Термодинамическое моделирование диаграммы состояния системы FeO-BaO-Al2O3

Автор: Самойлова Ольга Владимировна, Макровец Лариса Александровна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy

Рубрика: Физическая химия и физика металлургических систем

Статья в выпуске: 3 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

Щелочноземельные металлы (ЩЗМ) в последнее время становятся все более востребованными при производстве сталей и сплавов и являются частью большинства композиций для рафинирования и модифицирования. В связи с этим возрастает необходимость построения диаграмм состояния оксидных (шлаковых) систем, включающих в качестве компонентов оксиды ЩЗМ, в частности BaO. Эти сведения необходимы как для анализа состава образующихся неметаллических включений, так и для понимания влияния концентрации оксидов ЩЗМ на температуру плавления шлака. Как известно, термодинамическое моделирование является ключевым инструментом для выбора оптимального направления проводимых исследований в области металлургических технологий, поэтому расчет фазовых диаграмм оксидных систем как части многокомпонентного шлакового расплава является важной задачей для исследователей. Особенно это актуально для систем, содержащих BaO в качестве компонента, так как имеющиеся в литературе данные ограничиваются практически только диаграммами состояния двойных систем. В настоящей работе была построена поверхность ликвидус фазовой диаграммы системы FeO-BaO-Al2O3. Для термодинамического моделирования использовали теорию субрегулярных ионных растворов, энергетические параметры которой были подобраны в ходе настоящего расчета. Также нами были оценены температуры, энтальпии и энтропии образования алюминатов бария Ba3Al2O6, BaAl2O4, BaAl12O19 из компонентов оксидного расплава. Эти значения для Ba3Al2O6 оказались равны 1604 °С, 159 410 Дж/моль, 16,215 Дж/(моль∙К); для BaAl2O4 - 1814 °С, 101 424 Дж/моль, 7,332 Дж/(моль∙К); для BaAl12O19 - 1911 °С, 613 406 Дж/моль, 201,201 Дж/(моль∙К) соответственно. Полученные сведения были сравнены с имеющимися немногочисленными литературными данными.

Еще

Термодинамическое моделирование, фазовые равновесия, теория субрегулярных ионных растворов, система feo-bao-al2o3, оксид бария

Короткий адрес: https://readera.org/147235285

IDR: 147235285   |   DOI: 10.14529/met210302

Список литературы Термодинамическое моделирование диаграммы состояния системы FeO-BaO-Al2O3

  • Breitzmann, M. Refining of steel melts using alkaline earth metals / M. Breitzmann, H.-J. Engell, D. Janke // Steel Research. – 1988. – Vol. 59, no. 7. – P. 289–294. DOI: 10.1002/srin.198801505
  • Перспективы применения барийсодержащих лигатур для раскисления и модифицирования транспортного металла / К.В. Григорович, К.Ю. Демин, А.М. Арсенкин, А.К. Гарбер // Металлы. – 2011. – № 5. – С. 146–156.
  • Критерии оценки качества раскислителей и модификаторов для стали / И.В. Рябчиков, В.Г. Мизин, Р.Г. Усманов и др. // Сталь. – 2015. – № 2. – С. 24–27.
  • Экспериментальное исследование рафинирования и модифицирования стали сплавами Si–Ca, Si–Sr и Si–Ba / И.В. Бакин, Н.А. Шабурова, И.В. Рябчиков и др. // Сталь. – 2019. – № 8. – С. 14–18.
  • Михайлов, Г.Г. Барий как раскислитель и модификатор жидкой стали / Г.Г. Михайлов, Л.А. Макровец, Д.А. Выдрин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2013. – Т. 13, № 1. – С. 45–50.
  • Gao, E. Effect of alkaline earth metal oxides on the viscosity and structure of the CaO–Al2O3 based mold flux for casting high-Al steels / E. Gao, W. Wang, L. Zhang // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2017. – Vol. 473. – P. 79–86. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2017.07.029
  • Viscosities of CaO–SiO2–Al2O3–(R2O or RO) melts / S. Sukenaga, N. Saito, K. Kawakami, K. Nakashima // ISIJ International. – 2006. – Vol. 46, no. 3. – P. 352–358. DOI: 10.2355/isijinternational.46.352
  • Wang, Z. Effect of substituting CaO with BaO on the viscosity and structure of CaO–BaO–SiO2–MgO–Al2O3 slags / Z. Wang, I. Sohn // Journal of the American Ceramic Society. – 2018. – Vol. 101. – P. 4285–4296. DOI: 10.1111/jace.15559
  • Effect of substituting CaO with BaO and CaO/Al2O3 ratio on the viscosity of CaO–BaO–Al2O3–CaF2–Li2O mold flux system / Z. Li, X. You, M. Li et al. // Metals. – 2019. – Vol. 9. – P. 142. DOI: 10.3390/met9020142
  • Slag Atlas. 2nd Edition. Edited by Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh). – Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 1995. – 616 p.
  • Михайлов, Г.Г. Термодинамика металлургических процессов и систем / Г.Г. Михайлов, Б.И. Леонович, Ю.С. Кузнецов. – М.: Издат. Дом МИСиС, 2009. – 520 с.
  • Самойлова, О.В. Фазовая диаграмма системы FeO–SrO–BaO / О.В. Самойлова, Л.А. Макровец, И.В. Бакин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2020. – Т. 20, № 3. – С. 5–11. DOI: 10.14529/met200301
  • Samoilova, O.V. Thermodynamic modeling of phase equilibria in the FeO–MgO–Al2O3 system / O.V. Samoilova, L.A. Makrovets // Materials Science Forum. – 2020. – Vol. 989. – P. 3–9. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.989.3
  • Кубашевский, О. Металлургическая термохимия / О. Кубашевский, С.Б. Олкокк. – М.: Металлургия, 1982. – 392 с.
  • Darken, L.S. The system iron–oxygen. II. Equilibrium and thermodynamics of liquid oxide and other phases / L.S. Darken, R.W. Gurry // Journal of American Chemical Society. – 1946. – Vol. 68. – P. 798–816.
  • Физико-химические свойства окислов. Справочник / под ред. Г.В. Самсонова. – М.: Металлургия, 1969. – 456 с.
  • Purt, G. Binary system BaO–Al2O3 / G. Purt // Radex Rundschau. – 1960. – Vol. 4. – P. 198–202.
  • Торопов, Н.А. Диаграмма состояния системы BaO–Al2O3 / Н.А. Торопов, Ф.Я. Галахов // Доклады АН СССР. – 1962. – Т. 82, № 1. – С. 69–70.
  • Critical Melting Points and Reference Data for Vacuum Heat Treating / Ed. by V. Osterman, H. Antes Jr. – Solar Atmospheres Inc., 2010. – 42 p.
Еще
Статья научная