Review of oxygen sensors for use in steelmaking and of deoxidation equilibria

Abstract

Oxygen galvanic cells developed by a number of investigators for use at steelmaking temperatures are discussed. A design feature common to most of the oxygen sensors developed for use in steelmaking is based on the use of a lime stabilized zirconia pellet sealed into one end of a narrow silica or other refractory tube. The major difference in the sensors developed is in the choice of the oxygen reference electrode. Available data indicate that the solid reference electrode, e.g., Cr-Cr₂O₃, offers advantages over the gas reference electrodes. Some deoxidation equilibria redetermined using the oxygen galvanic cell are reviewed. An account is given of reaction equilibria for deoxidation by silicon, manganese and other deoxidizers of interest to steelmaking.

Résumé

Dans cet article les auteurs passent en revue les divers types de piles galvaniques dévelopées par de nombreux chercheurs pour l'utilisation en sidérurgie.

Un point commun des sondes utilisées dans l'aciérie est l'utilisation d'une pastille de zircone stabilisée à la chaux scellée à une extrémité d'un etroit tube de silice ou d'un autre réfractaire. La différence majeure dans les sondes développées réside dans le choix de l'electrode de référence. Des données valables indiquent que l'electrode de référence solide (par exemple Cr-Cr₂O₃), offre plus d'avantages que les électrodes de référence gazeuses. Un calcul est donné pour des réactions de désoxydation par le silicium, le managanése et d'autres éléments oxydants utilisés en sidérurgie.     

Titanium deoxidation reactions in liquid iron

Abstract

An experimental study has been made of the equilibrium between titanium and oxygen in liquid iron at 1625° and 1700°C. Equilibrium was established between liquid Fe-Ti-O alloys held in Ti₃O₅ or Al₂O₃ crucibles and water vapor-hydrogen gas mixtures which were used to control the oxygen potential of the melt. The gas mixture was bubbled through the melt to give good gas-metal contact and to avoid thermal diffusion effects. In the reaction

Ti₃O₅(s) + 5H₂(g) ? 3 Ti + 5H₂O(g)

equilibrium was attained both by reduction of the solid oxide crucible and by oxidation of titanium in the alloy. Quenched samples obtained by suction into SiO₂ tubes were analyzed chemically for titanium and by vacuum fusion for oxygen. X-ray diffraction techniques were used to identify the products of deoxidation. Thermodynamic data for Fe-Ti-O alloys are presented and the use of SiO₂ sampling tubes at low oxygen potentials is discussed. Results are compared with published data and it is suggested that titanium decreases appreciably the activity coefficient of oxygen in liquid iron and that the deoxidizing power of titanium is closer to that of aluminum than that of silicon or vanadium.

Résumé

Les auteurs ont étudié l'équilibre entre le tatane et l'oxygène dans le fer liquide à 1625 et 1700°C. Des mélanges vaporeux d'eau-hydrogène ont servi à contrô1er le potentiel d'oxygène dans les alliages liquides Fe-Ti-O dans des creusets de Ti₃O₅ ou de Al₂O₃. Le mélange gazeux circulait à travers le bain liquide pour favoriser les échanges gaz-métal et éviter des effets de diffusion thermique.

Le point d'équilibre de la réaction:

Ti₃O₅(s) + 5H₂(g) ? 3 Ti + 5H₂O(g)

a été atteint par réduction du creuset d'oxyde solide et par oxydation du titane de l'alliage. Le titane a été dosé par voie chimique et l'oxygéne par fusion sous vide. Les échantillons pour le dosage ont été prélevés par aspiration de l'alliage dans des tubes de silice. Les produits de désoxydation ont été identifiés par diffraction des rayons-X. Les auteurs présentent des données thermodynamiques et discutent de l'utilisation des tubes de silice pour l'echantillonnage.

Ils comparent leurs résultats aux données de la littérature: ils rapportent que le titane abaisse le coefficient d'activité de l'oxygéne dans le fer liquide et que le pouvoir désoxydant du titane se rapproche plus de celui de l'aluminiumque de celui du silicium ou du vanadium.     

