1、,北京科技大学FactSage培训班,Equilib 模块基本介绍及应用,炼钢过程中脱碳反应计算 open和transitions计算 Function应用：硫容量计算 熔渣生成、析出目标计算 熔渣凝固过程计算：平衡及Scheil凝固 铁液及熔渣组元活度计算,北京科技大学FactSage培训班,1,数据库选择,反应物输入,产物选择,结果输出,计算条件设定,Equilib 模块基本计算流程,FactPS数据库：气相 FToxid数据库：氧化物 FTmisc数据库：Fe、Cu、Pb、Zn冶炼 FSstel数据库：钢水凝固,单位选择：g或mol 根据目标体系输入反应物化学式Stream或Table的
2、导入,Compound species选择：气、固相全选，液相不选 Solution species选择：宁多勿缺,组分变量 和 温度 T 压强 P 初始条件选择：H、G 计算方式：normal、open、transitions,输出格式：FACT和Chemsage 输出形式：图形和表格Stream文件的保存 函数计算,北京科技大学FactSage培训班,炼钢过程中脱碳反应计算,2, O2和钢液中C含量的变化关系？ 终点钢液中C含量一定时所需O2量？,策略, 一般的多元多相平衡计算 组分目标计算,数据库,FactPS：气相 FToxid：熔渣 FTmisc：钢液,北京科技大学FactSage培
3、训班,炼钢过程中脱碳反应计算（1）,2.1,铁水成分,造渣剂,北京科技大学FactSage培训班,2.1.1,气相、纯固相全选，纯液相不选,所选铁液、熔渣,炼钢过程中脱碳反应计算（1）,北京科技大学FactSage培训班,2.1.2,几乎100% CO(g),C含量明显减少 Si由于被氧化进入渣中而减少,CaO的添加促进了渣的生成,没有纯固相生成,A=5、Chemsage格式,炼钢过程中脱碳反应计算（1）,北京科技大学FactSage培训班,2.1.3,钢液中C含量随O2变化关系,Excel表格输出,Plot输出,炼钢过程中脱碳反应计算（1）,C,北京科技大学FactSage培训班,2.2,炼
4、钢过程中脱碳反应计算（2）,与（1）输入不同,北京科技大学FactSage培训班,2.2.1,炼钢过程中脱碳反应计算（2）,组分目标,A1,北京科技大学FactSage培训班,2.2.2,炼钢过程中脱碳反应计算（2）,所需O2含量,目标成分,对应C含量0.1-0.4%的值,北京科技大学FactSage培训班,3.1,open计算：造铜期白冰铜氧化脱S,造铜期：除去白冰铜（Cu2S）中剩余的S。只鼓风，不加熔剂，也无炉渣，产物为粗铜及烟气。,空气（79%N2+21%O2）,Furnace Cu2S(l) Cu2O(l) Cu (l),粗铜、 烟气（N2+SO2）,流程图,数据库,FactPS：气
5、相,FTmisc：Matte、Cu-liq,注意：空气分步加入，产生的烟气连续移除，因此采用open过程。,数据库,北京科技大学FactSage培训班,3.1.1,定义空气组成,open计算：造铜期白冰铜氧化脱S,北京科技大学FactSage培训班,3.1.2,所选铜液、冰铜,分50次每次加入0.1mol空气,可能产物,open计算：造铜期白冰铜氧化脱S,北京科技大学FactSage培训班,3.1.3,前49步共移除的S含量,50步后，总共5mol空气加入1molCu2S,冰铜和纯固相含量为0,open计算：造铜期白冰铜氧化脱S,北京科技大学FactSage培训班,3.2,transition
6、s计算：CaO-SiO2体系,I 液相分层：1800 ，0.7783 xSiO2 0.9707,北京科技大学FactSage培训班,3.2.1,transitions计算：CaO-SiO2体系,北京科技大学FactSage培训班,3.2.2,transitions计算：CaO-SiO2体系,可能产物： 纯固相 液渣（可能存在2相分层）,计算相转变,北京科技大学FactSage培训班,3.2.3,transitions计算：CaO-SiO2体系,北京科技大学FactSage培训班,3.2.4,transitions计算：CaO-SiO2体系,计算xSiO2 =0.35，温度在600-2600 之
