Crystallization study of CaO-Al2O3 (fluorine free and SiO2) -based glass flux powders for use in continuous casting of TRIP / TWIP steel plates

High-aluminum steels (TRIP / TWIP) are modern steels highly demanded by the automotive industry and present some difficulties during the continuous casting process, such as high viscosity slag, poor plate quality and breakouts. The present work studies the crystallization of unconventional flux powders for use in the casting of TRIP / TWIP steels. Crystallization kinetics and structure of glassy CaO-Al 2 O 3 -B 2 O 3 -Na 2 O-Li 2 O fluoride-free mold fluxes for samples with different CaO/Al 2 O 3 ratios were investigated by Differential scanning calorimeter (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Field-emission environmental scanning electron microscopy (FE-SEM/EDS) techniques. The first crystal, which precipitates during heating from glass, is Ca 12 Al 14 O 33 , followed by CaO. For the first crystal, which precipitates as plate- like (two-dimensional), it was found, when using the Matusita-Sakka model, coherence between the calculated Avrami parameters and the images got from electron microscope. In the same way, coherence was found for the second event – CaO precipitation –, which growths two-dimensional or three-dimensional, depending on the CaO/Al 2 O 3 ratio. The most important event (in terms of energy liberated and amount of crystals) is Ca 12 Al 14 O 33 precipitation. For this event the effective activation energy for crystallization, E G , decreases with the increase of CaO/Al 2 O 3 ratio. The activation energy for crystallization reflects the energy barrier for crystallization. Thus, it can be concluded that mold fluxes crystallization is enhanced when increasing the CaO/Al 2 O 3 ratio.Os aços com alto teor de alumínio (TRIP/TWIP) são aços modernos altamente exigidos pela indústria automotiva e apresentam algumas dificuldades durante o processo de lingotamento contínuo, tais como escória de alta viscosidade, baixa qualidade de placas e breakouts. O presente trabalho estuda a cristalização de pós fluxantes não convencionais para o uso no lingotamento continho de aços TRIP/TWIP. A cinética de cristalização e a estrutura de pós fluxantes isentos de fluoreto e SiO 2 , baseados em CaO-Al 2 O 3 -B 2 O 3 -Na 2 O-Li 2 O com diferentes razões CaO/Al 2 O 3 foram investigadas por calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX) e técnicas de microscopia eletrônica de varredura (FE-SEM / EDS). O primeiro cristal, que precipita durante aquecimento do pó fluxante vítreo é o Ca 12 A l1 4O 33 , seguido por CaO. Usando o modelo de Matusita-Sakka, pode-se prever que o primeiro cristal precipita como placa (bidimensional). Foi encontrado concordância entre os parâmetros de Avrami calculados pelo modelo e as imagens obtidas no microscópio eletrônico. Da mesma forma, foi encontrada correspondência para o segundo evento de cristalização, precipitação de CaO, que cresce bidimensional ou tridimensional, dependendo da razão CaO/Al 2 O 3 . O evento mais importante (em termos de energia liberada e quantidade de cristais) é a precipitação de Ca 12 Al 14 O 33 . Para este evento, a energia de ativação efetiva para cristalização, E G , diminui com o aumento da razão CaO/Al 2 O 3 . A energia de ativação para cristalização reflete a barreira de energia necessária para cristalização. Assim, pode-se concluir que a cristalização dos fluxos de molde é aprimorada ao aumentar a razão CaO/Al 2 O 3