有色金属熔炼与铸锭1
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1、 Northeastern University熔炼与铸锭熔炼与铸锭2教师：李英龙教师：李英龙电话：电话：13998842767Northeastern University本次课内容本次课内容Northeastern University1234构成构成 Technology Northeastern University Northeastern University本课程内容目录本课程内容目录2.1熔炼过程中的热的转移熔炼过程中的热的转移： 2.1.1金属熔体加热到一定温度需要热量金属熔体加热到一定温度需要热量 2.1.2热平衡关系热平衡关系 2.1.3热效率热效率2.2熔炼过程中的传质
2、过程熔炼过程中的传质过程：（1.微观传质（扩散传质），2.宏观传质（对流传质）；在熔体界面存在传质（蒸发传质）。 2.2.1菲克第一定律菲克第一定律（微观传质） 2.2.2宏观传质与传质通量宏观传质与传质通量（扩散宏观） 2.2.3金属的蒸发金属的蒸发 （1）蒸发概念; （2）蒸发的条件; （3）后果 （4）影响因素Northeastern University2.3熔体与炉气的作用熔体与炉气的作用 2.3.1炉气成分与作用过程， 2.3.2铝与炉气的反应作用 （1）铝氧反应（铝和合金元素与氧反应）； （2）铝水反应； （3）铝氢反应。2.4熔体与炉衬的作用熔体与炉衬的作用 2.4.1炉衬成分
3、; 2.4.2熔体与炉衬的作用（物理、化学）。2.5Cu与炉气的作用与炉气的作用 2.5.1CuO相图，CuO反应，Cu2OH2反应。 Cu2OM反应; 2.5.2Cu2OCO2CuCO2使铸锭产生气孔Northeastern University2.1熔炼过程中的热的转移熔炼过程中的热的转移 2.1.1金属熔体加热到一定温度T需要热量 LdTCdTCWTTMtpTCsp20式中：spC为固态比热容；lpC为液态比热容；Tm 为熔点温度；L 为溶化潜热。 Add Your TextAdd Your Text气化热气化热液态加热液态加热熔化热熔化热固态加热固态加热 加热过程示意图加热过程示意图N
4、ortheastern University2.1.2热平衡关系热平衡关系热平衡关系：其中 Q1(agcc+ac)(tg-tc) agc为燃烧气体与被加热体间的辐射系数 ac为燃烧气体与被加热体间的对流传热系数 tg为燃烧气体的温度 tc被加热体温度 Q2(ascs caab)(ts-tc) asc炉壁与被加热体间的辐射系数 aab为炉壁辐射给燃烧气体的辐射系数 传热分析 ts为炉壁的温度 tc被加热体温度传热过传热过程示意程示意图图Q=Q1(加热体（火焰被加热体)Q2(炉壁被加热体)被加热体金属热源加热体炉壁Northeastern University传热过传热过程示意程示意图图被加热体金
5、属热源加热体炉壁2.1.3热效率热效率 总热量总热量被加热体被加热体炉壁损失炉壁损失排气损失排气损失2880Northeastern University扩散传质扩散传质对流传质对流传质2.2 熔炼过程中的传质过程熔炼过程中的传质过程 扩散传质扩散传质（微观原子运动）（微观原子运动） 发生在固态内、发生在固态内、 熔体内和相界面上。熔体内和相界面上。 对流传质对流传质（原子集团的宏观运动）（原子集团的宏观运动） 在熔体对流条件下进行。在熔体对流条件下进行。 固体固体边界层边界层液体液体A 尽管熔体为紊流状态, 但在界面存在层流的 稳定层液体，由于反应产物和反应物的运 动，存在浓度梯度，故属于单
6、纯单纯 的的扩散传质扩散传质；B 当边界层存在对流时候，则存 在对流传质对流传质。.Northeastern University2.2.1菲克第一定律菲克第一定律 当有浓度梯度存在时，伴随物质的扩散过程，恒温、恒压下，当有浓度梯度存在时，伴随物质的扩散过程，恒温、恒压下，物质的扩散速度与其扩散截面积物质的扩散速度与其扩散截面积A和浓度梯度成正比：和浓度梯度成正比： xcDAtn式中：A为截面积，D为扩散系数扩散通量（单位时间，单位面积扩散物质的量）JxcDJ 金属熔体中D的数值为：10-410-5 cm2/s，并且，随温度的提高，D增大。扩散系数见图14 Northeastern Unive
7、rsity 2.2.2界面层扩散传质界面层扩散传质ucxcDJu为对流速度，c为单位体积内物质量 当界面层有对流存在时，扩散通量 在金属的熔炼过程，冶金反应通常处于扩散范围，所以熔炼过程的速度受到一定的限制。 为了改善传质条件，强化熔体过程，熔炼中通常强制对流方式进行冶金反应，或采用喷射冶金方法进行精练。Northeastern University2.2.3金属的蒸发金属的蒸发 蒸发蒸发：表明具有过剩能量的原子或分子脱离金属表面形成气体的现象。：表明具有过剩能量的原子或分子脱离金属表面形成气体的现象。 影响蒸发的条件影响蒸发的条件：蒸汽压高、沸点低、蒸发热小，溶解度低的金属易挥发。蒸发的后果
