Previsione del contenuto inclusionale in acciai per impieghi strutturali

The chemical composition, the volume fraction and the final dimensional distribution of the non-metallic inclusions is a crucial issue for steelmakers. This survey aims to elaborate a kinetic model, integrated with thermodynamics, designed to forecast the inclusion concentration at the end of ladle furnace treatments. The computational model is based on collision frequency function β and introduce several assumptions concerning collision growth mechanism and inclusion removal by effect of inert gas stirring. Dimensional distribution and volume fraction provided by the model are compared with the results of experimental characterization of steel samples from different casting, provided by Arvedi steelmaking plant in Cremona. Moreover, the implemented model allows an estimation of the influence of principal process parameters, such as temperature, argon flow rate and treatment duration, on the final population of non metallic inclusions.

Le conoscenza della composizione, della frazione in volume e delle dimensione delle inclusioni non metalliche rappresentano un fattore chiave nella produzione di clean steel. Viene dunque proposto un modello cinetico, integrato con la termodinamica, che consenta di prevedere il tenore inclusionale finale dell’acciaio al termine del trattamento in siviera. Il modello di calcolo si basa sulle funzioni β di frequenza di collisione ed introduce delle ipotesi sui meccanismi di accrescimento e rimozione delle inclusioni funzione dell’effetto dell’agitazione del bagno mediante insufflaggio di gas inerte. La distribuzione dimensionale e la frazione in volume previste dal modello vengono confrontate con i risultati della caratterizzazione sperimentale eseguita su provini di acciaio, forniti dall’acciaieria Arvedi di Cremona, provenienti da diverse colate. Il modello proposto permette inoltre una valutazione dell’influenza che i parametri di processo principali (temperatura, portata di argon, durata del trattamento) hanno sulla popolazione di inclusioni non metalliche nel prodotto finale.