Modeling for inclusions forecasting in steels

The knowledge of non-metallic inclusions dimension distribution, chemical composition and volume fraction is a crucial issue for steelmakers. In this thesis work will be reported a thermodynamic and kinetic model that aims to forecast the inclusion content at the end of the ladle furnace treatments. The kinetic model takes into account the inclusion removal due to bubble attachment and due to floatation thanks to Argon stirring process. Non-metallic inclusions volume fraction and size distribution results from the model are compared with the results of a steel samples experimental characterization from two different casting kindly given us by Arvedi steelmaking plant based in Cremona. Furthermore, the implemented model allows an estimation of the influence of the main process parameters such as bath temperature, gas flow rate, treatment time and porous septa diameter on the final non-metallic inclusion population.

La conoscenza della distribuzione dimensionale delle inclusioni non metalliche, della composizione chimica e della frazione di volume è una questione cruciale per i produttori di acciaio. In questo lavoro di tesi verrà riportato un modello termodinamico e cinetico che mira a prevedere il contenuto di inclusione al termine dei trattamenti in siviera. Il modello cinetico tiene conto della rimozione delle inclusioni dovuta all'adesione delle bolle e al galleggiamento grazie al processo di agitazione con Argon. I risultati della frazione volumetrica e della distribuzione dimensionale delle inclusioni non metalliche del modello vengono confrontati con i risultati di una caratterizzazione sperimentale di campioni di acciaio provenienti da due differenti colate gentilmente forniteci dall'acciaieria Arvedi di Cremona. Inoltre, il modello implementato consente una stima dell'influenza dei principali parametri di processo come la temperatura del bagno, la portata del gas, il tempo di trattamento e il diametro dei setti porosi sulla popolazione finale di inclusione non metallica.