Influence of humid atmosphere on crystallization behavior of slag systems used in continuous casting of steels

• Autor(a) principal: Silva, Daniel dos Reis
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/219685
• topic: Lingotamento contínuo; Aço : Fabricação; Escória; Cristalização

Der Einfluss der feuchten Atmosphäre auf das Kristallisationsverhalten von Formpulvern, die beim Stranggießen von Stahl verwendet werden, ist Gegenstand der vorliegenden Doktorarbeit. Die experimentellen Verfahren wurden am Institut für Eisen- und Stahltechnologie der Technischen Universität Bergakademie Freiberg und an der Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasilien, durchgeführt. In der vorliegenden Studie wurde die Single Hot Thermocouple (SHTT) -Technik angewendet, um den Einfluss von Feuchtigkeit auf das Kristallisationsverhalten von Formpulvern zu untersuchen. Auf der Basis des CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-Schlackensystems wurden fünf verschiedene Formpulverzusammensetzungen hergestellt und einer kontinuierlichen Abkühlung und isothermen experimentellen Messungen in einer inerten Atmosphäre von Argon (Ar) und in zwei verschiedenen Gasgemischen Ar-Wasserdampf mit 3,34% H2O und 12,49% H2O unterzogen. Diagramme zur kontinuierlichen Kühltransformation (CCT) und ZeitTemperatur-Transformation (TTT) wurden erhalten und analysiert. CCT- und TTT-Diagramme zeigten eine starke Tendenz von Schlacken, mit zunehmendem TiO2-Gehalt (0,5 – 5,0 Gew .-%) Glas zu bilden;jedoch die Zugaben von MgO erhöhen die Kristallisationsgeschwindigkeit sowie den Kristallisationstemperaturbereich erheblich. Die Wirkung von Wasserdampf auf das Kristallisationsverhalten der vorgeschlagenen Formpulver war je nach chemischer Schlackenzusammensetzung und Temperatur unterschiedlich. In Schlacken mit höherem Polymerisationsgrad wurde ein deutlicher Anstieg der Kristallisationsrate und des Kristallisationstemperaturbereichs in Gegenwart einer feuchten Atmosphäre beobachtet. In stärker depolymerisierten Schlacken ist ein solcher Effekt weniger ausgeprägt, hauptsächlich in Bezug auf den Kristallisationstemperaturbereich. Ein weiterer wichtiger Aspekt war der Einfluss der Temperatur auf die Wirkung von Wasser auf das Kristallisationsverhalten der Formpulver. Für eine bestimmte Schlacke kann Wasser je nach Temperaturbereich entweder als Polymerisations- oder Depolymerisationsmittel wirken und das amphotere Verhalten von Wasser freilegen. Für dasselbe Schlackensystem konnten unterschiedliche Trends hinsichtlich des Einflusses von Wasser auf das Kristallisationsverhalten als Funktion von Wasser beobachtet werden. Es wurde festgestellt, dass der Beginn der Kristallisation bei höheren Temperaturen und bei Messungen in feuchter Atmosphäre behindert wurde. Bei Zwischentemperaturen war die Wirkung von Wasser auf die Kristallisation beträchtlich gering. Die Kristallisationsrate wurde jedoch bei niedrigeren Temperaturen in Gegenwart von Wasserdampf verbessert. Ein solches Verhalten wurde auf Änderungen des Polymerisationsgrades mit der Temperatur zurückgeführt. Dies zeigte sich am deutlichsten bei Schlacken mit einem höheren nominalen NBO/T. Es wird vermutet, dass der Einfluss der Temperatur auf die Wirkung von Wasser auf das Kristallisationsverhalten in Schlacken in einem Bereich von NBO/T zwischen ungefähr 1,0 und 2,0 stärker ist. Schließlich wurden thermodynamische Berechnungen mit FactSage 6.4 durchgeführt, um die Wasserkapazität der Formpulver abzuschätzen. Die Ergebnisse thermodynamischer Berechnungen zeigten eine Zunahme der Wasserkapazität mit einer Zunahme des MgO-Gehalts. Die Ergebnisse der Wasserkapazität wurden auch als Funktion einiger berechneter Strukturparameter ausgedrückt, nämlich NBO/T und optische Basizität. Die Wasserkapazität zeigte große Unterschiede in einem engen Bereich der optischen Basizität; während ein Trend zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit mit zunehmendem Grad der Schlackendepolymerisation beobachtet werden kann.