Effects of impact loading onuranium and tungsten-based materials

Abstract

The morphology of the interface developed in the hot-dip aluminizing process between the aluminide layer and the iron substrate was investigated by metallography.

A serrated interface was generally found between the aluminide layer and the iron substrate. However, a planar interface was produced by the addition of carbon and silicon in the iron substrate or the addition of silicon in the aluminum bath. This interesting phenomenon is explained on the basis of the nucleation of each aluminide grain at the contact interface. The serrated interface is believed to result from preferential nucleation of aluminide crystallites on certain crystallographic planes of the iron substrate, whereas the planar interface results from uniform nucleation at all sites. It was also determined that the structure of the iron substrate has no effecton interface morphology, and that the aluminide layer has a preferred orientation of (002).

Résumé

La morphologie de l'interface qui se développe dans le procédé d'aluminage par immersion à chaud entre la couche d'aluminures et le substrat de fer a été étudiée par métallographie.

On a généralement trouvé une interface indentée entre la couche d'aluminures et le substrat de fer. Cependant, une interface plane a été produite par l'addition de carbone et silicium au substrat de fer our par l'addition de silicium dans le bain d'aluminium; Ce phénomène intéressant est expliqué en considérant la nucléation de chaque grain d'aluminure à l'interface de contact. L'interface indentée est sans doute le résultat d'une nucléation préférentielle des cristallites d'aluminures sur certains plans cristallographiques du substrat de fer alors que l'interface plane provient d'une nucléation uniforme sur tous les sites. On a également trouvé que la structure du substrat de fer n'a pas d'effet sur la morphologie de l'interface et que la couche d'aluminures a une orientation préférentielle (002).     

Preparation of deoxidized iron-sulphur alloys

Abstract

This note describes a simple technique for preparing Fe-S alloys. In this method sulphur is allowed to reflux above the surface of iron held in a specially designed apparatus at 1500°C. The apparatus is a modification of one mentioned previously (1) but not described, and allows deoxidation of the iron by hydrogen at 1000°C. Observations on the kinetics of the deoxidation step are also reported.

Résumé

Par cette note les auteurs décrivent une technique simple de préparation d'alliages Fe-S. Par cette méthode Ie soufre est amené à surnager au dessus du fer maintenu dans un appareil spécial à 1500°C. Cet appareil est une modification de celui mentionné en (l), sans y être dècrit, et permet la dèsoxydation du fer par l'hydrogène à 1000°C. Sont également notées les observations de la cinétique de l'étape de désoxydation.     

Reactivity of silicon steels hot-dip galvanizing

Abstract

Excessive reactivity of silicon-bearing steels in hot-dip galvanizing is well known. No adequate explanation exists as to why silicon should be so effective in destabilizing the layers of Fe-Zn intermetallies allowing free access of zinc to the reaction interface and causing linear kinetics to persist throughout the galvanizing reactions. Another important aspect of the silicon effect is the formation of grey coatings.

Special galvanizing experiments combined with electron microprobe and scanning electron microscope analyses and a critical reconsideration of existing knowledge allow us to present a consistent mechanistic picture of the silicon-induced reactivity and grey-coating phenomena.

Résumé

La réactivité excessive des aciers con tenant du silicium, lors de la galvanisation par immersion, est bien connue. Il n'existe aucune explication satisfaisante de la grande efficacité du silicium pour provoquer l'instabilité des couches d'intermétalliques Fe-Zn. Cette instabilité permet au zinc d'atteindre librement l'interface de réaction, ce qui fait que la cinétique demeure linéaire tout au cours des réactions de galvanisation. De plus, le silicium a une influence importante sur la formation de revêtements gris

Des expériences spéciales de galvanization combinées avec des analyses à la microsonde et au microscope électronique à balayage et un examen critique des connaissances actuelles, nous permettent de suggérer une image logique des phénomènes de la réactivité engendrée par le silicium et du revêtement gris.     

