blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2024-5-549-555blackmet-2788Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEФормирование неметаллических включений при производстве коррозионностойкой стали 08Х18Н10ТFormation of non-metallic inclusions in production of 08Kh18N10T corrosion-resistant steelhttps://orcid.org/0000-0002-9743-5996ЕмА. Ю.EmA. Yu.

Антон Юрьевич Ем, младший научный сотрудник лаборатории диагностики материалов

Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 49

Anton Yu. Em, Junior Researcher of the Laboratory of Materials Diagnostics

49 Leninskii Ave., Moscow 119991, Russian Federation

tony.yem1994@gmail.comКомоловаО. А.KomolovaO. A.

Ольга Александровна Комолова, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории диагностики материалов, Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН; доцент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 49

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4

Ol’ga A. Komolova, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Laboratory of Materials Diagnostics, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences; Assist. Prof. of the Chair of Metallurgy of Steel, New Production Technologies and Metal Protection, National University of Science and Technology “MISIS”

49 Leninskii Ave., Moscow 119991, Russian Federation

4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation

o.a.komolova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5669-4262ГригоровичК. В.GrigorovichK. V.

Константин Всеволодович Григорович, академик РАН, д.т.н., заведующий лабораторией диагностики материалов, Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН; профессор кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»

Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 49

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4

Konstantin V. Grigorovich, Academician, Dr. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Materials Diagnostics, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences; Prof. of the Chair of Metallurgy of Steel, New Production Technologies and Metal Protection, National University of Science and Technology “MISIS”

49 Leninskii Ave., Moscow 119991, Russian Federation

4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation

grigorov@imet.ac.ruРумянцеваС. Б.RumyantsevaS. B.

Софья Борисовна Румянцева, к.т.н, научный сотрудник лаборатории диагностики материалов

Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 49

Sof’ya B. Rumyantseva, Cand. Sci. (Eng.), Research Associate of the Laboratory of Materials Diagnostics

49 Leninskii Ave., Moscow 119991, Russian Federation

sbvarlamova@gmail.comИнститут металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАНРоссияBaikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»РоссияBaikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences; National University of Science and Technology “MISIS”Russian Federation202420102024675549555Copyright © Ем А.Ю., Комолова О.А., Григорович К.В., Румянцева С.Б., 20242024Ем А.Ю., Комолова О.А., Григорович К.В., Румянцева С.Б.Em A.Y., Komolova O.A., Grigorovich K.V., Rumyantseva S.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2788

Коррозионностойкие стали востребованы в современном мире из-за их высоких эксплуатационных свойств и широкого спектра применения. К таким областям применения относятся кухонная утварь, мебель, медицинское оборудование, ядерные реакторы, косми­чес­кие аппараты и т. д. Кислород в стали, особенно в коррозионностойкой, является одним из самых вредных элементов. Оксидные включения нарушают гомогенность металла, отрицательно влияют на пластичность, вязкость разрушения, усталостную прочность и коррозионную стойкость стали. В коррозионностойких сталях неметаллические включения (НВ) приводят к образованию дефектов в холоднокатаном листе. Включения алюминатов также приводят к засорению сталеразливочного оборудования. В работе выполнен анализ технологии производства коррозионностойкой стали 08Х8Н10Т с целью определения причин образования НВ, влияющих на разливаемость стали и ее качество. В ходе исследований определено содержание общего кислорода и азота, а также кислорода, связанного в различные НВ на стадиях ковшевой обработки и непрерывной разливки стали. После введения в расплав титановой проволоки общее содержание азота снижается за счет образования и последующего удаления нитридов титана. При этом увеличивается содержание оксидов титана в расплаве. Показано, что причинами засорения сталеразливочных стаканов при непрерывной разливке являются комплексные НВ на основе оксидов титана, которые осаждались на внутренней поверхности разливочного стакана-дозатора. В работе даны рекомендации по корректировке технологии выплавки стали в ДСП и ковшевой обработки. По результатам электронно-микроскопического анализа установлено, что перемешивание рафинирующего жидкоподвижного шлака в агрегатах ковшевой обработки стали способствовало ассимиляции НВ шлаком и уменьшению их размеров в металле. После внедрения корректирующих рекомендаций засорения сталеразливочных стаканов при непрерывной разливке не наблюдалось.

