A Study of Parameters that Influence the Kinetics of the AOD Decarburisation Process

Tid: Fr 2020-06-05 kl 10.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_TpALHOTpSde-B8jj2BMo6w, http://Vid fysisk närvaro eller Du som saknar dator/ datorvana kan kontakta service@itm.kth.se (English), Stockholm (English)

Ämnesområde: Teknisk materialvetenskap Metallurgisk processvetenskap

Respondent: Patrik Ternstedt , Materialvetenskap

Opponent: Docent Ville-Valteri Visuri,

Handledare: Anders Tilliander, Tillämpad processmetallurgi

Abstract

Denna avhandling fokuserar på AOD processen, vilken är en viktig metallurgisk reactor vid tillverkning av rostfritt stål. Mer specifikt, så är avhandlingen fokuserad på avkolningsteget, vilket är det första av tre processteg i AOD konvertern. Den huvudsakliga forskningsfrågan är att öka kunskapen gällande de slumpmässiga variationerna i avkolningshastighet i processen. I första delen av studien så används fysikalisk modellering för att studera omblandning i AOD konvertrar. Parametrar som studerades innefattade badhöjd, gasflöde och kemiska reaktioner. Resultaten visade att omblandingstiden minskade med ett ökat gasflöde och en ökad badhöjd. Dessutom så studerades inverkan av toppslaggen på stålets rörelse. Resultaten visade att stålflödet påverkades av slaggen och att det är av betydelse att även ta hänsyn till den fasta slaggfraktionen för att simulera stålflödet i AOD konvertrar. Däremot så visade resultaten från denna första del av avhandlingen att omblandningen inte är det hastighetsbestämmande steget vid avkolning i AOD konvertrar. Därför så skiftades fokus till att studera om slaggen var orsaken till slumpmässiga variationer i kolfärskningshastighet. Slaggprover togs från en industriell AOD konverter. Dessa slagger är unika eftersom de innehåller i huvudsak fasta partiklar och en liten flytande fraktion. Petrografi användes för att studera proverna och en ny metodologi utvecklades för att karakterisera slaggproverna. Detta innefattade användning av metoder för att karakterisera slaggproverna från AOD processen, inkluderande en kombination av olika tekniker. De mest vanliga slaggfaserna i slagger från avkolningssteget identifierades. Resultaten visade en god överensstämmelse mellan prover studerade med SEM och EDS jämfört med beräkningar gjorda med användande av Thermo-Calc. Sammanfattningsvis så visade resultaten att slaggkarakteristiken förändrades under avkolningsperioden och att dessa förändringar kunde bestämmas med den nyutvecklade metodologin. I den sista delen av avhandlingen så användes den kommerciella processkontrollmodellen TimeAOD2 i kombination med Thermo-Calc beräkningar för att studera hur processen skulle kunna förbättras så att slaggsammansättningen kunde vara mer fördelaktig för att förbättra kinetiken under avkolningssteget i AOD processen. Resultaten visade att det är möjligt att beräkna slaggsammansättningen och mer specifikt mängden flytande slagg som finns. Detta i sin tur gör det möjligt att bättre uppskatta den optimala kalktillsatsen vid olika kiselhalter i stål och vid olika mängder restslagg från ljusbågsugnen. Slutligen visade resultaten att an för stor kalktillsats kan leda till en ökad värmningstid utan att förbättra avkolningshastigheten.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-273348