This Thesis is about the aging of FECRAL surface coatings. In this thesis various substrates have been investigated such as 16 Mo3, 304, 347, Sanicro 31, 800HT, Nikrothal 80 and Kanthal APMT. These substrates have been coated with different FeCrAl alloys, using two different coating methods spraying with (High Velocity Air Force) and welding with (Metal Inert Gas). The purpose of coating is to achieve specific properties of the layer without affecting the original properties of the substrate. Therefore, it is important to investigate the boundary layer between these two different materials to observe how the interdiffusion of different substances such as Cr, Al, Fe and C is affected, which is the purpose of this project. The method used to investigate this purpose was to expose these combinations in different temperatures and in different environments for different time intervals. Then, using LOM, SEM and EDS analysis, the change that the boundary layers have undergone is examined. Some calculations in DICTRA have also been performed to see if it was possible to find any connection between experimental data and simulation results. The result showed carburization of FeCrAl-coatings on 16Mo3 substrates which can lead to deterioration of mechanical properties in the substrates but also decreased corrosion resistance for the coated layers. The result has also shown that it is difficult to perform spraying for small cylindrical products. The reason for this may be the high powder dispersion and the expansion of certain products when spraying, which causes the layer to loosen due to the shrinkage followed by cooling. APMT sprayed with Nikrothal 80 has shown high porosity in the substrates and high interdiffusion of Fe and Ni. High Ni diffusion in low Al alloys such as K 198 may be a reason why the coated layer cannot optimally form the protective oxide. / Detta projekt handlar om åldring av FECRAL ytbeläggningar. I den här avhandlingen så har olika substrat blivit undersökta såsom 16Mo3, 304, 347, Sanicro 31, 800HT, Nikrothal 80 och Kanthal APMT. Dessa substrat har blivit belagda med olika FeCrAl legeringar, med hjälp av två olika beläggningsmetoder, påsprutning (High Velocity Air Force) och påsvetsning (Metal Inert Gas). Syftet med att materialet beläggs är att uppnå specifika egenskaper utan att påverka substratens ursprungliga egenskaper. Det är därför viktigt att undersöka gränsskiktet mellan dessa två olika material för att se hur interdiffusionen av olika element såsom Cr, Al, Fe och C påverkas av värmebehandling. Metoden som användes för att undersöka detta var att exponera dessa kombinationer i olika temperaturer och i olika miljöer för olika tidsintervall. Därefter med hjälp av LOM, SEM och EDS analys undersöktes förändringen som gränsskikten har genomgått. Några beräkningar i DICTRA har även utförts för att se om det var möjligt att hitta någon koppling mellan experimentella data och simuleringsresultatet. Resultaten visade att 16Mo3 kombinationer fått en tydlig hög uppkolning i skiktet vilket kan påverka mekaniska egenskaperna och korrosionbeständigheten under användning vid höga temperaturer. Resultatet har även visat att det är svårt att utföra påsprutning för små cylindriska produkter. Anledningen till detta kan vara hög pulverspridningen samt den termiska expansionen av vissa produkter vid påsprutning som leder till att skiktet kan lossna på grund av krympningen vid svalning. APMT påsprutad med Nikrothal 80 har visat hög porositet i substraten och hög interdiffusion av Fe, Al och Ni under exponering vid 1200°C. Hög uppblandning och diffusion av nickel för det FECRAL belagda skiktet med relativt låg halt av aluminium K 198 kan vara en anledning till att belagda skiktet inte kan forma en skyddande oxid på ett optimalt sätt.

