Sauerstoffisotope zur Klärung der Herkunft nichtmetallischer Ausscheidungen (Clogging) beim Stranggießen von Stahl
Oxygen isotopes for tracing the origin of nonmetallic precipitates (clogging) in continuous casting of steel
Christoph Toulouse
Doctoral thesis
Date of Examination:
2007-12-20
Date of issue:
2008-03-03
Advisor:
Pack, Andreas Prof. Dr.
Referee:
Pack, Andreas Prof. Dr.
Referee:
Göbbels, Matthias Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F125-F
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toulouse.pdf
Size:
25,7 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
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Abstract
English
Nonmetallic precipitates in steelmaking process are a process and a product problem. In Al-killed steel these precipitates are predominantly composed of alumina inclusions. These particles are deposited e.g. at the inner walls of refractory channels, which forms clogging. The aim of this study is, to trace the oxygen source in clogging. A detailed isotopic, mineralogical, and chemical analysis of clogging in submerged entry nozzles is carried out. Additionally, this work performs a wide investigation of materials and gases, which have directly melt contact. Based on isotopic data and using mass balance calculations, a quantitative model for the origin of clogging is presented. From this study it is concluded, that the chromite of the slide gate powder is the most important oxygen donator for the formation of clogging. Moreover, a considerable part is attributed to process oxygen, whereas air oxygen is a minor contributor.
Keywords: clogging; submerged entry nozzle; oxygen isotopes; continuous casting; steel
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Nichtmetallische Ausscheidungen sind bei der Stahlerzeugung ein Prozess- und Produktproblem. Werden diese meist oxidischen Einschlüsse, z. B. in den feuerfesten Fließkanälen, abgelagert, entsteht Clogging (engl. Verstopfen). In aluminiumberuhigten Stählen sind dies meist Tonerdeeinschlüsse. Ziel dieser Studie ist es, die Sauerstoffquelle für die Bildung dieser Partikel zu bestimmen. Hierfür wird eine detaillierte isotopische, mineralogische und chemische Untersuchung von Clogging in Tauchrohren durchgeführt. Ebenso erfolgt eine breite Analyse der Materialien und Gase, die unmittelbaren Kontakt zur Stahlschmelze haben. Auf Basis der Isotopenanalysen wird mit Hilfe von Massenbilanzierungen ein quantitatives Modell zur Herkunft von Clogging entwickelt. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass der Chromitanteil im Schiebersand der bedeutendste Sauerstoffdonator für die Bildung von Clogging ist. Als weitere wichtige O-Quelle wird Prozess-O2 angegeben. Zu einem geringen Anteil wird Luft-O2 als Verursacher von Clogging festgestellt.
Schlagwörter: Clogging; Tauchrohr; Sauerstoffisotope; Stranggießen; Stahl
