Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Meratian isfahani,Hassan Hadadzadeh,Ahmad Monshi
محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما) حسن حداد زاده (استاد مشاور) احمد منشی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Satia Soltanattar
ستیا سلطان عطار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Evaluating the Effect of Chemical Composition on the Performance of a Mold Powder in Continuous Casting of Steel
Evaluating the Effect of Chemical Composition on the Performance of a Mold Powder in Continuous Casting of Steel Mold powders are fluxing agents used as raw materials in the steel industry, composed mainly of oxides of silicon, aluminum, alkaline and alkali-earth metals, with minor contents of fluorides and carbon. They are used in continuous casting of steel slabs to protect the steel meniscus from oxidation, provide thermal insulation to prevent the steel from freezing, provide lubrication of the steel shell, absorb inclusions floating up from the steel and provide the optimum level of horizontal heat transfer between shell and mould. Mold powders play a very important role on the processing stability and on the final surface quality of the product. Especially, the surface quality depends on viscosity and heat transfer of the infiltrated mold flux between the mold wall and the solidified steel shell. Among all of the constituents of these powders, fluorine mainly controls the viscosity, solidification temperature and crystallization behavior of mold flux films. However, the volatilization and acidification of fluoride is a significant health hazard and causes environmental pollution. In this work, three industrial mold powders that are used in Mobarakeh steel complex were characterized. Start powder (PF2) was used as the reference powder for determining the effect of different chemical compounds on the viscosity and crystallization properties of similar powders in order to lower the fluorine content in commercial start flux. The substitution possibility was examined by measuring the viscosity and crystallization behavior, when compared with the properties of the industrial powder. In present study, 33 samples were made based on two base materials of blast furnace slag and Portland cement clinker and the effect of other components such as B 2 O 3 , Na 2 CO 3 , TiO 2 and Li 2 CO 3 on the viscosity and crystallization properties, as alternative substitutes for CaF 2 , were investigated. The high temperature viscosity of liquid mold flux was measured by using a groove viscometer on a 45° slope and also calculated by mathematical models. Devitrification has been investigated by means of DTA, XRD and SEM. Using of blast furnace slag were limited because of its high sulfur content. It has been shown that cryolite is much more effective on lowering the viscosity than CaF 2 , but it decreases the crystallization tendency and this causes a decrease of the heat flux between the steel shell and the mold wall. In this case, TiO 2 was added in about 2, 5 and 8wt% to increase the crystallization by increasing the formation of perovskite (CaTiO 3 ) and schorlomite
پودرهای قالب به طور عمده از اکسیدهای سیلیسیم، کلسیم، آلومینیوم، عناصر قلیایی و قلیایی خاکی، با مقادیر کم فلوئوریدها و کربن تشکیل شده اند. این پودرها در ریخته گری مداوم تختال های فولادی به منظور محافظت فلز مذاب از اکسیداسیون مجدد، جلوگیری از اتلاف حرارت، روانسازی، جذب آخال های مضر و کنترل انتقال حرارت بین پوسته فولادی منجمد شده و قالب مسی بر سطح فولاد مذاب افزوده می شوند و بر پایداری فرایند و کیفیت سطحی نهایی محصول، تأثیر بسزائی دارند. از میان ترکیبات مختلف تشکیل دهنده پودرهای قالب، فلوئور عمدتاً بر ویسکوزیته، دمای انجماد و کریستالیزاسیون این پودرها تأثیرگذار است؛ اما انتشارات مواد فرّار حاوی این ترکیب، سبب آلودگی محیط زیست می شود. در این تحقیق نخست سه پودر وارداتی مختلف مورد استفاده در مجتمع فولاد مبارکه شناسائی شده و سپس پودر استارت به عنوان پودر مرجع جهت بررسی اثر ترکیباتی نظیر اکسید بور، کربنات سدیم، اکسید آهن، اکسید تیتانیوم و کربنات لیتیم بر ویسکوزیته، دمای کریستالیزاسیون و درصد کریستالیزاسیون با هدف کم فلوئور کردن آن انتخاب شد. در این راستا 33 نمونه پودر با استفاده از سرباره کوره بلند و کلینکر سیمان پرتلند به عنوان دو ترکیب اصلی و پایه در این پودرها ساخته شد. جهت بررسی ویسکوزیته این پودرها از تست ویسکومتر شیاری و مدل های ریاضی و برای تعیین دما و درصد کریستالیزاسیون آن ها از آنالیز حرارتی تفاضلی، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش پرتو ایکس استفاده شد و در انتها مدل جدیدی بر ای محاسبه ویسکوزیته در دماهای بالا ارائه شد. نتایج نشان دادند که استفاده از سرباره کوره بلند در ساخت این پودرها به دلیل میزان بالای گوگرد در ترکیب آن و نقش بسیار مخرب گوگرد در کیفیت فولاد تولیدی محدود می شود. در نمونه های حاوی کلینکر سیمان پرتلند، کریولیت ترکیبی بسیار مؤثرتر از فلوئورید کلسیم در کاهش ویسکوزیته بوده اما به دلیل طبیعت شیشه ساز این ترکیب، کریستالیزاسیون به شدت افت پیدا کرد. به منظور رفع این مشکل اکسید تیتانیوم در مقادیر 2، 5 و 8 درصد وزنی به پودرهای کم فلوئور افزوده شد. حضور حدود 8 درصد وزنی TiO 2 در ترکیب شیمیایی نمونه کم فلوئور، سبب جوانه زنی فاز اسکورلومیت (Ca 3 (Fe,Ti) 2 [(Si,Ti)O 4 ] 3 ) شده که ساختاری مشابه با فاز آندرادیت (Ca 3 Fe 2 O 12 Si 3 ) در نمونه مشابه سازی شده داشت. در نهایت نمونه بدون فلوئور با ترکیب شیمیایی حاوی 8 درصد وزنی TiO 2 و 1 درصد وزنی Li 2 O، ویسکوزیته مشابه با پودر مرجع و درصد کریستالیزاسیون نهایی 43% ، به عنوان بهترین نمونه از نظر مشابهت خواص با پودر مرجع معرفی شد. به منظور بررسی عملکرد مدل ارائه شده جدید، ویسکوزیته نمونه های مشابه با پودر مرجع با استفاده از مدل جدید و دو مدل ریبود و اربین محاسبه شد. نتایج نشان دادند که مقادیر بدست آمده با استفاده از مدل جدید در دمای °C1150 تشابه بیشتری با نمونه مرجع داشته که این امر عملکرد دقیق تر مدل جدید را نسبت به دو مدل دیگر نشان داد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی