Utmattning av stålmaterial är ett fenomen som varit känt i närmare 190 år men trots det är det fortfarande långt ifrån helt utforskat. Utmattningsegenskaper hos grundmaterial och svetsar är idag relativt utforskat, medan områden som utmattningsegenskaper hos kallformade stålprofiler fortfarande mer eller mindre är outforskat. Med utforskningen av utmattningsegenskaper hos kallformade stålprofiler som huvudsyfte delades examensarbetet upp i två delar. En överliggande kranbomsoptimering med huvudmålet att sänka vikten så mycket som möjligt med hjälp av materialbyte till ett mer höghållfast stål och optimal användning av material med avseende på utmattning. Den andra delen av examensarbetet är en framtagning av en provkropp med huvudmålet att kunna testa utmattningsegenskaper för kallformade stålprofiler samt att ge dimensionerande värden till kranbomsoptimeringen. Provstavsframtagningen resulterade i tre versioner av provkroppar som i teorin ska ge utmattningsegenskaper i longitudinell riktning för kallformade stålprofiler. Eftersom provstavarna inte kunde prövas på grund av tidsbrist baserades kranbomsoptimeringen på teoretiska värden. Resultatet av kranbomsoptimeringen var att vikten kunde sänkas från 1027 kg till 435 kg utan att påverka andra beaktade kranegenskaper. / Even though fatigue in steel structures is a phenomenon that was discovered almost 190 years ago it is still far from fully explored. The fatigue properties of base materials and welded materials are currently relatively well known, but the fatigue properties of cold-formed steel profiles are still more or less unknown. With the investigation of fatigue properties of cold-formed steel profiles as the main purpose, this master thesis was divided into two parts. An overhead optimization of a crane with the main goal of reducing weight as much as possible with the help of upgrading materials to higher strength steels and using the materials in an optimal way with respect to fatigue. The second part of the master thesis is the development of a test specimen with the main goal of testing the fatigue properties of cold-formed steel profiles and to provide dimensioning values for the optimization of the crane. The development of test specimen resulted in three versions of specimens which in theory will provide fatigue properties in the longitudinal direction for cold-formed steel profiles. Since the test specimens could not be tested because of shortage of time, the optimization of the crane had to be based on theoretical values. The results of the optimization were that the weight could be lowered from 1027 kg to 435 kg without affecting any other consideration characteristics of the crane.

Stålfronter är Cibes mest eftertraktade alternativ av karm och dörrkombination till den offentliga marknaden såsom skolor och gallerior på grund av den robusta konstruktionen. Det förekommer dock problem med tillverkningseffektivitet, hantering och korrosion. Problematiken som uppstår har tydligt samband med karmens nuva-rande sammansvetsade konstruktion, samt att de inte är konstruerade att installeras i korrosiva miljöer. Genom förundersökningar hur dagens tillverkning ser ut och vad som önskas i konstruktionen ställdes ett kvalitetshus upp. Från kvalitetshuset utgavs, genom viktning, de viktigaste önskemålen som arbetet bör uppfylla. Det viktigaste var att konstrukt-ionen ska vara modulär, därefter önskades minskad variation och korrosionshärdiga alternativa material. Med hjälp av idégenerering togs olika koncept fram vilka alla förutom de mest lovande eliminerades. Det slutliga konceptet innebär en modulär karm där variationen av moduler uppgår till 39 för att bibehålla samma mängd karmvariationer som da-gens konstruktion, det vill säga 146 karmvariationer. Det togs även fram tre material för eventuell tillämpning i olika miljöer. Två av materialen har lägre pris än dagens (DC01 och DX51+Z275), dessutom har två av dem högre korrosionshärdig-het (DX51+Z275 och SS-EN 1.4404). Konceptets hållfasthet verifierades med håll-fasthetsberäkningar kompletterat med FE-analys. Det framtagna konceptet leder till effektivare tillverkningsprocess genom att färre produkter behöver lagras och hanteras. Materialpriserna och hållfastheten i koncep-tet är dock uppskattad till viss grad och behöver vidare verifieras. / Steel fronts is Cibes most sought after frame and door combination to the public market such as schools, malls etc. because of the robust construction. However, there are problems with manufacturing efficiency, handling, and corrosion. The problems that arise are significantly connected to the construction being delivered from a subcontractor as a complete welded sheet metal construction. In addition, they are not designed to be installed in corrosive environments. Through preliminary investigations how today's manufacturing takes place and what is desired in the construction a QFD was made. By weighting, the QFD presented the most important qualities which the work should fulfill. The most important quality was that the construction must be modular, followed by reduced variation and corrosion resistant alternatives. With the help of idea generation methods, different concepts were developed, which all but the most promising were to be eliminated. The final concept includes a modular frame where variations of modules is 39 to maintain the same amount as today´s construction with 146 frame variations. Three materials were also con-cluded for possible application in different environments. Two of the materials have a lower price than the material used today (DC01 and DX51+Z275), in addition, two of them have a higher corrosion resistance (DX51 + Z275 and SS-EN 1.4404). The strength of the concept was verified with strength analysis supplemented with FE analysis. The developed concept leads to more efficient manufacturing process in that fewer products need to be stored and handled. However, the material prices and the strength of the concept are appreciated to a certain extent and need to be further verified.

