Investigation of new slag compositions for the continuous casting of soft steel

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitMasterarbeitForschung

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Abstract

Gießpulver spielen beim Strangguss von Stahl eine wichtige Rolle. Zurzeit werden zur Erreichung der Produktqualitäten CaF2-hältige Gießschlacken eingesetzt, die jedoch gesundheitlich bedenklich sind. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, flurfreie Gießschlackenzusammensetzungen innerhalb des Systems Na2O-K2O-CaO-MgO-FeO-MnO-SiO2-TiO3-Al2O3-B2O3 zu entwickeln. Für das Vergießen von Weichstählen müssen Geißschlacken einen Schmelzpunkt von unter 1250°C, eine Viskosität < 3 Poise bei 1300°C und geringe Tendenz zur Ausbildung von Kristallen aufweisen. Zunächst werden thermodynamische Berechnungen mittels FactSage und die Bestimmung der optischen Basizitäten herangezogen. Einige Bor freie und borhaltige Zusammensetzungen erfüllten diese Anforderungen und wurden in weiterer Folge im Labor genauer untersucht. Ausgewählte Schlackenzusammensetzungen wurden aus reinen Rohstoffen hergestellt, bei 1400°C aufgeschmolzen und auf Raumtemperatur abgeschreckt, um die Glasbildungsneigung zu untersuchen. Jene Proben, die hauptsächlich glasig erstarrten, wurden für weitere Untersuchungen ausgewählt. Die Viskosität der Schmelzen bei 1300°C und die Break Temperature wurden mit einem Rheometer mit konzentrischen Zylindern bestimmt, wobei die Probe ausgehend von 1400°C mit 5°C/min gekühlt wurde. Mit Hilfe von Kristallisationsversuche im Kammerofen und Simultanthermoanalyse wurde die Kristallisationstemperatur ermittelt. Die Proben aus den Kristallisationsversuchen wurden anschließend mineralogisch mit Rasterelektronenmikroskop und Röntgendiffraktometer untersucht. Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder wurden mit der Single Hot Thermocouple Technique erstellt, um die Kristallisationsneigung zu bestimmen. Die vielversprechenden Zusammensetzung besteht aus folgenden Oxiden: …. . Der Schmelzpunkt beträgt 1161°C, jedoch liegt die Viskosität bei 1300°C mit 4.48 Poise über dem geforderten Wert. Daher sind Versbesserungen hinsichtlich Senkung der Viskosität notwendig. Die Nasentemperatur dieser Schlacke liegt bei 900°C; der t0.5-Wert bei 3.6±0.8 Sekunden. Die borhältige Probe mit der chemischen Zusammensetzung … hat einen Schmelzpunkt von 1188°C, eine Viskosität bei 1300°C von 2.21 Poise und eine Nasentemperatur von 700°C mit t0.5 von 6.1±1.3 Sekunden bzw. t95 von 44±13 Sekunden. Die Untersuchungen haben außerdem gezeigt, dass die Zugabe von Alumina von über 4% zu den vielversprechenden Zusammensetzungen einen Anstieg der Kristallisationsneigung aufgrund der Ausbildung von C2S zur Folge hat. Zugaben von MnO bzw. FeO in geringen Mengen zur Bor freien Zusammensetzung reduzierte deutlich die Glasbildungsneigung. Dennoch war gemeinsam mit der Zugabe von Alumina eine Verringerung der Viskosität bei gleichgleibender Glasbildungsneigung zu beobachten.

Details

Titel in ÜbersetzungUntersuchung neuer Schlackenzusammensetzungen für das Stranggießen von Weichstahl
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung28 Jun 2019
StatusVeröffentlicht - 2019