The focus of this thesis work is to optimize rare earth metal (REM) addition in Therma 253MA, an austenitic stainless-steel grade in order to get a good trade-off between oxidation resistance property and the amount of big REM inclusions formed. Big REM inclusions are detrimental to material properties and REM is required to be dissolved in the matrix for improving the oxidation resistance. REM optimization can also lead to economical savings for Outokumpu. The distribution of REM between matrix and inclusion is affected by factors such as REM addition, initial oxygen and sulphur contents and time to casting of the melt. The re-oxidation of melt in the tundish also affects the REM distribution. Hence, the effect of these factors on the inclusion characteristics is investigated by analysing samples with different REM additions, using light optical microscope (LOM) and scanning electron microscope (SEM). LOM analysis focussed on stringer inclusion characteristics. SEM+EDS analysis is done using automated "INCA Feature" software with focus on overall inclusion characteristics. Oxidation and creep tests are also performed to study the effect of different REM additions on oxidation and creep behaviour. The results from inclusion analysis show that increasing REM addition and time to casting has a bad effect on stringer and overall inclusion characteristics. The re-oxidation in the tundish influences the inclusion formation, but does not affect the stringer characteristics. The resistance to oxidation of the samples is also compared and is observed to increase within increasing REM addition. Finally, this works suggests an optimal REM addition for Therma 253MA to get a good balance between oxidation resistance and amount of big inclusions.

Fokus för detta avhandlingsarbete är att optimera tillsats av sällsynt jordartsmetall (REM) i Therma 253MA, en austenitisk rostfritt stålkvalitet för att få en bra avvägning mellan oxidationsbeständighetsegenskap och mängden stora REM-inneslutningar som bildas. Stora REM-inneslutningar är skadliga för materialegenskaperna och REM måste lösas i matrisen för att förbättra oxidationsbeständigheten. REM-optimering kan också leda till ekonomiska besparingar för Outokumpu. Fördelningen av REM mellan matris och inkludering påverkas av faktorer såsom REM-tillsats, initialt syre- och svavelinnehåll och tid till gjutning av smältan. Re-oxidation av smälta i tunden påverkar också REM-fördelningen. Följaktligen undersöks effekten av dessa faktorer på inkluderingsegenskaperna genom att analysera prover med olika REM-tillsatser, med användning av ljusoptiskt mikroskop (LOM) och avsökning av elektronmikroskop (SEM). LOM-analys fokuserade på stringer-inkluderingsegenskaper. SEM + EDS-analys görs med hjälp av automatiserad "INCA Feature" -programvara med fokus på övergripande inkluderingsegenskaper. Oxidations- och krypningstest utförs också för att studera effekten av olika REM-tillsatser på oxidation och krypbeteende. Resultaten från inkluderingsanalys visar att ökande REM-tillsats och tid till gjutning har en dålig effekt på stringer och totala inkluderingsegenskaper. Återoxidationen i tunden påverkar inkluderingsbildningen, men påverkar inte stringeregenskaperna. Motståndet mot oxidation av proverna jämförs också och observeras öka inom ökande REM-tillsats. Slutligen föreslår detta ett optimalt REM-tillägg för Therma 253MA för att få en bra balans mellan oxidationsmotstånd och mängd stora inneslutningar.