Söderberg electrodes take part in the production of ferroalloys, copper, nickel, platinum, and calcium carbide. They are involved in a continuous and with low costs operation. The study of such electrodes is essential, since research and new findings will provide us with vital information regarding the operation of such furnaces leading to a more efficient production. Therefore, the study of Söderberg electrodes materials characteristics is of great importance. The current work refers to the thermal properties of Söderberg electrode paste by focusing on the thermal conductivity coefficient from room temperature up to 800 °C with the Transient Plane Source (TPS) method applied to an electrode paste material with softening point at 65°C. Another electrode paste with higher softening point at 90 °C and an already baked material are studied to some extent. The study gives significant results for the thermal conductivity coefficient for all the investigated cases. Results indicate variation of coefficients regarding the phase evolved during heating at different temperatures. In principle, thermal conductivity of the green paste with low softening point decreases until 400°C and increases after the baking point which is found in between 400-500°C. A few measurements for the green paste with higher softening point indicate the same trend. For the case of the fully baked electrode, thermal conductivity seems to keep an increasing trend according to temperature increase. On the two last mentioned materials, more experimental work will be conducted in future. / Söderberg-elektroder används till produktionen av ferrolegeringar, koppar, nickel, platina och kalciumkarbider. De är involverade i kontinuerliga och lågkostnadsoperationer. Studien av sådana elektroder är väsentlig eftersom forskning och nya fynd kommer att ge oss viktig information om driften av sådana ugnar vilket leder till en effektivare produktion. Därför är studien av Söderberg-elektrodens materialegenskaper av stor betydelse. Det nuvarande arbetet refererar till de termiska egenskaperna hos Söderberg-elektrodpastan genom att fokusera på den termiska konduktivitetskoefficienten från rumstemperatur upp till 800°C med den TPS-metoden (Transient Plane Source) tillämpad på ett elektrodpasta-material med en mjukningspunkt vid 65°C. En annan elektrodpasta med en högre mjukningspunkt vid 90°C samt ett redan bakat material studeras även till viss del. Studien ger signifikanta resultat för värmeledningsförmågan för alla undersökta fall. Resultaten indikerar på variationer av koefficienterna gällande fasen som utvecklas under uppvärmning vid olika temperaturer. I stort sett minskar värmeledningsförmågan hos den gröna pastan med låg mjukningspunkt upp till 400°C och ökar efter bakningspunkten som finns mellan 400-500°C. Några mätningar för den gröna pastan med en högre mjukningspunkt visar samma trend. När det gäller den helt bakade elektroden verkar värmdeledningsförmågan hålla en ökande trend beroende på temeperaturökningen. På de två sistnämnda materialen kommer mer experimentellt arbete att genomföras i framtiden.

High-pressure die casting of semi-solid aluminium-silicon alloys is used in the automotive industry to manufacture components, like housings, brackets, and bars. It is commonly known that during high-pressure die casting, defect bands may be created that follow the contour of the component surface. These bands consist mainly of a eutectic phase. This phenomenon is also observed in semi-solid metal slurry high-pressure die casting. These bands could lead to premature failure of the component in service. The origin of these bands is not fully understood and so this research focuses on investigating these bands and their origins further. A series of casting trials were conducted with varying plunger velocity. Subsequent investigation using optical and scanning electron microscopy showed that a change of the plunger velocity alters the number of bands present in the samples. Energy dispersive X-ray spectroscopy revealed that a measurable difference in aluminium quantity across the band was noticed and it was postulated that aluminium migrates towards the component centre. Therefore, different mechanisms responsible for particle migrations found in literature were investigated and assessed quantitatively using experimental data and information from published literature. It was found that the Saffman lift force and the Mukai-Lin-Laplace effect were the mechanisms that were most likely to cause such a migration of aluminium. Further experimental investigation is recommended to identify which of the two mechanisms is ultimately responsible for the migration and to optimise the high-pressure die casting procedure to minimise defect band formation. / Produktion av högtrycksgjutning av halvfasta aluminium-kisellegeringar används i fordonsindustrin för att tillverka komponenter, som exempel till kåpor, konsoler och stag. Det är allmänt känt att defektband kan formas under högtrycksgjutning som följer konturen av komponentytan. Dessa band består huvudsakligen av eutektisk fas. Detta fenomen har också observerats vid högtrycksgjutning produktion av halvfast slurry. Potentiellt kan dessa band leda till en försämring av komponentens mekaniska egenskaper och resultera i ett förtida brott. Ursprunget av dessa band är inte helt kartlagda och det är därför viktigt att fokusera ytterligare på denna forskning och att undersöka dessa band och deras ursprung. En serie med gjutningsförsök genomfördes med varierande kolvhastighet. Efterföljande undersökning med optisk- och svepelektronmikroskopi visade att en förändring av kolvhastigheten förändrar antalet band som finns i proverna. Energidispersiv röntgenspektroskopi avslöjade en mätbar skillnad i aluminiumkvantitet över bandet, och det antogs att aluminium migrerar mot centrum av komponenten. Därför undersöktes och utvärderades olika mekanismer som ansvarar för partikelmigrationer som finns att finna i litteratur med hjälp av experimentella data och information från publicerad litteratur. Det visade sig att Saffman lyftkraft och Mukai-Lin-Laplace effekten var de mekanismer som mest troligen orsakade migration av aluminium. Ytterligare experimentella försök rekommenderas för att identifiera vilken av dessa två mekanismerna som i slutändan är ansvarig för migrationen. Detta för att optimera gjutningsprocessen och därmed minimera uppkomsten av defektband.

Precipitation of second phase particles is a key factor dominating the mechanical properties of high temperature alloys. In order to control and optimize the precipitation effect it is of great importance to study the role of alloying elements in the formation and stability of precipitates. As a favored family of corrosion and creep resistant austenitic stainless steels the 20Cr-25Ni alloy was modified by addition of copper, molybdenum, nitrogen, niobium and vanadium. A set of alloys with similar matrix but varying contents of niobium, vanadium and nitrogen were prepared. Sample preparation process included melting, hot forging, solution annealing and finally aging for 500 h at 700, 800 and 850 ºC.Light optical and scanning electron microscopy revealed micron-scale precipitates on grain and twin boundaries as well as sub-micron intragranular precipitates in all samples. Characterization of precipitates was carried out by means of energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Among micron-scale precipitates M23C6 carbide was the dominant phase at 700 ºC aging temperature; whereas silicon-rich eta phase (M5SiC) was the main precipitate in samples aged at 800 and 850 ºC. A few sigma phase particles were found in one of the niobium containing samples aged at 700 and 800 ºC. Sub-micron intragranular precipitates were analyzed using low voltage EDS. The spatial resolution of EDS microanalysis at 5 kV accelerating voltage was estimated as almost 100 nm which was at least eight times better than that using the ordinary 20 kV voltage. Also, low voltage EDS revealed the presence of light elements (carbon, nitrogen and boron) in the composition of sub-micron particles thanks to the less matrix effect in absorption of low energy X-rays of light elements. In samples aged at 700 ºC niobium-rich and vanadium-rich carbonitrides were found as the dominant precipitates; whereas they contained much less carbon in samples aged at 800 ºC and mostly became carbon-free nitrides with well-defined cuboidal shapes at 850 ºC aging temperature. This showed that niobium/vanadium-rich nitride phases are stable precipitates at aging temperatures above 700 ºC.The drawbacks of low voltage EDS were indicated as high detection limit (no detection of low- content elements), poor accuracy of quantitative analysis and high sensitivity to surface contamination. Some possible ways to improve the accuracy of low voltage EDS, e.g. longer acquisition time were examined and some other suggestions are proposed for future works.