Gas stirring is currently the most commonly used method of homogenizing liquid steel in commercial processes. However, due to the harsh environment during the process, physical models built out of e.g. plexiglass have been used to easier understand the complex phenomenon occurring in the process. The models are also used to optimize stirring conditions and estimate mixing times. Instead of liquid steel, water has been used for modelling, to increase safety and reduce costs. The water models are usually scaled down to sizes that are easier to handle. Scaling correctly requires fulfilling commonly used criteria and dimensionless numbers. This report investigated the accuracy of these dimensionless numbers and the relations commonly used for scaling. Existing studies and relations were evaluated, and the theoretically best suitable scaling equations were tested. Three bottom blown vessels were built, in order to test the existing relations. By applying scaling criteria and calculating gas flow rates accordingly, the correlation between theoretical mixing time and measured mixing time could be investigated. This thesis concluded that the correlation between the measured mixing times was not significant, however, by implementing the scale factor λ1/2 a better approximation seems to be given. / Gasomrörning är för tillfället den vanligaste metoden som används för att homogenisera flytande stål i kommersiella processer. På grund av de svåra förhållandena under processen har fysiska modeller, byggda av exempelvis plexiglas, använts. Detta för att enklare förstå de komplexa fenomen som uppstår under processen. Modellerna används också för att optimera omrörningsförhållandena och för att uppskatta blandningstider. Istället för flytande stål har vatten använts vid modellering för att öka säkerheten och minska kostnaderna. Vattenmodellerna är vanligtvis nedskalade till storlekar som är lättare att hantera. En korrekt skalning kräver att vanliga kriterier och dimensionslösa tal uppfylls. Denna rapport undersökte noggrannheten för dessa dimensionslösa tal samt relationer som vanligtvis används vid skalning. Befintliga studier och relationer utvärderades och de teoretiskt mest lämpliga skalningsekvationerna testades. Tre stycken kärl med bottenblåsning byggdes för att testa dessa relationer. Genom att tillämpa skalningskriterier och beräkna gasflödeshastigheterna, kunde korrelationen mellan de teoretiska och uppmätta blandningstiderna undersökas. Denna avhandling drog slutsatsen att korrelationen mellan de uppmätta blandningstiderna inte var signifikant. Dock verkade en bättre approximation fås när skalfaktorn λ1/2 implementerades.

Duplex stainless steels (DSSs), consisting of an equal amount of ferrite and austenite phases, have wide applications in e.g. vehicles, chemical engineering as well as nuclear plant  because  of  the  combination  of  excellent  mechanical properties  and  corrosion resistance.  However,  low  temperature  embrittlement has  existed  for  a  few  decades restricting the application of DSSs over about 250 ºC. When the service temperature ranges from around 250 to 500 °C, DSSs would become brittle because of the phase separation in the ferrite  phase. The phase separation is the  main reason  for the  low temperature embrittlement, and the kinetic of this phase separation achieves the fastest rate at about 475°C, so it is also termed as ‘475°C embrittlement’. Plenty of research has been performed in this field, but the problem remains. The mechanism of phase separation is due to the existence of a miscibility gap in the iron  chromium  binary  system,  and  previous  research  has  reported  some alloying elements can have the potency to delay the phase separation and the goal of my thesis is to investigate the influence of different alloying elements and select one which could be a plausible one to retard phase separation, and subsequently try to mitigate the low temperature embrittlement problem of DSSs. This  work  includes  the  literature survey  of  different  alloying  elements  which could influence   the   microstructure   and   mechanical   properties   of   DSSs   in general. Subsequently the thermodynamic calculation was performed to identify the effect of the  selected  alloying  elements  addition  on  phase  formation during  heat  treatment. Vanadium was selected to be a potentially suitable alloying element to be added into DSSs and experimental investigations were performed on the heat treatment process and the effect of V alloying. The main conclusions of the proposed thesis can be drawn as follow: The elemental addition  of Al,  Si, V,  Nb  and Ti  are  calculated  by Thermo-Calc,  they are  all  ferrite stabilisers and V addition seems most likely to be effective due its combination with the  interstitial  elements  C  and  N.  