7、间的相转变,北京科技大学FactSage培训班,3.2.5,transitions计算：CaO-SiO2体系,相转变温度依次为：847、1437 、1464 、2115 ,北京科技大学FactSage培训班,4,Function应用：硫容量计算,Cs = (wt% S) x (Po2/Ps2)1/2 wt% S为S在渣中的质量分数，Po2如Ps2分别为O2和S2的平衡分压,本例中，1650，SiO2-MnO体系，Po2 =10-10 atm，Ps2 =10-6 atm。Cs的计算步骤如下： 利用Equilib模块计算wt% S 通过Function-Builder定义Cs 在Results W
8、indow显示Cs的计算结果 用Fact-XML画Cs,策略,北京科技大学FactSage培训班,4.1,（1）Equilib输入,S给出但质量未定义，将被计算,北京科技大学FactSage培训班,4.2,（1）定义Equilib Po2和Ps2,北京科技大学FactSage培训班,4.3,（1） Equilib输出,计算的wt% S,设定的Ps2 和Po2,北京科技大学FactSage培训班,4.4,（2）定义硫容量,打开编辑函数对话框 建立变量wtS、PO2、PS2 输入Cs函数表达式 预览结果 保存Cs函数,北京科技大学FactSage培训班,4.5,（3）显示Cs计算结果,选择函数 选
9、择总是计算该函数 刷新结果,北京科技大学FactSage培训班,4.6,（4）用Fact-XML画Cs,北京科技大学FactSage培训班,4.7,（4）用Fact-XML画Cs,北京科技大学FactSage培训班,5,熔渣生成、析出目标计算,F-生成目标相：目标相开始形成的T或所需，可以是化合物或溶液。 P-析出目标相：当另一相开始从目标相中析出的T或所需，只能是溶液。,生成目标：目标相（液相）开始形成的温度,析出目标：另一相开始从目标相（液相）中析出的温度,L,北京科技大学FactSage培训班,5.1,生成目标计算：CaO-SiO2,北京科技大学FactSage培训班,5.1.1,生成目
10、标计算：CaO-SiO2,生成目标,目标相开始生成温度估计值及开始生成量,北京科技大学FactSage培训班,5.1.2,生成目标计算：CaO-SiO2,slag开始生成的温度,与slag平衡的氧化物,a=1、m=0，即slag开始生成, = 0.35,T = 1464 oC,slag,北京科技大学FactSage培训班,5.1.3,生成目标计算：CaO-SiO2,生成目标,计算slag在1800生成时所需SiO2量,北京科技大学FactSage培训班,5.1.4,生成目标计算：CaO-SiO2, = 0.3333,slag,计算的SiO2量,a=1、m=0，即slag开始生成,与slag平衡
11、的氧化物,T和计算的,T = 1800 oC,北京科技大学FactSage培训班,5.2,析出目标计算：CaO-SiO2,析出目标,北京科技大学FactSage培训班,5.2.1,析出目标计算：CaO-SiO2,析出温度,a=1、m=0，即从slag中开始析出, = 0.35,T = 2115 oC,slag,北京科技大学FactSage培训班,5.2.2,析出目标计算：CaO-SiO2,析出目标,计算1800时从slag中析出某一相时所需SiO2量,北京科技大学FactSage培训班,5.2.3,析出目标计算：CaO-SiO2,T和计算的,计算的SiO2量,a=1、m=0，即该相开始从sla
12、g中析出, = 0.3967,slag,T = 1800 oC,北京科技大学FactSage培训班,6,熔渣凝固过程计算：平衡及Scheil凝固,Sheil凝固：从Scheil目标相中析出其它相时，该相则从体系中移除。,北京科技大学FactSage培训班,6.1,平衡凝固,CaO+MgO+SiO2的总量为1mol,北京科技大学FactSage培训班,6.1.1,平衡凝固,初始温度自动选取，反应直到渣量为0,当T-auto不选时才作为初始温度,北京科技大学FactSage培训班,6.1.2,平衡凝固,slag全部反应的温度,各阶段析出相,slag冷却过程,北京科技大学FactSage培训班,6.
