8 Hoàn nguyên kim loại từ SUÏfUa 5 <5 5< HH HH HH ng ghggi, 135

3.9 Hoàn nguyên oxit kim lOại tỪ XỈ - Set HH1 2 H101 1n gi grrràc 138

Chương 4 CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CUA XI VA KIM LOAI LONG

Ä.1 MỚ đầUunstispidtnnspnesioilbgDignuasisEisuSSSETRDIENIRSÌNBESNSIECSSHGISEHSIQN.I1148 KHƠNG 3x 1mss2skxkesessea

4.2 Cấu trúc Của xỈ lÖng - ¿-5-5-ct tt 3 12 131111 313111515 0 g1 ng ga geggee

4.3 Tính chất của xỉ lỏng

4.4 Cấu trúc của kim loại lỏng

Trang 5

Chuong 5 CAC QUA TRINH OXY HOA, KHUOXY TRONG LUYEN KIM

Sa RS aay oy bok Se PES eee ene 0

5.3 Phản ứng oxy hoá mua ee

5.4 Phân ứng oxy hoá mangan -+exsrrrrrrteterrrtrerrrrrrrrrrrre I ee Sa, Phản ứng oxy hoá cacbon -+csrerrrreertrrerrrrrrrtrtrtrrrerrrre ch ee aa

5.6 Phản ứng oxy hoá phOtpho essssossss-ssssnesssssssnnnnneeeneessssansssnenvesasivessseessnessssles

5.7 Sự khử sulfua :

5.8 Sự khỦ OXY cs2 2i eeine ana : S0.scS4e8LAttdd rl

5.9 Khả năng khử oxy của các nguyên tỐ c eee a TẢ in a ¡.10 Sự khử oxy của mangan : Su th kigplbtsva dDEiipg Du lhẫu

š.L1 Sự khử oxy của SÏÏIC c2ccc-seeeeecere

5.12 Sự khử oxy của nhôm

5.13 Quá trình hình thành và điều kiện khử sản phẩm của phản ứng khử oxy - 24

5.14 Phương pháp khử oxy khuếch tấn ác c4 Hs rgrereesee seeeeseenenes

5.15 Phương pháp khử oxy chân không „

5.16 Tác dụng tương hỗ giữa nguyên tố khử oxy với sulfua và nitƠ - -. - 2

Chương 6 TINH LUYỆN THÉP NGOÀI LÒ

Chương 8 NẤU I1 NÊN V VÀ TINH LUYỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PLASMA

3.1 Khái quát H011 etrereeeeeeesneeee 323 8.2 Sự ion hoá và phân ly các Khf 8 Mhit dO CAO assssssersenesersessesassnseensanseneeeet 323

8.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết Đị pÏaSma c.ccvcvvserieerierrirtee 325

8.4 Ứng dụng năng lượng plasma trong luyện S1 327