A study on the mechanism of reaction between refractory materials and aluminium deoxidised molten steel

The conditions of formation of inclusions in steel during ladle refining in MgO‐C lined ladles have been investigated in laboratory experiments at 1873 K in MgO‐C crucibles with 50 g iron. From both the experimental results as well those of a thermodynamic study conducted in parallel, the following conclusions can be made about the reaction mechanism between the MgO‐C refractory and aluminium deoxidised molten steel: At steelmaking temperature an internal oxidation‐reduction occurs in the MgO‐C refractory. The formation of a thin oxide layer at the interface is due to the reaction between magnesium vapour and aluminium dissolved into the molten steel and the CO(g) generated by the reaction between MgO and C in the crucible walls. The oxide inclusions formed in the steel have been shown mainly to consist of MgO, Al2O3 or mixture of them. Some of the finest inclusions are considered to be formed as secondary inclusions during cooling and solidification of the steel and they are connected only with the diffusion of magnesium from the crucible to the molten steel. The thermodynamic calculations indicate that during vacuum refining, as the pressure decreases, the chemical compatibility of carbon‐bonded magnesia for ladle lining decreases. Die Bedingungen für die Einschlußbildung in Stahl während der sekundärmetallurgischen Behandlung in Pfannen mit MgO‐C‐Ausmauerung wurden im Labormaßstab bei 1600°C in MgO‐C‐Tiegeln mit 50g Eisen untersucht. Sowohl die Versuchsergebnisse als auch die Resultate der gleichzeitig durchgeführten thermodynamischen Studie lassen folgende Schlüsse hinsichtlich der Reaktion zwischen der MgO‐C‐Ausmauerung und dem Aluminium‐desoxidierten flüssigem Stahl zu: Bei den Stahlherstellungstemperaturen erfolgt eine Redox‐Reaktion innerhalb der MgO‐C‐Ausmauerung. Die dünne Oxidschicht an der Phasengrenze bildet sich aufgrund der Reaktion zwischen Magnesiumdämpfen und Aluminium das in der Schmelze gelöst ist, und CO(g), das aus der Reaktion von MgO und C in der Tiegelwand frei wird. Die Oxideinschlüsse, die sich im flüssigen Stahl bilden, bestehen größtenteils aus MgO·Al2O3 oder einer Mischung von den beiden. Einige der winzigen Einschlüsse sind wahrscheinlich während der Abkühlung und Erstarrung des Stahles als Sekundäreinschlüsse entstanden. Dies steht in engem Zusammenhang mit der Magnesiumdiffusion aus dem Tiegel in die Schmelze. Die thermodynamischen Berechnungen zeigen, daß die chemische Kompatibilität des kohlenstoffgebundenen MgO für die P