On superheating and supercooling of lead and bismuth inclusions in aluminum

Abstract

The superheating and supercooling of lead and bismuth inclusions in aluminum has been studied by differential thermal analysis and hot-stage electron microscopy. No superheating effects were observed; melting of the inclusions is thought to start at the inclusionmatrix interface and the volume change accompanying melting is accommodated by nucleation and climb of fresh dislocations, or by climb of existing dislocations at the inclusion-matrix interface. Appreciable supercoolings were found; 20 – 35°C for Pb inclusions, and 90 – 180°C for Bi inclusions. The volume change on freezing was accommodated by dislocation “punching”. The supercooling observations are in good agreement with previous work by Sundquist and Mondolfo, (11) and Takahashi and Tiller (7).

Résumé

La surchauffe et la surfusion d’inclusions de plomb et de bismuth dans l’aluminium ont été étudiées par analyse thermique différentielle et microscopic électronique à platine chauffante. Aucun effet de surchauffe ne fut observé; on suggère que la fusion des inclusions débute à l'interface inclusion-matrice et que le changement de volume associé à la fusion est compensé par la germination et la montée de nouvelles dislocations ou par la montée de dislocations existent à l'interface inclusion-matrice. On a observé des surfusions importantes, soit 20 – 35°C pour les inclusions de Pb et 90 – 180°C pour les inclusions de Bi. Le changement de volume lors de la solidification est compensé par l' émission de dislocations par le phénomène de «opoinçonnage». Les observations lors de la surfusion concordent bien avec les résultats de Sundquist et Mondolfo, et Takahashi et Tiller.     

The kinetics of the reactions between silica and alumino-silicate refractories and carbon-saturated iron

Abstract

The rates of attack of silica and alumino-silicate refractories in iron-carbon melts were measured. An immersion technique with cylindrical specimens was used under both static and dynamic conditions. The rates of reaction were measured both by specimen weight-loss and by chemical analysis of the melt. Experiments were carried out at 1400, 1500 and 1600°C under an inert atmosphere. The rates were found to be independent of rotation speed up to 400 rpm and for concentrations of carbon (>2.3%) and silicon (<1.0%) in the melt. The results are interpreted in terms of chemical reaction control at the refractory/metal interface and the dissociation of silica is proposed as the controlling step.

Résumé

On a mesuré les vitesses d'attaque des réfractaires de silice et alumino-silicates dans des bains fer-carbone par une technique d'immersion, avec des échantillons cylindriques, dans des conditions statiques et dynamiques. Les vitesses de réaction ont été mesurées à partir de la perte de poids des échantillons et par analyse chimique du bain. Les expériences ont été faites à 1400, 1500 et 1600°C sous atmosphère inerte. Les vitesses se sont averées etre indépendantes de la vitesse de rotation jusqu'à 400 rpm pour des concentrations de carbone (72.3%) et silicium (< 1.0%) dans le bain. Les résultats ont été interprétes en termes de contrôle de la réaction chimique à l'interface réfractaire-métal et on propose que la dissociation de la silice est le facteur contrôlant.     

Rectificafifs et compléments: Structure des joints de grains—considérations cristallographiques et méthodes de calcul des structures (Can. Met. Quart. 13:9–41 (1974))

Abstract

A combined theoretical and experimental method for determining elastic microstress distributions in externally loaded single metallic crystals, in particular of silicon, is described in this paper. Utilizing a line tension model of a dislocation segment, an expression is obtained which describes the stresses acting on a dislocation in terms of its geometric parameters. An existing X-ray Lang scanning technique is then used to obtain the dislocation pattern in an elastically stressed silicon single crystal. From the geometric characteristics of dislocations measured from such a pattern, the stress field acting on each individual dislocation is calculated from the analytical expression deduced in this present study. Stresses, so deduced, are taken to be representative of the actual microstress situation and hence lead to the determination of microstress distributions in single crystals of silicon.

