Klusterfritt stål
Presenterad under konferensen "Fler idéer om metaller" 4-5 mars 2015.
Bakgrund
Stålindustrin har under lång tid genomfört omfattande forskning i syfte att utveckla processer för att kunna tillverka stål av allt högre kvalité där inre renhet från skadliga oxidiska inneslutningar är en mycket viktig aspekt. Framsteg har uppnåtts genom en djupare förståelse av fenomen kring skänkmetallurgi och gjutlåda. Med olika metoder kan man till stor del förhindra uppkomsten, alternativt avskilja skadliga inneslutningar. Ett kvarstående problemområde som inte fått tillfredställande förklaring rör de förändringar som sker med inneslutningar mellan gjutlåda och kokill. Modeller som hittills framlags är ofullständiga och ger ingen tydlig information om en möjlig teknisk lösning.
Hypotes
Nya rön, baserad på en flödesanalys, visar att stålet utsätts för extremt låga tryck i flödet mellan stopparstake och säte. Denna insikt stöds av iakttagelser och mätningar från tidigare projekt och en ny sammahållen modell kan upprättas i vilken hela förloppet mellan gjutlåda och kokill kan förklaras. Speciellt kan en helt ny tolkning ges till Al2O3-inneslutningars tendens att bilda oönskade kluster. Det låga trycket uppstår på grund av Bernoullieffekt vid sätespassagen och därför förväntas en förgasning av i stålet inlösta komponenter till H2, N2, CO, Mn etc. Dessutom är risken för förgasning av tryckkänsliga oxidinneslutningar påtaglig. En välkänd tryckkänslig oxid är Al2O3 som vid gjuttemperatur och lågt tryck sönderfaller till gas i form av Al2O, AlO eller Al. Efter sätespassagen återställs trycket och de flesta gaserna kan reversibelt återgå till inlösning i metallfasen. Al2O3, som inte väter mot stål, återfinns däremot till en del i på gjutrörets innervägg. På rörets övre halva kan det ses som ett skikt av ren metallfri Al2O3 (>90 %) i form av ett stoft. Detta stoft härrör från kondensation i fri gas som omger metallstrålen. Den gas som däremot bildat bubblor inne i metalllen kommer att ha oxidpartiklar innestängda och med ett återställt tryck och minskad mängd gas är en implosionsrisk av bubblan uppenbar. Kavitationskollapser utmärks av stora krafter där risken för sammanslagning av partiklar till större kluster är uppenbar.
Projektidé
Genom att minska tryckfallet över ventilarrangemanget, stoppare/säte kommer en större ventilöppning krävas för ett behållet stålflöde. Flödeshastigheten minskar och därmed även Bernoulli-effekten. Projektet skall i första hand undersöka om ett mottryck i gjutröret kan förhindra förgasning och därmed minska klusterbildning. Mottrycket skapas t.ex. genom argon och ett tätslutande lock över kokillen.
