《表4 不同类型夹杂物各组元的活度》

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《合金化对铝镇静钢中夹杂物的影响》

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为了检查这些反应的可行性，本文计算了式（1）～式（3）的吉布斯自由能。依据表3中所列的夹杂物成分，夹杂物中各组元（SiO2、MnO和Cr2O3）的活度可采用热力学计算软件FactSage 7.2计算获得。一个活度计算示例见表4。从表中可知，夹杂物类型1、类型2和类型6中的SiO2的活度几乎为1，MnO和Cr2O3的活度最小值分别为0.06和0.42。根据这3个计算活度值和钢液的成分（1min），计算得到式（1）～式（3）对应的吉布斯自由能分别为-26.4、-16.5和-19.5kJ/mol。计算过程中，考虑纯氧化铝夹杂物生成的可能性，因此反应中的氧化铝活度设为1。钢液中各溶解元素（Al、Si、Mn和Cr）的活度可以通过稀溶液模型计算获得，计算中各元素的相互作用系数可以参阅文献[23-24]。由计算结果可知，所有反应的吉布斯自由能均为负数。同时，易知SiO2、MnO和Cr2O3的活度越大，越有利于式（1）～式（3）向右进行。由前面的计算和表4中的活度值可知，这6类夹杂物均可以转变为纯的氧化铝夹杂物。实际上，图5中的铝损现象和钢中氧化铝夹杂物的明显增加均支持了这些化学反应。此外，图4中氧化铝相分布在夹杂物边缘，且SiO2-Al2O3-Cr2O3-MnO相中含有较高的Al2O3质量分数，这实际上也是证明这些组元（或物相）被铝还原的直接证据。在试验前夹杂物（氧化铝夹杂物除外）中的Al2O3质量分数非常低；与之对比，图4中SiO2-Al2O3-Cr2O3-MnO相的Al2O3质量分数则明显升高。