Résumé

Les auteurs décrivent ici une méthode tant théorique qu'expérimentale qui perlnet de déterminer la distribution de microcontraintes élastiques dans des monocristaux métalliques sous charge, en particulier pour du silicium. A partir du modèle de tension de ligne d'une dislocation, nous obtenons une expression donnant la contrainte sur une disloca:tion en fonction de sa géométrie. La distribution des dislocations dans un monocristal de silicium déformé dans le domaine élastique est obtenu par balayage de rayons-X par la technique de Lang. A partir de la géométrie ainsi mesurée des dislocations, le champ de contraintes agissant sur chaque dislocation est calculé par l'expression obtenue précédemmente Les contraintes ainsi calculées sont supposées représenter les microcontraintes réelles et permettent donc de déterminer la distribution des microcontraintes dans les monocristaux de silicium.     

Oxygen gradient in the diffusion layer above graphite undergoing oxidation at 1425 C

Abstract

A tall crucible with a disc of graphite at the bottom was exposed to flowing mixtures of argon-oxygen. A lime-stabilized zirconia oxygen probe was used to determine the oxygen gradient within the crucible. The results are compatible with mass transfer in the gas phase being by Stefan diffusive flow. A slight degree of non-equilibrium among CO, CO₂ and O₂ was detected.

Résumé

Un disque de graphite repose au fond d'un creuset profound autour duquel circule un mèlange gazeux d'oxygène et d'argon.Une sonde à oxygène à base de zircone stabilisé à la chaux a été employèe pour la détermination du gradient d'oxygène à l'intérieur du creuset. Les résultats expérimentaux sont en accord avec les valeurs calculées pour le transfert de masse contrôlè par la diffusion des gaz selon le modèle de Stefan. On constate que le mèlange de CO, CO ₂ et O₂ est légèrement hors d'équilibre.     

Reduction behaviour of rice husk ash for preparation of high purity silicon

Abstract

The reduction of rice husk ash (RHA) silica for the preparation of high purity silicon was studied using magnesium as the reducing agent. Composite magnesium–RHA pellets with magnesium content varying 0–25 wt-% in excess of stoichiometry requirement were made and heated in the temperature range of 600–900°C under flowing argon. It was found through differential thermal analysis and temperature profile recording that the reaction of RHA silica with magnesium was triggered at ～575°C. Quantitative X-ray diffraction analyses of the reduction products showed that both initial magnesium content of the pellets and the reduction dwell temperature had a significant influence on the yield of silicon. In this study, a charge with 5 wt-% magnesium in excess of the stoichiometric amount at a reduction temperature of 900°C gave a maximum silicon yield.

On a étudié la réduction de la silice de cendre de balle de riz (RHA) dans la préparation de silicium à haut degré de pureté en utilisant du magnésium comme agent de réduction. On a fabriqué des boulettes composites de magnésium-RHA avec une teneur en magnésium variant de 0 à 25% en poids en excès des besoins de la stoechiométrie et on les a chauffées dans la gamme de température de 600 à 900°C sous un flux d’argon. On a trouvé, par analyse thermique différentielle (DTA) et par enregistrement du profil de température, que la réaction de la silice de RHA avec le magnésium était déclenchée à environ 575°C. Des analyses quantitatives par XRD des produits de réduction ont montré que tant la teneur initiale en magnésium des boulettes que la température de maintien de la réduction avaient une influence importante sur le rendement en silicium. Dans cette étude, une charge avec 5% en poids d’excès de magnésium sur la quantité stoechiométrique à la température de réduction de 900°C donnait un rendement maximal de silicium.     

