30.09.2015 | Ausgabe 10/2014

Die Wechselwirkungen zwischen Seltenen Erden und industriellen Feuerfestmaterialien

Um das Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen Einschlüssen von seltenen Erden und Feuerfestmaterialien zu erleichtern wurde eine Reihe von Phasengleichgewichtsversuchen durchgeführt. Zur Anwendung kamen dabei hochreines Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und verschiedene industrielle Feuerfestmaterialien. Die Feuerfestproben wurden mit La2O3 bzw. CeO2 bestückt.
Ein Widerstandsofen erhitzte die Proben auf Stahlherstellungstemperaturen und hielt diese über einen Zeitraum von drei Stunden. Nach dem Experiment bestand die Probenanalyse aus Optischer- und Elektronenmikroskopie. Bei den Untersuchungen der hochreinen Aluminia-Proben konnten keine Reaktionen festgestellt werden, ebensowenig bei Verwendung des reinen Magnesiumoxids. Bei den untersuchten 70%igen und 50%igen Aluminiumoxid- Proben finden aber Reaktionen statt. Durch eine EDX-Analyse konnte der Nachweis für die Anwesenheit von seltenen, silikatbildenden Erden erbracht werden. Die Menge an Seltenerd-Silikat korrelierte mit dem Silikatgehalt. Seltenerdoxide scheinen bevorzugt mit Siliziumdioxid zu reagieren. Daher sollte bei der Herstellung von korngefeintem Stahlguss unter dem Einsatz von Seltenerd-Oxiden ein niedrigerer Siliziumdioxidgehalt gewählt werden.

Rare Earth Oxide Interactions with Industrial Refractories
To assist in understanding refractory-rare earth inclusion interactions, a series of phase equilibrium experiments were conducted. High purity alumina and magnesia samples and industrial refractories were utilized. The test refractories had a piece of La2O3 or CeO2 placed on them. A resistance furnace then heated the samples to steel making temperatures and held them for three hours. After the experiment, sample analysis consisted of optical and electron microscopy. No evidence of reactions was observed in the high purity alumina samples or any of the magnesia containing samples; however, the 70 % and 50 % alumina brick samples did react. Energy dispersive spectroscopy detected the presence of rare earth silicates forming. The amount of rare earth silicate forming correlated to the silica content. Rare earth oxides appear to preferentially react with silica. Therefore, low silica content refractories should be employed when rare earth oxides are being employed to produce grain refinement in steel castings.


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