Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Meratian isfahani,Hassan Hadadzadeh,Ahmad Monshi
محمود مراتيان اصفهاني (استاد راهنما) حسن حداد زاده (استاد مشاور) احمد منشي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Satia Soltanattar
ستيا 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
چکيده پودرهاي قالب به طور عمده از اکسيدهاي سيليسيم، کلسيم، آلومينيوم، عناصر قليايي و قليايي خاکي، با مقادير کم فلوئوريدها و کربن تشکيل شده اند. اين پودرها در ريخته گري مداوم تختال هاي فولادي به منظور محافظت فلز مذاب از اکسيداسيون مجدد، جلوگيري از اتلاف حرارت، روانسازي، جذب آخال هاي مضر و کنترل انتقال حرارت بين پوسته فولادي منجمد شده و قالب مسي بر سطح فولاد مذاب افزوده مي شوند و بر پايداري فرايند و کيفيت سطحي نهايي محصول، تأثير بسزائي دارند. از ميان ترکيبات مختلف تشکيل دهنده پودرهاي قالب، فلوئور عمدتاً بر ويسکوزيته، دماي انجماد و کريستاليزاسيون اين پودرها تأثيرگذار است؛ اما انتشارات مواد فرّار حاوي اين ترکيب، سبب آلودگي محيط زيست مي شود. در اين تحقيق نخست سه پودر وارداتي مختلف مورد استفاده در مجتمع فولاد مبارکه شناسائي شده و سپس پودر استارت به عنوان پودر مرجع جهت بررسي اثر ترکيباتي نظير اکسيد بور، کربنات سديم، اکسيد آهن، اکسيد تيتانيوم و کربنات ليتيم بر ويسکوزيته، دماي کريستاليزاسيون و درصد کريستاليزاسيون با هدف کم فلوئور کردن آن انتخاب شد. در اين راستا 33 نمونه پودر با استفاده از سرباره کوره بلند و کلينکر سيمان پرتلند به عنوان دو ترکيب اصلي و پايه در اين پودرها ساخته شد. جهت بررسي ويسکوزيته اين پودرها از تست ويسکومتر شياري و مدل هاي رياضي و براي تعيين دما و درصد کريستاليزاسيون آن ها از آناليز حرارتي تفاضلي، ميکروسکوپ الکتروني روبشي و آناليز پراش پرتو ايکس استفاده شد و در انتها مدل جديدي بر اي محاسبه ويسکوزيته در دماهاي بالا ارائه شد. نتايج نشان دادند که استفاده از سرباره کوره بلند در ساخت اين پودرها به دليل ميزان بالاي گوگرد در ترکيب آن و نقش بسيار مخرب گوگرد در کيفيت فولاد توليدي محدود مي شود. در نمونه هاي حاوي کلينکر سيمان پرتلند، کريوليت ترکيبي بسيار مؤثرتر از فلوئوريد کلسيم در کاهش ويسکوزيته بوده اما به دليل طبيعت شيشه ساز اين ترکيب، کريستاليزاسيون به شدت افت پيدا کرد. به منظور رفع اين مشکل اکسيد تيتانيوم در مقادير 2، 5 و 8 درصد وزني به پودرهاي کم فلوئور افزوده شد. حضور حدود 8 درصد وزني TiO 2 در ترکيب شيميايي نمونه کم فلوئور، سبب جوانه زني فاز اسکورلوميت (Ca 3 (Fe,Ti) 2 [(Si,Ti)O 4 ] 3 ) شده که ساختاري مشابه با فاز آندراديت (Ca 3 Fe 2 O 12 Si 3 ) در نمونه مشابه سازي شده داشت. در نهايت نمونه بدون فلوئور با ترکيب شيميايي حاوي 8 درصد وزني TiO 2 و 1 درصد وزني Li 2 O، ويسکوزيته مشابه با پودر مرجع و درصد کريستاليزاسيون نهايي 43% ، به عنوان بهترين نمونه از نظر مشابهت خواص با پودر مرجع معرفي شد. به منظور بررسي عملکرد مدل ارائه شده جديد، ويسکوزيته نمونه هاي مشابه با پودر مرجع با استفاده از مدل جديد و دو مدل ريبود و اربين محاسبه شد. نتايج نشان دادند که مقادير بدست آمده با استفاده از مدل جديد در دماي °C1150 تشابه بيشتري با نمونه مرجع داشته که اين امر عملکرد دقيق تر مدل جديد را نسبت به دو مدل ديگر نشان داد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی