ANALYSIS OF PHASE EQUILIBRIA IN LIQUID CHROMOMANGANESE STEEL IN THE PRESENCEOF CALCIUM. REPORT 3. PHASE EQUILIBRIA IN THE SYSTEM Fe–Ca–Cr–Mn–C–O(HIGH-ALLOY STEEL)
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-3-23-29Keywords:
thermodynamics, phase equilibria, non-metallic inclusions, modeling, high-alloy steel, chromium, manganese, calciumAbstract
The quantity and morphology of non-metallic inclusions (NI) in structural steels have a significant impact
on the performance properties of metal products. The chemical and phase composition of the resulting NIs depend on the composition of the steel and the content of impurity elements in it, which in turn is determined by the characteristics of the technological process at a particular enterprise. In this work, phase equilibria are studied in systems for which deoxidation processes of high-alloy steel are realized, i.e. in melts with a high (10–13%) content of chromium and manganese. Based on a thermodynamic analysis of the interaction processes of oxygen, chromium, manganese, calcium
and carbon in iron, the solubility surfaces of components in liquid metal (SSCM) were constructed. Analysis of the data obtained suggests that the main NIs in this case should be solid oxides CaO and MnO with a small amount of FeO, as well as solid solutions of spinels. For steels with a chromium content of 13% and higher, there is a possibility of calcium
chromite and Cr3O4 formation. At a carbon concentration of 1% and a high chromium concentration (10 and 13%), the formation of a CO-based gas phase is possible. In the absence of stronger deoxidizers, the oxygen content in the melt
remains high (100–200 ppm or more), which is unacceptable in the industrial production of products from this type of steel. To obtain high-quality metal products from high-alloy steels, it is necessary to use stronger deoxidizing agents (for example, aluminum) or special technological methods, such as vacuum melting.
References
Fuwa T., Chipman J. The carbon–oxygen equilibria in liquid iron // Transactions of AIME. 1960. V. 218. P. 887–891.
Zhang T., Min Y., Liu C., Jiang M. Effect of Mg Addition on the Evolution of Inclusions in Al–Ca Deoxidized
Melts // ISIJ International. 2015. V. 55. № 8. P. 1541–1548. DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2014-691.
Song B., Han Q., Zhang C. Solubility of Ba in Liquid Iron and Interaction Effect of the Third Elements // Journal
of University of Science and Technology Beijing. 2000. V. 7. № 2. P. 82–85.
Mineura K., Takahashi I., Tanaka K. Deoxidation and Desulfurization of Pressurized Liquid High Nitrogen Stainless Steels with Calcium // ISIJ International. 1990. V. 30. № 3. P. 192–198. DOI: 10.2355/isijinternational.30.192.
Imagumbai M., Takeda T. Influence of Calcium-treatment on Sulfide- and Oxide-inclusions in Continuous-cast
Slab of Clean Steel – Dendrite Structure and Inclusions // ISIJ International. 1994. V. 34. № 7. P. 574–583. DOI:
2355/isijinternational.34.574.
Макровец Л. А., Самойлова О. В., Бакин И. В., Михайлов Г. Г. Термодинамический анализ раскислительной способности щелочноземельных металлов в присутствии алюминия // Электрометаллургия. 2022.
№ 3. С. 2–11. DOI: 10.31044/1684-5781-2022-0-3-2-11.
Fujii K., Nagasaka T., Hino M. Activities of the Constituents in Spinel Solid Solution and Free Energies of Formation of MgO, MgO·Al2O3 // ISIJ International. 2000. V. 40. № 11. P. 1059–1066. DOI:
2355/isijinternational.40.1059.
Михайлов Г. Г., Самойлова О. В., Макровец Л. А., Смирнов Л. А. Термодинамическое моделирование
изотерм растворимости кислорода в жидком металле системы Fe–Mg–Al–O // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 8. С. 639‒645. DOI: 10.17073/0368-0797-2019-8-639-645.
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., Бакин И. В., Михайлов Г. Г. Фазообразование при рафинировании стали сплавами со
щелочноземельными элементами (Ba, Mg, Sr) // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и
экономической информации. 2022. Т. 78. № 9. С. 762–770. DOI: 10.32339/0135-5910-2022-9-762-770.
Deng Z., Cheng L., Chen L., Zhu M. Effect of Refractory on Nonmetallic Inclusions in Si–Mn‐Killed Steel //
Steel Research International. 2019. V. 90. № 12. 268. DOI: 10.1002/srin.201900268.
Макровец Л. А., Самойлова О. В., Михайлов Г. Г. Раскислительная способность алюминия в железо-марганцевых углеродсодержащих расплавах // Известия вузов. Черная металлургия. 2023. Т. 66. № 2. С. 206–
DOI: 10.17073/0368-0797-2023-2-206-214.
Kong L., Deng Z., Zhu M. Formation and Evolution of Non-metallic Inclusions in Medium Mn Steel during
Secondary Refining Process // ISIJ International. 2017. V. 57. № 9. P. 1537–1545. DOI:
2355/isijinternational.ISIJINT-2017-118.
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.
Макровец Л. А., Бакин И. В. Анализ фазовых равновесий в жидких хромомарганцевых сталях в присутствии кальция. Сообщение 2. Фазовые равновесия в системе Fe–Ca–Cr–Mn–C–O (низколегированные
стали) // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2024. Т. 80.
№ 3. С. 12–22. DOI: 10.32339/0135-5910-2024-12-22.
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.
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.
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.
