钢液铝脱氧Fe-O-Al体系中亚稳相形成热力学

摘要

大量实验和工业生产实践表明,钢液用铝脱氧反应难以达到生成a-Al2O3夹杂物的热力学平衡状态,即脱氧产物不能全部完全转变为最稳定结构的a-Al2O3晶体,还可能以稳定性低于a-Al2O3晶体的亚稳相形式存在.亚稳相可能是不同数目的铝、氧原子结合的团簇结构(Al2O3)n,也可能是团簇的聚集体形式,亦或是纳米尺寸的a-、δ-、γ-Al2O3晶体等.本文总结了近70年来研究者关于铝脱氧平衡实验和热力学研究结果,不同研究者的不同条件下测量的铝、氧平衡值恰好反映出铝脱氧反应距离平衡的差异;而研究显示,这些未达到与a-Al2O3建立平衡的铝、氧恰好与(Al2O3)n或纳米尺寸的a-Al2O3晶体实现了热力学平衡.因此,认为在实际钢液铝脱氧体系中,存在团簇、团簇聚集体、纳米晶体夹杂等一系列的亚稳相,这些亚稳相最终在钢坯或钢锭中将成为氧化铝夹杂物,如何在精炼甚至凝固初期控制铝脱氧反应的进程,控制亚稳相的行为对夹杂物控制有重要意义.