Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Udarność betonu z proszków reaktywnych o zmniejszonej emisyjności i płyt z żelbetu

Dinler Ebru, İpek Metin

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 4

238--254

PL

W niniejszym artykule zbadano zachowanie betonu z proszków reaktywnych o zmniejszonej emisyjności po badaniu udarności. Mieszanka betonu z proszków reaktywnych zawiera 10% żużla stalowniczego zastępującego cement CEM I 52.5 N oraz 4% odpadowych włókien. Wyprodukowano płyty żelbetowe i niezbrojone z betonu z proszków reaktywnych [SRPC]. Na płyty z żelbetu, wzmocnione siatką stalową, nałożono powtarzające się obciążenie uderzeniowe, spuszczając ciężar o stałej masie, aż do ich zniszczenia. Określono pierwsze zarysowania oraz uszkodzenia prowadzące do zniszczenia płyt, a uzyskane dane w obu przypadkach zostały przeanalizowane. Ustalono, jaka liczba upadków spowodowała pierwsze zarysowania i zniszczenie płyt. W doświadczeniu zarejestrowano dane przyspieszenia płyt w odniesieniu do czasu oraz wartości ugięcia w odniesieniu do czasu. Energia uderzeń płyt została oceniona według pierwszych zarysowań i zniszczenia. W rezultacie, w miarę zwiększenia zawartości włókien w płytach, wzrasta ich zdolność do absorpcji energii. Energia pękania płyt z włóknem i betonu zbrojonego osiągnęła 2094 dżuli w przypadku zniszczenia prowadzącego do zniszczenia i pochłonęła około 2 razy więcej energii niż płyty bez włókna i z żelbetu.

EN

In this paper, the behavior of sustainable reactive powder concrete after the impact load test was examined. The sustainable reactive powder concrete mixture contains 10% steel slag substituting CEM I 52.5 N cement and 4% waste fibers. Reinforced and unreinforced concrete slabs were produced from sustainable reactive powder concrete [SRPC]. A repeat impact load was applied to the reinforced concrete slabs reinforced with steel reinforcement mesh by dropping a constant weight impact head until the slabs failed. The first crack damage and failure damage on the slabs were determined, and the data obtained in both cases were analyzed. It has been determined which number of falls caused the first crack damage and failure damage to the slabs. The acceleration data of the slabs with respect to time and the deflection values with respect to time were recorded in the experiment. The input energies of the slabs were evaluated according to the first crack damage and failure damage. As a result, as the fiber content in the slabs increases, the energy absorption capacity increases. The input energy of the fiber-doped and reinforced concrete slabs reached 2094 joules in the event of failure damage and absorbed about 2 times more energy than the non-fiber and reinforced concrete slabs.

2

Application of steel slag in stabilizations of expansive soil: an experimental study

Kabeta Worku Firomsa

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

105--117

EN

This study was carried out to evaluate the effect of steel slag (SS) as a by-product as an additive on the geotechnical properties of expansive soil. A series of laboratory tests were conducted on natural and stabilized soils. Steel slag (SS) was added at a rate of 0, 5, 10, 15, 20, and 25% to the soil. The conducted tests are consistency limits, specific gravity, grain size analysis, modified Proctor compaction, free swell, unconfined compression strength, and California Bearing Ratio. The Atterberg limit test result shows that the liquid limit decreases from 90.8 to 65.2%, the plastic limit decreases from 60.3 to 42.5%, and the plasticity index decreases from 30.5 to 22.7% as the steel slag of 25% was added to expansive soil. With 25% steel slag content, specific gravity increases from 2.67 to 3.05. The free swell value decreased from 104.6 to 58.2%. From the Standard Proctor compaction test, maximum dry density increases from 1.504 to 1.69 g/cm3 and optimum moisture content decreases from 19.77 to 12.01 %. Unconfined compressive strength tests reveal that the addition of steel slag of 25% to expansive soil increases the unconfined compressive strength of the soil from 94.3 to 260.6 kPa. The California Bearing Ratio test also shows that the addition of steel slag by 25% increases the California Bearing ratio value from 3.64 to 6.82%. Hence, steel slag was found to be successfully improving the geotechnical properties of expansive soil.

3

Lime-stabilized solid-waste blends as alternative building blocks in construction

James Jijo, Gobinathan Ayyapakam Ranganathan, Balaji Adhimoolam Kannan, Ashwin Saravanan, Aravind Chinnathurai

Architecture Civil Engineering Environment

|

2023

|

Vol. 16, no. 2

89--99

EN

Stabilized blocks have been gaining ground in recent times. Stabilized solid waste blocks provide an eco-friendly alternative to conventional fired bricks. The present investigation dealt with the development of lime stabilized blended solid waste blocks comprising fly ash (FA), steel slag (SS) and phosphogypsum (PG). The PG content was limited to 10% and the proportion of FA:SS was varied in the remaining 90% in the ratios of 1:2, 1:1 and 2:1. The blends were stabilized using 2%, 4% and 6% lime. The blends were dry mixed, followed by the addition of a sufficient quantity of water to obtain a uniform wet mix. This mix was then packed into moulds to cast blocks. The blocks were demoulded after 24 hours under wet gunny bags and cured in water for 7 days. Similarly, the blends were also mixed with sand to prepare solid waste mortars blocks and cured for 7 days. At the end of their stipulated curing periods, the stabilized solid waste blocks and mortar blocks were tested for their compressive strength. The results of the investigation revealed that the mix LFSP621 developed the maximum strength of all combinations tested and hence, it can be concluded that the solid waste blend consisting of 60% FA, 30% SS and 10% PG stabilized with a further 6% lime by weight of the solid waste mix was the most optimal mix for developing maximum strength of the solid waste blocks. The mortar blocks, however, met with limited success. Thus, it can be concluded that stabilized solid waste blocks can become an effective alternative building material.