In  the  experimental  part, vanadium  additions combined with intermediate temperature solution treatment could be effective to retard the age hardening effect and the impact toughness test has a consistent tendency. Also, according to Thermo-Calc calculations and experimental results, the more interstitial elements that combine with V and precipitate from the ferrite phase the better was the performance of the duplex stainless steels. / Duplexa rostfria stål (DSS), bestående av lika stor mängd ferrit- och austenit, har bredtillämpning inom t.ex. fordon, kemiteknik samt kraftverk på grund av kombinationen av utmärkta mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Försprödning vid låg temperatur   begränsar emellertid tillämpningen   av   DSS   över   250   °C.   När driftstemperaturen varierar från cirka 250 till 500 ° C så kan DSS bli spröda på grund av   fasseparation   i   ferritfasen.   Fasseparationen   är   den    främsta   orsaken   till lågtemperaturförstöring, och kinetiken för denna fasseparation uppnår den snabbaste hastigheten  vid  cirka  475  °C,  så  den  kallas  också  '475  °C-försprödning'.  Mycket forskning har utförts inom detta område, men problemet kvarstår. Mekanismen för fasseparation beror på förekomsten av ett blandningslucka i det binära järn-krom-systemet, och tidigare forskning har rapporterat att vissa legeringselement kan  ha  förmågan  att  fördröja  fasseparationen.  Målet med mitt  examensarbete  är  att undersöka påverkan av olika legeringselement och välja ett som kan användas för att fördröja fasseparationen och därav mildra problemet med lågtemperaturförsprödning hos DSS. Detta  arbete  inkluderar  litteraturundersökning  av  olika  legeringselement som  kan påverka  mikrostrukturen  och  mekaniska  egenskaper  hos  DSS  i allmänhet.  Därefter termodynamiska beräkningar för att identifiera effekten av de valda legeringselementen på fasjämvikt under värmebehandlingen. Vanadin valdes som ett potentiellt lämpligt legeringselement som kan tillsättas i DSS. Experimentella undersökningar utfördes på värmebehandlingsprocessen och effekten av V-legering. De huvudsakliga slutsatserna av examensarbetetär: tillsatsen av Al, Si, V, Nb och Ti beräknades av Thermo-Calc, de är alla ferritstabiliserande och V-tillsats verkar kunna vara effektiv på grund av dess kombination med de interstitiella elementen C och N. I den    experimentella    delen    studerades vanadintillsatser    i    kombination    med värmebehandling för att fördröja den hårdnandet och försprödningen. Enligt Thermo- Calc-beräkningar  och experimentella  resultat  så  kan  prestanda  förbättras  desto  merinterstitiella element som kombineras med V.

Decades  ago,  1  ton  of  steel  required  80  kg  of  refractory  material.  While  the  scenario  has completely changed over the years. Today, 1 ton of steel needs approximately 11 kg of refractory material   depending   on   the   steelworks.   Refractories   are   accustomed   to   high-temperature processes,  for  example,  producing  steel,  glass,  etc.  The amount of  spent  refractories has  also increased  with the increase in demand for its production. For the manufacturing of refractories, there is a tremendous use of virgin raw materials but with the increase in price and reducing raw material   sources,   it  will   be  difficult  to   continue  in  that   way  in  the  future.  While,  the environmental  concerns  in  steel  industries  are  increasing  on  a  rapid  scale  such  as  global environmental pollution, natural  resource conservation, and the most important increase in cost for  landfilling.  Therefore,  achieving  zero  waste  and  proper  usage  of  material  from  spent refractories is necessary for economic and environmental reasons in future. This project work focuses on collecting information regarding the refractory waste management for  aid  towards   more   sustainable  Swedish  steel  industries.  The  project  is  carried  out  in collaboration  with  KTH  Royal  Institute  of  Technology  and  the  Swedish  steel  producers association  Jernkontoret.  This  work  focuses  on  a   survey   of  well-known  Swedish  steel companies Sandvik Materials Technology (SMT) AB and Höganäs AB. The scientific work concentrates on the investigation of MgO-C bricks mixed waste, collected from Mireco AB, up to a grain size of 20 mm. Three samples of varying compositions and different grain sizes were collected  from  the  recycling  site  and  processed  for  carbon  reduction.  On  several  trails,  the maximum  carbon  elimination  was  achieved at a  temperature higher than  800°C with holding time longer than 5h. The fines underwent mechanical pressing of 40 MPa to form pellets of 16 mm and 32 mm in diameter. The main traced elements of MgO, SiO2, CaO, Al2O3  and Fe2O3  can be utilized for applications in the agricultural industry. MgO is present in the maximum quantity (70-80%).  