The Role of FeTi Addition to Micro-inclusions in the Production of ULC Steel Grades via the RH Process Route

Abstract

In the production of ULC steel grades via the RH process route, Al is added first for deoxidation after the end of decarburization and FeTi follows after a certain period of separation of alumina particles and the related reduction of the total oxygen content. The FeTi addition is well known to cause clogging problems in the following casting process.The analysis of plant data by voestalpine Stahl in Linz indicates an increasing clogging tendency with a higher Ti/Al ratio in the steel. Automated SEM/EDS investigations on lollipop samples show the existence of a newly nucleated Ti-containing alumina particle population after the FeTi addition. These particles are comparably smaller than the alumina particles and, even if thermodynamically unstable, they still exist as a large population of small particles in samples taken from the tundish.The addition of Al and FeTi into a molten steel sample with controlled initial oxygen activity for varying Ti/Al ratios was simulated in laboratory scale afterwards. Just like in the plant, a new population of small Ti-containing alumina particles nucleates, with the size and number depending on the Ti/Al ratio in the melt.Laboratory experiments and plant observations are in consistence with each other and indicate—for the underlying process route and process parameters—some countermeasures for the better control of clogging.Die Produktion von Ti-stabilisierten ULC–Stählen sieht nach Tiefstentkohlung in der RH-Anlage die Desoxidation mit Aluminium und nach einer vorgegebenen Wartezeit, die Zugabe von FeTi vor, was nachfolgend zur Bildung von Anhaftungen im Gießsystem der Stranggießanlage („Clogging“) führen kann.Die Auswertung von Betriebsdaten aus dem Stahlwerk der voestalpine in Linz zeigt eine deutlich höhere Clogging-Tendenz für zunehmendes Ti/Al-Verhältnis. REM/EDX-Untersuchungen an Lollipop-Proben nach der FeTi-Zugabe weisen auf die Existenz einer neu gebildeten Einschlusspopulation von kleinen Aluminiumoxiden mit geringem Ti-Gehalt hin. Obwohl thermodynamisch instabil, bleiben diese Partikel nahezu unverändert bis zum Vergießen erhalten und sind im Verteiler die bestimmende Einschlussklasse.Die Zugabe von Al und FeTi zu einer Eisenschmelze mit kontrolliertem Anfangssauerstoffgehalt wurde anschließend im Labor simuliert. Auch unter diesen Bedingungen bilden sich Ti-haltige Aluminiumoxide, Zahl und Größe hängen von Anfangssauerstoffgehalt und dem Ti/Al-Verhältnis ab.Aus den Untersuchungsergebnissen lassen sich qualitative Rückschlüsse auf mögliche Clogging-Gegenmaßnahmen ziehen.