4

The effect of particle size on the mechanical properties of Alkali Activated Steel Slag Mortar

Ing Doh Shu, Ho Chia Min, Xiaofeng Li, Jaya Ramadhansyah Putra, Abdullah Mohd Mustafa Al Bakri, Chin Siew Choo, Rahim Nur Liza, Nabiałek Marcin

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

51--61

EN

With the rapid development of industry, abundant industrial waste has resulted in escalating environmental issue. Steel slag is the by-product of steel-making and can be used as cementitious materials in construction. However, the low activity of steel slag limits its utilization. Much investigation has been conducted on steel slag, while only a fraction of the investigation focuses on the effect of steel slag particle size on the properties of mortar. The aim of this study is to investigate the effect of steel slag particle size as cement replacement on properties of steel slag mortar activated by sodium sulphate (Na2SO4). In this study, two types of steel slag, classified as fine steel slag (FSS) with particle sizes of 0.075 mm and coarse steel slag (CSS) with particle sizes of 0.150 mm, were used for making alkali activated steel slag (AASS) mortar. Flow table test, compressive strength test, flexural strength test and UPV test were carried out by designing and producing AASS mortar cubes of (50x50x50) mm at 0,10%, 20% and 30% replacement ratio and at 0.85% addition of Na2SO4. The results show that the AASS mortar with FSS possess a relatively good strength in AASS mortar. AASS mortar with FSS which is relatively finer shows a higher compressive strength than CSS up to 38.0% with replacement ratio from 10% to 30%. This study provided the further investigation on the combined influence of replacement ratio and particle size of SS in the properties of fresh and hardened AASS.

5

Study on performance of concrete containing different content of steel slag stone in wall brick structure

Su Qing

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

313--324

EN

Steel slag stone can be used as a substitute for coarse aggregate in concrete. In this study, the performance of steel slag concrete (SSC) in the wall brick structure was analyzed. The specimens with a steel slag replacement rate of 0%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, and 50% were designed, and the slump, stability, and carbonation resistance were tested. The results showed that the slump decreased with the increase of the replacement rate of steel slag stone. At the 60th min, the slump of SSC50 was 74 mm, which was 25.25% smaller than SSC00. When the replacement rate was more than 30%, cracks or fractures appeared, and the stability was destroyed. Twenty-eight days after the carbonation experiment, with the increase of the replacement rate, the carbonation resistance of the specimen decreased, and the performance was best when the replacement rate was 25%. The experimental results show that the performance of SSC is the best when the replacement rate of steel slag stone is 25%, which can be further promoted and applied in practice.

6

Polymorphic transformations of dicalcium silicates in steel slags used in the production of road aggregates

Jonczy Iwona, Grzesik Bartłomiej

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2021

|

T. 37, z. 4

97--116

EN

This paper presents results of mineralogical and chemical research connected with the polymorphic transformations of dicalcium silicates in aggregate based on open-hearth slag and also slags from the current production of EAF (electric arc furnaces), and LF (ladle furnaces). Particular attention was paid to the transformation of the polymorph β-Caub>2[SiO4] into the variant γ-Ca2[SiO4], which is undesirable from the perspective of using steel slags in road construction. A full mineralogical characterization of the tested metallurgical slags enabled the verification of the effectiveness of detecting the decomposition of dicalcium silicate in observations in UV light in line with the PN-EN 1744-1+A1:2013-05 standard. On the basis of the conducted research, it was found that in the aggregate based on open-hearth slags and in the EAF furnace slag, dicalcium silicates are mainly represented by the β-Ca2[SiO4] polymorph, accompanied by α’-Ca2[SiO4]. The slag from the LF furnace was characterized by a different composition, with a strong advantage (57%) of the α’-Ca2[SiO4] variety, with a 1% share of the β-Ca2[SiO4] and 15% of the γ-Ca2[SiO4]. It was found that the transformation of β-Ca2[SiO4] into γ-Ca2[SiO4] can take place only under certain conditions in the metallurgical process, but the process is not influenced by hyperergenic factors, as evidenced by the fact that after more than 100 years of storage of open-hearth slag, on the basis of which the aggregate was produced, it was primarily marked with all the variants of β-Ca2[SiO4], without the polymorph γ-Ca2[SiO4]. The comprehensive characterization of the slag phase composition requires use of an appropriately selected research methodology; this is of key importance prior to the secondary use of this material, especially in the presence of the γ-Ca2[SiO4] polymorph. It has been determined that the most accurate test results are obtained using the XRD technique. The method of determining the decomposition of dicalcium silicate according to the PN-EN 1744-1+A1:2013-05 standard proved to be unreliable. It seems that in the situation of using LF slag as an artificial aggregate, taking the test results according to the method described in the PN-EN 1744-1+A1:2013-05 standard as being decisive is very risky, especially on a large scale (e.g. in communication construction).