By  possible  extraction  of  MgO  from  the  fines  can  be  employed  in  the  crucible industry,  construction industry  and steel  industry for slag  formation. The MgO  in the form of supplements for magnesium deficient soils or calcium magnesium oxide for neutralizing the pH of  the  soil  by  balancing  the  acidity  can  be  employed.  The  compatibility of the  fines can be helpful  to  resolve  transportation  issues and benefit  convenient addition to processes. Overall, this  work  brings  to  the  fore  a  high  potential  for  using  such  waste  refractory  materials  forapplications besides landfilling with an emphasis on agriculture. / För decennier sedan krävde 1 ton stål 80 kg eldfast material. Medan scenariot har förändrats helt genom åren. Idag behöver 1 ton stål cirka 11 kg eldfast material beroende på stålverk. Eldfasta produkter är vana vid högtemperaturprocesser, till exempel produktion av stål, glas etc. Mängden förbrukade  eldfasta  produkter  har  också  ökat  med  ökad  efterfrågan  på  dess  produktion.  För tillverkning av eldfasta produkter finns det en enorm användning av jungfruliga råvaror men med prisökningen  och  minskade  råvarukällor  blir  det  svårt  att  fortsätta  på  det  sättet  i  framtiden. Medan  miljöproblemen  inom  stålindustrin  ökar  i  snabb  skala,  såsom  global  miljöförorening, bevarande av naturresurser och den viktigaste ökningen av kostnaderna för deponering. Därför är det  nödvändigt  att  i  framtiden  uppnå  noll  slöseri  och  korrekt  användning  av  material  från förbrukade eldfasta anläggningar av ekonomiska och miljömässiga skäl. Detta projektarbete fokuserar på att samla in information om eldfast avfallshantering för stöd till mer  hållbar  svensk  stålindustri.  Projektet  genomförs i samarbete  med KTH Royal  Institute of Technology och den svenska stålproducentföreningen Jernkontoret. Detta arbete fokuserar på en undersökning  av  välkända  svenska  stålföretag  Sandvik  Materials  Technology (SMT) AB  och Höganäs AB. Det vetenskapliga arbetet koncentrerar sig på undersökningen av blandat avfall av MgO-C-tegel,  samlat  från Mireco  AB, upp till en kornstorlek på 20 mm. Tre prover med olika kompositioner  och  olika  kornstorlekar  samlades  från  återvinningsstället  och  bearbetades  för kolreduktion. På flera stigar uppnåddes den maximala kolelimineringen vid en temperatur högre än 800 ° C  med en hålltid  längre än 5 timmar.  Böterna  genomgick mekanisk  pressning av 40 MPa  för att bilda pellets med 16 mm och 32 mm i diameter. De viktigaste spårade elementen i MgO,  SiO2,  CaO,  Al2O3 och Fe2O3  kan användas för applikationer inom jordbruksindustrin. MgO finns i den maximala kvantiteten (70-80%). Genom möjlig utvinning av MgO från böterna kan användas i degelindustrin, byggindustrin och stålindustrin för slaggbildning. MgO i form av tillskott  för  magnesiumbristjord  eller kalciummagnesiumoxid för neutralisering av jordens pH genom balansering  av surheten  kan användas. Böternas kompatibilitet kan vara till hjälp för att lösa transportproblem och gynna praktiska tillägg till processer. Sammantaget ger detta arbete en hög   potential   för   att   använda   sådana   eldfasta   avfallsmaterial   för   applikationer   förutomdeponering med tonvikt på jordbruk

By recycling and reusing materials to close the resource cycle and move towards a circular economy, waste can be significantly reduced. At the same time, cities and regions offer opportunities to practice circular economy. As the main source of waste in the EU, the construction industry needs to both improve the recycling rate and find alternatives with a lower carbon footprint. Mineral wool waste is often considered non-recyclable, but the disposal of landfill will no longer be suitable in the medium to long term. At the same time, mineral wool can react with the alkaline activator to generate alkali activated concrete (AA concrete), which can be used as a substitute for cement concrete. This study is conducted on building typology to track mineral wool from individual building levels in Swiss dwellings over time and space. Afterward, Geographic Information System (GIS) was used to select the suitable location for establishing a mineral wool recycling plant, considering accessibility and transportation distance. Finally, using the life-cycle assessment (LCA) framework, emissions are calculated through the production phase. The results revealed that the mineral wool stock shows an increasing trend from 2020 to 2035, and can provide a stable supply. In addition, using mineral wool waste to produce AA concrete can effectively reduce CO2 emissions. Therefore, mineral wool waste has the potential to become raw material for alkali-activated materials (AAMs). Recycling factories can be set up in Zug, Zurich, and Bern as a priority. The recycling of mineral wool can be seen as a practical application of the circular economy strategy in the framework of urban planning.