Fracture of Precipitation-Hardened Copper Alloy Produced by Semi-Continuous Casting at Elevated Temperature

Abstract

In semi-continuously cast slabs of precipitation-hardened copper alloy, internal cracks are often observed after homogenization, although those defects can not be found out after casting. It is considered that, before stress relief takes place during homogenization, thermal stresses generated in the slab during casting will exceed the fracture stress. It is of interest to understand how internal stresses of slabs will affect the fracture during homogenization. Fracture temperatures of the material under static tensile stresses are investigated in an attempt to demonstrate the fracture evolved during homogenization. © 2000 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Résumé

Dans les brames d'alliage de cuivre durci par précipitation et coulées en semi-continu, on observe souvent des fissures internes après homogénéisation, bien qu'on ne trouve pas ces défauts après la coulée. On considère que les ontraintes thermiques générées dans la brame lors de la coulée vont excéder la contrainte de rupture lors de l'homogénéisation, avant que l'effet de relaxation puisse se produire. Il est intéressant de comprendre de quelle manière les contraintes internes des brames affecteront la rupture lors de l'homogeneisation. On a etudie les températures de rupture du matériel sous contraintes statiques en traction dans une tentative de démontrer que la rupture a évolué lors de l'homogénéisation. © 2000 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.     

The electrophoretic clarification of colloidal suspensions

Abstract

The clarification of colloidal suspensions using electrophoretic ally assisted gravitational sedimentation was investigated. Tests were carried out in a 2-foot-diameter continuous thickener which was equipped with electrodes and a D.C. power source. A minus 400 mesh silica suspension was used for the elucidation of the operating characteristics of the system. Among the variables studied were feed rate, power, pulp density and ionic concentration of the suspension. Experiments were also carried out using bentonite and a sample of tailings-pond sludge obtained from Great Canadian Oil Sands at Fort McMurray.

The results showed that good clarification can be achieved with silica, but that only limited clarification is achieved with bentonite and tar sands tailings. This method of treatment appears to be economically impractical for the treatment of bentonite and tar sands tailings.

Résumé

Cette recherche porte sur la clarification des suspensions colloïdales lorsque le déplacement électrophorétique s'ajoute à la sédimentation par gravité. Les essais ont étés faits dans un basin de 2 pieds de diamètre muni d'électrodes reliées à une source de courant continuo Les caractéristiques du système furent déterminées à l'aide d'une poudre de silice ?400 mailles, les variables étudiées étant le taux d'aliment: ation, le pouvoir, la densité de la pulpe et la concentration ionique de la solution. Des essais ont été effectués aussi avec de la bentonite et avec les rejets du traitement des sables bituminuex de Great Canadian Oil Sands, Fort McMurray.

Les résultats indiquent une bonne clarification de la silice; dans le cas de la bentonite et des sables bitumineux, cependant, la méthode est peu efficace et ne serait pas utili sable économiquement.     

Micrbband Formation in Cyclic Extrusion Compression of Aluminum

Abstract

The influence of very large deformations on the properties and microstructures of A199.95 and A199.992 is investigated. The very large deformations are imposed by the cyclic extrusion-compression (CEC) method, which combines extrusion and compression processes. It is found that above true strains of 4 and 8 respectively, the compression proof stresses of A199.992 and A199.95 stabilize. The property stabilization appears to result from the increasing incidence of micro bands which leads to the final constancy of the microstructure parameters. The homogeneous chess-board like microstructure forms during the deformation by the CEC method, as the result of rearrangement of microstructure by the mutually crossing microbands leading to the final dominance of persistent macro shear bands.

Résumé

On a étudié l'influence de très grandes déformations sur les propriétés et la microstructure de l'Al 99.95 et de l'Al 99.992. De très grandes déformations sont imposées par la méthode d'extrusioncompression cyclique (CEC), qui combine des processus d'extrusion et de compression. Au-delà de déformations réelles de 4 et 8 respectivement, les limites apparentes d'élasticité sous compression de l'AI 99.992 et de l'Al 99.95 se stabilisent. Cette stabilisation de la propriété a l'air de résulter de l'augmentation de l'occurrence de micro-bandes, ce qui méne à la constance finale des paramètres de microstructure. La microstructure homogène à apparence d'échiquier se forme lors de la déformation par la méthode CEC, comme résultat du réarrangement de la microstructure par les micro-bandes qui s'entrecroisent mutuellement, menant à la domination finale de bandes persistantes de macro-cisaillement.     

