TY - THES

T1 - Entwicklung calciumaluminatischer Gießschlacken unter Einbeziehung von Bor

AU - Prinz, Gerald

N1 - nicht gesperrt

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Neue Stahlsorten, sogenannte TRIP- Stähle haben, abhängig von deren Si- Konzentration, einen signifikant höheren Anteil an Aluminium, im Vergleich zu herkömmlichen Al- beruhigten Stählen. TRIP- Stähle gelten als sehr reaktiv. Dies führt zu signifikanten Veränderungen der thermophysikalischen Eigenschaften der Schlacken, wie beispielsweise der Viskosität. Es müssen neue Gießpulver entwickelt werden, die mit den TRIP- Stählen weniger reagieren. Diese werden als calciumaluminatische Schlacken bezeichnet. In dieser Arbeit galt ein Hauptaugenmerk den rheologischen Eigenschaften und der Kristallisation neuer Gießschlacken. Insgesamt wurden die Liquidustemperaturen und die Viskosität bei 1300 °C für über 100 Zusammensetzungen mit dem Softwareprogramm FactSage simuliert. Anhand der Resultate erfolgte die Auswahl von 13 Zusammensetzungen für Tastversuche. Diese wurden vorgelegt, geschmolzen und auf eine Stahlplatte vergossen. Für die Vorauswahl erfolgte eine visuelle Beurteilung der Fließfähigkeit. Die Schlacken wurden aufgemahlen und mineralogisch analysiert. Neun dieser Schlacken wurden zusätzlich mittels simultaner thermischer Analyse (STA) untersucht. Die drei vielversprechendsten Zusammensetzungen 66, 68 und 70 weisen ein C/A- Verhältnis zwischen 0,96 und 0,91 bei einen B2O3- Gehalt von 4,5 - 6,5 Gew-% auf. Sie haben desweiteren einen Li2O- Gehalt von 6 Gew-%, einen Na2O- Gehalt von 8 Gew-% und wurden in den Hauptversuchen getestet. Diese waren der Inclined Plane Test (IPT), der Furnace Crystallisation Test (FCT) sowie Messungen mittels Hochtemperatur- Rheometer. Die chemischen Zusammensetzungen der Schlacken 66 - 70 liegen sehr nahe beieinander, weshalb sich ihre Phasenbestände ähneln. Es konnte in allen drei ein γ- LiAlO2, Ca3B2O6, CaO, Ca3Al2O6 und ein Na0,875Al0,875Si0,125O2 detektiert werden. Die Zusammensetzung 68 wies darüber hinaus noch ein 11CaO*7Al2O3*CaF2 als zusätzliche Phase auf. Die Liquidustemperatur betrug in der STA für drei Zusammensetzungen zwischen 1173°C und 1194 °C. Die beim FCT detektierten Liquidustemperaturen lagen in einem Bereich von 1124 °C bis 1154 °C. Die jeweils gemessene Viskosität bei 1300 °C betrug 3,7 Poise (Zusammensetzung 66), 1,3 Poise (Zusammensetzung 68) und 5,2 Poise (Zusammensetzung 70).

AB - Neue Stahlsorten, sogenannte TRIP- Stähle haben, abhängig von deren Si- Konzentration, einen signifikant höheren Anteil an Aluminium, im Vergleich zu herkömmlichen Al- beruhigten Stählen. TRIP- Stähle gelten als sehr reaktiv. Dies führt zu signifikanten Veränderungen der thermophysikalischen Eigenschaften der Schlacken, wie beispielsweise der Viskosität. Es müssen neue Gießpulver entwickelt werden, die mit den TRIP- Stählen weniger reagieren. Diese werden als calciumaluminatische Schlacken bezeichnet. In dieser Arbeit galt ein Hauptaugenmerk den rheologischen Eigenschaften und der Kristallisation neuer Gießschlacken. Insgesamt wurden die Liquidustemperaturen und die Viskosität bei 1300 °C für über 100 Zusammensetzungen mit dem Softwareprogramm FactSage simuliert. Anhand der Resultate erfolgte die Auswahl von 13 Zusammensetzungen für Tastversuche. Diese wurden vorgelegt, geschmolzen und auf eine Stahlplatte vergossen. Für die Vorauswahl erfolgte eine visuelle Beurteilung der Fließfähigkeit. Die Schlacken wurden aufgemahlen und mineralogisch analysiert. Neun dieser Schlacken wurden zusätzlich mittels simultaner thermischer Analyse (STA) untersucht. Die drei vielversprechendsten Zusammensetzungen 66, 68 und 70 weisen ein C/A- Verhältnis zwischen 0,96 und 0,91 bei einen B2O3- Gehalt von 4,5 - 6,5 Gew-% auf. Sie haben desweiteren einen Li2O- Gehalt von 6 Gew-%, einen Na2O- Gehalt von 8 Gew-% und wurden in den Hauptversuchen getestet. Diese waren der Inclined Plane Test (IPT), der Furnace Crystallisation Test (FCT) sowie Messungen mittels Hochtemperatur- Rheometer. Die chemischen Zusammensetzungen der Schlacken 66 - 70 liegen sehr nahe beieinander, weshalb sich ihre Phasenbestände ähneln. Es konnte in allen drei ein γ- LiAlO2, Ca3B2O6, CaO, Ca3Al2O6 und ein Na0,875Al0,875Si0,125O2 detektiert werden. Die Zusammensetzung 68 wies darüber hinaus noch ein 11CaO*7Al2O3*CaF2 als zusätzliche Phase auf. Die Liquidustemperatur betrug in der STA für drei Zusammensetzungen zwischen 1173°C und 1194 °C. Die beim FCT detektierten Liquidustemperaturen lagen in einem Bereich von 1124 °C bis 1154 °C. Die jeweils gemessene Viskosität bei 1300 °C betrug 3,7 Poise (Zusammensetzung 66), 1,3 Poise (Zusammensetzung 68) und 5,2 Poise (Zusammensetzung 70).

KW - Viskosität

KW - SiO2- reduzierte Gießpulver

KW - Rheometrie

KW - FCT

KW - IPT

KW - B2O3

KW - mould flux

KW - viscosity measurment

KW - SiO2 reduced mould fluxes

KW - Inclined Plane Test (IPT)

KW - Furnace Crystallization Test (FCT)

KW - high temperature rheometer

KW - B2O3

M3 - Masterarbeit

ER -