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(qiáng)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(shí)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(duì)選擇需要的鈦氧化物能夠提供有益的指導(dǎo)。
　　本論文針對(duì)高溫脫氧反應(yīng)過程，采用熱力學(xué)平衡計(jì)算方法，結(jié)合高溫實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)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
　?、?873K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(diǎn)的原因。當(dāng)[Al]＜0.3％時(shí)，氧含量[O]隨[Al]增加而降低;當(dāng)[Al]＞0.3％時(shí)，[O]隨[Al]增加逐漸升高。
　　③當(dāng)[Al]＜0.01％時(shí)，采用各學(xué)者參數(shù)計(jì)算，包括T

3、hermo-Calc軟件（采用Chou和Suito的熱力學(xué)數(shù)據(jù)）計(jì)算的結(jié)果一致;當(dāng)[Al]＞0.01％時(shí)，進(jìn)行Fe-Al-O體系熱力學(xué)計(jì)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(xiàng)，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(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與根據(jù)Itoh參數(shù)計(jì)算的Al-O平衡曲線趨勢(shì)相符。最小誤差在[Al]=2.61％處，實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值差為0.0

4、1％;最大誤差在[Al]=1.38％處，實(shí)驗(yàn)值與計(jì)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?yàn)?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(diǎn)在[Ti]=0.36％處。
　?、跢e