The third-generation advanced high strength steels, AHSS, represent an opportunity for today’s steel development, where lighter materials with maintained strength and toughness are in demand. The unique properties of these materials often stem from a tailored microstructure. In the continued development of these steels, without relying on expensive alloying methods, process design in the form of precise heat treatments plays an increasingly important role. This work focuses on Medium Mn AHSS with the aim of investigating one of these heat treatments, intercritical annealing, which is essential for achieving the desired material properties. Experimental testing of annealing effects is acknowledged to be a challenging process, and this study aims to present a novel approach for these types of tests. During experimental testing of intercritical annealing, the thermomechanical testing system Gleeble 3800 is a recognized tool. The mounting technique employed in the Gleeble results in an inhomogeneous heat distribution in the samples, generating a thermal gradient. This report aims to utilize this gradient as an opportunity to test the effect of several intercritical annealing temperatures on one sample, thereby increasing the efficiency of experimental work. The method is based on data retrieved from thermocouples attached to the specimen during Gleeble trials with the intent to identify the thermal gradient. This data is combined with x-ray diffraction measurements where the retained austenite fraction is measured. Thermodynamic calculations of expected retained austenite fraction following intercritical annealing are performed parallel to experimental work. The results of this work show that it is possible to utilize the thermal gradient to retrieve extensive data regarding the effect of intercritical annealing using only one sample. The results show a distinct thermal gradient and a corresponding gradient of retained austenite fraction along the specimen. The results for retained austenite fraction at room temperature can be rationalized on the basis of computational predictions. These variations potentially arise due to the material not reaching equilibrium within the annealing timeframe. This conclusion is supported by other computational results concerning austenite composition. In summary, the present work illustrates a new approach streamlining experimental work that, with some refinements, has the potential to benefit the broader scienitific community, in addition to providing a powerful new tool for rapid technological advancement in the steel industry / Tredje generationens avancerade höghållfasta stål representerar en möjlighet för dagens stålutveckling där lättare material med bibehållen styrka och seghet efterfrågas. De unika egenskaperna hos dessa material härrör ofta frän en skräddarsydd mikrostruktur. Vid fortsatt utveckling av dessa stål är det önskvärt att minimera användningen av legeringsämnen, vilket betyder att processdesign i form av korrekta värmebehandlingar blir  av  stor  betydelse.  Detta  arbete  fokuserar  på  Medium  Mn  avancerade höghållfasta stål med syftet att undersöka en av dessa värmebehandlingar, interkritisk glödgning,  vilken  har  en  avgörande  betydelse  för  att  uppnå önskad  prestanda. Experimentell  testning  av  glödgningseffekter  anses  vara  en  utmanande  process och avsikten med denna studie är att presentera ett nytt tillvägagångssätt för denna typ av test. Under experimentell utvärdering av glödgningseffekter används ofta det termomekaniska testsystemet  Gleeble  3800.  Provmonteringen  i  Gleeblen  resulterar i en  inhomogen värmefördelning i proverna vilket medför en temperaturgradient. Denna rapport syftar till att använda gradienten som en möjlighet att testa effekten av flera  glödgningstemperaturer  på  ett  enda  prov  och  därigenom  öka  effektiviteten i det  experimentella  arbetet.  Metoden  grundas  på  data  från  termoelement  fästa  på provet under Gleebleförsök, med avsikt att identifiera den termiska gradienten. Denna data kombineras sedan med XRD-mätningar där austenitfraktion efter värmebehandling utvärderas.  Termodynamiska  beräkningar  av  förväntad  austenitfraktion  efter interkritisk glödgning genomförs parallellt med experimentellt arbete. Resultaten  från  detta  arbete  påvisar  att  den  presenterade  metoden  är  genomförbar då omfattande data gällande interkritisk glödgningseffekt grundat på endast ett prov erhålls. Resultaten visar en tydlig termisk gradient och en motsvarande gradient av austenitfraktion längs provet, vilka är i överensstämmelse med tidigare experimentella resultat för samma material. Resultaten för austenitfraktion vid rumstemperatur uppvisar  betydande  likheter  med  de  termodymiska  beräkningarna, med  några  undantag. Orsaken till dessa variationer ¨ar troligen en otillräcklig glödgningstid, vilket gör att  materialet  inte  når  jämvikt.  Denna  hypotes  stöds  av andra  beräkningsresultat gällande austenitens sammansättning. Sammanfattningsvis presenterar denna rapport ett nytt tillvägagångssätt för att effektivisera experimentellt arbete, som med vissa förbättringar har potential att gynna det bredare forskarsamhället.