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mineralogiczno-chemicznych dotyczące przemian polimorficznych krzemianów dwuwapniowych w kruszywie na bazie żużli martenowskich, a także w żużlach z bieżącej produkcji pieca elektrycznego EA F (Electric Arc Furnace) oraz pieca kadziowego LF (Ladle Furnace). Szczególną uwagę zwrócono na przeobrażenia polimorfu β-Ca2[SiO4] w odmianę γ-Ca2[SiO4], co jest niepożądanym zjawiskiem z punktu widzenia wykorzystania żużli stalowniczych w budownictwie drogowym. Pełna charakterystyka mineralogiczna badanych żużli posłużyła do weryfikacji skuteczności wykrywania rozkładu krzemianu dwuwapniowego w obserwacjach w świetle UV zgodnie z normą PN-EN 1744-1+A1:2013-05. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w kruszywie na bazie żużli martenowskich oraz w żużlu z pieca EAF krzemiany dwuwapniowe są reprezentowane przede wszystkim przez odmianę β-Ca2[SiO4], której towarzyszy α’-Ca2[SiO4]. Żużel z pieca LF charakteryzował się natomiast odmiennym składem, z silną przewagą (57%) odmiany α’-Ca2[SiO4], przy 1% udziale odmiany β-Ca2[SiO4] oraz przy 15% zawartości odmiany γ-Ca2[SiO4]. Stwierdzono, że przemiana β-Ca2[SiO4] w γ-Ca2[SiO4] może zachodzić tylko w określonych warunkach w procesie metalurgicznym, na proces ten nie mają natomiast wpływu czynniki hipergeniczne, o czym może świadczyć fakt, że po około 100-letnim okresie składowania żużla martenowskiego, na bazie którego wyprodukowano kruszywo, oznaczono w nim przede wszystkim odmianę β-Ca2[SiO4], nie stwierdzając polimorfu γ-Ca2[SiO4]. Kompleksowa charakterystyka składu fazowego żużla wymaga zastosowania odpowiednio dobranej metodyki badawczej, zwłaszcza pod kątem obecności polimorfu γ-Ca2[SiO4], co ma kluczowe znaczenie przed wtórnym wykorzystaniem tego materiału. Stwierdzono, że najdokładniejsze wyniki badań uzyskuje się przy użyciu techniki XRD. Metoda oznaczania rozkładu krzemianu dwuwapniowego wg normy PN-EN 1744-1+A1:2013-05 okazała się zawodna. Wydaje się, że w sytuacji wykorzystania żużla po produkcji pieca LF jako kruszywa sztucznego, zwłaszcza na dużą skalę, np. w budownictwie komunikacyjnym, przyjęcie wyników badań zgodnie z metodą opisaną w normie PN-EN 1744-1+A1:2013-05 jako decydujące jest bardzo ryzykowne.

7

Kruszywa sztuczne na bazie żużli stalowniczych alternatywą dla kruszyw naturalnych?

Gerle Anna, Grzesik Bartłomiej, Jonczy Iwona, Stawowiak Michał

Kruszywa : produkcja - transport - zastosowanie

|

2020

|

Nr 3

32--37

PL

Zapotrzebowanie na kruszywa jako materiał znajdujący szerokie zastosowanie w różnych gałęziach budownictwa stale wzrasta. Jest to uwarunkowane ciągłym postępem i rozwojem urbanizacji, jednak z drugiej strony powoduje, że zasoby kruszyw naturalnych zaczynają się kurczyć. W związku z tym coraz częściej przedsiębiorcy zwracają swoją uwagę w kierunku kruszyw sztucznych produkowanych na bazie materiałów odpadowych. W artykule przedstawiono charakterystykę właściwości kruszywa wyprodukowanego na bazie żużli stalowniczych w kontekście odpowiedzi na pytanie, czy analizowane kruszywo sztuczne może być zamiennie wykorzystywane z kruszywem naturalnym.

EN

The demand for aggregates as a material widely used in various construction sectors is constantly growing. This is due to continuous growth and increasing urbanisation, however, on the other hand, it makes the resources of natural aggregates shrink. Therefore, more and more often contractors turn to artificial aggregates produced on the basis of waste materials. The paper presents the properties of aggregate produced on the basis of steel slags in view of the question if the analysed artificial aggregate can be an alternative to natural aggregates.

8

Characteristics of selected physical and mechanical properties as well as chemical composition of aggregates based on: steel slags, porphyry and diabase

Jonczy I., Grzesik B., Stawowiak M., Gerle A.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

