Investigation of particle attraction by steel/refractory and steel/gas interfaces and the associated relevance for clogging in casting processes

Titel in Übersetzung: Untersuchung der Partikelanziehung durch Stahl / Feuerfest und Stahl / Gas Grenzflächen und die damit verbundene Relevanz für Clogging in Gießprozessen

Uxia Dieguez Salgado

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Clogging beim Stranggießen von Stahl ist der Aufbau von Partikeln im Strömungskontrollsystem. Neben anderen Gründen können sich bereits vorhandene nichtmetallische Einschlüsse (NMIs) -hauptsächlich aus der Pfannenbehandlung- an der feuerfesten Wand ablagern und die Strömungsverhältnisse des Mediums unterbrechen oder stören. Da die NMIs im Stahl nicht vollständig vermieden werden können, ist ein tieferes Verständnis ihrer Entwicklung während des Prozesses erforderlich. Dies beinhaltet die Abscheidung von Mikroeinschlüssen an der Stahl/Feuerfest-Grenzfläche in der SEN zwischen dem Tundish und der Form. Der Depositionsmechanismus für Desoxidationsprodukte an der SEN-Wand wird in Kapitel 1 untersucht. Die Einschlüsse, die von der Massenschmelze zur Grenzschicht transportiert werden, können an der Stahl/Feuerfest-Grenzfläche haften. Wenn sie aufgrund von Ablösungskräften, die mit dem Fluidstrom und den Materialbedingungen zusammenhängen, nicht entfernt werden, sintern sie. Es wird angenommen, dass die Grenzflächeneigenschaften des NMI-Stahl-feuerfesten Systems eine Schlüsselrolle bei der Adhäsion oder Ablösung des NMI an der Stahl/Feuerfest-Grenzfläche spielen. Der Verstopfungsmechanismus und die Kräfte, die bei der Haftung von NMI an der Wand auftreten, werden vorgestellt. Darüber hinaus werden einige Verstopfungs-Gegenmaßnahmen kommentiert. In Kapitel 2 sind die Methoden zur Bewertung der Clogging zusammengefasst. In dieser Arbeit wurde die Hochtemperatur-Laser-Scanning-Konfokalmikroskopie (HT-LSCM) als eine qualitative Methode ausgewählt, um zu untersuchen, wie die Benetzbarkeit des Systems NMI-Stahl-feuerfest das Cloggingproblem beeinflusst. Zu diesem Zweck wurde ein zweistufiger Set-up entwickelt. Die Endgültigkeit dieses Experiments ist die Untersuchung der Wirkung:(1) NMIs Benetzbarkeit bei der Abscheidung von NMIs an einer Stahl/Keramik-Grenzfläche(2)Keramische Benetzbarkeit bei der Abscheidung von NMIs an einer Stahl/Keramik-Grenzfläche. Die gewählte Methodik zeigt ein hohes Potential, um vorherzusagen, wie eine Grenzflächeneigenschaft, wie beispielsweise die Benetzbarkeit, die NMI-Trennungsneigung an bestimmten refraktorischen Grenzflächen beeinflusst. Die Ergebnisse werden mit einem theoretischen Modell verglichen. Darüber hinaus werden Hochtemperatur-Tropfenkonturanalysen (HT-DSA) durchgeführt, um die Übereinstimmung zwischen den HT-LSCM-Beobachtungen und der Benetzbarkeit zu bestätigen. Ein detailliertes Modell wird abgeleitet, um die kritischen Bedingungen für die Ablösung von NMIs von der Düsenwand in Kapitel 3 vorherzusagen. Es basiert auf den lokalen hydrodynamischen Bedingungen kombiniert mit den spezifischen Grenzflächeneigenschaften im System NMI-Stahl-feuerfest. An der Stahl/Feuerfest-Grenzfläche werden drei Ablösungskriterien entwickelt. Das Modell wird implementiert, um zu untersuchen, wie die Grenzflächeneigenschaften des Systems NMI-Stahl-Feuerfest die Adhäsion oder Ablösung von NMIs an der Stahl / Keramik-Grenzfläche beeinflussen können. Die Einspritzung von Argongas in den Strömungssteuerungsbereich des SEN wird durchgeführt, um Verstopfungsprobleme zu verringern. Das Verhalten der Argonblasen an der Stahl/Feuerfest-Grenzfläche und der Abscheidemechanismus von NMI an der Stahl/Gas-Grenzfläche wird in Kapitel 4 untersucht. Es werden zwei Ablösungskriterien entwickelt, um Folgendes zu untersuchen:(1)Die Größe der Blasen, die an der Stahl/Feuerfest-Grenzfläche stabil sein können, und (2)die Ablösung von NMIs von den Blasen, sobald sie an der Stahl/Gas-Grenzfläche anhaften. Die Rolle von Argon im System wird im Vergleich mit dem Modell für die Haftung von Desoxidationsprodukten an der Stahl/Feuerfest-Grenzfläche diskutiert. Abschließend wird die damit verbundene Relevanz für das Verstopfen der NMIs an Stahl/Feuerfest- und Stahl/Gas-Grenzflächen in Kapitel 5 vorgestellt. Die Auswahl der clogging gegenmaßnahmen wird diskutiert.
Titel in ÜbersetzungUntersuchung der Partikelanziehung durch Stahl / Feuerfest und Stahl / Gas Grenzflächen und die damit verbundene Relevanz für Clogging in Gießprozessen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Christian, Beurteiler B (intern)
  • Bernhard, Christian, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • sekundäre Stahlerzeugung
  • Clogging
  • Nichtmetallische Einschlüsse
  • Stahl
  • Feuerfest
  • Benetzbarkeit

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