Corrosion-resistant steels are in demand in the modern world due to their high performance properties and a wide range of applications. Such areas of application include kitchenware, furniture, medical equipment, nuclear reactors, spacecraft, etc. Oxygen in steel, especially in corrosion-resistant steel, is one of the most harmful elements. Oxide inclusions disrupt the homogeneity of the metal, negatively affect the ductility, fracture toughness, fatigue strength and corrosion resistance of steel. In corrosion-resistant steels, non-metallic inclusions (NI) lead to the formation of defects in cold-rolled sheets. Aluminate inclusions also lead to clogging of steel-casting equipment. An analysis of the production technology of corrosion-resistant steel 08Kh8N10T was carried out in order to determine the causes of NI formation that affect the pourability of steel and its quality. The studies determined the content of total oxygen and nitrogen, as well as oxygen bound in various non-metallic inclusions at the stages of ladle processing and continuous steel casting. It was shown that after the introduction of titanium wire into the melt, the total nitrogen content decreases due to the formation and subsequent removal of titanium nitrides. At the same time, the content of titanium oxides in the melt increases. It was shown that the causes of clogging of steel-pouring nozzles during continuous casting are complex non-metallic inclusions based on titanium oxides, which were deposited on the inner surface of the pouring nozzle-doser. Recommendations were made to adjust the technology of steel melting in EAF and ladle processing. Based on the results of electron microscopic analysis, it was established that mixing of refining liquid-mobile slag in ladle steel processing units contributed to the assimilation of non-metallic inclusions by slag and a decrease in their sizes in the metal. After the implementation of the corrective recommendations, clogging of steel-pouring nozzles during continuous casting was not observed.

