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.

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».