Vorstellungen über Entstehung,Wachstum und Abscheidung von Desoxidationsprodukten in Stahlschmelzen

Erörterungen zur homogenen Keimbildung und zur Berechnung der kritischen Übersättigung bei der Desoxidation von Eisenschmelzen mit Mangan. Behandlung des Wachstums der Desoxidationsprodukte durch Diffusion und Kollision. Aussagen über die zeitliche Verteilung der Desoxidationsprodukte unter Berücksichtigung von Stokes- und Gradient-Kollision. Angaben über die Bedeutung der Grenzflächenspannung zwischen Schmelze und Einschluß für die Abscheidung der Desoxidationsprodukte.     

Neuere Untersuchungen über das Aluminium-Sauerstoff-Gleichgewicht in Eisenschmelzen

Laboratoriumsuntersuchungen zur Ermittlung des Gleichgewichtes für die Desoxydation von sauerstoffhaltigen Eisenschmelzen mit Aluminium unter Anwendung einer Kalk-Tonerde-Schlacke zur Raffination der Schmelze und bei Spülen der Schmelze mit hochreinem Argon. Erörterung der Einflüsse von nicht abgeschiedenen feinen Oxidsuspensionen und von metastabilen Übersättigungserscheinungen auf die in früheren Arbeiten gefundenen Abweichungen der Versuchswerte von thermodynamisch berechneten Gleichgewichtswerten. Bestimmung der Wirkungsparameter e₀^Al für die Wirkung von Aluminium auf Sauerstoff bei 1600, 1650 und 1700 °C und Berechnung der Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten für die Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff im flüssigen Eisen. Ermittlung der Wirkung von Mangan und Silicium auf die Gleichgewichtslage der Desoxydationsreaktion mit Aluminium. Aus Abschätzungen der Einschlußgrößen und der Wachstumszeiten durch Diffusion sowie aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen der Oxidsuspensionen Folgerungen über in der Schmelze verbleibende Oxidpartikel als Grund für Abweichungen vom berechneten Gleichgewicht. Anhang mit der Berechnung der freien Grenzflächenenergien für die Tonerdeabscheidung unter neutraler Gasatmosphäre sowie unter Kalk-Tonerde-Schlacken.     

Die Berechnung thermodynamischer Größen und struktureller Eigenschaften flüssiger binärer Silicatsysteme

Ableitung von Gleichungen auf der Grundlage athermischer Mischungen der Kettenpolymere in Silicatsystemen zur Berechnung des thermodynamischen Verhaltens binärer Silicatschmelzen. Angabe einer Näherungslösung zur Berechnung der freien Mischungsenthalpie in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Schmelze aus einer einzigen systemspezifischen Konstanten. Überprüfung der Lösung an den Systemen CaO–SiO₂, MgO–SiO₂, PbO–SiO₂, MnO–SiO₂ und FeO–SiO₂. Aussagen über die lonenbrüche der freien Sauerstoffionen und der Kettenpolymere sowie über die mittlere Kettenlänge. Hinweis auf die Berechnungsmöglichkeit der freien Bildungsenthalpie stöchiometrischer Silicatverbindungen.     

Untersuchungen zum Schwefelübergang zwischen kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen und flüssigen Schlacken

Untersuchung des Übergangs des Schwefels aus kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen mit Zusätzen von Silizium, Mangan und Titan in flüssige Kalk-Tonerde-(Kieselsäure)-Schlacken. Vergleich der Ergebnisse mit einem früher abgeleiteten kinetischen Modell mit der Austauschreaktion an der Phasengrenzfläche als geschwindigkeitsbestimmenden Schritt. Aussagen über die gegenseitige Beeinflussung von Kieselsäurereduktion und Schwefeltransport von Metall in die Schlacke. Einfluβ von Mangan- oder Titanzusätzen zur Schmelze auf den Schwefeltransport und die Kieselsäurereduktion.     

Beitrag zur Thermodynamik der Kieselsäurereduktion

Beschreibung von Laboratoriumsversuchen zur Reduktion flüssiger Schlacken des Systems CaO–MgO–SiO₂–Al₂O₃ mit Gehalten von 28,5 bis 38,5% SiO₂ im Graphittiegel in Gegenwart von kohlenstoffgesättigtem Eisen bei 1600 °C. Ermittlung der Gleichgewichtsverteilungskonstante des Siliciums zwischen kohlenstoffgesättigten Eisenschmelzen und kieselsäurehaltigen Schlacken bei unbewegter Schmelze. Aussagen über die Aktivität der Kieselsäure in der Schlacke des Systems CaO–MgO–SiO₂–Al₂O₃.     