коррозионностойкая стальфракционный газовый анализоксидные неметаллические включениякачество сталиcorrosion-resistant steelfractional gas analysisnon-metallic oxide inclusionssteel qualityReferencesBeddoes J., Parr J.G. Introduction to Stainless Steels. 3rd ed. Materials Park, OH, USA: ASM International; 1999:315.Beddoes J., Parr J.G. Introduction to Stainless Steels. 3rd ed. Materials Park, OH, USA: ASM International; 1999:315.Novak C.J., Peckner D., Bernstein I.M. Handbook of Stainless Steels. New York: McGraw-Hill; 1977:1120.Novak C.J., Peckner D., Bernstein I.M. Handbook of Stainless Steels. New York: McGraw-Hill; 1977:1120.Lakshmi A.A., Rao Ch.S., Gangadhar J., Srinivasu Ch., Singh S.K. Review of processing maps and development of qualitative processing maps. Materials Today: Proceedings. 2017;4(2):946–956. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.01.106Lakshmi A.A., Rao Ch.S., Gangadhar J., Srinivasu Ch., Singh S.K. Review of processing maps and development of qualitative processing maps. Materials Today: Proceedings. 2017;4(2):946–956. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.01.106Волкова А.В. Рынок нержавеющего металлопроката – 2021. Высшая школа экономики; 2021:76.Volkova A.V. Market of Stainless Steel Products – 2021. HSE University; 2021:76. (In Russ.).Токовой О.К., Шабуров Д.В. Исследование дефекта «корж» в непрерывнолитой нержавеющей аустенитной стали Х18Н10Т. Сообщение 1. Известия вузов. Черная металлургия. 2013;56(7):19–22. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2013-7-19-22Tokovoy O.K., Shaburov D.V. Study of “cake” defect in continuously cast austenitic stainless steel 18Cr-10Ni-1Ti. Report 1. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2013;56(7):19–22. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2013-7-19-22Сургаева Е.В., Еланский Г.Н., Галкин М.П., Ячменева Н.А. Исследование шлакометаллической корочки, образующейся в кристаллизаторе при непрерывной разливке стали 08Х17Т. Электрометаллургия. 2002; (5):22–25.Surgaeva E.V., Elanskii G.N., Galkin M.P., Yachme­­ne­va N.A. Investigation of slag-metal crust formed in the mold during continuous casting of 08Kh17T steel. Elektrometallurgiya. 2002;(5):22–25. (In Russ.).Сургаева Е.В., Галкин М.П., Еланский Г.Н. Работа шлакообразующей смеси в кристаллизаторе при разливке на УНРС коррозионностойких титаносодержащих сталей. Труды седьмого конгресса сталеплавильщиков. 2002:524–529.Surgaeva E.V., Galkin M.P., Elanskii G.N. The work of slag-forming mixture in CCM mold during casting of corrosion-resistant titanium-containing steels. In: Transactions of the 7th Congress of Steelmakers. 2002:524–529. (In Russ.).Еланский Г.Н., Падерин С.Н., Сургаева Е.В. Причины возникновения пленок и шлакометаллических корочек при разливке титаносодержащих коррозионностойких сталей. Сталь. 2005;(9):17–19.Elanskii G.N., Paderin S.N., Surgaeva E.V. The causes of captivity and slag-metal crusts during casting of titanium-containing corrosion-resistant steels. Stal’. 2005;(9):17–19. (In Russ.).Sowa L., Bokota A. Numerical model of thermal and flow phenomena the process growing of the CC slab. Archives of Metallurgy and Materials. 2011;56(2):359–366. https://doi.org/10.2478/v10172-011-0038-4Sowa L., Bokota A. Numerical model of thermal and flow phenomena the process growing of the CC slab. Archives of Metallurgy and Materials. 2011;56(2):359–366. https://doi.org/10.2478/v10172-011-0038-4Wegrzyn T., Miroslawski J., Silva A.P., Pinto D.G., Miros M. Oxide inclusions in steel welds of car body. Materials Science Forum. 2010;636–637:585–591. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.636-637.585Wegrzyn T., Miroslawski J., Silva A.P., Pinto D.G., Miros M. Oxide inclusions in steel welds of car body. Materials Science Forum. 2010;636–637:585–591. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.636-637.585Hashimoto K., Fujimatsu T., Tsunekage N., Hiraoka K., Kida K., Costa Santos E. Study of rolling contact fatigue of bearing steels in relation to various oxide inclusions. Mate­rials & Design. 2011;32(3):1605–1611. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.08.052Hashimoto K., Fujimatsu T., Tsunekage N., Hiraoka K., Kida K., Costa Santos E. Study of rolling contact fatigue of bearing steels in relation to various oxide inclusions. Mate­rials & Design. 2011;32(3):1605–1611. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.08.052Zhang L., Thomas B.G. State of the art in the control of inclusions during steel ingot casting. Metallurgical and Materials Transactions B. 2006;37(5):733–761. https://doi.org/10.1007/s11663-006-0057-0Zhang L., Thomas B.G. State of the art in the control of inclusions during steel ingot casting. Metallurgical and Materials Transactions B. 2006;37(5):733–761. https://doi.org/10.1007/s11663-006-0057-0Zhang L. Indirect methods of detecting and evaluating inclusions in steel – A review. Journal of Iron and Steel Research International. 2006;13(4):1–8. https://doi.org/10.1016/s1006-706x(06)60067-8Zhang L. Indirect methods of detecting and evaluating inclusions in steel – A review. Journal of Iron and Steel Research International. 2006;13(4):1–8. https://doi.org/10.1016/s1006-706x(06)60067-8 Zhang L. Nucleation, growth, transport, and entrapment of inclusions during steel casting. JOM. 2013;65(9):1138–1144. https://doi.org/10.1007/s11837-013-0688-yZhang L. Nucleation, growth, transport, and entrapment of inclusions during steel casting. JOM. 2013;65(9):1138–1144. https://doi.org/10.1007/s11837-013-0688-yGao Y., Sorimachi K. Formation of clogging materials in an immersed nozzle during continuous casting of titanium stabilized stainless steel. ISIJ International. 1993;33(2):291–297. https://doi.org/10.2355/isijinternational.33.291Gao Y., Sorimachi K. Formation of clogging materials in an immersed nozzle during continuous casting of titanium stabilized stainless steel. ISIJ International. 1993;33(2):291–297. https://doi.org/10.2355/isijinternational.33.291Sasai K., Mizukami Y. Mechanism of alumina adhesion to continuous caster nozzle with reoxidation of molten steel. ISIJ International. 2001;41(11):1331–1339. https://doi.org/10.2355/isijinternational.41.1331Sasai K., Mizukami Y. Mechanism of alumina adhesion to continuous caster nozzle with reoxidation of molten steel. ISIJ International. 2001;41(11):1331–1339. https://doi.org/10.2355/isijinternational.41.1331Long M., Zhang L., Zuo X., Chen D. Kinetic modeling on nozzle clogging during steel billet continuous casting. ISIJ International. 2010;50(5):712–720. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.712Long M., Zhang L., Zuo X., Chen D. Kinetic modeling on nozzle clogging during steel billet continuous casting. ISIJ International. 2010;50(5):712–720. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.712Лозовский Е.П., Ушаков С.Н., Юречко Д.В. Изучение причин образования дефекта «плена» из-за неметаллических включений в слябах на прокате. Сталь. 2009;(10):26–28.Lozovskii E.P., Ushakov S.N., Yurechko D.V. Causes of formation of a “captivity” defect due to non-metallic inclusions in slabs on rolled products. Stal’. 2009;(10):26–28. (In Russ.).Григорович К.В, Красовский П.В., Исаков С.А., Горохов А.А., Крылов А.С. Обработка и интерпретация результатов фракционного газового анализа. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002;68(9):3–9.Grigorovich K.V., Krasovskii P.V., Isakov S.A., Goro­khov A.A., Krylov A.S. Processing and interpretation of the results of fractional gas analysis. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2002;68(9):3–9. (In Russ.).Grigorovich K., Komolova O., Terebikina D. Analysis and optimization of ladle treatment technology of steels processing. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2015;50(6):574–580.Grigorovich K., Komolova O., Terebikina D. Analysis and optimization of ladle treatment technology of steels processing. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2015;50(6):574–580.Шибаев С.С., Красовский П.В., Григорович К.В. Определение форм нахождения кислорода в нержавеющих сталях методом восстановительного плавления. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006;72(6):10–16.Shibaev S.S., Krasovskii P.V., Grigorovich K.V. Determination of oxygen concentrations in stainless steels by the method of reducing melting. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2006;72(6):10–16. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.