TY - THES

T1 - Einfluss ausgewählter Spurenelemente auf das Benetzungsverhalten im System Stahl-Einschluss-Feuerfest

AU - Sammer, Bernhard

N1 - gesperrt bis 05-12-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Zur Reduktion der Kohlenstoffdioxidemissionen der Stahlindustrie wird vermehrt auf den Einsatz von Elektrolichtbogenöfen gesetzt. Bei dieser Herstellroute spielt Stahlschrott als Einsatzmaterial eine entscheidende Rolle. Dieser ist jedoch oftmals mit Spurenelementen kontaminiert, welche nur schwierig oder gar nicht entfernbar sind. Während die Auswirkung dieser Elemente auf die mechanischen Eigenschaften oft gut untersucht ist, gibt es kaum Kenntnis über deren Einfluss auf das Benetzungsverhalten von Stahl. Bei sekundärmetallurgischen Behandlungen wird ein hoher Benetzungswinkel zwischen Schmelze und nichtmetallischen Einschlüssen bevorzugt, um die Abscheidung der Einschlüsse in die Schlacke zu begünstigen. Um den Einfluss von Kupfer, Molybdän und Zinn auf das Benetzungsverhalten zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit eine Reihe von Tropfenkonturanalysen an mit diesen Elementen legierten Stahlproben durchgeführt. Die Benetzungswinkel der Proben wurden auf Aluminium- und Zirkonoxid bei einer Temperatur von 1600 °C und über eine Haltedauer von 30 Minuten bestimmt. Es konnte gezeigt werden, dass diese Elemente auf beiden Substraten zu einer Verringerung des Benetzungswinkels im Vergleich zum Ausgangsmaterial führen. Dabei war die Minderung des Winkels auf Zirkonoxid stärker ausgeprägt. Bei manchen Proben war die Abnahme des Benetzungswinkels so stark, dass eine Beeinflussung des Abscheidungsverhaltenes von Einschlüssen möglich ist. Eine ausgeprägtere Abnahme des Benetzungswinkels mit zunehmenden Spurenelementgehalten konnte nicht beobachtet werden. Metallographische Untersuchungen ergaben, dass es weder auf Zirkon- noch auf Aluminiumoxid zu chemischen Veränderungen der Tropfen oder des Substrates gekommen ist. Auch die Bildung einer Reaktionsschicht war nicht zu beobachten.

AB - Zur Reduktion der Kohlenstoffdioxidemissionen der Stahlindustrie wird vermehrt auf den Einsatz von Elektrolichtbogenöfen gesetzt. Bei dieser Herstellroute spielt Stahlschrott als Einsatzmaterial eine entscheidende Rolle. Dieser ist jedoch oftmals mit Spurenelementen kontaminiert, welche nur schwierig oder gar nicht entfernbar sind. Während die Auswirkung dieser Elemente auf die mechanischen Eigenschaften oft gut untersucht ist, gibt es kaum Kenntnis über deren Einfluss auf das Benetzungsverhalten von Stahl. Bei sekundärmetallurgischen Behandlungen wird ein hoher Benetzungswinkel zwischen Schmelze und nichtmetallischen Einschlüssen bevorzugt, um die Abscheidung der Einschlüsse in die Schlacke zu begünstigen. Um den Einfluss von Kupfer, Molybdän und Zinn auf das Benetzungsverhalten zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit eine Reihe von Tropfenkonturanalysen an mit diesen Elementen legierten Stahlproben durchgeführt. Die Benetzungswinkel der Proben wurden auf Aluminium- und Zirkonoxid bei einer Temperatur von 1600 °C und über eine Haltedauer von 30 Minuten bestimmt. Es konnte gezeigt werden, dass diese Elemente auf beiden Substraten zu einer Verringerung des Benetzungswinkels im Vergleich zum Ausgangsmaterial führen. Dabei war die Minderung des Winkels auf Zirkonoxid stärker ausgeprägt. Bei manchen Proben war die Abnahme des Benetzungswinkels so stark, dass eine Beeinflussung des Abscheidungsverhaltenes von Einschlüssen möglich ist. Eine ausgeprägtere Abnahme des Benetzungswinkels mit zunehmenden Spurenelementgehalten konnte nicht beobachtet werden. Metallographische Untersuchungen ergaben, dass es weder auf Zirkon- noch auf Aluminiumoxid zu chemischen Veränderungen der Tropfen oder des Substrates gekommen ist. Auch die Bildung einer Reaktionsschicht war nicht zu beobachten.

KW - surface behavior

KW - tramp elements

KW - wetting

KW - medium-carbon steel

KW - non-metallic inclusions

KW - steel cleanness

KW - Oberflächenverhalten

KW - Spurenelemente

KW - Benetzung

KW - Medium-Carbon Stahl

KW - nicht-metallische Einschlüsse

KW - Stahlreinheit

U2 - 10.34901/mul.pub.2024.032

DO - 10.34901/mul.pub.2024.032

M3 - Masterarbeit

ER -