363--379

EN

This paper presents the results of tests of selected physical and mechanical properties as well as the chemical composition of two types of natural aggregates: porphyry and diabase, as well as artificial aggregate based on steel slags. Based on the conducted tests, it was established that the physical and mechanical properties of the artificial aggregate exhibit slightly lower parameters as compared to the results obtained for porphyry and diabase aggregates. However, this does not limit the possibility of using the aggregate based on steel slags, as according to the applicable WT-4 and WT-5 standards, it can be used in mixtures unbound to the improved subsoil and layers of the road foundation as well as road mixtures with hydraulic binders for each category of traffic load. The chemical composition of the aggregate based on steel slags differs from the chemical composition of the tested natural aggregates. The slags contain lower amounts of SiO2 and Al2O3, while the concentration of CaO and Fe2O3 is greater. Additionally, heavy metals have also been exhibited in the slags. However, it was established that the alkaline nature of the slags, which is affected by low sulphur content and a significant proportion of CaO, as well as the way the metals occur limit the possibility of heavy metals release and migration from slags. The tested steel slags may constitute a prospective material used in road construction.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości fizyko-mechanicznych oraz składu chemicznego dwóch rodzajów kruszywa naturalnego: porfirowego i diabazowego oraz kruszywa sztucznego wyprodukowanego na bazie żużli stalowniczych. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że właściwości fizyko-mechaniczne (gęstość objętościowa, nasiąkliwość, mrozoodporność, odporność na rozdrabnianie LA, wytrzymałość na miażdżenie) kruszywa sztucznego wykazują nieco niższe parametry w odniesieniu do wyników oznaczeń uzyskanych dla kruszywa porfirowego i diabazowego. Nie ogranicza to jednak możliwości wykorzystania kruszywa na bazie żużli stalowniczych, gdyż wg obowiązujących standardów WT-4 i WT-5, może być ono stosowane w mieszankach niezwiązanych do ulepszonego podłoża i warstw podbudowy drogowej oraz drogowych mieszankach związanych spoiwami hydraulicznymi dla każdej kategorii obciążenia ruchem. Skład chemiczny kruszywa na bazie żużli stalowniczych różni się od składu chemicznego badanych kruszyw naturalnych. Żużle zawierają mniejsze ilości SiO2 oraz Al2O3, wzrasta w nich natomiast koncentracja CaO oraz Fe2O3, w żużlach oznaczono także obecność metali ciężkich. Stwierdzono jednak, że zasadowy charakter żużli, na który wpływa niska zawartość siarki oraz znaczny udział CaO, jak również sposób występowania metali przede wszystkim w formie rozproszonej w szkliwie oraz jako podstawienia w strukturze wewnętrznej faz krzemianowych i tlenkowych ograniczają możliwości uwalniania i migracji metali ciężkich z żużli. Badane żużle stalownicze mogą stanowić perspektywiczny materiał znajdujący zastosowanie w budownictwie drogowym.

9

Using Anthropogenic Waste (Steel Slag) to Enhance Mechanical and Wear Properties of a Commercial Aluminium Alloy A356

Sridhar Raja K. S., Bupesh Raja V. K., Gupta Manoj

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

279--284

EN

The present study addresses the utilization of induction furnace steel slag which is an anthropogenic waste, for enhancing the mechanical properties of a commercial aluminium alloy A356. Different weight percentage (3wt%, 6wt%, 9wt%, and 12wt%) of steel slag particles in 1 to 10 μm size range were used as reinforcing particles in aluminium alloy A356 matrix. The composites were prepared through stir casting technique. The results revealed an improvement in mechanical properties (i.e. microhardness and tensile strength) and wear resistance with an increase in weight percentage of the steel slag particles. This research work shows promising results for the utilization of the steel slag for enhancing the properties of aluminium alloy A356 at no additional cost while assisting at same time in alleviating land pollution.

10

Ocena spiekalności namiarów surowcowych do wytwarzania klinkieru portlandzkiego wypalanych z udziałem stałych paliw alternatywnych

Kacała Olga, Gawlicki Marek, Głodek-Bucyk Ewa

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 33

14--26

PL

W pracy dokonano oceny zdolności do klinkieryzacji czteroskładnikowego namiaru surowcowego (wapień, żużel stalowniczy, wapienny popiół lotny z węgla brunatnego, piasek kwarcowy) do wytwarzania klinkieru portlandzkiego. Stwierdzono, ocenę taką można z powodzeniem przeprowadzić, wykorzystując do tego celu wskaźnik Lafarge K 1450. Badania wykazały, że wzrost z 50 do 85% ekwiwalentu ciepła ze stałych paliw alternatywnych współspalanych z węglem kamiennym nie obniża w sposób istotny zdolności do klinkieryzacji analizowanego namiaru surowcowego. Spiekalność namiaru surowcowego jest uzależniona głównie od uziarnienia żużla stalowniczego i piasku kwarcowego. Zdolność do klinkieryzacji namiarów surowcowych określono w skali Lafarge K 1450 jako umiarkowaną. Wzrost zawartości „grubych” ziaren piasku i żużla obniżał zdolność do klinkieryzacji badanego namiaru surowcowego z umiarkowanej do słabej.

EN

This paper presents the assesment of clinkering ability of four-component raw material (limestone, steel slag, lime ash from lignite, quartz sand) for Portland Clinker production. It was found that this assesment could be successfully conducted using the Lafarge K 1450 indicator. Studies have shown that the increase from 50 to 85% of heat equivalent from solid alternative fuels co-fired with coal does not significantly lower the clinkering ability of analysed material. Sinterability of raw material is dependent only on steel slag and sand particle size. Clinkering ability of raw material is defined in Lafarge K 1450 scale as moderate. Increase of coarse sand and slag grain content lowered the clinkering ability of tested material from moderate to low.

