7. Основы ликвационных и кристаллизационных методов рафинирования

Во многих металлургических процессах имеют место различного рода ликвационные явления, приводящие к разделению фаз.

При изучении раздела следует обратить внимание на следующие вопросы:

1. способы ликвационного рафинирования металлов;

2. кинетические закономерности процессов ликвационного рафинирования металлов;

3. основы кристаллизационных способов очистки из расплавов;

4. равновесный и эффективный коэффициенты распределения;

5. нормальная направленная кристаллизация и вытягивание из расплава;

6. зонная перекристаллизация. Зонное выравнивание и легирование.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое критический размер зародыша при кристаллизации металла?

2. Что происходит с изменением свободной энергии при кристаллизации?

3. Вероятно ли образование зародыша в гомогенной жидкости?

4. Как влияет степень переохлаждения расплава и понижение температуры на скорость кристаллизации?

5. Что такое ликвационный способ рафинирования металла?

6. Как рассчитать разделение сплава с помощью диаграммы состояния?

7. На чем основана зонная очистка металла?

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Вариант 1

1. Термодинамика реакций горения газов. Окислительно-восстановительные свойства газовой фазы.

2. Механизм высокотемпературного окисления железа и его сплавов.

Вариант 2

1. Термодинамика реакций горения твердого углерода.

2. Условия зарождения и роста кристаллов новой фазы топохимических процессов.

Вариант 3

1. Механизм гомогенных реакций горения. Основные положения теории цепных реакций.

2. Термодинамика восстановления оксидов газами и твердым углеродом.

Вариант 4

1. Механизм гетерогенных реакций горения.

2. Диссоциация оксидов железа. Принцип последовательности превращений А. А. Байкова.

Вариант 5

1. Термодинамика реакций образования и диссоциации карбонатов и оксидов.

2. Химический и минералогический состав шлаков черной металлургии. Классификация шлаков.

Вариант 6

1. Химическое сродство элементов к кислороду и его использование при анализе поведения элементов в металлургических процессах.

2. Молекулярная теория шлаков и ее недостатки.

Вариант 7

1. Термодинамика диссоциации оксидов железа. Принцип последовательности превращений А. А. Байкова.

2. Основные положения ионной теории шлаков.

Вариант 8

1. Диссоциация оксидов при образовании растворов.

2. Строение и свойства металлических расплавов.

Вариант 9

1. Влияние фазовых переходов на термодинамические свойства оксидов.

2. Теория шлаков как совершенных ионных растворов.

Вариант 10

1. Количественные характеристики прочности различных оксидов.

2. Теория шлаков как регулярных ионных растворов.

Вариант 11

1. Условия зарождения и роста кристаллов новой фазы в процессах образования и диссоциации карбонатов, оксидов, сульфидов, кинетические особенности этих процессов.

2. Распределение компонентов между металлом и шлаком.

Вариант 12

1. Общая характеристика окислительно-восстановительных процессов.

2. Механизм высокотемпературного окисления железа и его сплавов. Влияние температуры на скорость окисления.

Вариант 13

1. Термодинамика восстановления оксидов газами и твердым углеродом.

2. Дифракционный метод исследования структуры жидких металлов. Модельные теории жидких металлов.

Вариант 14

1. Сравнение водорода и монооксида углерода как восстановителей.

2. Массоперенос в расплавах и его закономерности. Молекулярная диффузия и конвективная.

Вариант 15

1. Металлотермическое восстановление оксидов.

2. Технологические функции металлургических шлаков.

Вариант 16

1. Восстановление оксидов при образовании растворов.

2. Физические свойства металлических расплавов (вязкость, плотность, поверхностное натяжение).

Вариант 17

1. Влияние фазовых превращений на равновесие реакций восстановления оксидов.

2. Теоретические модели диффузии в жидких металлах.

Вариант 18

1. Кинетические особенности восстановления оксидов газами.

2. Окислительные свойства шлака. Направление окислительных реакций.

Вариант 19

1. Механизм и кинетические особенности восстановления оксидов твердым углеродом.

2. Термодинамические характеристики процесса растворения газов в жидком металле и шлаке.

Вариант 20

1. Структура окалины железа. Ориентационное и размерное соответствие фаз. Принцип жаростойкости стали.

2. Термодинамические и кинетические характеристики процесса окисления марганца, кремния и хрома в жидком металле.

Вариант 21

1. Науглероживание металлов в процессах восстановления оксидов газами и твердым углеродом.

2. Термодинамические и кинетические характеристики процесса окисления углерода в жидком металле.

Вариант 22

1. Основные физические свойства жидких шлаков (вязкость, поверхностные свойства, электропроводность).

2. Термодинамика процессов десульфурации. Кинетические особенности процесса десульфурации.

Вариант 23

1. Термодинамика процесса дефосфорации металла. Дефосфорация в восстановительных условиях.

2. Кинетические особенности взаимодействия жидких металлов с газами.

Вариант 24

1. Термодинамический анализ процессов раскисления.

2. Кинетические особенности процесса десульфурации без шлака.

Вариант 25

1. Раскислительная способность элементов. Комплексное раскисление.

2. Растворимость водорода и азота в железе и его сплавах.

Вариант 26

1. Методы раскисления стали.

2. Механизм растворения и удаления водорода и азота из жидкого металла.

Вариант 27

1. Растворимость кислорода в жидких металлах и сложных расплавах.

2. Ликвационные способы рафинирования металлов. Зонная очистка металлов.

Вариант 28

1. Распределение компонентов между шлаком и металлом. Окислительные свойства металлургических шлаков.

2. Термодинамика и кинетика испарения и возгонки металлов. Условия разделения металлов при испарении.

Вариант 29

1. Кинетические характеристики процесса окисления углерода в жидком металле.

2. Зонная плавка как метод рафинирования металла. Зонное выравнивание и легирование.

Вариант 30

1. Распределение кремния, марганца, фосфора и серы между расплавами железа и шлака.

2. Кристаллизационные методы очистки металлов и полупроводниковых материалов.