Sanicro 28 and Alloy 625 are corrosion-resistant nickel alloys with a fully austenitic structure and a very low carbon content, which means they are both well suited for cold working. Since the millennium shift deformation twinning has been a live research issue as it enhances strength and ductility simultaneously. As nickel has been pointed out as a high stacking fault energy element and deformation twinning should be promoted by a low stacking fault energy level they have been considered as opposite poles. Nonetheless, it is known since long that deformation twins can emerge in high stacking fault face centred cubic elements at low temperatures. In this thesis, we have investigated deformation twinning behaviour in corrosion-resistant nickel alloys. The objective is trying to distinguish between deformation twinning in TWIP steel and corrosion resistant nickel alloys regarding for instance size and bundles. Interrupted uniaxial tensile tests have been performed at several cold working temperatures for the alloys: Sanicro 28 (31% nickel) and Alloy 625 (61% nickel). The microstructure has been characterized in homogeneous deformation volume, by scanning electron microscopy electron backscattering diffraction and electron channelling contrast imaging, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. In one investigation fracture behaviour has also been studied with secondary electrons. Ab initio calculations, crystal plasticity modelling and DAMASK simulations have been performed to support emphasizing active deformation mechanisms. It has been revealed that deformation twinning can occur in high Ni alloys. With increasing deformation twinning levels, the diffuse necking decreases. Ab initio calculations indicates that the initiation of deformation twins cannot be determined solely by the stacking fault energy. Distinct features were discovered at low strains that could be rejected from being neither deformation twins nor stacking faults. Level of texture increases with increasing strain and decreasing temperature and the texture modes are changed with decreasing temperature. / Sanicro 28 och Alloy 625 är två legeringar med ett imponerande korrosionsmotstånd, ett lågt kolinnehåll och en helaustenitisk struktur. Det gör dem väl lämpade för kallbearbetning. Sedan millenieskiftet har aktivten varit mycket hög inom forskningsområdet: deformationstvillingar. TWIP (twinning induced plasticity)-effekten har den så eftertraktade egenskapen att både styrkan och duktiliteten förbättras på samma gång. Eftersom nickel har en hög staplingsfelsenergi och TWIP-effekten har uppmätts/beräknats till att aktiveras vid ett snävt och lågt värde, för densamma, har ett ökande nickelinnehåll och TWIP-effekten setts som direkta motpoler. Trots det, har man länge vetat om att deformationstvillingar också framträder, om än, vid låga temperaturer, i legeringar med kubiskt ytcentrerat gitter och hög staplingsfelsenergi. I den här avhandlingen har vi undersökt hur deformationstvillingar utvecklas, om de ens kan bildas i korrosionsbeständiga legeringar med ett högt nickelinnehåll. Målet är att se om det finns några större skillnader i tvillingbeteendet i TWIP-stål i jämförelse med korrosionsbeständiga legeringar med ett högt nickelinnehåll. Några egenskaper vi har tänkt att undersöka är: tjocklek på tvillingarna och om tvillingarna bildas i grupper. Vi hoppas på så sätt kunna svara på den övergripande forskningsfrågan: är det möjligt att designa ett rostfritt TWIP-stål, baserat på det vanligaste legeringssystemet för rostfria austenitiska stål, nämligen: järn-krom-nickel? Enaxliga dragprov har genomförts vid flera kallbearbetningstemperatuer; de har utförts både till brott och till förutbestämda töjningsnivåer. Legeringarna som har testats är: Sanicro 28 (31% nickel) och Alloy 625 (61% nickel). Mikrostrukturen har framför allt karakteriserats i material uttaget från volym där deformationen har varit homogen. De analysmetoder som har använts är: svepelektronmikroskopi, mer specifikt: ”electron backscatter diffraction” och ”electron channelling contrast imaging”. Transmissionselektronmikroskop och röntgendiffraktion har också använts. I en undersökning har också brottbeteende studerats med hjälp av "secondary electrons". Ab initioberäkningar, modellering av kristallplasticitet och materialbeteende med hjälp av DAMASK har också utförts för att kunna se vilka deformationsmekanismer som är aktiva. Vi upptäckte att deformationstvillingar faktiskt kan bildas i korrosionsbeständiga legeringar med ett högt nickelinnehåll. Den diffusa midjebildningen minskar på samma gång som andelelen deformationstvillingar ökar. Ab initioberäkningarnas resultat indikerar också på att deformationstvillingarnas inträde inte enbart kan bestämmas med staplingsfelsenergin. Tydliga mikrostrukturmönster upptäcktes med hjälp av transmissionsmiroskop och vid låga töjningsnivåer. De mikrostrukturmönstren kunde avfärdas från att vara både deformationstvillingar och staplingsfel. Texturnivån ökar med ökande töjningsnivå och sjunkande temperatur. Typen av textur förändras också med sjunkande temperatur. / <p>Funding agency: Tube division, Alleima AB</p>

Cemented carbide tools are subjected to high loads and temperatures during use. Long before any significant wear can occur on the tool, the material will experience plastic deformation. The purpose of this master thesis was to investigate how Kernel Average Misorientation (KAM) can be utilised to analyse plastic deformation within the microstructure or grains of cemented carbides. Six different cemented carbides were investigated. The materials were plastically deformed by utilizing cutting tests with a feed rate staircase method to induce the plastic deformation. Each material was characterised by using Scanning Electron Microscopy (SEM) either equipped with a secondary electron detector or an Electron Backscatter Diffraction detector (EBSD). This made it possible to investigate the WC grain size, Co infiltration, step formation, cavities and pores, KAM and the average grain size. It was concluded that KAM showed to be a valuable tool to visualise the plastic deformation in the materials. There were some limitations to KAM regarding materials with similar amounts of plastic deformation. Additionally, the data from KAM could be used to create graphs to more easily display the misorientation. However, KAM cannot showcase the mechanisms that lead to plastic deformation. Other characterisation methods are needed as a compliment to completely understand what is happening in the material on a microstructural level.

