VZAIMODEYSTVIE OGNEUPORNOY KERAMIKI NA OSNOVE Al2O3 S ZhELEZOUGLERODISTYM RASPLAVOM

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Методом лежащей капли исследовано взаимодействие железоуглеродистого расплава рельсовой стали с огнеупорной керамикой на основе Al2O3 в зависимости от длительности выдержки, температуры и состава газовой фазы. Проведены анализ микроструктуры и элементное картирование границ поперечных срезов металла и керамики. Отмечено уменьшение содержаний углерода и марганца и увеличение содержаний алюминия и хрома в металлическом расплаве после опытов. С помощью термодинамического анализа рассмотрено взаимодействие углерода стали с материалом керамики, восстановление элементов из оксидов керамики и их переход в расплав. Анализ керамики в области контакта с металлом показал снижение концентраций хрома и железа и их присутствие в керамике в виде металлических включений. Наблюдался рост «ворсинок» на грани керамической подложки при высоких температурах (1923 K), которые представляют собой нитевидные образования диаметром в несколько микрометров из чистого оксида алюминия Al2O3.

About the authors

S. N Anuchkin

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: AnuchkinSN@yandex.ru
Москва

A. A Aleksandrov

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Email: a.a.aleksandrov@gmail.com
Москва

A. G Kanevskiy

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

S. B Rumyantseva

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

K. V Grigorovich

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

N. S S\"emshchikov

ООО «ВПО Сталь»

