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 or Fee 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