13、1.3,平衡凝固,北京科技大学FactSage培训班,6.1.4,平衡凝固,液相线温度,北京科技大学FactSage培训班,6.2,Scheil凝固,越小结果越精确，计算时间越长,北京科技大学FactSage培训班,6.2.1,Scheil凝固,各阶段析出相,slag全部反应的温度,平衡凝固为1788 K,北京科技大学FactSage培训班,6.2.2,Scheil凝固,slag冷却过程,北京科技大学FactSage培训班,6.2.3,Scheil凝固,液相线温度,北京科技大学FactSage培训班,7,铁液及熔渣组元活度计算,对于FTmisc中的FeLQ：溶质元素选取纯元素为标准态。 对于F
14、Toxid中的液相溶液：组元选取液相纯物质为标准态；而对于固相溶液：组元选取该温度下稳定固相为标准态。,问题,如何将FeLQ中溶质元素的标准态转换为质量1%标准态？,如何将FToxid中液相溶液组元的标准态转换为固相纯物质标准态？,策略,策略,Henrian活度系数转换,平衡时，组元在各相中化学势相同原理,北京科技大学FactSage培训班,7.1,铁液中氧活度（wt%标准态）计算,I.H. Jung, S.A. Decterov, A.D. Pelton, Metall. Mater. Trans. B 35(3):493-507.,aO in FeLQ,北京科技大学FactSage培训班,
15、7.1.1,铁液中氧活度（wt%标准态）计算,北京科技大学FactSage培训班,7.1.2,铁液中氧活度（wt%标准态）计算,北京科技大学FactSage培训班,7.1.3,铁液中氧活度（wt%标准态）计算,以纯物质标准态的氧活度,铁液中总溶解的Al、O量,北京科技大学FactSage培训班,7.1.4,铁液中氧活度（wt%标准态）计算,Excel格式输出,北京科技大学FactSage培训班,7.2,熔渣组元活度计算：二元系,北京科技大学FactSage培训班,7.2.1,熔渣组元活度计算：二元系,液相纯物质为参考态,北京科技大学FactSage培训班,7.2.2,熔渣组元活度计算：二元系,
16、相等,北京科技大学FactSage培训班,7.2.3,熔渣组元活度计算：二元系,北京科技大学FactSage培训班,7.2.4,熔渣组元活度计算：三元系,SiO2,MgO,CaO,x(SiO2)=0.4,北京科技大学FactSage培训班,7.2.5,熔渣组元活度计算：三元系,北京科技大学FactSage培训班,7.2.6,熔渣组元活度计算：三元系,北京科技大学FactSage培训班,7.2.7,熔渣组元活度计算：三元系,SiO2,MgO,CaO,a(SiO2)=0.6,北京科技大学FactSage培训班,7.3,熔渣组元活度计算：四元系,定xAl2O3 = 0.1,北京科技大学FactSage培训班,7.3.1,熔渣组元活度计算：四元系,xAl2O30.1,定活度,不能直接计算四元系等活度线,北京科技大学FactSage培训班,8.1,Equilib 模块小结：数据库选择,北京科技大学FactSage培训班,8.2,Equilib 模块小结：solution species选择,液渣,尖晶石,一氧化物,橄榄石,刚玉,钛铁矿 板钛矿 钛尖晶石 金红石,莫来石,黄长石,a-,a-Ca2SiO4,北京科技大学FactSage培训班,8.3,从实际科研题目中提炼出热力学问题 数据库、产物的选择及计算条件的设定 计算结果的分析及后续数据的处理,Equilib 模块应用总结,
