Thermodynamic and kinetic modeling of metallurgical reactions

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Im Zuge dieser Arbeit wurde ein neues Modell zur Simulation des Sauerstoffblaskonverter-Verfahrens auf Basis einer umfangreichen Studie von kinetischen Grundlagen und Theorien entwickelt. Das hierbei verwendete Konzept basiert auf der Grundlage eines gekoppelten Reaktionsmodells, welches sowohl kinetische als auch thermodynamische Berechnungen beinhaltet. Der thermodynamische Teil inkludiert die Berechnung von Gleichgewichtskonstanten für die Oxidationsreaktionen, die Bestimmung von Aktivititätskoeffizienten für das Schmelzbad nach der Wagner-Lupis-Elliot Methode und die der Schlackenphase nach der kollektiven Elektronen-Theorie. Der kinetische Teil beinhaltet neben der Berechnung von Kohlenmonoxid-Gasbildungsraten und den Mischungsenergien auch die Berechnung von Massentransportkoeffizienten in der Stahl- und Schlackenphase. Für die Bestimmung der Massentransportkoeffizienten wurden sowohl technologische Prozessparameter als auch spezifische Konvertergeometrien berücksichtigt. In diversen Hilfsmodellen wurde neben der Berechnung der Kalk- und Schrottauflösung die entsprechende Reaktionsfläche sowie die Nachverbrennung und Staubbildungsmenge implementiert. Ein weiterer wesentlicher Teil des Modells besteht aus der Berechnung einer Wärmebilanz, wobei die Aufheiz- und Auflösungsraten sämtlicher Aufgabematerialien berücksichtigt wurden. Die bereits erwähnten Hilfsmodelle lassen sich je nach Bedarf für unterschiedliche Prozessbedingungen und Konvertertypen modifizieren. Mit Hilfe des entwickelten Models können neben der Abstichtemperatur und Stahlzusammensetzung auch deren Einflussgrößen sowie das Auflösungsverhalten der Zuschlagsstoffe simuliert werden, wobei diese durch Verwendung von Korrekturparametern auf unterschiedlichste Konvertertypen angepasst werden können. Die Endversion des Simulationsmodels besteht aus einem eigenständigen Software- Programm mit integrierter grafischer Benutzeroberfläche.

Details

Titel in ÜbersetzungTermodynamisch-kinetische Modellierung von Reaktionen der Stahlherstellung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2013