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Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Konverterschlacke und magnesia-basierten Feuerfeststeinen unter Betriebsbedingungen
Elisabeth Fragner
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Erdwissenschaften
Betreuer*in
Rainer Abart
DOI
10.25365/thesis.63197
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16295.52412.992769-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Während der Stahlherstellung werden Magnesia-Carbonsteine (MgO-C-Steine) durch Interaktion mit der Schlacke kontinuierlich korrodiert, was zu einer Verkürzung der Nutzungsdauer einer Feuerfestauskleidung führt. Ein umfassendes Verständnis des Korrosionsverhaltens von MgO-C-Steinen ist daher von größter Wichtigkeit. Es ermöglicht sowohl eine Optimierung des Materials als auch eine Optimierung des Prozesses und führt in weiterer Folge zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Feuerfestauskleidung. Für eine Untersuchung der Korrosion wurden von der voestalpine Stahl GmbH Experimente unter Betriebsbedingungen durchgeführt, deren Ergebnisse im Rahmen dieser Masterarbeit analysiert wurden. Die vier Proben bestehen aus einer Kombination von zwei verschiedenen MgO-C-Steinen (96,7% MgO - Low Quality; 97,3% MgO - High Quality) und aus zwei verschiedenen, komplexen Schlackenzusammensetzungen mit den Hauptkomponenten FeO/Fe2O3-CaO-SiO2-MgO-MnO-P2O5-S-Al2O3-Cr2O3-TiO2. Im Vergleich zu Schlackentyp 2 (finale Zusammensetzung), ist Schlackentyp 1 (mittlere Zusammensetzung) vergleichsweise reich an SiO2 (33,2 Gew.% versus 7,9 Gew.%) und arm an FeO/Fe2O3 (11,5 Gew.% versus 23,0 Gew.%) und Al2O3 (11,1 Gew.% versus 21,3 Gew.%). Der Experimentaufbau setzt sich aus quaderförmigen MgO-C-Steinen zusammen, deren vertikale, zylinderförmige Öffnungen mit Schlacke gefüllt und kontinuierlich auf 1650°C erhitzt wurden. Diese Temperatur wird für drei Stunden konstant gehalten, gefolgt von einem langsamen, kontinuierlichen Abkühlen. Für die Analysen mittels Polarisationsmikroskop (Transmissionsmodus), Rasterelektronenmikroskop und Elektronenstrahlmikrosonde wurden Teile des Schlacken/MgO-C-Stein Kontaktareals als petrografischer Dünnschliff präpariert. Es konnte festgestellt werden, dass bei Verwendung der gleichen Schlackenzusammensetzung, unabhängig vom MgO-C-Steintyp, sowohl die Verschleißrate als auch die Phasenzusammensetzung der auskristallisierten Schlacke annähernd gleich sind. Daher kann angenommen werden, dass die Schlackenzusammensetzung von entscheidender Bedeutung ist und der MgO-C-Stein nur geringfügig das Reaktionsgeschehen beeinflusst.
Abstract
(Englisch)
Magnesia-Carbon (MgO-C) stones become progressively corroded during operation by interaction with slag, which puts limits on the lifetime of the installation. Understanding the corrosion behavior of MgO-C-stones is thus of utmost importance for optimizing the material and the process to maximize the lifetime of the refractory installation. The corrosion of MgO-C-stones by slag was investigated experimentally under operation conditions. The experiments were performed by voestalpine Stahl GmbH, and the samples obtained from four experimental runs were analyzed in the frame of this study. The four samples represent two different types of MgO-C-stones (96,7% MgO-low quality; 97,3% MgO-high quality) and two different slags with major components FeO/Fe2O3-CaO-SiO2-MgO-MnO-P2O5-S-Al2O3-Cr2O3-TiO2. In comparison to slag type 2 (final composition), slag type 1 (intermediate composition) is comparatively rich in SiO2 (33.2wt.% versus 7.9wt.%) and low in FeO/Fe2O3 (11.5wt.% versus 23.0wt.%) and Al2O3 (11.1wt.% versus 21.3wt.%). The experimental assemblies consisted of cuboid MgO-C-stones with two vertical cylindrical holes filled with slag. The assemblies were heated to 1650°C for three hours and subsequently cooled slowly. Thin sections of the contact areas between the refractory stones and slag were prepared and analyzed using an optical polarization microscope, a scanning electron microscope and an electron probe micro analyzer. It was found that the wear rates and phase contents of the crystallized slag are relatively uniform for the experiments that used the same type of slag. The type of refractory used has minor influence on the wear rate and phase content. In contrast, the type of slag has a pronounced influence.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
slag MgO-C-refractory corrosion
Schlagwörter
(Deutsch)
Schlacke Magnesia-Carbonstein Korrosion
Autor*innen
Elisabeth Fragner
Haupttitel (Deutsch)
Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Konverterschlacke und magnesia-basierten Feuerfeststeinen unter Betriebsbedingungen
Paralleltitel (Englisch)
Interaction between smelter slag and refractory material at operation conditions
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
VIII, 162 Seiten
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Rainer Abart
Klassifikationen
38 Geowissenschaften > 38.25 Petrologie: Allgemeines ,
38 Geowissenschaften > 38.30 Mineralogie
AC Nummer
AC16140960
Utheses ID
56056
Studienkennzahl
UA | 066 | 815 | |