チタン,アルミニウム脱酸による溶鋼中介在物の生成機構と物理化学的性質

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650800
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 森田 一樹 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00210170)
• Keywords: 熱力学 / 鋼中介在物 / 脱酸 / アルミニウム / チタン / 相平衡 / 活量

Research Abstract

Al_2O_3-SiO_2-TiO_x系酸化物の1873Kにおける相平衡測定を行った。液相に対するAl_2O_3の溶解度は28mass%、TiO_x溶解度は50mass%となった。Al_2O_3-SiO_2-TiO_2系酸化物の液相領域と比較すると、低SiO_2領域で狭くなっていることが分かった。また、Al_2O_3-TiO_x中間化合物は存在せず、Al_2O_3とTi_2O_3の両相飽和組成が存在することが分かった。
次に、MnOを含んだ酸化物が還元される過程の液相領域を調査するため、Al_2O_3-SiO_2-TiO_x系酸化物に5mass%のMnOを添加して、SiO_2-Ti_2O_3、Al_2O_3-3Al_2O_3-2SiO_2、Al_2O_3-Ti_2O_3各両相飽和組成の変化を調査した。この結果、MnOの添加により液相領域の拡大が見られ、実際の操業ではMnOの還元に伴い液相線温度は高くなり、液相領域が狭くなることが分かった。
本実験条件下では、酸化物中チタンは3価と4価が共存することが知られている。そこで、Ti^<4+>/Ti^<3+>の組成依存性を調査した。<mass%Al_2O_3)/(mass%TiO_x)=0.67で示される組成において、SiO_2濃度を変化させてTi^<4+>/Ti^<3+>比を測定した。この結果、SiO_2濃度の増加に伴いTi^<4+>/Ti^<3+>比が上昇するという結果が得られた。この結果は、TiO_2がTiO_<1.5>と比較して強い酸性酸化物として振舞うとしたこれまでの報告とは逆の傾向を示している。この現象を酸化物の構造の観点から明らかにするため、急冷凝固させた酸化物に対してラマン分光分析を行った。その結果、本実験で取り扱った系においては、SiO_2の巨大なネットワークが存在し、Ti^<4+>及びTi^<3+>もネツトワークを形成すること、また、SiO_2濃度の減少に伴い、Ti^<4+>とO^<2->のネツトワークが切断されることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] 太田光彦, 森田一樹: "シリコン基合金/Al_2O_3-SiO_2-TiO_x系酸化物平衡下での蒸気圧測定による活量測定"第49回質量分析統合討論会講演要旨集. 84-85 (2001)
• [Publications] 太田光彦, 森田一樹: "Al_2O_3-SiO_2-TiO_x系介在物中Al_2O_3及びSiO_2の活量測定"材料とプロセス. 14. 924 (2001)