11

Optimization of Packing Density of M30 Concrete with Steel Slag as Coarse Aggregate Using Fuzzy Logic

Arivoli M., Malathy R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 3

1903--1913

EN

Concrete plays a vital role in the design and construction of the infrastructure. To meet the global demand of concrete in future, it is becoming a challenging task to find suitable alternatives to natural aggregates. Steel slag is a by-product of steel making process. The steel slag aggregates are characterized by studying particle size and shape, physical and chemical properties, and mechanical properties as per IS: 2386-1963. The characterization study reveals the better performance of steel slag aggregate over natural coarse aggregate. M30 grade of concrete is designed and natural coarse aggregate is completely replaced by steel slag aggregate. Packing density of aggregates affects the characteristics of concrete. The present paper proposes a fuzzy system for concrete mix proportioning which increases the packing density. The proposed fuzzy system have four sub fuzzy system to arrive compressive strength, water cement ratio, ideal grading curve and free water content for concrete mix proportioning. The results show, the concrete mix proportion of the given fuzzy model agrees with IS method. The comparison of results shows that both proposed fuzzy system and IS method, there is a remarkable increase in compressive strength and bulk density, with increment in the percentage replacement of steel slag.

12

Remediation of acid generating colliery spoil using steel slag – case studies

Ghataora G. S., Ghazireh N., Hall N.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 2

75--84

EN

One of the legacies of the coal mining industry is the existence of numerous colliery spoil mounds. Run-off waters from some of these mounds result in oxidation of sulphur compounds causing pH to drop to perhaps as low as 2.5. At this pH, mobility for metals increases and it results in destruction of both flora and fauna. In order to reduce acidity, a number of solutions have been investigated with varying degree of success. A recent study to reduce acidity in spoil run-off water included the use of Basic Oxygen Steel slag. Its slow release of lime resulted in longer term remediation compared with other techniques. In addition to this, steel slag contains elements which are essential for plant growth and can be regarded as a weak fertiliser. This was substantiated in two field trials, which had the aim of not only remediating acidity from two different types of colliery spoils, but also to develop a composition that supports grass growth. The objectives were achieved at both sites and some of the results of over 5000 chemical tests conducted during these studies are reported in this paper.

13

Multispektralny system pomiarowy do określenia parametrów żużla stalowniczego podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi odlewniczej

Wittchen W., Borecki M., Więcek B., Pacholski K., Olbrycht R., Strąkowski R.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2015

|

T. 67, nr 2

168--174

PL

Przedstawiono wyniki projektu badawczego, o charakterze interdyscyplinarnym, dotyczącego opracowania metody oraz wielospektralnego systemu pomiarowego do oceny zawartości tlenku żelaza w żużlu stalowniczym, podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi odlewniczej. Parametr ten ma istotne znaczenie w procesie dalszego wytwarzania stali. Realizowany projekt oparty był na założeniu, że na podstawie charakterystyk promieniowania żużla podczas spustu stali z pieca do kadzi, rozkładu temperatury wzdłuż strugi oraz innych parametrów procesu metalurgicznego można ocenić zawartość tlenku żelaza (FeO) w żużlu stalowniczym. Do realizacji tego celu zaproponowano między innymi wykorzystanie kamer termowizyjnych, które coraz częściej są instalowane w wielu zakładach metalurgicznych do detekcji żużla podczas spustu stali. W ramach projektu opracowano metodykę oraz oprogramowanie komputerowe pozwalające na wyznaczanie parametrów promieniowania, które wraz z emisyjnością charakteryzują żużel stalowniczy. Wartości tych parametrów wyznaczane były za pomocą obróbki statystycznej obrazów strugi stali i żużla przy użyciu wielospektralnego systemu pomiarowego wykorzystującego dwie kamery termowizyjne (średniofalową i długofalową) w zakresie promieniowania podczerwonego oraz aparatu RGB dokonującego rejestracji obrazów w paśmie światła widzialnego. Do klasyfikacji i aproksymacji danych pomiarowych są wykorzystywane sztuczne sieci neuronowe, gdzie wartość wyjściowa odpowiada zawartości tlenku żelaza w żużlu stalowniczym, pojawiającym się podczas spustu stali z pieca hutniczego do kadzi.

EN

This article presents results of the multidisciplinary research project for development of the method and multispectral measuring system for evaluation of ferric oxide content in steel slag during steel tapping from metallurgical furnace to casting ladle. This parameter is essential during further steelmaking process. The project relied on the assumption that ferric oxide (FeO) content in steel slag could be evaluated on the basis of slag radiation characteristics during steel tapping from furnace to ladle, temperature distribution along the stream and other metallurgical process parameters. To accomplish this objective, it was proposed, among other things, to use thermal cameras, which are more and more often installed in many metallurgical plants for slag detection during steel tapping. Under the project, the methodology and computer software were developed to allow the determination of radiation parameters, which, together with emissivity, characterise steel slag. The values of these parameters were determined by static treatment of steel and slag stream images using the multispectral measuring system with two infrared radiation thermal cameras (medium- and long-wave) and the RGB device to record images in the visible light band. For classification and approximation of measuring data the artificial neural networks are used where the initial value corresponds to ferric oxide content in steel slag that occurs during steel tapping from metallurgical furnace to ladle.

14

Rola badań mineralogicznych żużli stalowniczych w aspekcie ich wtórnego zagospodarowania

Jonczy I., Podwórny J.

