TY - BOOK

T1 - Thermodynamische und kinetische Modellierung von LD-Konvertern

AU - Bundschuh, Philip

N1 - nicht gesperrt

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Diese Arbeit basiert auf der hervorragenden Vorarbeit von Mag. Dr.mont. Lytvynyuk, welcher das Fundament des jetzigen Konvertermodells entwickelte. Der Schwerpunkt liegt in der Überprüfung aller entwickelten Funktionen, einerseits hinsichtlich Verifikation des thermodynamisch und kinetischen Reaktionsmodells respektive den verschiedenen, postulierten Auflösungsmodellen der chargierten Materialien und andererseits dem zugrundeliegenden Massen- und Energiebilanzierungsmodell. In weiterer Folge wurden Validierungen mittels Industriedaten, die seitens der voestalpine Stahl Donawitz GmbH zur Verfügung gestellt wurden, durchgeführt. Welche schlussendlich zu zwei Konverter-Kampagnen mittels Einsatz einer definierten Schottsorte führten, um einen ausschlaggebenden Einflussfaktor für den Endgehalt von Phosphor und Mangan im Rohstahl zu eliminieren. Außerdem dienten die Chargen der voestalpine Stahl Linz GmbH zurr Validierung hinsichtlich des Modellverhaltens bei unterschiedlicher Fahrweise (Lanzenstellung, Schrottsorten etc.) und Geometrie (Baddurchmesser, Spüler, etc.). Dadurch konnten die Schwachpunkte des Modells aufgedeckt und ausgebessert werden. Die Hauptentwicklung liegt in der semi-empirischen mathematischen Formulierung der Reaktionsfläche zwischen der Metall/Schlacken/Gas Phase. In diese fließen Größen wie der Druck nach dem Regelventil, die Düsengeometrie, Oberflächenspannung, Dichte und Viskosität des Metalls bzw. Schlacke, Tropfengröße, -verweilzeit u.v.w. ein. Des Weiteren wurden mittels FactSageTM 4500 pseudo-ternäre Phasendiagramme aus den Komponenten SiO2-FeO-CaO-(0-40wt.%MgO)-(0-40)wt.%MnO-Fe gerechnet. Diese dienen als Grundlage zur Bestimmung der Sättigungskonzentration von CaO und MgO. Diese Werte sind entscheidend hinsichtlich der Bestimmung der chemischen Triebkraft der Auflösung. Jedoch musste festgestellt werden, dass trotz hinreichender Genauigkeit der Datenbanken, die Wahl der stabilen Phasen maßgeblichen Einfluss auf die errechneten Sättigungslinien hat. Hier müssen weitere Versuche durchgeführt werden, um die errechneten Diagramme zu verifizieren. Hinsichtlich Bestimmung dynamischer Massentransferkoeffizienten von CaO wurde ein Experiment entwickelt unter Bedingungen von Startschlacken des LD-Prozesses. Ebenso entscheidend ist die Entwicklung des Pre-Prozessors, um die Zeit vor dem Anblasen zu modellieren. Hier liegt das Hauptaugenmerk auf dem Verhalten der Restschlacke und dem Schrott.

AB - Diese Arbeit basiert auf der hervorragenden Vorarbeit von Mag. Dr.mont. Lytvynyuk, welcher das Fundament des jetzigen Konvertermodells entwickelte. Der Schwerpunkt liegt in der Überprüfung aller entwickelten Funktionen, einerseits hinsichtlich Verifikation des thermodynamisch und kinetischen Reaktionsmodells respektive den verschiedenen, postulierten Auflösungsmodellen der chargierten Materialien und andererseits dem zugrundeliegenden Massen- und Energiebilanzierungsmodell. In weiterer Folge wurden Validierungen mittels Industriedaten, die seitens der voestalpine Stahl Donawitz GmbH zur Verfügung gestellt wurden, durchgeführt. Welche schlussendlich zu zwei Konverter-Kampagnen mittels Einsatz einer definierten Schottsorte führten, um einen ausschlaggebenden Einflussfaktor für den Endgehalt von Phosphor und Mangan im Rohstahl zu eliminieren. Außerdem dienten die Chargen der voestalpine Stahl Linz GmbH zurr Validierung hinsichtlich des Modellverhaltens bei unterschiedlicher Fahrweise (Lanzenstellung, Schrottsorten etc.) und Geometrie (Baddurchmesser, Spüler, etc.). Dadurch konnten die Schwachpunkte des Modells aufgedeckt und ausgebessert werden. Die Hauptentwicklung liegt in der semi-empirischen mathematischen Formulierung der Reaktionsfläche zwischen der Metall/Schlacken/Gas Phase. In diese fließen Größen wie der Druck nach dem Regelventil, die Düsengeometrie, Oberflächenspannung, Dichte und Viskosität des Metalls bzw. Schlacke, Tropfengröße, -verweilzeit u.v.w. ein. Des Weiteren wurden mittels FactSageTM 4500 pseudo-ternäre Phasendiagramme aus den Komponenten SiO2-FeO-CaO-(0-40wt.%MgO)-(0-40)wt.%MnO-Fe gerechnet. Diese dienen als Grundlage zur Bestimmung der Sättigungskonzentration von CaO und MgO. Diese Werte sind entscheidend hinsichtlich der Bestimmung der chemischen Triebkraft der Auflösung. Jedoch musste festgestellt werden, dass trotz hinreichender Genauigkeit der Datenbanken, die Wahl der stabilen Phasen maßgeblichen Einfluss auf die errechneten Sättigungslinien hat. Hier müssen weitere Versuche durchgeführt werden, um die errechneten Diagramme zu verifizieren. Hinsichtlich Bestimmung dynamischer Massentransferkoeffizienten von CaO wurde ein Experiment entwickelt unter Bedingungen von Startschlacken des LD-Prozesses. Ebenso entscheidend ist die Entwicklung des Pre-Prozessors, um die Zeit vor dem Anblasen zu modellieren. Hier liegt das Hauptaugenmerk auf dem Verhalten der Restschlacke und dem Schrott.

KW - BOF-converter

KW - Thermodynamic and kinetic

KW - Modelling

KW - Interaction Area of metall/slag/gas

KW - Multicomponent slag Phase diagrams

KW - Masstransfer coeffizient in slags

KW - Dissolution of Lime

KW - Pre-Processor modelling

KW - LD-Konverter

KW - Thermodynamik und Kinetik

KW - Modellierung

KW - Reaktionsfläche Metall/Schlacke/Gas

KW - Multikomponenten Schlacken Phasendiagramme

KW - Masstransfer-Koeffizient in Schlacken

KW - Auflösung von Kalk

KW - Pre-Processor Modellierung

M3 - Dissertation

ER -