高溫鋼液中Al、Ti脫氧平衡的熱力學(xué)研究.pdf

1、鋁和鈦是煉鋼過程中主要的脫氧劑，小尺寸鋁和鈦的化合物可誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體(IGF)形核，從而提高鋼材韌性和強度;而大尺寸的鋁脫氧產(chǎn)物Al2O3是影響鋼的純凈度、導(dǎo)致連鑄水口堵塞的主要因素。為此有必要探討鋼中鋁氧平衡來分析Al2O3生成的影響因素從而加以控制。同時鑒于鈦氧化物的種類較多，明確各氧化物平衡存在的條件對選擇需要的鈦氧化物能夠提供有益的指導(dǎo)。
　　本論文針對高溫脫氧反應(yīng)過程，采用熱力學(xué)平衡計算方法，結(jié)合高溫實驗手段，對Fe-A

2、l-O體系和Fe-Ti-O體系的熱力學(xué)平衡進(jìn)行了研究。得到以下結(jié)論:
　　A.Fe-Al-O體系
　　①1873K溫度下，F(xiàn)e-Al-O體系的反應(yīng)產(chǎn)物優(yōu)先生成Al2O3。
　?、陉U明Al-O平衡曲線在鋁含量[Al]=0.3％左右出現(xiàn)拐點的原因。當(dāng)[Al]＜0.3％時，氧含量[O]隨[Al]增加而降低;當(dāng)[Al]＞0.3％時，[O]隨[Al]增加逐漸升高。
　　③當(dāng)[Al]＜0.01％時，采用各學(xué)者參數(shù)計算，包括T

3、hermo-Calc軟件（采用Chou和Suito的熱力學(xué)數(shù)據(jù)）計算的結(jié)果一致;當(dāng)[Al]＞0.01％時，進(jìn)行Fe-Al-O體系熱力學(xué)計算推薦采用Itoh參數(shù)，該參數(shù)包括一、二階相互作用系數(shù)及交叉乘積項，考慮了更為復(fù)雜的Al-O熱力學(xué)平衡關(guān)系。
　?、茉?873-1923K溫度范圍內(nèi)進(jìn)行高溫Fe-Al-O系實驗。實驗測量數(shù)據(jù)與根據(jù)Itoh參數(shù)計算的Al-O平衡曲線趨勢相符。最小誤差在[Al]=2.61％處，實驗值與計算值差為0.0

4、1％;最大誤差在[Al]=1.38％處，實驗值與計算值差為0.018％。
　　B.Fe-Ti-O體系
　?、?873K溫度下，F(xiàn)e-Ti-O體系中優(yōu)先生成Ti-O化合物。隨著鈦含量的增加，生成氧化物的順序為:TiO2→Ti3O5→ Ti2O3→TiO。
　?、谟蒚i3O5與Ti2O3的轉(zhuǎn)換反應(yīng)式，并根據(jù)Fe-Ti二元系過剩自由能的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可求得Ti3O5與Ti2O3的分界點在[Ti]=0.36％處。
　?、跢e