Projektmenu

Einleitung

Der Schwerpunkt der Forschungsprojekte in Area 2 liegt auf pyrometallurgischen Prozessen, charakterisiert durch ihre hohen Betriebstemperaturen sowie dem flüssigen Zustand der Produkte und Nebenprodukte, die in den Prozessen entstehen. Dieser Bereich deckt die Prozesse der Roheisen- und Stahlherstellung sowie die Produktion von Spezialstählen ab und befasst sich mit dem Einfluss der entstehenden flüssigen Produkte und Nebenprodukte auf die Feuerfestmaterialien.

   

Ziele & Motivation

  • Reduktionstechnologien in der Eisen- und Nichteisenmetallurgie
  • Einfluss von Zusatzstoffen auf die Prozesseigenschaften des BOF-Prozesses
  • Stahlveredelungsprozesse für Spezialstähle
  • Verhalten und Charakterisierung von Feuerfestmaterialien
Kontaktperson

Irmela Kofler
Management Area 2 & 3

 +43 732 6989 75627

Unsere Ziele

Eine neue Messmethode für Ersatzreduktionsmittel im Hochofen soll entwickelt und angewandt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen als Validierung der bestehenden CFD-Modelle herangezogen werden. Zusätzlich kann die Online-Überprüfung des Prozesses optimiert werden. Die Aufbereitung von alternativen Reduktionsmitteln und die gleichzeitige Rückgewinnung von metallischen Wertstoffnebenprodukten stehen im Vordergrund. Zusätzlich wird eine Online-Messmethode zur Bestimmung des Metallisierungsgrades von Eisenschwamm (Direct Reducd Iron, DRI) entwickelt.

Um den BOF-Prozess zu optimieren, werden bestehende Thermodynamik- und Kinetikmodelle adaptiert. Im Vordergrund steht dabei, die Anzahl der notwendigen Einflussparameter bestmöglich zu minimieren. Modelle für die Badbewegung, die Gaszusammensetzung in der Blaselanze und die Fe-Gewinnung werden entwickelt. Weiters untersucht werden Zusatzstoffe für die Konverterschlacke, das Schlackenrecycling sowie das Wiedereinsetzen von Schlacke aus der Sekundärmetallurgie. Somit wird die interne Recyclingrate im Stahlwerk erhöht und die Menge der zu deponierenden Reststoffe verringert.

Der Effekt nichtmetallischer Einschlüsse auf Materialeigenschaften wie Ermüdung, Schlagzähigkeit und Lochfraßkorrosionsbeständigkeit wird untersucht. In einer Labor ESU-Anlage werden Elektroden umgeschmolzen, welche unter industriellen Bedingungen beim Strangguss blockgegossen werden. Für optimale Einschlusstypen werden unterschiedliche Schlacken verwendet. Rasterelektronenmikroskopie (Practical Scanning Electron Microscopy, P-SEM), unterstützt durch automatisierte optische Messungen, stellt die vorrangige Untersuchungsmethode dar.

Mit CFD- und thermochemischen Simulationen wird der Einfluss von Material- und Prozessparametern auf den Verschleiß feuerfester Materialien bestimmt. Zum Beispiel wird der Zusammenhang zwischen Erosion und auftretenden Scherspannungen quantifiziert. Im Zuge von Experimenten werden die Simulationsergebnisse überprüft. Zusätzlich soll mithilfe bestimmter Analysenmethoden eine Materialdatenbank erstellt werden.

Ergebnisse und Anwendung

In Area 2 werden die unterschiedlichen metallurgischen Prozesse im Hochtemperaturbereich behandelt. Im Detail werden die Themen im Labormaßstab aber auch direkt vor Ort bei großtechnischen Anwendungen sowie mit thermodynamischen und kinetischen Modellen und mit unterschiedlichen Simulationsprogrammen untersucht.

Durch Kombination geeigneter Messsignale kann eine optimierte Prozesskontrolle erzielt werden. Die thermodynamischen und kinetischen Modelle ermöglichen eine Off-Line und On-Line Möglichkeit zur Prozessoptimierung. Die Verifizierung thermodynamischer Berechnungen mittels experimenteller Daten ergibt Möglichkeiten und Grenzen, neue Systeme zu beschreiben hinsichtlich ihrer Eignung  zur Umsetzung in der Praxis. Daher können die Ergebnisse direkt in die industrielle Produktion übertragen werden. Statistische Prozessmodellierung wird zu einem Set von Einflussparametern führen. Die Projektergebnisse können in die Arbeiten der industriellen Partner implementiert und weltweit vermarktet werden.