Москва

References

  1. Fruhstorfer, J. Erosion and corrosion of alumina refractory by ingot casting steels / J. Fruhstorfer, L. Schottler, S. Dudczig, G. Schmidt, P. Gehre, C.G. Aneziris // J. Europ. Ceram. Soc. 2016. V.36. P.1299—1306.
  2. Sarkar, R. Interactions of alumina-based and magnesia-based refractories with iron melts and slags : A review / R. Sarkar, H.Y. Sohn // Metall. Mater. Trans. B. 2018. V. 49B. P. 1860—1882.
  3. Wang, L. Steel/refractory/slag interfacial reaction and its effect on inclusions in high-Mn high-Al steel / L. Wang, H. Zhu, J. Zhao, M. Song, Z. Xue // Ceram. Intern. 2022. V.48. P.1090—1097.
  4. Alhussein, A. Effect of interactions between Fe-Al alloy and MgO-based refractory on the generation of MgOAlO spinel / A. Alhussein, W. Yang, L. Zhang // Ironmaking & Steelmaking. 2020. V.47. №4. P.424—431.
  5. Huang, A. Dynamic interaction of refractory and molten steel: Corrosion mechanism of alumina-magnesia castables / A. Huang, Y. Wang, Y. Zou, H. Gu, L. Fu // Ceram. Intern. 2018. V.44. P.14617—14624.
  6. Michelic, S.K. Significance of nonmetallic inclusions for the clogging phenomenon in continuous casting of steel : A review / S.K. Michelic, C. Bernhard // Steel Res. Intern. 2022. V.93. P.1—18. Art.2200086.
  7. Cheng, L. Wettability between 304 stainless steel and refractory materials / L. Cheng, L. Zhang, Y. Ren // J. Mater. Res. Tech. 2020. V.9. №3. P.5784—5793.
  8. Cheng, L. Wettability between Si-Mn-killed steel and MgO-based refractory containing SiO impurities / L. Cheng, Y. Ren, T. Liu, L. Zhang // Steel Res. Intern. 2022. V.93. P.1—12. Art.2100703.
  9. Park, H.S. A study on the wetting behavior of liquid iron on forsterite, mullite, spinel and quasi-corundum substrates / H.S. Park, Y. Kim, S. Kim, T. Yoon, Y. Kim, Y. Chung // Ceram. Intern. 2018. V.44. №15. P.17585—17591.
  10. Shen, P. The effect of Al content on the wettability between liquid iron and MgO-AlO binary substrate / P. Shen, L. Zhang, J. Fu, H. Zhou, Y. Wang, L. Cheng // Ceram. Intern. 2019. V.45. P.11287—11295.
  11. Шварц, К. Изучение проникновения жидкого металла в продувочные пробки / К. Шварц, О. Краус // Огнеупоры и техническая керамика. 2013. №4—5. С.52—56.
  12. Анучкин, С.Н. Исследование поверхностных свойств расплавов на основе никеля методом большой капли. I. Поверхностное натяжение / С.Н. Анучкин, В.Т. Бурцев, М.В. Загуменников, В.В. Сидоров, В.Е. Ригин // Металлы. 2010. №1. С.15—20.
  13. Туркдоган, Е.Т. Физическая химия высокотемпературных процессов / Е.Т. Туркдоган. — М. : Металлургия, 1985. 344 с.
  14. Александров, А.А. Термодинамика растворов кислорода в расплавах системы Fe-Co, содержащих алюминий / А.А. Александров, В.Я. Дашевский // Металлы. 2014. №2. С.16—22.
  15. Александров, А.А. Растворимость кислорода в расплавах Fe-Ni, содержащих углерод / А.А. Александров, М.А. Макаров, В.Я. Дашевский // Металлы. 2006. №4. С. 3—10.
  16. Куликов, И.С. Раскисление железа щелочноземельными металлами / И.С. Куликов // Металлы. 1985. №6. С.9—15.
  17. Куликов, И.С. Раскисление металлов / И.С. Куликов. — М. : Металлургия, 1975. 504 с.
  18. Buzek, Z. Fundamental thermodynamic data on metallurgical reactions and interactions of elements in system significant for metallurgical theory and practice / Z. Buzek. — Ostrava : Vyzkumny ustav hutnictvi zeleza, 1979. 110 с.
  19. Nogi, K. Wettability of solid oxides by liquid iron alloys under reduced pressure / K. Nogi, K. Ogino, T. Kurachi // Tetsu-to-Hagane. 1988. V.74. №4. P.648—655.
  20. Yan, W. Wettability phenomena of molten steel in contact with alumina substrates with alumina and alumina-carbon coatings / W. Yan, A. Schmidt, S. Dudczig, T. Wetzig, Y. Wei, Y. Li, S. Schaffoner, C.G. Aneziris // J. Europ. Ceram. Soc. 2018. V.38. P.2164—2178.
  21. Fukuda, Y. Mechanism of alumina deposition nozzle in continuous caster / Y. Fukuda, Y. Ueshima, Sh. Mizoguchi // ISIJ Intern. 1992. V.32. №1. P.164—168.
  22. Halmann, M. Carbothermal reduction of alumina : Thermochemical equilibrium calculations and experimental investigation / M. Halmann, A. Frei, A. Steinfeld // Energy. 2007. V.32. P.2420—2427.
  23. Рябков, Ю.И. Последовательность химических и фазовых превращений в системе AlO-C / Ю.И. Рябков, П.А. Ситников, В.Э. Грасс // Огнеупоры и техническая керамика. 2006. №3. С.8—22.
  24. Вагнер, К. Термодинамика сплавов / К. Вагнер. — М. : Металлургиздат, 1957. 179 с.
  25. Steelmaking data sourcebook : handbook. — N.Y.- Tokyo : Gordon & Breach Science Publ., 1988. 325 p.
  26. Красовский, П.В. Термодинамика процессов неизотермического восстановления оксидных включений в насыщенных углеродом расплавах / П.В. Красовский, К.В. Григорович // Металлы. 2002. №2. С.10—16.
  27. Григорьев, А.М. Взаимодействие расплава рельсовой стали с огнеупорной футеровкой / А.М. Григорьев, К.В. Григорович, А.Ю. Ем, А.О. Морозов // Изв. вузов. Чер. металлургия. 2021. Т.64. №7. С.484—487.
  28. Klapczynski, V. Temperature and time dependence of manganese evaporation in liquid steels. Multiphysics modelling and experimental confrontation / V. Klapczynski, M. Courtois, R. Meillour, E. Bertrand, D. Le Maux, M. Carin, T. Pierre, P. Le Masson, P. Paillard // Scripta Materialia. 2022. V.221. P.1—6. Art.114944.
  29. Rafiei, A. Argon-oxygen decarburization of high manganese steels : Effect of temperature, alloy composition, and submergence depth / A. Rafiei, G.A. Irons, K.S. Coley // Metall. Mater. Trans. B. 2021. V.52B. P.2509—2525.
  30. Chu, J. Kinetic study of Mn vacuum evaporation from Mn steel melts / J. Chu, Y. Bao, X. Li, M. Wang, F. Gao // Separation and Purification Techn. 2021. V.255. P.1—9. Art.117698.
  31. Khanna, R. Chemical interactions of alumina—carbon refractories with molten steel at 1823 K (1550 C) : Implications for refractory degradation and steel quality / R. Khanna, M. Ikram-Ul Haq, Y. Wang, S. Seetharaman, V. Sahajwalla // Metall. Mater. Trans. B. 2011. V.42B. P.677—684.
  32. Wei, X. Phenomenon of whiskers formation in AlO-C refractories / X. Wei, A. Yehorov, E. Storti, S. Dudczig, O. Fabrichnaya, C.G. Aneziris, O. Volkova // Adv. Eng. Mater. 2022. V.24. P.1—11. Art. 2100718.
  33. Wei, X. The interaction of carbon-bonded ceramics with Armco iron / X. Wei, E. Storti, S. Dudczig, A. Yehorov, O. Fabrichnaya, C.G. Aneziris, O. Volkova // J. Europ. Ceram. Soc. 2022. V.42. P.4676—4685.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences