Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Равновесное содержание лантана в металле под шлаком системы СаО – SiO2 – La2O3 – 15 % Al2O3 – 8 % MgO

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-946-951

Полный текст:

Аннотация

Приведены результаты термодинамического моделирования равновесного содержания лантана в металле под шлаком системы СаО – SiO2 – La2О3 – Аl2O3 – МgO, соответствующим химическому составу 16 точек плана локального симплекса. Использован программный комплекс HSC 8.03 Chemistry (Outokumpu) в совокупности с методом симплексных решеток планирования. Рассмотрен шлак, представленный оксидной системой СаО – SiO2 – La2O3 – 15 % Аl2O3 – 8 % МgO в широком диапазоне химического состава, при температурах 1550 и 1650 °С, и металл, содержащий 0,06 % C, 0,25 % Si, 0,05 % Al (здесь и далее указаны % (по массе)). Результаты математического моделирования представлены графически в виде диаграмм состав – равновесное содержание лантана. Отмечено заметное влияние основности шлака на равновесную концентрацию лантана в металле. Повышение основности шлака c 2 до 5 при температуре 1550 °С приводит к повышению равновесного содержания лантана в металле от 0,2 ppm в области концентрации оксида лантана 1 – 5 % до 7 ppm в области повышенной до 4 – 7 % концентрации оксида лантана, т.е. рост основности шлака благоприятно сказывается на развитии процесса восстановления лантана. Рост температуры металла также оказывает положительное влияние на процесс восстановления лантана. С повышением температуры до 1650 °С равновесное содержание лантана в металле увеличивается от 0,2 ppm в области концентрации оксида лантана 1 – 3 % до 12 ppm в области повышенной до 4 – 7 % концентрации оксида лантана. На диаграммах области химического состава шлаков, содержащих 56 – 61 % CaO, 12 – 14 % SiO2 и 4 – 7 % La2O3 , обеспечивают в интервале температур 1550 и 1650 °С концентрацию лантана в металле на уровне 7 – 12 ppm. Подтверждена решающая роль основности шлака, концентрации оксида лантана и температурного фактора в развитии процесса восстановления лантана из шлаков изучаемой оксидной системы алюминием, растворенным в металле.

Об авторах

А. Г. Уполовникова
Институт металлургии УрО РАН
Россия

к.т.н., старший научный сотрудник

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101



А. А. Бабенко
Институт металлургии УрО РАН
Россия

д.т.н., главный научный сотрудник лаборатории пирометаллургии цветных металлов

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101



Л. А. Смирнов
Институт металлургии УрО РАН
Россия

академик РАН, д.т.н., главный научный сотрудник

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101



Список литературы

1. Смирнов Л.А., Ровнушкин В.А., Орыщенко А.С., Калинин Г.Ю., Милюц В.Г. Модифицирование стали и сплавов редкоземельными элементами. Сообщение 1 // Металлург. 2015. № 11. С. 57 – 63.

2. Гольдштейн Я.Г., Ефимова Л.Б. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали. – М.: Металлургия, 1986. – 271 с.

3. Torkamani H., Raygan Sh., Garcia-Mateo C., Rassizadehghani J., Palizdar Y., San-Martin D. Evolution of pearlite microstructure in low-carbon cast microalloyed steel due to the addition of La and Ce // Metallurgical and Materials Transactions A. 2018. Vol. 49А. No. 10. P. 4495 – 4508.

4. Torkamani H., Raygan Sh., Garcia-Mateo C., Rassizadehghani J., Palizdar Y., San-Martin D. Contributions of rare earth element (La, Ce) addition to the impact toughness of low carbon cast niobium microalloyed steels // Metals and Materials Int. 2018. Vol. 24. No. 4. P. 773 – 788.

5. Liu C., Revilla R.I., Liu Z., Zhang D., Li X., Terryn H. Effect of inclusions modified by rare earth elements (Ce, La) on localized marine corrosion in Q460NH weathering steel // Corrosion Science. 2017. Vol. 129. P. 82 – 90.

6. Wang L., Lin Q., Ji J., Lan D. New study concerning development of application of rare earth metals in steels // Journal of Alloys and Compounds. 2006. Vol. 408-412. P. 384 – 386.