In recent years the steelmaking industry has been subjected to continuous attempts to improve its production route. The main goals has been to increase the competitiveness and to reduce the environmental impact. The development of predictive models has therefore been of crucial importance in order to achieve such optimization. Models are representations or idealizations of reality which can be used to investigate new process strategies without the need of intervention in the process itself. Together with the development of Industry 4.0, Machine Learning (ML) has turned out as a promising modeling approach for the steel industry. However, ML models are generally difficult to interpret, which makes it complicated to investigate if the model accurately represents reality. The present work explores the practical usefulness of applied ML models in the context of the secondary metallurgy processes in steelmaking. In particular, the application of interest is the prediction of the liquid steel temperature after the vacuum treatment step in the Vacuum Tank Degasser (VTD). The choice of the VTD process step is related to its emerging importance in the SSAB Oxelösund steel plant due to the planned future investment in an Electric Arc Furnace (EAF) based production line. The temperature is an important parameter of process control after the vacuum treatment since it directly influences the castability of the steel. Furthermore, there are not many available models which predict the temperature after the vacuum treatment step. The present thesis focuses first on giving a literature background of the statistical modeling approach, mainly addressing the ML approach, and the VTD process. Furthermore, it is reported the methodology behind the construction of the ML model for the application of interest and the results of the numerical experiments. All the statistical concepts used are explained in the literature section. By using the described methodologies, several findings originated from the resulting ML models predicting the temperature of the liquid steel after the vacuum treatment in the VTD.A high complexity of the model is not necessary in order to achieve a high predictive performance on the test data. On the other hand, the data quality is the most important factor to take into account when improving the predictive performance. Itis fundamental having an expertise in both metallurgy and machine learning in order to create a machine learning model that is both relevant and interpretable to domain experts. This knowledge is indeed fundamental for the selection of the input data and the machine learning model framework. Crucial information for the predictions result to be the heat status of the ladle as well as the stirring process time and the temperature benchmarks before and after the vacuum steps. However, to draw specific conclusions, a higher model predictive performance is needed. This can only be obtained upon a significant data quality improvement. / Stålindustrin har under de senaste åren ständigt förbättrat sin produktionsförmåga som i huvudsak har bidragit till ökad konkurrenskraft och minskad miljöpåverkan. Utvecklingen  av  prediktiva  modeller  har  under  denna  process  varit  av  avgörande betydelse för att uppnå dessa bedrifter. Modeller är representationer eller idealiseringar av verkligheten som kan användas för att utvärdera nya processtrategier utan att åberopa  ingrepp  i  själva  processen.    Detta  sparar  industrin  både  tid och pengar.   I takt  med  Industri  4.0  har  maskininlärning  blivit  uppmärksammad  som ett ytterligare modelleringsförfarande inom stålindustrin. Maskininlärningsmodeller är dock generellt svårtolkade, vilket gör det utmanande att undersöka om modellen representerar verkligheten. Detta arbete undersöker den praktiska användningen av maskininlärningsmodeller inom sekundärmetallurgin på  ett  svenskt  stålverk.    Tillämpningen  är  i  synnerhet av   intresse   för   att   kunna   förutspå   temperaturen   hos   det   flytande   stålet   efter vakuumbehandlingssteget  i  VTD-processen. Denna  process  valdes  eftersom den är av  stor  betydelse  för  framtida  ståltillverkning  hos  SSAB  i  Oxelösund. Detta är primärt  på  grund  utav  att  SSAB  kommer  att  investera  i  en ljusbågsugnsbaserad produktionslinje.   