DYNAMIC SIMULATION OF A FLASH FURNACE

Abstract

A real time dynamic simulation model has been developed to characterize the flash furnace operation which permits its operation in a stable form that is attuned to the operation of the Pierce Smith converters while satisfying the requirements of gases for the acid plant.

Flash furnace stability is obtained by calculating the key operational parameters (process air enrichment, oxygen coefficient and thermal support) and meeting, the desirable product variables (matte grade, silica in the slag and matte and slag temperatures). These variables are calculated from a real time simulation.

A numerical method allows one to calculate the differences of actual values compared to those predicted by the model based on the minimization of correction factors using the Lagrange multipliers method for the slag, silica, oxygen and furnace heat balance.

The operational control strategy allows the interlocked operation of the flash furnace with the converters to optimize the operational efficiency of the acid plant. This requires one to comply the flash furnace stability parameters with the copper mass flow to converters and the sulphur mass flow to the acid plant which is obtained by calculating the feed composition based on continuous blending dosing instead of fixed blends or layer preparation, as has been done traditionally. This calculation procedure was implemented in the model developed.

On a développé un modèle de simulation dynamique en temps réel pour caractériser le fonctionnement du four éclair, ce qui permet son fonctionnement stable, harmonisé au fonctionnement des convertisseurs Pierce Smith, tout en satisfaisant aux exigences en gaz de l’usine d’acide.

La stabilité du four éclair est obtenue en calculant les paramètres clés du fonctionnement (enrichissement de l’air industriel, coefficient d’oxygène et support thermique) et en obtenant les variables de produit désirées (qualité de la matte, silice dans la scorie et températures de la matte et de la scorie). Ces variables sont calculées à partir d’une simulation en temps réel.

Une méthode numérique nous permet de calculer les différences des valeurs actuelles par rapport à celles qui sont prédites par le modèle, basée sur la minimisation des facteurs de correction en utilisant la méthode des multiplicateurs de Lagrange, pour le bilan thermique de la scorie, de la silice, de l’oxygène et du four.

La stratégie de contrôle opérationnel permet le fonctionnement synchronisé du four éclair et des convertisseurs pour optimiser le rendement opératoire de l’usine d’acide. Pour cela, il est nécessaire que l’on ajuste les paramètres de stabilité du four éclair au débit massique de cuivre vers les convertisseurs et au débit massique de soufre vers l’usine d’acide, ce que l’on obtient en calculant la composition de la charge, basée sur le dosage en mélange continu au lieu de mélanges fixes ou de la préparation en couche, comme cela était fait traditionnellement. Cette procédure de calcul a été mise en application dans le modèle développé.     

Solvent refining of silicon using nickel as impurity getter

Abstract

The effectiveness of Ni as an impurity trapper in refining of silicon has been studied. Metallurgical grade silicon was alloyed with Ni and the molten alloy solidified by slow cooling at various cooling rates. Silicon dendrites grown during solidification of the alloy were subsequently recovered from the matrix by employing a heavy media separation technique. The process efficiency was studied in terms of the effectiveness of the physical separation technique and the degree of purification of Si.

On a étudié l’efficacité du Ni comme piège à impureté dans l’affinage du silicium. On a allié avec du Ni le silicium de qualité métallurgique et l’on a solidifié l’alliage fondu par refroidissement lent à différentes vitesses de refroidissement. On a ensuite récupéré de la matrice les dendrites de silicium formées lors de la solidification de l’alliage en employant une technique de séparation à média lourds. On a étudié le rendement du procédé par rapport à l’efficacité de la technique de séparation physique et au degré de purification du Si.     

Mise en évidence par émission ionique secondaire du rôle de l'oxygène dans quelques mécanismes intergranulaires

Abstract

With the ionic microanalyser it is possible to obtain, with a resolution better than a micron, an image of the distribution of elements present in a metallic matrix.

