Modification of Oxide Inclusions due to Steel-Slag Interactions with Special Focus on the Electroslag Remelting Process

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Die Eigenschaften von Edelstählen stehen in engem Zusammenhang mit ihrem Reinheitsgrad. Das Elektroschlacke-Umschmelzen (ESU) bewirkt eine deutliche Abnahme des mittleren Einschlussgehalts, welche durch den Kontakt des flüssigen Metalls mit einem reaktiven Schlackenbad an verschiedenen Reaktionsorten bestimmt wird. Um den Reinheitsgrad zu verbessern, ist das Verständnis der Reaktionen an den Stahl/Schlacke Grenzflächen entscheidend. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Veränderung von oxidischen Einschlüssen im Stahl X38CrMoV5-1 durch das Umschmelzen mittels experimenteller, thermodynamischer und kinetischer Betrachtungen untersucht, wobei im Speziellen auf den Spinelltyp MgOAl2O3 eingegangen wird. Dazu wurden Proben aus dem ESU-Prozess analysiert als auch Laborversuchen in einem Tammann Ofen durchgeführt. Nachfolgende REM/EDX Messungen erlauben einen umfassenden Einblick hinsichtlich Größe, Zusammensetzung und Morphologie der Einschlüsse. Für die thermodynamischen Berechnungen wurde die Software FactSage verwendet. Zudem konnte mithilfe eines Laserkonfokalmikroskops das Auflöseverhalten von Oxiden in Flussspat-hältigen Schlacken in-situ beobachtet werden. Ein entwickeltes geometrisch-statistisches Modell bewertet in Kombination mit experimentellen Analysen die Repräsentativität von automatisierten REM/EDX Messungen unter den definierten Bedingungen. Zudem werden die Grenzen dieser Methode kritisch beleuchtet. Die morphologische Veränderung der Einschlüsse bildet einen wesentlichen Bestandteil der Arbeit und auch die Grundlage für die Beschreibung der Modifikationsmechanismen während des Umschmelzens. Neben der Bestimmung des maßgeblichen Reaktionsortes, wird der Einfluss der Elektrodenqualität auf die schlussendliche Einschlusslandschaft im umgeschmolzenen Block bewertet. Zudem werden die Bedeutung der Schlackenzusammensetzung und der Verweilzeit von Einschlüssen im Pool diskutiert. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die essentiellen Einflussfaktoren hinsichtlich der Abscheidungsrate nichtmetallischer Einschlüsse im ESU-Prozess und bilden damit die Basis für eine weitere Prozessoptimierung.

Details

Titel in ÜbersetzungAuswirkung von Stahl-Schlacke Reaktionen auf das Verhalten oxidischer Einschlüsse unter den Bedingungen des Elektroschlacke-Umschmelzprozesses
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2011