Термодинамический анализ взаимодействия хрома с кислородом в жидком железе

Изучение возможности взаимодействия хрома с кислородом при производстве хромсодержащих сталей является одной из практически значимых задач для сталеплавильного производства. В настоящей работе проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий в системе Fe-Cr-O в условиях существования расплава на основе железа (в интервале температур 1600-1800 °С). Термодинамический анализ был выполнен с использованием методики построения поверхности растворимости компонентов в металле, которая представляет собой диаграмму, связывающую изменения в составах жидкого металла с изменениями в составах образующихся продуктов взаимодействия. Для моделирования использовались данные по константам равновесия протекающих в расплаве реакций, а также значения параметров взаимодействия первого порядка (по Вагнеру) компонентов в жидком железе. В ходе работы было установлено, что в интервале температур 1600-1800 °С в качестве продуктов взаимодействия могут образоваться: жидкие оксидные неметаллические включения переменного состава (FeO, CrO, Cr2O3); твердые частицы феррохромита FeCr2O4; чистый твердый оксид хрома Cr2O3; твердые частицы соединения Cr3O4. Также были определены границы термодинамической 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 раскислительной 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 сопоставлены с имеющимися литературными данными.