ANALYSIS OF PHASE EQUILIBRIA IN LIQUID CHROMOMANGANESE STEELIN THE PRESENCE OF CALCIUM.REPORT 2. PHASE EQUILIBRIA IN THE SYSTEM Fe–Ca–Cr–Mn–C–O(ECONOMY-ALLOY STEELS)
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-3-12-22Keywords:
thermodynamics, phase equilibria, non-metallic inclusions, modeling, low-alloy steel, chromium, manganese, calciumAbstract
Recently, materials devoted to the behavior of active elements in liquid steel during its out-of-furnace
processing have been actively published. The processes of formation of nonmetallic inclusions during the interaction of oxygen with deoxidizers and modifiers (Al, Si, Ca, Ba, etc.) in iron-carbon melts have been studied in sufficient detail. Moreover, in a real metal, the process of deoxidation and modification takes place in the presence of alloying elements, which can noticeably change the composition of the forming phases. To assess the influence of the main alloying elements on the formation of non-metallic inclusions, it seems advisable to carry out work on thermodynamic modeling of the processes taking place in liquid steel in the presence of chromium and manganese. In this work, emphasis is placed on economically alloyed steel grades containing up to 2 (wt.) % of manganese, up to 1.5 (wt.) % chromium and up to 1 (wt.)
% carbon. The influence of the content of main alloying elements on the deoxidizing ability of calcium in liquid steel has been studied. Liquid oxide inclusions can form when the chromium content at the level of tenths of a percent, manganese at the level of 0.1 (wt.) % and calcium less than 10–4 (wt.) % (1 ppm). The appearance of calcium chromite as non-metallic inclusions is possible in a narrow range of liquid metal compositions. In the presence of carbon, the formation of an oxide
melt as an equilibrium non-metallic phase becomes impossible. At a low calcium content, the formation of calcium chromite and chromium oxides as non-metallic inclusions is most likely, and the residual oxygen content in the liquid metal will be about 0.04 (wt.) % (400 ppm).
References
Сафронов А. А., Дуб В. С., Орлов В. В. и др. К механизму формирования конгломератов неметаллических
включений системы Al2O3–CaO–MgO // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 12. С. 1341–1351. DOI: 10.32339/0135-5910-2019-12-1341-13.
Дюдкин Д. А. Особенности комплексного воздействия кальция на свойства жидкой и твердой стали //
Сталь. 1999. № 1. С. 20–25.
Олетт М., Гателье К. Влияние добавок кальция, магния или РЗМ на чистоту стали // Чистая сталь: сб.
науч. тр. / Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1987. С. 128–143.
Дерябин А. А., Берестов Е. Ю. К вопросу о механизме модифицирования стали щелочноземельными металлами // Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы XIII Международной конференции. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. Ч. 1. С. 187–191.
Михайлов Г. Г., Макровец Л. А. Фазовые равновесия при взаимодействии бария с компонентами жидкой
стали // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2014. Т. 14.
№ 2. С. 5–10.
Самойлова О. В., Макровец Л. А., Бакин И. В. Фазовая диаграмма системы FeO–SrO–BaO // Вестник
Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20. № 3. С. 5–11. DOI:
14529/met200301.
Samoilova O. V., Makrovets L. A. Thermodynamic Modeling of Phase Equilibria in the FeO–MgO– Al2O3 System // Materials Science Forum. 2020. V. 989. P. 3–9. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.989.3.
Ботников С. А., Макровец Л. А., Бакин И. В., Михайлов Г. Г. Фазовые равновесия при обработке алюминием и кальцием экономнолегированной марганецсодержащей стали в агрегатах, футерованных огнеупорами на основе магнезита // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2023. Т. 79. № 3. С. 220–230. DOI: 10.32339/0135-5910-2023-3-220-230.
Михайлов Г. Г., Леонович Б. И., Кузнецов Ю. С. Термодинамика металлургических процессов и систем.
— М.: Изд. дом МИСиС, 2009. — 520 с.
Самойлова О. В., Макровец Л. А. Термодинамический анализ взаимодействия хрома с кислородом в жидком железе // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2019.