Temperaturen är en viktig processparameter eftersom den direkt påverkar   stålets   gjutbarhet. Utöver   detta   har   inga   omfattande   arbeten   gjorts gällande  att  förutspå  temperaturen  efter vakuumbehandlingssteget  med  hjälp av maskininlärningsmodeller. Arbetet presenterar först en litteraturbakgrund inom statistisk modellering med fokus på maskininlärning och VTD-processen.  Därefter redovisas metodiken som använts för att skapa  maskininlärningsmodellerna  som  ligger  till  grund  för  de  numeriska experimenten samt resultaten. Genom att använda de beskrivna metoderna härrörde flera fynd från de skapande maskininlärningsmodellerna. En hög grad av komplexitet är inte   nödvändig   för   att   uppnå   en   hög   prediktiv   förmåga   på   data   som   inte använts  för  att  anpassa  modellens  parametrar.   Å  andra  sidan  är  datakvalitén den viktigaste faktorn om man ämnar att förbättra den prediktiva förmågan hos modellen. Utöver  detta  är  det  av  yttersta  vikt  att  ha  kompetens  inom  både  metallurgi  och maskininlärning för att skapa en modell som är både relevant och tolkbar för experter inom  området  processmetallurgi. Ideligen  är  kunskap  inom  processmetallurgi grundläggande för val av indata och val av maskininlärningsalgoritm. Under analysen av maskininlärningsmodellerna upptäcktes det att skänkens värmestatus, omrörningstiden i processen, samt temperaturriktmärkena före och efter vakuumstegen var de mest avgörande variablerna för modellens prediktiva förmåga. För att kunna dra specifika slutsatser behöver modellen ha en högre prediktiv förmåga. Detta kan endast erhållas efter en betydande förbättring av datakvalitén.

In the steel industry, slag foaming plays a crucial role in many steel processes, given its positive impact on the thermal efficiency of the furnace and its life span. However, excessive foaming causes an overflow in the converter known as “slopping”. Slopping hinders the effectiveness of the processes, especially with the complex and unpredictable foaming rate. This problem occurs mainly in the BOS-processes and after melt tapping to the ladle furnace. The goal of this study is to test and relate a new foaming control system, by blowing a gas (nitrogen or argon) on the surface of the melt to suppress the foam. Firstly, the foaming index of the provided industrial heats for a general LD converter (21 heats) and Outokumpu’s ladle furnace (31 heats) were calculated to find which heat is most likely to slop. Then, a series of experiments were performed to investigate the new foam controlling system’s reliability using a cold model. The results demonstrated that blowing argon instead of nitrogen from the top nozzle suppresses the foam more effectively, which can be attributed to its higher density. Additionally, the optimal argon flow rate required to suppress the foam in worst-case slopping scenarios in the LD converter and the ladle furnace were 874 and 221 m3/min respectively. The provided data further supports the efficacy of this slopping prevention technique, in theoretical and practical aspects. / I stålindustrin spelar slaggskumning en avgörande roll i många stålprocesser, med tanke på dess positiva inverkan på ugnens termiska effektivitet och dess livslängd. Överdriven skumning orsakar emellertid ett överflöde i konvertern som kallas "utkok". Utkok hindrar processernas effektivitet, särskilt med den komplexa och oförutsägbara skumningshastigheten. Detta problem uppstår främst i BOS-processerna och efter tappning till skänkugnen. Målet med denna studie är att testa ett nytt kontrollsystem genom att blåsa en gas (kväve eller argon) på smältytan för att slå sönder skummet. Först beräknades skumindexet för de tillhandahållna industriella chargerna för en allmän LD (21 charger) och Avestas skänk (31 charger) för att hitta vilken charge som har störst risk för utkok. Därefter utfördes en serie experiment för att undersöka det nya skumstyrsystemets tillförlitlighet med hjälp av en kall modell. Resultaten visade att blåsning av argon istället för kväve från det övre munstycket undertrycker skummet mer effektivt, vilket kan hänföras till dess högre densitet. Dessutom var den optimala argonflödeshastigheten som krävdes för att undertrycka skummet i värsta fallet i LD och skänkanläggningen 871 respektive 221 m3/min. De tillhandahållna uppgifterna stöder ytterligare effekten av denna förebyggande teknik, i teoretiska och praktiska aspekter.

