Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

669 --- Metallurgy --- 669 Metallurgy

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

669 --- 669 Metallurgy --- Metallurgy

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

669 --- 669 Metallurgy --- Metallurgy

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

669 --- Metallurgy --- Theses --- 669 Metallurgy

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Computationele thermochemie is een belangrijk onderzoeksinstrument voor materiaalverwerking op hoge temperatuur. In het kader van roestvaststaalproductie helpt ze om processen te verbeteren en slak bruikbaar te maken voor hergebruik. Met thermodynamische databanken kunnen onder meer fasediagrammen, complexe fasenevenwichten, en stolsequenties berekend worden. Alhoewel ze een realistische schatting kunnen vormen uit een beperkt aantal experimentele gegevens, kunnen de databanken nooit betrouwbaarder zijn dan de gegevens waarop ze gebaseerd zijn. Daarom blijft het belangrijk om, naast het optimaliseren van de thermodynamische modellen, fasediagrammen en thermodynamische gegevens ook experimenteel te bepalen. In dit werk worden de faserelaties op hoge temperatuur voor roestvaststaalslakken en hun deelsystemen bestudeerd. In een eerste deel worden de principes van zowel de modellering als de experimentele bepaling van oxidische fasediagrammen behandeld. De beschikbare modellen in het CaO-CrOx-MgO-Al2O3-SiO2 systeem, dat de hoofdbestanddelen van industriële slak bevat, worden besproken. De experimentele studies in het ternaire deelsysteem CrOx-MgO-SiO2 worden eveneens samengevat. In het tweede deel wordt nieuw experimenteel en theoretisch werk behandeld. Eerst wordt een experimentele methode besproken om de liquidus-solidus-relaties in het onderzochte systeem te observeren. Daarna worden de experimentele resultaten in het CaO-CrOx-MgO-Al2O3-SiO2 systeem samengevat. Daarbij trekken systematische verschillen tussen FactSage-berekeningen en experimenten de aandacht. Deze blijken het gevolg te zijn van onvolledige beschrijvingen van de ternaire deelsystemen, in het bijzonder CrOx-MgO-SiO2. Daarom wordt dit ternair systeem verder bestudeerd, onder zuurstofdrukken variërend van lucht tot evenwicht met metallisch chroom. Tot slot wordt een verbeterde beschrijving van het CrOx-MgO-SiO2 systeem voorgesteld, gebaseerd op gegevens uit dit werk en uit de literatuur. Hoewel er verschillen blijven, geeft de nieuwe beschrijving betere resultaten in het ternaire systeem, en eveneens in het hogereordesysteem. Computational thermochemistry is an important research tool for high-temperature materials processing. In stainless steelmaking, it proves to be a useful tool both for process improvement and slag reutilisation. Thermodynamic databases allow to calculate phase diagrams, complex phase equilibria, solidification sequences and much more. Although they can provide good approximations from a limited amount of data, the databases can only be as correct as the experimental data they are based on. Therefore, concurrently with model optimisation, it remains important to determine phase diagram data and thermodynamic data experimentally. In this work the high temperature phase relations of stainless steel slags and their subsystems are studied. In a first part, the principles of both modelling and experimental determination of oxide phase diagrams are discussed. The available thermodynamic models for the multicomponent system CaO-CrOx-MgO-Al2O3-SiO2, which contains the major oxides present in industrial slags, are reviewed and the experimental studies on the ternary subsystem CrOx-MgO-SiO2 are summarised as well. In the second part, new experimental and theoretical work is discussed. First, an experimental method to study liquidus-solidus relations in the system under investigation is proposed. Equilibration, sampling and microprobe analysis are the different steps to determine the equilibrium phase compositions. Next, the experimental results in the CaO-CrOx-MgO-Al2O3-SiO2 system are discussed. Systematic differences between FactSage calculations and experimental data are observed, which appear to be a result of incomplete ternary descriptions, especially in the CrOx-MgO-SiO2 system. Therefore, this system is studied experimentally for oxygen partial pressure levels ranging from air to Cr metal saturation. Finally, an improved description of the CrOx-MgO-SiO2 system is proposed, based on literature data and new results. Although some disparities remain, the new description provides better results in the ternary system, and, moreover, in the higher order system. Wanneer schroot terug tot roestvast staal wordt verwerkt, vormt zich een beschermende laag slak op het vloeibaar staal. De samenstelling van de slak is essentieel om chroomverliezen te beperken en de levensduur van de refractaire bekleding te verlengen. De slak is dus essentieel voor het proces, maar tot voor kort had ze daarna maar één bestemming: het stort. Nu men de slak wil omvormen van afval naar een nuttig product, wordt de slaksamenstelling nog crucialer. De samenstelling, en de microstructuur die zich tijdens het afkoelen vormt, bepalen de mechanische en scheikundige eigenschappen van de koude slak. Goede eigenschappen zijn noodzakelijk om de slak te kunnen laten concurreren met natuurlijke grondstoffen in bouwtoepassingen. Computationele thermochemie helpt fasenevenwichten en chemische reactie tijdens het proces te voorspellen, en kan berekenen welke fasen zich vormen tijdens het afkoelen. Thermodynamische gegevensbanken kunnen daarvoor een goede schatting geven op basis van slechts enkele, betrouwbare experimentele gegevens. Daarom worden in dit werk de faserelaties in het CaO-CrOx-MgO-Al2O3-SiO2 systeem, dat de hoofdbestanddelen van industriële slak bevat, bestudeerd. De experimentele resultaten wijzen op een inconsistente beschrijving van de ternaire systemen in de beschikbare gegevensbanken, in het bijzonder in het CrOx-MgO-SiO2 systeem. Hiervoor wordt dan ook een verbeterde beschrijving voorgesteld. When scrap is recycled to stainless steel, a slag layer protects the molten steel bath. Control over the slag is crucial, as its composition is the key to limit chromium losses or to extend the lifetime of the refractory material. The slag is thus essential during the process, but until recently, its only destination afterwards was the landfill. To transform slag from a waste to a valuable product, the composition is again a crucial factor. The composition, and the microstructure formed on cooling, influence the mechanical and chemical properties of the cooled slag. These properties determine if the slag can compete with natural materials for use in construction applications. Computational thermochemistry helps to predict phase equilibria or chemical reactions during the process, or the phases formed during solidification. Thermodynamic databases can provide good approximations from a limited amount of experimental data, but they need to be based on reliable data. Therefore, this work studies the phase relations in the CaO-CrOx-MgO-Al2O3-SiO2 system, which contains the major oxides present in industrial slags. The experiments point at incomplete ternary descriptions, especially in the CrOx-MgO-SiO2 system, for which an improved description is developed.

Academic collection --- 669 --- Metallurgy --- Theses --- 669 Metallurgy