On the mechanism of formation and modification of non-metallic inclusions during the ladle treatment of steel with silicobarium alloys

Abstract

Цель работы. Исследование механизма образования и модифицирования неметаллических включений при ковшевой обработке стали сплавами силикобария. Методы исследования. Структурно-химический анализ дуплекс-системы силикаты-силициды бария с помощью полигональных диаграмм состояния бинарной окисной BaO-SiO 2 и металлической Ba-Si систем, построенных графо-аналитическим методом во всем интервале концентраций твердых и жидких исходных компонентов. Полученные результаты. На основании структурно-химического анализа определены состав и структура силикатов и силицидов бария. Исследован механизм раскисления, образования и модифицирования неметаллических включений при ковшевой обработке стали сплавами силикобария марки С70Ба30 на основе интерметаллида Si 12 Ba. Установлено, что при ковшевой обработке стали сплавами силикобария образуются первичные стекловидные силикаты бария, которые присадками кальцийсодержащих материалов (известь, кальций) переходят в модифицированные жидкоподвижные фазы эвтектического состава типа ранкинит, образующих глобулярные неметаллические включения в металле. Установлено, что раскислительная способность щелочноземельных металлов определяется их сродством к кислороду и не описывается константами раскисления в связи с отсутствием их растворимости в железоуглеродистых расплавах. Научная новизна. Результаты получены на основе теории строения металлургических фаз в твердом и жидком состоянии по модели гармонических структур, являющейся парадигмой современного материаловедения стали и сплавов. Практическая ценность. С помощью стохастического анализа представлен последовательный ряд структурно-химических реакций раскисления сплавами силикобария, феррокальция и модифицирования образующихся неметаллических включений при взаимодействии силикатов бария и оксидов кальция с образованием эвтектической фазы типа ранкинит. По уравнению материального баланса этих реакций рассчитаны количество присадочных материалов (сплавов), обеспечивающих заданный уровень раскислительности, состав и количество жидкоподвижных в металлическом расплаве и глобулярных неметаллических включений в металле. Ключевые слова: структурно-химический анализ, стохастический анализ, первичные и модифицированные неметаллические включения.

Thermodynamic Formation and Three-dimensional Characterization of MnS–MgAl₂O₄ Composite Inclusions in Steel

“…Therefore, it is necessary to understand the morphology characteristics and control the formation of the inclusions in steel to improve the properties of steel products [4][5][6] . Many research works have been performed focusing on the formation, removal, and modification of the inclusions in steel [7][8][9] . The modification is an important way to control the composition and morphology of the inclusions.…”