Företaget Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) håller på att utveckla en slutförvaringskapsel som kommer innehålla avfall från den svenska kärnkraften. Det är dock fortfarande en process under utveckling och därför undersöks olika typer av metoder och kapselmaterial för att kunna tillverka en hållbar och säker kapsel. Kapseln består av ett hölje av kopparrör med svetsad botten och lock och en insats med stållock. Insatsen är en cylindrisk konstruktion  av segjärn och innehåller en svetsad stålkassett för att skapa utrymmen till det använda kärnbränslet. Insatsen innehåller bland annat stålrör som under tillverkning får utstå en gjutprocess med segjärn och erhåller efter det icke homogena egenskaper. Målet med undersökningen är hur stor påverkan gjutningen har på stålets kemiska sammansättning samt mikrostrukturer. Det som orsakar de inhomogena egenskaperna är främst värmebehandlingen som driver diffusionen av kol från gjutjärnet till stålet, som då ger ett hårdare men sprödare material. Med hjälp av experiment och simuleringar upptäcks hur mycket kol som diffunderar in i stålet samt ändringar i den kemiska sammansättningen i de påverkade zonerna. Identifiering av fasomvandlingar, diffusion och ändringar i mikrostrukturer är stora faktorer som i sin tur ändrar de mekaniska egenskaperna i stålet. / The Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company (SKB) have developed a final storage canister that will contain waste from the Swedish nuclear power plants. However, it is still in a development phase and therefore different types of methods and canister materials are investigated to produce the most durable and safe canister. The canister is made of a copper tube with a welded bottom and lid with an insert. The insert is a cylindrical construction of nodular cast iron that contains a welded steel cassette, to make space for the spent fuel, and a steel lid. The steel tubes showed inhomogeneous properties after being exposed to a casting around them. The aim of this investigation is to clarify the impact of casting on the chemical composition of the steel as well as the microstructure. The cause to the inhomogeneous properties were the diffusion of carbon from the cast iron to the steel, which then produced a harder and more brittle material. Experiments and simulations were used to see the carbon diffusion into the steel as well as what happens with the chemical composition in the affected zones. Identification of phase changes, diffusion and microstructures contributed to changes of mechanical properties in the steel.

The thesis is based on two supplements with two major objectives. In the first supplement equilibrium top slag-steel bulk and inclusions-steel bulk were investigated by comparison between calculated and measured oxygen activity values. This was done by applying different oxide activity models for slags combined with thermodynamic calculations. In the second supplement the inclusion composition is studied during the ladle refining process. The inclusion composition is related to top slag composition and other parameters during ladle treatment. The work was carried out by collecting data during well controlled sampling procedures at two different steel plants. Extensive inclusion analyses in Scanning Electron Microscope, SEM, were done. The data was used together with thermodynamics for a description of the interaction between slag-steel-inclusion interaction during ladle treatment. Evaluation of inclusion composition during the ladle refining have revealed that the majority of the inclusions belonged to the system Al2O3-CaO-MgO-SiO2 and showed a continuous composition change throughout the ladle refining process, from high Al2O3, via MgO-spinel to finally complex types rich in CaO and Al2O3. The final composition after vacuum treatment was found to be close to the top slag composition. Small process parameter changes and practical variations during ladle refining were proven to give large differences of the inclusion composition. Finally, it was concluded that equilibrium does not exist between top slag and steel bulk, with respect to oxygen, for the studied conditions. However, the equilibrium does exist between the steel bulk and inclusion. / QC 20101109

No description available.