TY - JOUR

T1 - Einfluss von Kohlenstoff auf das Aufschmelzverhalten eines Gießpulvers bei hohen Heizraten

AU - Gruber, Nathalie

PY - 2023/10/25

Y1 - 2023/10/25

N2 - Gießpulver für den Strangguss von Stahl enthalten unterschiedliche Kohlenstoffträger in unterschiedlichen Mengen, die das Aufschmelzverhalten kontrollieren. Wird Kohlenstoff während des Aufschmelzens nicht vollständig oxidiert, reichern sich die Partikel auf der flüssigen Schlackenschicht an. In Kontakt mit der Stahlschmelze führen diese zu einem Aufkohlen des Stahles, was in weiterer Folge die Produktqualität negativ beeinflusst. Daher werden Gießpulver mit sehr niedrigem bzw. ohne freien Kohlenstoffgehalt benötigt. Um den Kohlenstoff durch eine geeignete Komponente zu ersetzen, muss zuerst dessen Auswirkung auf das Aufschmelzverhalten unter prozessnahen Bedingungen (z. B. hohe Heizraten) untersucht werden. Dafür wurde eine neuartige Versuchsdurchführung entwickelt: Um die Auswirkung unterschiedlicher Kohlenstoffgehalte auf das Aufschmelzverhalten zu untersuchen, wurden einem granuliertem ULC-Gießpulver unterschiedliche Mengen an Graphit zugesetzt (0 %, 1 %, 2 %, 5 %). Zusätzlich wurden die Granalien dieses Pulver zerstört und mit 5 % Graphit vermischt, um den Effekt der Granulation zu untersuchen. Zur Reduktion der Sauerstoffzufuhr wurden die Proben in verschlossenen Stahltiegeln in den vorgeheizten Ofen (700–1300 °C) gestellt und anschließend mineralogisch untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Versuchsdurchführung für die Charakterisierung des Aufschmelzverhaltens von Gießpulvern geeignet ist. Bei niedrigen Temperaturen reduziert der zugesetzte Kohlenstoff einerseits die Bildung neuer fester Phasen (z. B. Cuspidin) durch Verminderung des Partikelkontakts, anderserseits aber auch die Bildung einer flüssigen Phase. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt werden die Reaktionen zu höheren Temperaturen verschoben. Dieser Effekt zeigt sich noch deutlicher bei der Pulverprobe. Während die Pulverproben bei hohen Temperaturen eine homogene Schmelzphase ausbilden, schmelzen Granalien unabhängig voneinander. Basierend auf diesen Ergebnissen muss der Ersatzrohstoff die Festkörperreaktion verlangsamen und bis zu hohen Temperaturen stabil sein.

AB - Gießpulver für den Strangguss von Stahl enthalten unterschiedliche Kohlenstoffträger in unterschiedlichen Mengen, die das Aufschmelzverhalten kontrollieren. Wird Kohlenstoff während des Aufschmelzens nicht vollständig oxidiert, reichern sich die Partikel auf der flüssigen Schlackenschicht an. In Kontakt mit der Stahlschmelze führen diese zu einem Aufkohlen des Stahles, was in weiterer Folge die Produktqualität negativ beeinflusst. Daher werden Gießpulver mit sehr niedrigem bzw. ohne freien Kohlenstoffgehalt benötigt. Um den Kohlenstoff durch eine geeignete Komponente zu ersetzen, muss zuerst dessen Auswirkung auf das Aufschmelzverhalten unter prozessnahen Bedingungen (z. B. hohe Heizraten) untersucht werden. Dafür wurde eine neuartige Versuchsdurchführung entwickelt: Um die Auswirkung unterschiedlicher Kohlenstoffgehalte auf das Aufschmelzverhalten zu untersuchen, wurden einem granuliertem ULC-Gießpulver unterschiedliche Mengen an Graphit zugesetzt (0 %, 1 %, 2 %, 5 %). Zusätzlich wurden die Granalien dieses Pulver zerstört und mit 5 % Graphit vermischt, um den Effekt der Granulation zu untersuchen. Zur Reduktion der Sauerstoffzufuhr wurden die Proben in verschlossenen Stahltiegeln in den vorgeheizten Ofen (700–1300 °C) gestellt und anschließend mineralogisch untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Versuchsdurchführung für die Charakterisierung des Aufschmelzverhaltens von Gießpulvern geeignet ist. Bei niedrigen Temperaturen reduziert der zugesetzte Kohlenstoff einerseits die Bildung neuer fester Phasen (z. B. Cuspidin) durch Verminderung des Partikelkontakts, anderserseits aber auch die Bildung einer flüssigen Phase. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt werden die Reaktionen zu höheren Temperaturen verschoben. Dieser Effekt zeigt sich noch deutlicher bei der Pulverprobe. Während die Pulverproben bei hohen Temperaturen eine homogene Schmelzphase ausbilden, schmelzen Granalien unabhängig voneinander. Basierend auf diesen Ergebnissen muss der Ersatzrohstoff die Festkörperreaktion verlangsamen und bis zu hohen Temperaturen stabil sein.

KW - mold powder

KW - free of elementary carbon

KW - melting behavior

KW - carbon replacement

KW - SiC

U2 - 10.1007/s00501-023-01397-6

DO - 10.1007/s00501-023-01397-6

M3 - Artikel

VL - 168.2023

SP - 521

EP - 526

JO - Berg- und hüttenmännische Monatshefte : BHM

JF - Berg- und hüttenmännische Monatshefte : BHM

SN - 0005-8912

IS - 10

ER -