Ekologia i Technika

|

2014

|

R. 22, nr 1

24--32

PL

W oparciu o wybrane metody badawcze scharakteryzowano skład fazowy żużli stalowniczych pochodzących z bieżącej produkcji pieca konwertorowego jednej z polskich hut. Opisano wybrane fazy tlenkowe i krzemianowe żużli, szczególną uwagę poświęcając ich roztworom stałym. Porównano ich budowę wewnętrzną ze strukturą minerałów krystalizujących w warunkach naturalnych. Wśród krzemianów wykazano obecność faz z grupy: krzemianów dwu wapniowych, melilitów.,piroksenów oraz oliwinów. Fazy tlenkowe były reprezentowane przez wüstyt, magnetyt, mayenit oraz roztwór stały brownmilleryt-srebrodolskit. We wszystkich badanych próbkach żużli wykazano znaczny udział fazy amorficznej. Stwierdzono, że badania mineralogiczne żużli mogą być pomocne podczas podejmowania decyzji odnośnie ich gospodarczego wykorzystania. Na ich podstawie można uzyskać wiele istotnych informacji dotyczących np. form występowania poszczególnych pierwiastków oraz ich powiązania ze składnikami fazowymi występującymi w żużlach. Badania pozwoliły określić różnice w morfologii i w budowie wewnętrznej poszczególnych faz. co ma istotny wpływ na własności użytkowe żużli. Żużle bogate w składniki aktywne hydraulicznie (m.in. krzemiany wapnia), dają perspektywę możliwości ich zastosowania jako dodatku do produkcji niektórych rodzajów betonów.

EN

On the basis of selected research methods there was characterized the phase composition of iron slags coming from the current output of a converter furnace in one of Polish steelworks. Selected oxide and silicate phases of slags were described, paying special attention to their solid solutions. Their internal structure was compared to the structure of minerals crystallizing in natural conditions. The presence of phases from the following groups was established among silicates: dicalcium silicate, melilites. pyroxenes and olivines. Oxide phases were represented by: wustite. magnetite, mayenite and a solid solution brownmillerite-srebrodolskite A significant portion/amount of amorphous phase was established in all studied slags samples. It was stated that mineralogical studies of slags may be helpful while making a decision on their economic application. On their basis much important information may be gained, e.g. occurrence forms of individual elements and their relations to phase components occurring in slags. Those studies also allow to determine differences in morphology and internal structure of individual phases which influence application properties of slags. Slags rich in hydraulically active components (among others calcium silicates) give a prospect of their application as an additive in production of some types of concrete.

15

Program do wyznaczania statystycznych cech promiennych żużla stalowniczego

Strąkowski R., Pacholski K., Więcek B., Olbrycht R., Wittchen W., Borecki M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

985--988

PL

W artykule opisano oprogramowanie pozwalające na wyznaczenie promiennych parametrów statystycznych, które wraz z emisyjnością charakteryzują skład chemiczny żużla stalowniczego pojawiającego się podczas spustu stali z pieca hutniczego. Wartości tych parametrów wyznaczane są za pomocą obróbki statystycznej obrazów strugi rejestrowanych podczas spustu stali za pomocą wielospektralnego komputerowego systemu pomiarowego wykorzystującego dwie kamery termowizyjne (średnio i długofalową) oraz cyfrowy aparat fotograficzny rejestrujący zdjęcia w pasmie światła widzialnego.

EN

The authors have applied thermovision in iron and steel industry, where basing on the analysis of the recorded sequence of thermograms it is possible to estimate the FeO content in the slag during the process of steel discharge from a converter to a ladle. Not only mid and long wavelength infrared cameras are required for this purpose but also appropriate software dedicated for analysis of the recorded thermal images. This paper describes such a software (Figs. 3, 4) created especially for this purpose, enabling qualitative and quantitative analysis of FeO content in the slag. The software enables determination of radiative statistical parameters that (alongside with emissivity) characterize chemical ingredients of the steel slag discharged from the converter with molten steel. The values of the above mentioned parameters are determined by the statistical analysis of thermograms recorded with a multispectral computer measurement system containing two thermal cameras and one vision-range camera. This analysis is performed with the developed algorithms (Fig. 5) using neural network approach (Fig. 6). The obtained results are promising as the software managed to properly asses the FeO content in 27 test cases (Fig. 7).

16

Cement bound mixtures with metallurgical slags for road constructions: mix design and mechanical characterization

Pasetto M., Baldo N.

Inżynieria Mineralna

|

2013

|

R. 14, nr 2

15--20

EN

Environmental, economical and technical problems have led to increasing attention towards the recycling of waste materials in the construction of road infrastructure. This paper reports the results of a study carried out at the Experimental Road Laboratory of the University of Padua, aimed at designing cement bound mixtures for road construction, characterized by a stone matrix made exclusively with electric arc furnace steel slag, waste foundry sand and ladle furnace slag, used in different proportions. The physical-geotechnical properties of the metallurgical slags have been evaluated by means of the most pertinent laboratory procedures of the road technical sector. Cement bound mixtures, characterized by five different proportions of artificial aggre¬gates, have been designed in terms of Proctor, compression and indirect tensile strength tests. The mechanical characterization of the hydraulic mixes has been completed with the elastic modulus evaluation, through ultrasonic tests. The excellent results (compression and indirect tensile strength at 7 days up to 7.23 MPa and 0.92 MPa respectively, depending on the mixture type), have met the main Italian Contract Specifications, demonstrating the possibility to successfully reuse different types of metallurgical slags, in the complete substitution of the natural aggregates, for the development of cement bound mixtures designed for road construction.