7. Wang L.-M., Lin Q., Yue L.-J., Liu L., Guo F., Wang F.-M. Study of application of rare earth elements in advanced low alloy steels // Journal of Alloys and Compounds. 2008. Vol. 451. No. 1-2. P. 534 – 537.

8. Liu H.-L., Liu C.-J., Jiang M.-F. Effect of rare earths on impact toughness of a low-carbon steel // Materials and Design. 2012. Vol. 33. No. 1. P. 306 – 312.

9. Yang Xi., Long H., Cheng G., Wu C., Wu B. Effect of refining slag containing Ce2O3 on steel cleanliness // Journal of Rare Earths. 2011. Vol. 29. No. 11. P. 1079 – 1083.

10. Wu C., Cheng G., Long H., Yang X. A thermodynamic model for evaluation of mass action concentrations of Ce2O3-contained slag systems based on the ion and molecule coexistence theory // High Temperature Materials and Processes. 2013. Vol. 32. No. 3. P. 207 – 214.

11. Yang J., Hao F., Li D., Zhou Y., Ren X., Yang Y., Yang Q. Effect of RE oxide on growth dynamics of primary austenite grain in hardfacing layer of medium-high carbon steel // Journal of Rare Earths. 2012. Vol. 30. No. 8. P. 814 – 819.

12. Gou J., Wang Y., Wang C., Chu R., Liu S. Effect of rare earth oxide nano-additives on micro-mechanical properties and erosion behavior of Fe–Cr–C–B hardfacing alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 691. P. 800 – 810.

13. Zhang F., Chen Y., Wang Y., Dong F., Wu M. Influence of La2O3 on crystallization behavior of free-fluoride mould flux and heat transfer of slag films // Journal of Rare Earths. 2011. Vol. 29. No. 2. P. 173 – 177.

14. Hao F., Liao B., Li D., Dan T., Ren X., Yang Q., Liu L. Effects of rare earth oxide on hardfacing metal microstructure of medium carbon steel and its refinement mechanism // Journal of Rare Earths. 2011. Vol. 29. No. 6. P. 609 – 613.

15. Wu C., Cheng G., Long H. Effect of Ce2O3 and CaO/Al2O3 on the phase, melting temperature and viscosity of CaO–Al2O3– 10 mass % SiO2 based slags // High Temperature Materials and Processes. 2014. Vol. 33. No. 1. P. 77 – 84.

16. Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Уполовникова А.Г., Нечвоглод О.В. Термодинамическое моделирование восстановления церия из шлаков системы СаО–SiO2–Ce2O3–15 % Al2O3–8 % MgO алюминием, растворенным в металле // Бутлеровские сообщения. 2019. Т. 59. № 9. С. 140 – 145.

17. Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Уполовникова А.Г., Михайлова Л.Ю. Построение диаграмм равновесного содержания церия в металле под шлаком системы СаО–SiO2–Ce2O3–15 % Al2O3––8 % MgO // Бутлеровские сообщения. 2019. Т. 60. № 10. С. 140 – 145.

18. Планирование эксперимента при исследовании физико-химических свойств металлургических шлаков. Методическое посо- бие / В.А. Ким, Э.Н. Николай, А.А. Акбердин и др. – Алма-Ата: Наука, 1989. – 116 с.

19. Ким В.А., Акбердин А.А., Куликов И.С. и др. Использование метода симплексных решеток для построения диаграмм типа состав – вязкость // Изв. вуз. Черная металлургия. 1980. № 9. С. 167 – 168.

20. Бабенко А.А., Жучков В.И., Леонтьев Л.И., Уполовникова А.Г., Конышев А.А. Равновесное распределение бора между метал- лом системы Fe – C – Si – Al и борсодержащим шлаком // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 9. С. 752 – 758.


Для цитирования:


Уполовникова А.Г., Бабенко А.А., Смирнов Л.А. Равновесное содержание лантана в металле под шлаком системы СаО – SiO2 – La2O3 – 15 % Al2O3 – 8 % MgO. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2020;63(11-12):946-951. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-946-951

For citation:


Upolovnikova A.G., Babenko A.A., Smirnov L.A. Equilibrium content of lanthanum in metal under the slag of СаО – SiO2 – La2O3 – 15 % Al2O3 – 8 % MgO system. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2020;63(11-12):946-951. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-11-12-946-951

Просмотров: 26


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)