Abstract
Beim Stranggießen von verschiedenen Stahlqualitäten kommt es häufig zur Bildung von Ansätzen im Eintauchausguss. Dieses Phänomen wird im Allgemeinen als Clogging bezeichnet. Die entstehende Verengung des Gießkanals stört den Stahlfluss im Eintauchausguss und kann bis zum Abbruch der Gießsequenz führen. Besonders häufig tritt dieses Problem bei Ti-stabilisierten Ultra-Low Carbon (Ti-ULC) und Interstitial-free Stählen (Ti-IF) auf, was auf die Zugabe und die Wirkung von Titan bzw. Ferrotitan (FeTi) zurückzuführen ist. Statistische Untersuchungen von Stahlwerksdaten haben auch gezeigt, dass eine besonders starke Korrelation zwischen dem Ti/Al-Verhältnis in der Schmelze und dem Gießverhalten hinsichtlich der Clogging-Neigung besteht. Im Allgemeinen ist Clogging ein sehr komplexes Problem, welches durch verschiedene Mechanismen hervorgerufen werden kann. Im Fall von Ti-ULC und IF-Güten liegt die Ursache hauptsächlich in der Ablagerung von festen nichtmetallischen Einschlüssen (NMI), deren Ursprung in der Sekundärmetallurgie liegt. Der verstärkende Einfluss von Ti bzw. der Titanzugabe wird nach wie vor kontrovers diskutiert. Eine detaillierte Studie der Fachliteratur zur Erzeugung der betreffenden Stahlqualitäten nach dem Stand der Technik gibt Einblick in die vorherrschenden Bedingungen während der sekundärmetallurgischen Behandlung sowie möglicher Einflüsse der FeTi-Zugabe auf die Eigenschaften der Stähle. Im Zuge der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen der FeTi-Zugabe auf das Verhalten und die Entwicklung der Einschlusslandschaft mittels experimenteller Methoden untersucht. Detaillierte Analysen der nichtmetallischen Einschlüsse in Tauchproben aus der sekundärmetallurgischen Behandlung von Ti-IF-Stählen dienen dabei als Referenz für die Ergebnisse der Laborversuche. Basierend auf den Ergebnissen aus diesen Proben werden Laborversuche entwickelt, die neben der Al-Desoxidation auch eine nachfolgende FeTi-Zugabe ermöglichen, und die Auswirkungen dieser auf die vorhandene Einschlusspopulation untersuchen. Im Fokus dieser Arbeit stehen vor allem die Veränderungen von Anzahl, Größe, Morphologie und chemischer Zusammensetzung der nichtmetallischen Einschlüsse und möglicher Einflüsse auf das Clogging-Verhalten der Stähle. Im Zuge dieser Versuche wird auch eine neue Methode zur Probennahme entwickelt, die maßgeblich die Qualität der Proben für die nachfolgende Einschlussanalyse mittels Rasterelektronenmikroskopie verbessert. Zusätzlich findet auch ein verändertes Schema zur Klassifizierung von Einschlüssen Anwendung. Sowohl in der Literatur als auch in den vorliegenden Untersuchungen wird die Existenz von Ti-haltigen Aluminiumoxiden bestätigt. Aus diesem Grund wird ein neuer Ansatz zur Untersuchung des Benetzungsverhaltens dieser Einschlüsse in Stahlschmelzen gewählt. Dabei wird die Benetzung von flüssigen Stählen auf keramischen Schichten aus Aluminiumoxid und unterschiedlichen Anteilen von Titanoxid mittels der „Sessile Drop“-Methode charakterisiert. Die kritische Diskussion der Versuchsergebnisse in Hinblick auf ihre Übertragbarkeit auf die industriellen Prozesse sowie die Bedeutung für das Verhalten der nichtmetallischen Einschlüsse in der Sekundärmetallurgie und dem Stranggießprozess sind ebenso Teil dieser Arbeit. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse über den Einfluss der FeTi-Zugabe auf die finale Einschlusslandschaft, woraus konkrete Empfehlungen zur Herstellung von Ti-IF und Ti-ULC Stählen resultieren, die eine Reduktion der Clogging-Neigung bewirken können.
Titel in Übersetzung | Experimentelle Untersuchung des Verhaltens nicht-metallischer Einschlüsse in Ti-stabilisierten IF-Stählen und seine Bedeutung für das Clogging-Verhalten beim Stranggießen |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dr.mont. |
Gradverleihende Hochschule |
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Betreuer/-in / Berater/-in |
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Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2020 |
Bibliographische Notiz
gesperrt bis 13-03-2025Schlagwörter
- Clogging
- Eintauchausguss
- Ti-stabilisiert
- IF-Stahl
- Ferrotitan
- Nicht-metallische Einschlüsse
- Sekundärmetallurgie