It is well known that inclusions affect the properties of steels and alloys. Therefore, it is important to understand what type of inclusions that exist and how they behave and especially with a focus on large size inclusions. Thus, the large size non-metallic inclusions in ferroalloy FeTi70R were investigated in two dimensions (2D) by using scanning electron microscopy (SEM) in combination with an energy dispersive technique (EDS). It was found that the FeTi70R ferroalloy contain complex oxide inclusions consisting mostly of CaO, SiO2 and TiOx. Furthermore, experimental trials were performed to investigate how these inclusions behaved when entering a melt. More specifically, a comparison between pure Fe and an Alloy 825 grade were made. These results determined the parameters effect on the transformation of the inclusions in the melt. The large size non-metallic inclusions in Alloy 825 during the ladle treatment were investigated during industrial trials by using both two dimensional (2D) and three dimensional (3D) microscopic investigations. The results showed that inclusions consisted of spherical oxides and clusters made up of oxides and nitrides. Further investigations found that the spherical inclusions were transformed from existing NMI in the FeTi70R ferroalloy and slag particles. As for the clusters, they originate from deoxidation products. Furthermore, small inclusions precipitated in the local zones around the added FeTi70R ferroalloy and titanium nitrides. Investigations also found that only Al2O3-MgO and TiN clusters exist after casting. Industrial trials were performed during the last period of the ladle treatment and using a combined electromagnetic (EMS) and gas (GS) stirring. The purpose to investigate the effect of different EMS directions on the agglomeration and on the removal of Al2O3-MgO and TiN clusters. The investigations were then performed in 3D after an electrolytic extraction of the metal samples. The results show that electromagnetic stirring in the upwards direction is best for the agglomeration of the Al2O3-MgO and TiN clusters. However, electromagnetic stirring in the downwards direction is more effective to remove clusters from the melt. This is in agreement with the theoretical predictions based on Stokes’, Brownian and Turbulent collisions. Also, the calculations showed that for Al2O3-MgO clusters with sizes &lt;20 μm the Turbulent collision is the defining factor for agglomeration. However, both Stokes’ and Turbulent collisions are dominant for larger inclusions. For the TiN clusters, turbulent collisions is the dominant factor. Further investigations with more heats and stirring modes were done by using 2D microscopic investigations. More specifically, the number, size, composition and morphology of different inclusions were determined by using SEM in combination with EDS and Inca Feature analyses. The results show that the EMS in downwards direction with a 0.04 m3 min-1 gas flow rate promotes a general removal of Al2O3-MgO and TiN inclusions. Furthermore, that the upwards EMS direction promotes a drastically increase of inclusions having an equivalent size smaller than 11.2 μm. Moreover, the stirring with a 0.02 m3 min-1 gas flow rate has a better removal rate for both downwards and upwards stirring directions compared to the stirring with a 0.04 m3 min-1 gas flow rate. However, no influence on the inclusion composition and morphology could be seen from the different stirring modes. / Det är välkänt att inneslutningar påverkar egenskaperna i stål och legeringar. Därför är det viktigt att förstå vilken sorts inneslutningar som existerar samt hur de beter sig, särskilt stora inneslutningar. Således undersöktes de stora icke-metalliska inneslutningarna i ferrolegeringen FeTi70R i två dimensioner (2D) genom att använda svepelektronmikroskopi (SEM) i kombination med energidispersionsteknik (EDS). Det visade sig att ferrolegeringen FeTi70R innehåller komplexa oxidinneslutningar bestående huvudsakligen av CaO, Si02 och TiOx. Vidare utfördes laborativa försök för att undersöka hur dessa inneslutningar uppträder när de kommer ner i det smälta stålet. Mer specifikt så gjordes en jämförelse mellan rent Fe och Alloy 825 legeringen. Dessa resultat fastställde hur olika parametrar påverkade inneslutningarnas omvandling i smältan. De stora icke-metalliska inneslutningarna i Alloy 825 legeringen under skänkugnsbehandlingen undersöktes vid industriella försök med hjälp av både tvådimensionella (2D) och tredimensionella (3D) mikroskopiska undersökningar. Resultaten visade att inneslutningarna bestod av sfäriska oxider och kluster uppbyggda av oxider och nitrider. Ytterligare undersökningar visade att de sfäriska inneslutningarna omvandlades från befintliga