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铝、钙对熔融铁的复合脱氧平衡 天鸷田口，秀ONO-NAKAZATO，Tateo USUI，Katsukiyo MARUKAWA,肯KATOGI和Hiroaki KOSAKA。 研究生和JSPS研究员, 工程研究院，大阪大学，2-1山田丘, 565 - 0871日本。 1)材料科学与工程课程，材料科学和制造分支，工程研究院，大阪大学, 2-1山田丘, , 大阪565 - 0871日本。 2)高端科技创新中心、大阪大学，2-1山田丘565 - 0871日本。 3)Electro-Nite贺利日本，有限公司，1-7-40三岛江，高槻，大阪569 - 0835日本。 4)TOYO工程研究中心有限公司，2-2-1春日，茨城，大阪567 - 0031日本。 （发表2005年6月17日,刊发于2005年7月20日) 氧夹杂对钢液的炼钢反应的影响是很显著的，例如脱硫。控制钢液氧含量是很重要的。使用良好的脱氧剂（如铝、钙），有效减少钢液的氧含量。 研究者已经在复合脱氧方面做了一些探究。然而，实验数据不完全符合热力学数据计算值。因为没有具体可以利用的熔融铁钙脱氧的确切热力学数据。在本研究中，铝、钙对熔融铁的复合脱氧平衡控制在1873K。Al-Ca在熔铁脱氧中氧活度通过测量电动势(EMF)的方法求得。Al-Ca复合脱氧平衡实验的有效性由过去的和现在的研究结果共同综合判断的，本实验的Al-Ca脱氧平衡能够比过去的研究更好地反应Fe-Al-Ca-O系的关系。 关键词：复合脱氧，铝合金，钙，氧活度，电动势方法，炼钢，生石灰，氧化铝。 1前言 近年来，随着对超洁净钢的要求越来越高，需要更严格地控制钢中夹杂物。降低和控制钢中夹杂物含量在几个ppm以内。特别地，氧夹杂在钢液炼钢反应中的影响(例如脱硫)是非常大的，控制钢液中氧含量是非常重要的。使用强脱氧剂(如铝、钙)有效降低钢液的氧含量。Al-Ca复合脱氧是更有效的，已经做了一些关于复合脱氧的实验。然而，实验结果不完全符合热力学计算值，因为钙在熔铁脱氧平衡的热力学数据被认为由于测量困难是不可靠的。基于这个原因，非常有必要再次测量氧含量在几个到10 ppm之间熔铁钙铝复合脱氧平衡。最近，Itoh et al对钙、铝单一脱氧平衡进行了探究。本实验中， 在1873K，Itoh et al应用热力学数据对钙铁复合脱氧平衡进行了探究。熔铁中钙、铝脱氧的活度用一个电动势(EMF)方法测量。从本实验和过去实验结果讨论本实验铝、钙复合脱氧平衡的有效性。 2 熔融铁中铝和钙的脱氧平衡 熔融铁中铝、钙的脱氧反应如下： 平衡常数Eqs(1)和(2)，K(1)和K(2)分别如下： 和分别表示铝、钙、氧在铁水相对于稀溶液的活度， 和分别表示氧化钙和氧化铝相对于纯固体的活度。 T表示绝对温度 Al，Ca，O在熔铁中的活度表示如下： 元素i的相对于稀释溶液的活度系数，f，如下： ㏒fi=[mass%j]+[mass%j] [mass%k] (j≦k)……（8） eij表示i组分对j组分相互作用系数， eji( j, k)表示组分j对i、k组分相互作用系数。 本实验的相互作用系数如下表1 。在铝、钙、氧相互作用参数在不同的文献中不同。在本实验中，Itoh et al.的数据被引用。由于它们可以合理解释在一个宽的浓度范围内为单一铝、钙脱氧实验结果，认为是本实验最可靠的数据。在1873K，通过计算Eqs得出铝、钙复合脱氧平衡。(1)和(2)同时用Eqs(3)氧化铝和氧化钙在氧化钙-氧化铝系统的活度。铝酸钙平衡系(氧化钙·氧化铝(CA), 氧化钙-氧化铝(CA2), 或氧化钙-氧化铝(CA6)) 通过Hallstead的氧化钙和氧化铝的活度得出从标准吉布斯自由能的形成氧化物。如表2，在铝，钙，氧之间的内容关系研究如下： 1氧化钙和氧化铝的活度由氧化钙-氧化铝系统组成确定。 2通过假设熔融铁氧含量，铝、钙的关系满足Eq平衡由(3)(4)(7)(8)计算。 3同样地，满足Eq平衡的铝、钙含量关系由(4)(6)(7)(8)计算。 4在2、3中，铝和钙的含量关系确定熔铁氧化钙-氧化铝系平衡组成。 5在2—4在氧含量重复范围内计算。 重复上述氧化钙-氧化铝系计算全部组成，在1873K， 钙铝复合脱氧平衡的相图在图1中阐述。分别和图2(a)和图2(b)中单一铝脱氧相比，氧含量、氧活度在铝含量铝、钙的复合脱氧的关系的内容 。从图2(a)得出，和饱和的氧化钙-氧化铝相比，在铝钙复合脱氧的条件下，铝含量在低限的氧含量是更低。 表1 1 873 K本实验Fe-Al-Ca-O系统的相互作用参数 i j Ref Al Al Ca O 0.0430 -0.047 -1.98 — — 40 — — -0.0284 6） 6） 4）