ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХРОМА С КИСЛОРОДОМ В ЖИДКОМ ЖЕЛЕЗЕ

Аннотация

Изучение возможности взаимодействия хрома с кислородом при производстве хромсо-
держащих сталей является одной из практически значимых задач для сталеплавильного про-
изводства. В настоящей работе проведено термодинамическое моделирование фазовых рав-
новесий в системе Fe–Cr–O в условиях существования расплава на основе железа (в интерва-
ле температур 1600–1800 °С). Термодинамический анализ был выполнен с использованием
методики построения поверхности растворимости компонентов в металле, которая представ-
ляет собой диаграмму, связывающую изменения в составах жидкого металла с изменениями в
составах образующихся продуктов взаимодействия. Для моделирования использовались дан-
ные по константам равновесия протекающих в расплаве реакций, а также значения парамет-
ров взаимодействия первого порядка (по Вагнеру) компонентов в жидком железе. В ходе ра-
боты было установлено, что в интервале температур 1600–1800 °С в качестве продуктов
взаимодействия могут образоваться: жидкие оксидные неметаллические включения перемен-
ного состава (FeO, CrO, Cr2O3); твердые частицы феррохромита FeCr2O4; чистый твердый ок-
сид хрома Cr2O3; твердые частицы соединения Cr3O4. Также были определены границы тер-
модинамической стабильности данных оксидных фаз, образующихся в расплаве системы
Fe–Cr–O. По результатам расчета проведена оценка раскислительной способности хрома в
кислородсодержащем расплаве на основе железа. Определено, что максимум раскислитель-
ной способности хрома при 1600 °С приходится на область равновесия жидкого металла с
твердым оксидом хрома Cr2O3, при этом минимальная концентрация кислорода составляет
0,0204 мас. % для 5,31 мас. % хрома. Полученные в ходе настоящего расчета результаты со-
поставлены с имеющимися литературными данными.