The contrast on the image results primarily from the local difference in concentration; however, other effects related to the variation in the efficiency of the pulverisation with orientation as well as to the modification of the electronic environment can be observed. Local variations in contrast related to the nature of the chemical bonds can also be observed. In this latter case, oxygen plays an important role, so that an element in a homogeneous solid solution, even in slight concentrations, can appear reinforced at the sites at which it is bond with oxygen.

The study of the contrast obtained provided new experimental data on the mechanisms of the grain boundary diffusion of oxygen during the low temperature oxidation of zironium and during the internal oxidation of Cu-Be.

Résumé

A l'aide du microanalyseur ionique il est possible d'obtenir - avec une résolution meilleure que le micron - une image de la répartition des éléments présents dans une matrice métallique.

Le contraste observé sur l'image provient en premier lieu de la différence locale de concentration, toutefois d'autres effets liés à la variation du rendement de pulvérisation avec l'orientation ainsi qu'à la modification de l'environnement électronique peuvent être observés. De plus, on peut remarquer localement des variations de contraste induites par la nature des liaisons chimiques. Dans ce cas précis, l'oxygènejoue un rôle fondamental: Ainsi un élément en solution solide homogène - même en faible quantité - peut paraître renforcé aux endroits où il se trouve lié à l'oxygène.

L'étude par densitométrie des images obtenues nous a pennis d'apporter des données expérimentales nouvelles sur les mécanismes de diffusion intergranulaire de l'oxygène, soit lors de l'oxydation à basse température du zirconium, ou lors de l'oxydation interne du Cu-Be.     

Nucleation in Zn–Al alloys grain refined with Ti

Abstract

In order to understand more fully the grain refinement of Zn–Al alloys by Ti, the α′ grains in chill cast 7 and 24% Al alloys have been studied by successive polishing and etching of microsections and by scanning electron microscopy of deeply etched specimens.

Idealized models have been deduced for these grains and it appears that lobed forms nucleate and grow preferentially in the 〈111〉 directions of the nucleus cubes. Increased supercooling causes more complex branching. When visible nuclei are absent the 24% Al alloy grains appear to have had a primitive plate-like morphology soon after nucleation.

The results are unique in the field of heterogeneous nucleation because the nuclei are relatively large and have a well-defined crystalline morphology so that their orientations relative to the early grain shapes can be easily studied.

Résumé

Afin de mieux comprendre l'action du Ti sur l'affmage des grains d'alliages Zn–Al, les grain α′ d'alliages à 7 et 24% d'Al, refroidis brusquement après coulée, ont été étuditiés par polissages et attaques successifs de microsections et par microscopie électronique à balayage d'échantil1ons attaques profondément.

Des modèles idéalisés ont été doouits pour ces grains. Il semble que les formes lobées germent et croissent d'une manière privilegiée dans les direction 〈111〉 des germes cubiques. Une surfusion plus prononcée engendre un embranchement plus complexe. Quand il n'y a pas de germes visibles, il semble que les grains de l'alliage à 24% d'Al aient eu une morphologie primitive en forme de plaques peu après la germination.

Les résultats sont uniques dans le domaine de la germination hétérogène parce que les germes sont relativement gros et possèdent une morphologie cristalline bien définie, de telle sorte que leurs orientations par rapport aux formes initiales des grains peuvent être étudiées facilement.     

Pneumatic Steelmaking

Abstract

A brief historical review of pneumatic steelmaking is presented with emphasis on top and bottom blown oxygen processes. Modern steelmaking methods are described, including bottom injection techniques. The fundamentals of gas jet behavior are outlined, including the importance of the physics and mechanics of the jet and the interrelationship with process chemistry. Refining mechanisms involving metal, slag and gases are detailed for current and proposed pneumatic steelmaking processes.

Résumé

Un bref historique de l' élaboration de l'acier par souffiage est présenté en insistant plus particulièrement sur les convertisseurs d'oxygène à souffiage par le haut et par le bas. Les méthodes modernes d' élaboration de l'acier incluant les techniques d'injection par le fond, sont décrits. Le comportement fondamental du jet gazeux est abordé, ainsi que l'importance de la physique, de la mécanique du jet et des interactions avec la chimie du procédé. Enfin les mécanismes d'affinage faisant intervenir le métal, le laitier et les gazs sont détaillés pour les procédés d' élaboration de l'acier par souffiage.     

