Термодинамический анализ реакций взаимодействия марганца, кремния, магния, кальция, алюминия с кислородом в борсодержащем расплаве на основе железа

Abstract

Выполнен термодинамический анализ процессов взаимодействия бора, растворенного в жидкой стали, с компонентами металлического расплава: кислородом, алюминием, кальцием, магнием и углеродом. В работе, опираясь на результаты расчетов линий ликвидус для двойных диаграмм и поверхностей ликвидус для тройных оксидных диаграмм состояний с B2O3, разработана методика построения поверхностей растворимости компонентов в жидкой борсодержащей стали. Установлено, что марганец и крем- ний не способны блокировать окисление вводимого в сталь бора. В этом случае в основном бор при взаимодействии с кислородом, марганцем и кремнием образует жидкие оксидные (шлаковые) неметаллические включения. Кальций также не является эффективным защитником. Алюминий и магнийсодержащие лигатуры способны предотвратить окисление введенного в сталь бора и таким образом позволить стабилизировать технологию получения сталей, модифицированных бором. При тысячных долях процентов алюминия и магния исключается возможность взаимодействия растворенного в стали бора с оставшимся в стали кислородом. Для того чтобы сохранить в стали достаточное количество «эффективного бора», необходимо также разработать и эффективную систему деазотации стали за счет введения нитридообразующих элементов и вакуумирования. The thermodynamic analysis of the interaction of boron dissolved in liquid steel with components of metal melt, such as oxygen, aluminium, calcium, magnesium and carbon is carried out. The authors managed to develop a technique of drawing component solubility surfaces in liquid boron-bearing steel based on calculations of liquidus lines and surfaces for binary and ternary oxide phase diagrams with B2O3. It was established that manganese and silicon can not block oxidation of boron introduced into steel. In this case boron interacting with oxygen, manganese and silicon forms liquid oxide (slag) non-metallic inclusions. Calcium is not an effective protector of boron. Addition of alloys containing aluminium and magnesium can prevent oxidation of the introduced boron and thus enables to stabilize the production technology of boron-modified steels. With one thousandth of percent of aluminium and magnesium the possibility of boron dissolved in steel with retained oxygen is excluded. In order to retain a sufficient amount of “effective boron” in steel it is necessary to develop an effective system of denitration of steel by introducing nitride forming elements and vacuum degassing.