icke-metalliska inneslutningar i ferrolegeringen FeTi70R och slaggpartiklar. När det gäller kluster härrör de från desoxidationsprodukter. Vidare så bildades små inneslutningar i de lokala zonerna kring den tillsatta FeTi70R legeringen och kring titanitriderna. Undersökningarna fann också att endast Al2O3-MgO och TiN-kluster existerar efter gjutning. De industriella försöken utfördes under den sista perioden av skänkugnsbehandlingen och med en kombinerad elektromagnetisk (EMS) och gas (GS) omröring. Syftet med detta var att undersöka effekten av olika riktningar på EMS omrörningen på agglomerationen och avskiljningen av Al2O3-MgO- och TiN klustren. Undersökningarna utfördes sedan i 3D efter en elektrolytisk extraktion av metallproverna. Resultaten visar att en uppåtriktad elektromagnetisk omröring är bäst för agglomereringen av Al2O3-MgO inneslutningar och TiN kluster. Emellertid så är en nedåtriktad elektromagnetisk omröring effektivare för att avlägsna kluster från smältan. Dessa resultat överensstämmer med de teoretiska förutsägelserna baserade på Stokes, Brownian och Turbulent kollisionsvolymer. Dessutom visade beräkningarna att för Al2O3-MgO kluster med storlekar &lt;20 μm är det turbulenta kollisioner som är den avgörande faktorn för agglomerering. Dock är det både Stokes och de Turbulenta kollisionerna som dominerar för större inneslutningar. För TiN klustren är det de turbulenta kollisionerna som är den dominerande faktorn. Ytterligare undersökningar med fler charger av Alloy 825 och olika omrörningsmetoder gjordes baserade på 2D mikroskopiska undersökningar. Mer specifikt så bestämdes antalet, storleken, sammansättningen och morfologin för olika inneslutningar med användning av SEM i kombination med EDS och Inca Feature analyser. Resultaten visar att en nedåtriktad EMS i kombination med ett gasflöde på 0,04 m3 min-1 främjar ett generellt avlägsnande av Al2O3-MgO och TiN inneslutningar. Vidare främjar den uppåtriktade EMS omrörningen en drastisk ökning av inneslutningar med en ekvivalent storlek av 11,2 μm eller mindre. Vidare har omröringen med ett gasflöde på 0,02 m3 min-1 en bättre avskiljningshastighet för inneslutningar i både nedåt och uppåtgående omrörningsriktningar jämfört med omrörningen med ett gasflöde på 0,04 m3 min-1. Emellertid kunde inget inflytande på sammansättningen och morfologin ses från de olika omrörningssätten. / <p>QC 20171122</p>

It is well known that inclusions affect the properties of steels and alloys. Therefore, it is important to understand what type of inclusions that exist and how they behave and especially with a focus on large size inclusions. Thus, the large size non-metallic inclusions in ferroalloy FeTi70R were investigated in two dimensions (2D) by using scanning electron microscopy (SEM) in combination with an energy dispersive technique (EDS). It was found that the FeTi70R ferroalloy contain complex oxide inclusions consisting mostly of CaO, SiO2 and TiOx. Furthermore, experimental trials were performed to investigate how these inclusions behaved when entering a melt. More specifically, a comparison between pure Fe and an Alloy 825 grade were made. These results determined the parameters effect on the transformation of the inclusions in the melt. The large size non-metallic inclusions in Alloy 825 during the ladle treatment were investigated during industrial trials by using both two dimensional (2D) and three dimensional (3D) microscopic investigations. The results showed that inclusions consisted of spherical oxides and clusters made up of oxides and nitrides. Further investigations found that the spherical inclusions were transformed from existing NMI in the FeTi70R ferroalloy and slag particles. As for the clusters, they originate from deoxidation products. Furthermore, small inclusions precipitated in the local zones around the added FeTi70R ferroalloy and titanium nitrides. Investigations also found that only Al2O3-MgO and TiN clusters exist after casting. Industrial trials were performed during the last period of the ladle treatment and using a combined electromagnetic (EMS) and gas (GS) stirring. The purpose to investigate the effect of different EMS directions on the agglomeration and on the removal of Al2O3-MgO and TiN clusters. The investigations were then performed in 3D after an electrolytic extraction of the metal samples. The results show that electromagnetic stirring in the upwards direction is best for the agglomeration of the Al2O3-MgO and TiN clusters. However, electromagnetic stirring in the downwards direction is more effective to remove clusters from the melt. This is in agreement with the theoretical predictions based on Stokes’, Brownian and Turbulent collisions. Also, the calculations showed that for Al2O3-MgO clusters