TY - BOOK

T1 - Direkte Untersuchung des Aufschmelz- und Erstarrungsverhaltens von Gießpulvern und Gießschlacken unter Anwendung von Hochtemperaturverfahren

AU - Kölbl, Nathalie

N1 - nicht gesperrt

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Gießpulver werden beim Strangguss von Stahl in der Kokille auf die flüssige Stahloberfläche aufgegeben, wo sich folgende Schichten bilden: eine Schicht aus Originalpulver, darunter eine gesinterte und auf dem Stahlbad eine flüssige Schicht. Die flüssige Gießschlacke wird in den Spalt zwischen Kokille und Strang eingezogen, wo sich eine glasige, eine kristalline und eine flüssige Schicht ausbilden. Um die Vorgänge in der Kokille unter Laborbedingungen untersuchen zu können, wurden bereits verschiedene Methoden entwickelt, die aber teilweise entweder unbefriedigende bzw. nicht immer nachvollziehbare Ergebnisse liefern. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit die Implementierung zweier Hochtemperaturuntersuchungsmethoden und die Bewertung hinsichtlich ihrer Eignung zur Charakterisierung von Gießpulvern und deren Schlacken erläutert. Bei den Methoden handelt es sich um die Heiztischmikroskopie, die sowohl eine In-situ-Untersuchung der Probe beim Aufschmelzen als auch beim Abkühlen ermöglicht, und um die Hot Thermocouple Technique, die zur Charakterisierung des Kristallisationsverhaltens transparenter Schlacken herangezogen wird. Mit Hilfe der Heiztischmikroskopie können charakterisitische Reaktionen (z.B. Kohlenstoffabbrand, Ausbildung einer Schmelzphase) einer gepressten oder gepressten und anschließend polierten Gießpulverprobe während des Aufschmelzens ermittelt werden. Im Fall einer transparenten Schmelze kann die Temperatur der Bildung der ersten Kristalle beobachtet und die Kristallform bestimmt werden. Basierend auf den bereits gewonnen Erkenntnissen wurden die Auswirkungen der Auflösung von oxidischen Einschlüssen aus dem Stahl auf das Kristallisationsverhalten der Originalschlacke simuliert und das Kristallisationsverhalten von Schlackenfilmen aus dem Betrieb im Vergleich zur Originalprobe untersucht. Die Hot Thermocouple Technique wurde nach dem Vorbild von A. Cramb mit einigen Modifikationen bezüglich Aufbau und Betrieb konstruiert. Im Gegensatz zum bereits bestehenden Equipment wurden Mess- und Heizzyklus voneinander getrennt. Außerdem wurden zwei Programme mit Hilfe der Programmierumgebung LabVIEW entwickelt, wobei eines für die Temperaturregelung und das andere für die Datenaufnahme zuständig ist. Die Inbetriebnahme des Geräts und die Einstellung geeigneter Parameter erfolgten mit einer transparenten, synthetischen NCAS-Schlacke, die eine hohe Tendenz zur Ausbildung von opaken Kristallen aufweist. Anschließend wurde die Methode zur Erstellung von Time-Temperature-Transformation- (TTT-) für 0,5% und 80% kristallinen Anteil und Continuous-Cooling-Transformation-Diagrammen (CCT-) für betrieblich eingesetzte Gießschlacken herangezogen. Die TTT-Diagramme weisen die typische Nasenform auf und können entsprechend der gebildeten Kristallformen in weitere Bereiche unterteilt werden.

AB - Gießpulver werden beim Strangguss von Stahl in der Kokille auf die flüssige Stahloberfläche aufgegeben, wo sich folgende Schichten bilden: eine Schicht aus Originalpulver, darunter eine gesinterte und auf dem Stahlbad eine flüssige Schicht. Die flüssige Gießschlacke wird in den Spalt zwischen Kokille und Strang eingezogen, wo sich eine glasige, eine kristalline und eine flüssige Schicht ausbilden. Um die Vorgänge in der Kokille unter Laborbedingungen untersuchen zu können, wurden bereits verschiedene Methoden entwickelt, die aber teilweise entweder unbefriedigende bzw. nicht immer nachvollziehbare Ergebnisse liefern. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit die Implementierung zweier Hochtemperaturuntersuchungsmethoden und die Bewertung hinsichtlich ihrer Eignung zur Charakterisierung von Gießpulvern und deren Schlacken erläutert. Bei den Methoden handelt es sich um die Heiztischmikroskopie, die sowohl eine In-situ-Untersuchung der Probe beim Aufschmelzen als auch beim Abkühlen ermöglicht, und um die Hot Thermocouple Technique, die zur Charakterisierung des Kristallisationsverhaltens transparenter Schlacken herangezogen wird. Mit Hilfe der Heiztischmikroskopie können charakterisitische Reaktionen (z.B. Kohlenstoffabbrand, Ausbildung einer Schmelzphase) einer gepressten oder gepressten und anschließend polierten Gießpulverprobe während des Aufschmelzens ermittelt werden. Im Fall einer transparenten Schmelze kann die Temperatur der Bildung der ersten Kristalle beobachtet und die Kristallform bestimmt werden. Basierend auf den bereits gewonnen Erkenntnissen wurden die Auswirkungen der Auflösung von oxidischen Einschlüssen aus dem Stahl auf das Kristallisationsverhalten der Originalschlacke simuliert und das Kristallisationsverhalten von Schlackenfilmen aus dem Betrieb im Vergleich zur Originalprobe untersucht. Die Hot Thermocouple Technique wurde nach dem Vorbild von A. Cramb mit einigen Modifikationen bezüglich Aufbau und Betrieb konstruiert. Im Gegensatz zum bereits bestehenden Equipment wurden Mess- und Heizzyklus voneinander getrennt. Außerdem wurden zwei Programme mit Hilfe der Programmierumgebung LabVIEW entwickelt, wobei eines für die Temperaturregelung und das andere für die Datenaufnahme zuständig ist. Die Inbetriebnahme des Geräts und die Einstellung geeigneter Parameter erfolgten mit einer transparenten, synthetischen NCAS-Schlacke, die eine hohe Tendenz zur Ausbildung von opaken Kristallen aufweist. Anschließend wurde die Methode zur Erstellung von Time-Temperature-Transformation- (TTT-) für 0,5% und 80% kristallinen Anteil und Continuous-Cooling-Transformation-Diagrammen (CCT-) für betrieblich eingesetzte Gießschlacken herangezogen. Die TTT-Diagramme weisen die typische Nasenform auf und können entsprechend der gebildeten Kristallformen in weitere Bereiche unterteilt werden.

KW - Heiztischmikroskop Hot Thermocouple Technique In-situ-Untersuchung Gießpulver Gießschlacke Aufschmelzverhalten Kristallisationsverhalten TTT-Diagramm CCT-Diagramm

KW - Hot Stage Microscope Hot Thermocouple Technique in-situ investigation mould powder mould slag melting behaviour crystallisation behaviour TTT-diagram CCT-diagram

M3 - Dissertation

ER -