аспирант кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов,
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Postgraduate of the Chair of Metallurgy of Steel, New Production Technologies and Metal Protection,
Moscow
д.т.н., профессор кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов,
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Metallurgy of Steel, New Production Technologies and Metal Protection,
Moscow
к.т.н., доцент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов,
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Metallurgy of Steel, New Production Technologies and Metal Protection,
Moscow
ассистент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов,
119049, Москва, Ленинский пр., 4
Assistant of the Chair of Metallurgy of Steel, New Production Technologies and Metal Protection,
Moscow
Высокое содержание фосфора в хромсодержащей стали приводит к снижению ее служебных характеристик, повышению склонности стали к хрупкому излому. Известно, что процесс дефосфорации в восстановительных условиях за счет обработки металла кальцием или редкоземельными металлами (РЗМ) зависит от возможности сохранения этих элементов в расплаве, потери хрома при этом процессе отсутствуют. В работе приведены результаты исследования дефосфорации железо-хромистого расплава (13 % хрома) шлаковыми смесями, содержащими оксиды РЗМ. Предложенная термодинамическая модель подтвердила возможность дефосфорации высоколегированных сталей при низких содержаниях углерода. Экспериментальные плавки проведены в печи сопротивления с графитовым нагревателем при температуре 1600 °С, где в качестве защитной атмосферы был использован аргон. После расплавления на металл подавалась шлаковая смесь. Отмечено, что основное влияние на процесс дефосфорации в этом случае оказывает окислительный потенциал системы «металл – шлак», который в свою очередь определяется содержанием алюминия в стали. Количество удаляемого фосфора увеличивается с повышением содержания оксида РЗМ в шлаковой смеси и при 40 % оксидов РЗМ в смеси (кратность шлака 0,03) достигает 0,007 %, что отвечает степени дефосфорации 20 %. При кратности шлака 0,1 и 20 % оксидов РЗМ в шлаке, концентрация фосфора снижается на 0,014 %, т. е. на 36 %. Экспериментальные данные по дефосфорации хромсодержащего металла согласуются с расчетными при допущении перехода в шлак фосфора в виде фосфида церия. При замене оксидов РЗМ (ОРЗМ) на CaO, что отвечает снижению отношения (% ОРЗМ)/(% CaO), степень дефосфорации вначале не меняется, а затем, начиная с (% ОРЗМ)/(% CaO) = 0,67, стремительно снижается, несмотря то, что концентрация алюминия в металле при этом не изменяется. В работе отмечено, что повышение содержания оксида РЗМ в шлаке выше 25 % является экономически не оправданным, так как при этом степень дефосфорации остается неизменной.
High phosphorus content in chromium steels causes reducing of the service characteristics and increasing of steel liability to brittle fracture. It is known that the process of dephosphoration in reducing conditions by treating the metal with calcium or REM depends on the possibility of retention of these elements in the melt, where the loss of chromium by this process do not exist. This work presents results of the study of dephosphorization of chromium steel (13 % Cr) by slag mixtures containing rare earth metals. The proposed thermodynamic model confi rmed the possibility of dephosphoration of high-alloyed steels with low contents of carbon, when other ways to get it are not possible. The experiments were performed in a resistance furnace with a graphite heater, argon was used as a protective atmosphere at a temperature of 1600 °C. After melting of the metal the mixture of the slag was added for 5 minutes. Moreover, the main infl uence on this process has an oxidation potential of the system “metal – slag”, which in turn is determined by the aluminum content in the steel. The volume of removed phosphorus increases with increasing content of rare earth metals oxides in the slag mixture. When this content reaches 40 % of rare earth metals oxides in the slag mixture (slag ratio 0.03) the volume of removed phosphorus amounts to 0.007 %, which corresponds to the dephosphoration degree of 20 %. When slag-metal ratio is 0.1 and 20 % of rare earth oxides in the slag, the phosphorus concentration is reduced to 0.014 %, i.e. by 36 %. The experimental data on dephosphoration on chromium-containing metal are consistent with the calculated data under the assumption of phosphorus transfer into the slag in the form of cerium phosphide. After the replacement of rare earth oxides (REO) to CaO the reduction ratio (% REO)/(% CaO) the degree of dephosphoration in the beginning is not changed, then, since (% REO)/(% CaO) = 0,67 it is rapidly declining, despite the fact that the concentration of aluminum in the metal does not change. It was noticed, that increasing of the REO content in the slag higher than 25 % is not economically attractive, as the degree of dephosphorization is constant.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.