Т. 19. № 3. С. 5–12. DOI: 10.14529/met190301.
Самойлова О. В., Макровец Л. А., Михайлов Г. Г. Термодинамическое моделирование фазовых равновесий при раскислении силикомарганцем низко- и среднеуглеродистых сталей // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2022. Т. 78. № 1. С. 39–45. DOI: 10.32339/0135-
-2022-1-39-45.
Fuwa T., Chipman J. The carbon–oxygen equilibria in liquid iron // Transactions of AIME. 1960. V. 218. P. 887–
Михайлов Г. Г., Макровец Л. А., Самойлова О. В., Смирнов Л. А. Фазовые равновесия в жидкой стали,
комплексно раскисленной алюминием и кальцием в присутствии магния // Электрометаллургия. 2019.
№ 12. С. 9–18. DOI: 10.31044/1684-5781-2019-0-12-9-18.
Макровец Л. А. Термодинамический анализ фазовых равновесий в стали, легированной марганцем и хромом // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2022. Т. 78.
№ 5. С. 395–402. DOI: 10.32339/0135-5910-2022-5-395-402.
Михайлов Г. Г., Макровец Л. А. Анализ фазовых равновесий в жидких хромомарганцевых сталях в присутствии кальция. Сообщение 1. Диаграммы состояний оксидных систем // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2023. Т. 79. № 2. С. 107–117. DOI: 10.32339/0135-
-2023-2-107-117.
Михайлов Г. Г., Макровец Л. А., Самойлова О. В. Термодинамическое моделирование диаграмм состояния двойных и тройных оксидных систем, принадлежащих к системе FeO–MgO–MnO–Al2O3 // Новые огнеупоры. 2020. № 6. С. 47–50. DOI: 10.17073/1683-4518-2020-6-47-50.
Steelmaking Data Sourcebook: The Japan Society for the Promotion of Science. The 19th Committee on
Steelmaking. — New York: Gordon and Breach Science Publishers, 1988. — 325 p.
Sigworth G. K., Elliott J. F. The Thermodynamics of Liquid Dilute Iron Alloys // Metal Science. 1974. V. 8. № 1.
P. 298–310.
Li S., Cheng G., Yang L. etc. A Thermodynamic Model to Design the Equilibrium Slag Compositions during
Electroslag Remelting Process: Description and Verification // ISIJ International. 2017. V. 57. № 4. P. 713–722.
DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2016-655.
Liu Z., Song G., Deng Z., Zhu M. Effect of slag adjustment on inclusions in Si–Mn-killed steel during ladle
furnace (LF) refining process // Ironmaking and Steelmaking. 2021. V. 48. № 8. P. 893–900. DOI:
1080/03019233.2021.1889892.
Faulring G. M., Ramalingam S. Inclusion precipitation diagram for the Fe–O–Ca–Al system // Metallurgical
Transactions B. 1980. V. 11. № 1. P. 125–130. DOI: 10.1007/BF02657181.
Михайлов Г. Г., Вяткин Г. П., Макровец Л. А. и др. Термодинамический анализ процессов взаимодействия
компонентов в системе Fe–Sr–Ca–O–С в условиях существования металлического расплава // Вестник
Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». 2020. Т. 20. № 4. С. 5–13. DOI:
1179/msc.1974.8.1.298.
Сорокин Б. Г., Волосникова А. В., Вяткин С. А. и др. Марочник сталей и сплавов / Под общ. ред. В. Г.
Сорокина. — М.: Машиностроение, 1989. — 640 с.
Драгунов Ю. Г., Зубченко А. С., Каширский Ю. В. и др. Марочник сталей и сплавов. 6-е изд., стереотипное
/ Под общ. ред. Ю. Г. Драгунова и А. С. Зубченко. — М.: Инновационное машиностроение, 2019. —
с.
Дуб А. В., Ромашкин А. Н., Гордеев Ю. В. и др. Влияние окисленности металлического расплава на состав
неметаллических включений в хромистой и марганцовистой стали // Черная металлургия. Бюллетень
научно-технической и экономической информации. 2008. № 4. С. 54–66. EDN OWPFBR.
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