with sizes &lt;20 μm the Turbulent collision is the defining factor for agglomeration. However, both Stokes’ and Turbulent collisions are dominant for larger inclusions. For the TiN clusters, turbulent collisions is the dominant factor. Further investigations with more heats and stirring modes were done by using 2D microscopic investigations. More specifically, the number, size, composition and morphology of different inclusions were determined by using SEM in combination with EDS and Inca Feature analyses. The results show that the EMS in downwards direction with a 0.04 m3 min-1 gas flow rate promotes a general removal of Al2O3-MgO and TiN inclusions. Furthermore, that the upwards EMS direction promotes a drastically increase of inclusions having an equivalent size smaller than 11.2 μm. Moreover, the stirring with a 0.02 m3 min-1 gas flow rate has a better removal rate for both downwards and upwards stirring directions compared to the stirring with a 0.04 m3 min-1 gas flow rate. However, no influence on the inclusion composition and morphology could be seen from the different stirring modes. / Det är välkänt att inneslutningar påverkar egenskaperna i stål och legeringar. Därför är det viktigt att förstå vilken sorts inneslutningar som existerar samt hur de beter sig, särskilt stora inneslutningar. Således undersöktes de stora icke-metalliska inneslutningarna i ferrolegeringen FeTi70R i två dimensioner (2D) genom att använda svepelektronmikroskopi (SEM) i kombination med energidispersionsteknik (EDS). Det visade sig att ferrolegeringen FeTi70R innehåller komplexa oxidinneslutningar bestående huvudsakligen av CaO, Si02 och TiOx. Vidare utfördes laborativa försök för att undersöka hur dessa inneslutningar uppträder när de kommer ner i det smälta stålet. Mer specifikt så gjordes en jämförelse mellan rent Fe och Alloy 825 legeringen. Dessa resultat fastställde hur olika parametrar påverkade inneslutningarnas omvandling i smältan. De stora icke-metalliska inneslutningarna i Alloy 825 legeringen under skänkugnsbehandlingen undersöktes vid industriella försök med hjälp av både tvådimensionella (2D) och tredimensionella (3D) mikroskopiska undersökningar. Resultaten visade att inneslutningarna bestod av sfäriska oxider och kluster uppbyggda av oxider och nitrider. Ytterligare undersökningar visade att de sfäriska inneslutningarna omvandlades från befintliga icke-metalliska inneslutningar i ferrolegeringen FeTi70R och slaggpartiklar. När det gäller kluster härrör de från desoxidationsprodukter. Vidare så bildades små inneslutningar i de lokala zonerna kring den tillsatta FeTi70R legeringen och kring titanitriderna. Undersökningarna fann också att endast Al2O3-MgO och TiN-kluster existerar efter gjutning. De industriella försöken utfördes under den sista perioden av skänkugnsbehandlingen och med en kombinerad elektromagnetisk (EMS) och gas (GS) omröring. Syftet med detta var att undersöka effekten av olika riktningar på EMS omrörningen på agglomerationen och avskiljningen av Al2O3-MgO- och TiN klustren. Undersökningarna utfördes sedan i 3D efter en elektrolytisk extraktion av metallproverna. Resultaten visar att en uppåtriktad elektromagnetisk omröring är bäst för agglomereringen av Al2O3-MgO inneslutningar och TiN kluster. Emellertid så är en nedåtriktad elektromagnetisk omröring effektivare för att avlägsna kluster från smältan. Dessa resultat överensstämmer med de teoretiska förutsägelserna baserade på Stokes, Brownian och Turbulent kollisionsvolymer. Dessutom visade beräkningarna att för Al2O3-MgO kluster med storlekar &lt;20 μm är det turbulenta kollisioner som är den avgörande faktorn för agglomerering. Dock är det både Stokes och de Turbulenta kollisionerna som dominerar för större inneslutningar. För TiN klustren är det de turbulenta kollisionerna som är den dominerande faktorn. Ytterligare undersökningar med fler charger av Alloy 825 och olika omrörningsmetoder gjordes baserade på 2D mikroskopiska undersökningar. Mer specifikt så bestämdes antalet, storleken, sammansättningen och morfologin för olika inneslutningar med användning av SEM i kombination med EDS och Inca Feature analyser. Resultaten visar att en nedåtriktad EMS i kombination med ett gasflöde på 0,04 m3 min-1 främjar ett generellt avlägsnande av Al2O3-MgO och TiN inneslutningar. Vidare främjar den uppåtriktade EMS omrörningen en drastisk ökning av inneslutningar med en ekvivalent storlek av 11,2 μm eller mindre. Vidare har omröringen med ett gasflöde på 0,02 m3 min-1 en bättre avskiljningshastighet för inneslutningar i både nedåt och uppåtgående omrörningsriktningar jämfört med omrörningen med ett gasflöde på 0,04 m3 min-1. Emellertid kunde inget inflytande på sammansättningen och morfologin ses från de olika omrörningssätten.