PL

Ograniczenia mieszanin cementu i żużli metalurgicznych do budownictwa drogowego – charakterystyka właściwości mechanicznych Problemy środowiskowe, ekonomiczne i techniczne doprowadziły do wzrostu zainteresowania recyklingiem materiałów odpadowych w celu konstrukcji infrastruktury drogowej. Referat przedstawia wyniki badań przeprowadzonych w Drogowym Laboratorium Eksperymentalnym Uniwersytetu w Padwie, które zajmuje się projektowaniem mieszanki cementu do budowy dróg charakteryzującej się macierzą skalną wykonaną wyłącznie z żużla z pieca łukowego, piasku formierskiego oraz żużla kadziowego użytych w różnych proporcjach. Fizyczno-geotechniczne właściwości metalurgicznych żużli zostały określone dzięki najbardziej stosownym procedurom laboratoryjnym technicznego sektora drogowego. Zaprojektowano charakteryzujące się pięcioma różnymi proporcjami sztucznych kruszyw mieszanki oraz poddano je testom na sprężanie oraz pośrednim testom na wytrzymałość na rozciąganie. Charakterystyka mechaniczna mieszanek hydraulicznych została uzupełniona o określenie współczynnika sprężystości wzdłużnej poprzez testy ultradźwiękowe. Znakomite wyniki (sprężania i wytrzymałość na rozciąganie w siódmym dniu wynosiły odpowiednio 7,23 MPa i 0,92 MPa w zależności od rodzaju mieszanki) spełniły wymogi prezentując jednocześnie możliwość pomyślnego ponownego użycia różnych rodzajów żużli metalurgicznych, będących zamiennikami naturalnych kruszyw, w celu rozwoju mieszanek do konstrukcji dróg.

17

Wyznaczanie parametrów promiennych żużla stalowniczego do oceny jego właściwości metalurgicznych

Pacholski K., Więcek B., Wittchen W., Borecki M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 10

1245-1248

PL

W artykule przedstawiono wyznaczanie wartości wybranych parametrów promiennych strugi żużla stalowniczego, w celu określenia ich wykorzystane do badań zawartości FeO. Celem artykułu jest ocena niepewności wyznaczenia tych parametrów podczas pomiaru kamerą termowizyjną. Warunkiem uzyskania poprawnych rezultatów tych badań jest odpowiedni wybór parametrów promiennych żużla.. Do badań wykorzystano kamerę bolometryczną długofalową. Założono, że parametrami promiennymi charakteryzującymi mogą być między innymi wartości średnie temperatury spustów w momencie pojawienia się żużla w otworze spustowym. Z dotychczasowych badań wynika, że zróżnicowanie temperatury wytopów zmierzonej metodą kontaktową oraz temperatury spustów zmierzone kamerą termowizyjną nie pozwala na zakwalifikowanie do zbioru parametrów promiennych średniej temperatury spustu wyznaczonej na podstawie termogramu tylko jednego spustu. Dla każdego spustu wyznaczyć należy średnią temperaturę. Wykazano, że minimum 7. spustów jest niezbędne to prowadzenia pomiarów z niepewnością rzędu kilku stopni Celsjusza.

EN

This paper presents calculations of chosen radiation parameters from IR images of the steel slag for further investigations of FeO content in the steel slag. The main objective was to estimate the total uncertainty for these parameters. The LWIR camera was used in these pilot investigations. The rectangular region of interest was marked on every IR image. Then the parameters such as the mean value and temperature gradient along the steel slag stream at the very first moment the steel slag appeared were determined from the measurements. In addition, the emissivity of steel stag was calculated. One has to underline, that the IR measurement in the steel mill are difficult to be taken due to some side effects, such as high ambient temperature and atmosphere contamination. Therefore, the authors pointed out, that it was not possible to determine the values of these parameters using a single IR measurement. The authors conclude that minimum seven slag discharges have to be processed in order to obtain the satisfactory results, i.e. with uncertainty at the level of a few ?C. The correlation of the measured values of these parameters with the steel slag content will be the next step of our investigation. For this purpose the neural network approach will be used.

18

Steel slag instead natural aggregate in asphalt mixture

Sofilić T., Merle V., Rastovćan-Mioč A., Ćosić M., Sofilić U.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 3

657-668

EN

Even though electric arc furnace (EAF) steel slag has been classified as non-hazardous waste by its physical and chemical characteristics, and is possible to be disposed of at provided disposal sites without danger to the environment, this is rarely applied, because the permanent disposal of steel slag is highly expensive and requires a great area, and the valuable ingredients of steel slag are lost forever. The purpose of this paper was to improve the management of this type of non-hazardous industrial waste. Alongside with reducing the area intended for its disposal and increasing the technological benefit of re-using waste material, the final results of these tests should ensure the economic profit of producers, as well as achieve a sociological-ecological benefit due to the reduction of expenditure of natural mineral aggregates, simultaneously enhancing the sustainable development policies in metallurgy. A part of this research examines the possibilities of using EAF slag in other industries, with a special focus on using the slag as substitute for natural mineral aggregates in the production of asphalt mixtures in road construction. The paper presents the results of testing physical and mechanical properties of EAF slag coming from the regular production of unalloyed carbon steel in CMC Sisak, Croatia with the application of prior processing encompassing cooling the liquid slag by air, as well as quenching by water, grinding, magnetic separation, fragmentation and granulometric fractioning for the purpose of its application in technologies of producing asphalt mixtures. Comparison of test results between specimens of water- and air-cooled EAF slag and natural aggregates used in asphalt mixtures on highways and other top-class traffic load roads has demonstrated that the examined slag has equally good physical and mechanical properties, while it is significantly better in terms of resistance to polishing.

