Alloys containing additions of rare-earth metals (REMs) are increasingly used in the production of steels and alloys. After modification and microalloying of steel with REMs, the structure of a primary metal becomes finer, its mechanical characteristics are improved, and the oxygen concentration dissolved in liquid iron decreases significantly. The size of the forming nonmetallic inclusions does not exceed several microns in size, and they have a predominantly globular shape. Due to relatively high cost of REMs, it is proposed to calculate their consumption at each technological process stage to determine optimal amount required for deoxidation or modification. In this work, thermodynamic modeling of phase equilibrium in liquid metal of the Fe–La–Ce–Al–O system has been performed. We present a thermodynamic database of this system: temperature dependences of equilibrium constants found in reactions between components, the first-order parameters of interaction (according to Wagner) for elements in liquid iron, the energy parameter values of the theory of subregular solutions (for oxide melt) and regular ionic solutions (for solid solution). Based on coordinates of the calculated isothermal (1600°C) isostructural (0.01 wt % Al) section found on the solubility surface of metal components (SSSM) of the Fe–La–Ce–Al–O system, we have plotted the consumption diagrams of La and Ce for various initial oxygen concentrations (metal is pre-deoxidized with aluminum). The consumption of expensive REMs used in microalloying and metal modification has been shown to strongly depend on the initial metal composition.

中文翻译：

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复合La-Ce-Al基合金精炼钢液的热力学分析

含有稀土金属 (REM) 添加剂的合金越来越多地用于钢和合金的生产。REMs对钢进行改性和微合金化后，原生金属组织变得更细，力学性能得到改善，铁水中溶解氧浓度显着降低。形成的非金属夹杂物的尺寸不超过几微米，它们主要呈球状。由于REMs的成本相对较高，建议计算其在每个工艺过程阶段的消耗量，以确定脱氧或改性所需的最佳用量。在这项工作中，已经对 Fe-La-Ce-Al-O 系统的液态金属中的相平衡进行了热力学建模。我们提供了该系统的热力学数据库：在组分之间的反应中发现的平衡常数的温度依赖性，铁水中元素的相互作用的一阶参数（根据瓦格纳），次规则溶液（对于氧化物熔体）和规则离子溶液（对于氧化物熔体）理论的能量参数值实在的方法）。基于在 Fe-La-Ce-Al-O 系统的金属组分 (SSSM) 的溶解度表面上发现的计算等温 (1600°C) 等结构 (0.01 wt % Al) 截面的坐标，我们绘制了消耗图La 和 Ce 的不同初始氧浓度（金属用铝预脱氧）。已证明用于微合金化和金属改性的昂贵 REM 的消耗在很大程度上取决于初始金属成分。铁液中元素的一阶相互作用参数（根据瓦格纳），亚规则溶液（对于氧化物熔体）和规则离子溶液（对于固溶体）理论的能量参数值。基于在 Fe-La-Ce-Al-O 系统的金属组分 (SSSM) 的溶解度表面上发现的计算等温 (1600°C) 等结构 (0.01 wt % Al) 截面的坐标，我们绘制了消耗图La 和 Ce 的不同初始氧浓度（金属用铝预脱氧）。已证明用于微合金化和金属改性的昂贵 REM 的消耗在很大程度上取决于初始金属成分。铁液中元素的一阶相互作用参数（根据瓦格纳），亚规则溶液（对于氧化物熔体）和规则离子溶液（对于固溶体）理论的能量参数值。基于在 Fe-La-Ce-Al-O 系统的金属组分 (SSSM) 的溶解度表面上发现的计算等温 (1600°C) 等结构 (0.01 wt % Al) 截面的坐标，我们绘制了消耗图La 和 Ce 的不同初始氧浓度（金属用铝预脱氧）。已证明用于微合金化和金属改性的昂贵 REM 的消耗在很大程度上取决于初始金属成分。亚规则溶液（对于氧化物熔体）和规则离子溶液（对于固溶体）理论的能量参数值。基于在 Fe-La-Ce-Al-O 系统的金属组分 (SSSM) 的溶解度表面上发现的计算等温 (1600°C) 等结构 (0.01 wt % Al) 截面的坐标，我们绘制了消耗图La 和 Ce 的不同初始氧浓度（金属用铝预脱氧）。已证明用于微合金化和金属改性的昂贵 REM 的消耗在很大程度上取决于初始金属成分。亚规则溶液（对于氧化物熔体）和规则离子溶液（对于固溶体）理论的能量参数值。基于在 Fe-La-Ce-Al-O 系统的金属组分 (SSSM) 的溶解度表面上发现的计算等温 (1600°C) 等结构 (0.01 wt % Al) 截面的坐标，我们绘制了消耗图La 和 Ce 的不同初始氧浓度（金属用铝预脱氧）。已证明用于微合金化和金属改性的昂贵 REM 的消耗在很大程度上取决于初始金属成分。我们已经绘制了不同初始氧浓度下 La 和 Ce 的消耗图（金属用铝预脱氧）。已证明用于微合金化和金属改性的昂贵 REM 的消耗在很大程度上取决于初始金属成分。我们已经绘制了不同初始氧浓度下 La 和 Ce 的消耗图（金属用铝预脱氧）。已证明用于微合金化和金属改性的昂贵 REM 的消耗在很大程度上取决于初始金属成分。