Wettability of modified silica surfaces

Abstract

wettability of silica surfaces was investjgated-by contact angle measurements of water and glycerol. Clean silica surfaces gave zero contact angle for water. Silica surfaces modified with alcohols and silanes, on the other hand, gave finite contact angle values. The actual value of the contact angle depended on the surface tension of the liq uid, the molecular structure and surface coverage of the adsorbed species. The following equation was used to describe the contact angle (θ), on treated silica surfaces:

Cos θ = Cos θ₁ ? (Cos θ₁ ? Cos θ₂) qa/100

where θ₁ and θ₂ are the contact angles on unmodified and modified surface with maximum coverage respectively q is the number of adsorbed molecules per 100Ų and a is the effective cross sectional area of the adsorbed ,molecule. The cross sectional areas of the alkoxy groups determined from the contact angle values were in close agreement with the calculated values.

Résumé

La mouillabilité de surfaces de silice fut étudiée par les mesures d'angle de raccordement eau-glycérol. Les surfaces propres de silice ont donné un angle de raccordement zéro pour l'eau. Des surfaces modifiées par l'alcool et les silanes ont donné, d'autre part, des valeurs finies d'angle de raccordement. La valeur de l'angle de raccordement dépend de la tension superficielle du liquide, de la structure moléculaire et de la fraction de la surface couverte par l'espéce adsorbée. L'équation suivante fut utilisée pour exprimer l'angle de raccordement θ sur la surface de silice traitée:

Cos θ = Cos θ₁ ? (Cos θ₁ ? Cos θ₂) qa/100

avec θ₁ et θ₂ les angles de raccordement de surface pour des fractions de surface couverte maximum, θ₁ étant pour les surfaces non modifiées et θ₂ pour les surfaces modifyées. q représente le nombre de molécules adsorbées par 100° A², et a est la section effective de la molécule adsorbée. La surface de la coupe transversale des groupes alcoxy déterminée par mesure des angles de raccordement était en accord avec les valeurs calcuIées.     

Decarburization of iron-carbon alloys by argon-oxygen mixtures

Abstract

Liquid iron which contained up to 4% carbon was decarburized at temperatures of 1335 – 1445°C in argon containing up to 1.16% oxygen. Rates were measured by following the O₂ consumption by an electrochemical cell, or the CO₂ production by a mass spectrometer. The crucible was arranged so that the depth of alloy could be varied without altering the pattern of gas flow. The rate of decarburization did not depend on the crucible-melt interfacial area or the roughness of the crucible. It was concluded that heterogeneous nucleation of CO at the walls of the crucible was not an important rate-controlling step. The effects of carbon content of the melt, oxygen content and flow rate of the gas, and temperature on the rate of decarburization, support previous suggestions that the rate-determining step for the range of conditions studied is diffusion of oxidant in the gas phase.

Résumé

Du fer liquide contenant jusqu' à 4% de carbone fut décarburé à des températures variant de 1335 à 1445°C dans de l'argon comprenant jusqu'à 1.16 % d'oxygéne. Le processus de décarburation était suivi soit en mesurant la consommation d'oxygène par une cellule électrochimique, soit en mesurant au spectromètre de masse la production de CO₂. Le dessin du creuset permettait de faire varier le niveau de métal liquide sans pour autant changer l'écoulement du gaz. Le taux de décarburation est independent de l'interface creuset-bain liquide et de la rugosite du creuset. Les auteurs en concluent que la germination heterogene du CO sur les parois du creuset n'est pas un mecanisme determinant le taux de reaction. L'effet de la teneur en carbone du bain, de la teneur en oxygene du gaz, et de la temperature sur le taux de décarburation confmne les idees précédemment emises que le facteur déterminant le taux de reaction, pour les conditions expérimentales étudiées, est la diffusion de l'oxydant dans la phase gazeuse.