PL

Pomimo faktu, że żużel z elektrycznych pieców łukowych (EAF) do wytopu stali został sklasyfikowany jako odpad inny niż niebezpieczny w oparciu o charakterystykę fizyczną i chemiczną, i możliwe jest jego składowanie na odpowiednich składowiskach bez zagrożenia dla środowiska naturalnego, jest to rzadko stosowane, ponieważ stałe składowanie żużla jest bardzo kosztowne i wymaga dużych powierzchni, a cenne składniki żużla są tracone na zawsze. Celem pracy była poprawa zagospodarowania tego rodzaju odpadów przemysłowych. Wraz ze zmniejszeniem powierzchni przeznaczonej na składowanie żużla i zwiększeniem korzyści technologicznych z ponownego wykorzystania odpadów, ostateczne wyniki tych badań powinny zapewnić osiągniecie zysku producentów, jak równiez osiagniecia korzyści społeczno-ekologicznych ze względu na zmniejszenie zużycia naturalnych kruszyw mineralnych, a jednocześnie wzmocnienie polityki zrównoważonego rozwoju w hutnictwie. Część tych badań analizuje możliwosci wykorzystania żużla EAF w innych gałęziach przemysłu, ze szczególnym naciskiem na wykorzystanie żużla jako substytut naturalnych kruszyw mineralnych w produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych w budownictwie drogowym. W artykule przedstawiono wyniki badań fizycznych i mechanicznych właściwości żużla EAF pochodzącego z regularnej produkcji stali węglowej niestopowej w CMC Sisak, Chorwacja z zastosowaniem uprzedniego przetworzenia obejmujacego chłodzenia ciekłego żużla w powietrzu, jak równiez chłodzenia woda, rozdrabniania, separacji magnetycznej, rozdrobnienia i frakcjonowania w celu jego stsowania w technologii produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych. Porównanie wyników badań próbek żużla chłodzonego wodą i chłodzonego powietrzem oraz kruszyw naturalnych stosowanych w mieszankach asfaltowych na autostradach i innych drogach o dużym obciążeniu ruchem wykazało, że badany żużel ma równie dobre właściwości fizyczne i mechaniczne, a jednocześnie jest znacznie lepszy pod względem odporności na ścieranie.

19

Wpływ kruszywa z żużla stalowniczego na właściwości betonu asfaltowego

Iwański M., Matusiak A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2008

|

z. 49 [255]

5-17

PL

Kruszywo z żużla stalowniczego charakteryzuje się wysoką odpornością na ścieranie i polerowanie. Łączy w sobie najkorzystniejsze cechy kruszywa kwarcytowego i bazaltowego. Zastosowanie tego rodzaju kruszywa w betonie asfaltowym zapewnia uzyskanie przez niego parametrów fizykomechanicznych na wyższym poziomie niż przy zastosowaniu kruszywa kwarcytowego czy bazaltowego. Wykonane badania zmian cech betonu asfaltowego z kruszywem z żużla stalowniczego przed i po procesie starzenia oraz oddziaływania wody i mrozu potwierdziły jego dużą odporność na niszczące czynniki środowiskowe.

EN

Ageing process has an influence to changes of physical and mechanical properties in asphaltic concrete. The external factors (high temperature in production time, climatic factors in exploitation) and also kind of mineral used, for example: kind of aggregate has an influence to changes size. Steel slag aggregate is used to asphaltic concrete designed for friction course in limited extent. Consequently it's necessary to entirely study the destructive effect environmental factors. The change of physical and mechanical characteristics of asphaltic concrete before and after ageing process was tested. The influence of short-term ageing STOA and long-term ageing to the high temperature resistance, to water and frost resistance of asphaltic concrete with steel slag aggregate were tested. On the basis the research made was performed the complex opinion asphaltic concrete with steel slag aggregate.

20

Określenie możliwości wspomagania technologii wytapiania stali w oparciu o współczynnik emisyjności żużla stalowniczego

Wittchen W., Borecki M., Pogorzałek J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2008

|

T. 60, nr 4

63-65

PL

Celem pracy było zbadanie zmienności współczynnika emisyjności żużli stalowniczych w zależności od jego pochodzenia oraz składu chemicznego a w szczególności od zawartości FeO. Wykonano pilotażowe badania współczynnika emisyjności dla żużli w stanie płynnym jak również wykonano eksperyment dla żużli w stanie stałym, stwierdzono, że zawartość FeO w żużlu a tym samym jego przetlenienie ma wpływ na współczynnik emisyjności żużla stalowniczego. Wyniki badań skłaniają do prowadzenia dalszych prac mających na celu opracowanie metody szacowania parametrów żużla na podstawie jego własności promiennych a w szczególności współczynnika emisyjności podczas spustu stali z pieca hutniczego.

EN

The purpose of the work was to examine the variability in emission factor of steel slag depending on its origin and chemical constitution, in particular on FeO content. The pilot studies of the emission factor for liquid slags were carried out as well as the experiment for solid slags was conducted. It was found that FeO content in slag, and thus its over oxidation, affected the emission factor of steel slag. The examination results incline to continue the works to develop the method for evaluating parameters of slag based on its radiation properties, in particular on the emission. factor during steel draining from metallurgical furnace.