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Einleitung

Derzeit beläuft sich der Anteil des Stranggießens in der weltweiten Stahlproduktion auf mehr als 90 % (ca. 1,5 Milliarden Tonnen pro Jahr). Der Stranggussprozess hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualitätseigenschaften des Endprodukts. Die folgenden Themen werden im Detail untersucht, um die Leistung des Stranggussprozesses sowie die Qualität des Gussproduktes zu verbessern.

Ziele und Motivation

  • Optimierung in der Auswahl und der Eigenschaften von Feuerfestmaterialien
  • Untersuchung und Prüfung von alternativen Schlackenbandmaterialien
  • Entwicklung von alternativen Gießpulvern
  • Verständnis der Entstehungsmechanismen von Anbackungen

Vorgehensweise

Hauptaugenmerk bei diesem Forschungsprojekt wird auf die thermochemische Simulation mit FactSage und mineralogischen Untersuchungen gelegt.

Die Auswahl an neuen Schlackenbandmaterialien basiert auf entscheidenden Eigenschaften wie Löslichkeit, Oxidationsbeständigkeit und Benetzung. Dies wird sowohl bei reinen Bestandteilen als auch bei zusammengestellten Schlackenbandmaterialien geprüft.

Die Entwicklung von neuen Gießpulverzusammensetzungen verlangt Labortests. Methoden für die Bestimmung der Viskosität, der Kristallisierungstemperatur und der Kristallwachstumsrate, die in der vorherigen Förderperiode getestet und angewendet wurden, werden weiter verwendet und entwickelt.

Der Ursprung von Anbackungen (Clogging) wird durch Isotopeneinschlüsse mit Isotopenindikatoren und dem Einsatz der Sauerstoffisotopenanalyse untersucht. Diese Maßnahmen haben das Ziel, ein besseres Verständnis für Clogging-Mechanismen für eine ausgewählte Anzahl von hochempfindlichen, anbackungsaffinen Stahlsorten zu erhalten.

Außerdem wird ein Euler-Lagrange-Modell entwickelt, um das Transportphänomen der Mikroeinschlüsse in einer turbulenten Schmelze darzustellen und damit die Analyse des Kräftegleichgewichtes durchzuführen. Das Modell wird durch einen Vergleich mit Laborexperimenten (Anbackungs-Experimente in Induktionsöfen) validiert. Numerische Parameterstudien werden am Eintauchausguss (Submerged Entry Nozzle, SEN) durchgeführt, um den Einfluss der Größe, den Chemismus und  die Morphologie der Mikroeinschlüsse auf die Bildung von Anbackungen zu quantifizieren.

Ergebnisse und Anwendung

Der Einfluss der Tundish-Auskleidung auf die Stahlqualität soll quantifiziert werden und eine optimierte Anpassung des Auskleidung auf die zu produzierende Stahlsorte soll eine qualitativ hochwertige Stahlproduktion ergeben.

Weitere Untersuchungen sind fokussiert auf die Entwicklung von Feuerfestkomponenten mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit für SEN-Schlackenbänder. In Zukunft soll somit eine SEN entwickelt werden, welche auch für besonders aggressive Gießpulver eine erhöhte Lebensdauer aufweist. 

Bezüglich des Clogging-Phänomenes wird die Anwendung neuer Techniken ein besseres Verständnis für den Ursprung von Anbackungsagglomeraten bringen und so die Grundlage schaffen für eine Simulation im Labor und die numerische Modellierung. Nach erfolgter Identifikation der vielversprechendsten Kombinationen von Stahlsorten und SEN, werden diese im Zuge von Versuchen an industriellen Anlagen getestet.