Gleichgewicht und Kinetik der Ausscheidung von Tonerde im System Eisen—Sauerstoff—Aluminium bei 1600° C

Berechnung der Gleichgewichte zwischen Aluminium und Sauerstoff aus thermodynamischen Daten. Versuche zur Ausscheidung und Reduktion von Tonerde in flüssigen Eisenschmelzen bei 1600°C. Ermittlung des Wirkungs-parameters e_O^Al aus Ausscheidungsversuchen. Bedeutung von Übersättigung und metastabiler Grenze für die Keim-büdung von Tonerde und Einfluβ der Oberflächenspannung. Untersuchung des Mechanismus der Tonerdeausscheidung in Diffusionsversuchen und Angabe der Diffusionskoeffizienten D_Al und D_O- Erörterung der Bedingungen für periodisch auftretende Fällungszonen sowie der Bedeutung der Wachstumsgeschwindigkeit auf die Erkennbarkeit der Ausscheidungen. Zusammenhänge zwischen Teilchengröβe und Ort und Zeit der Ausscheidung.     

Tonerde und Kieselsäure im Vergleich bei den Reaktionen kalkreicher Schlacken mit Eisenschmelzen im Graphittiegel

Zum Schrifttum über das Verhalten der Tonerde im Vergleich zur Kieselsäure in Hochofenschlacken. Der Vorteil, die Reaktionen sogleich in den Vielstoffsystemen zu verfolgen. Die heftigen Gasausbrüche bei den Reaktionen zwischen siliziumarmen (<0,05 % Si), aber schwefelreichen (1 % S) Eisenschmelzen und CaO(50 %)-Al₂O₃-Schlacken im Graphittiegel bei 1550°C. Die eigenartige Benetzung des Graphits durch diese Schlacken. Das schlagartige Beruhigen des Überkochens und Schäumens der CaO(50 %)-Al₂O₃-Schlacken bei Zusatz des Reduktionsmittels Silizium zur Eisenschmelze. Das Verhalten von CaO(50 %)-Al₂O₃-SiO₂-Schlacken gegenüber Eisenschmelzen und Graphit bei der Entschwefelung, der Rückschwefelung, der Eisen- und Manganverschlackung und der Kieselsäurereduktion. Die Verknüpfung der Gehalte der flüssigen Phasen über die Querreaktionen. Nickelschmelzen an Stelle der Eisenschmelzen. Die Reaktionen von CaO(50 %)-CaF₂-Schlacken mit Eisenschmelzen im Graphittiegel. Die so verschiedene Wirkung von Kieselsäurezusätzen gegenüber Tonerdezusätzen zu diesen Schlacken. Die Reduktion der Tonerde. Hinweise auf die Nitrid- und Karbidbildung in solchen Schlacken.     

Physikalisch-chemische Untersuchungsmethode zur Erforschung des Systems „Metall–Schlacke–Gas“ unter erhöhtem Gasdruck

Bericht über Anwendung der Schwebeschmelzmethode zur Untersuchung von Metall-Schlacke-Gas-Gleichgewichten unter erhöhtem Druck. Angaben über Versuchsergebnisse zur Stickstofflöslichkeit, zur Lösungsenthalpie und zur freien Reaktionsenthalpie des Stickstoffs bei Drücken bis 26 bar im Gleichgewicht mit legierten Schmelzen der bulgarischen Stahlsorte X 50 CrWMoVSiN 33 bei 1600 bis 1800°C sowie zur Schwefelverteilung zwischen Schmelze und einer Schlacke mit rd. 65% CaF₂, 30% Al₂O₃ und 4% CaO. Erörterung der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die Verhältnisse einer Druck-ESU-Anlage.     

Geschwindigkeit der Aufkohlung von CaO-Al2O3-Schmelzen

Aufkohlung von CaO-Al₂O₃-Schmelzen bei 1600 °C in Graphittiegeln unter Atmosphären aus Kohlenmonoxid-Argon-Gemischen. Einfluß des Partialdruckes des Kohlenmonoxids, der durch die Schmelze geblasenen Gasmenge, der Wandstärke des Tiegels, der Füllhöhe des Tiegels und der Graphitfläche auf die Aufkohlungsgeschwindigkeit. Aufstellung von verschiedenen Modellen zur Deutung der Aufkohlungskinetik.     

Untersuchungen zur Ermittlung der Oberflächenspannung von Eisen-Kohlenstoff-Schmelzen bei 1550°C

Messungen der Oberflächenspannung von Eisenschmelzen mit 1 bis 5% C sowie 0,0005 bis 0,32% S bei 1550°C nach dem Verfahren des maximalen Blasendrucks. Fehlerabschätzung über die Bedeutung einzelner Meßgrößen im Hinblick auf das Meßergebnis. Aussagen über die Abhängigkeit der Oberflächenspannung vom Kohlenstoff- und Schwefelgehalt. Erörterung des Einflusses von Kohlenstoff auf die Schwefelaktivität. Angabe von Gleichungen zur Berechnung der Oberflächenspannung von kohlenstoff- und schwefelhaltigen Eisenschmelzen.     

Vergleichende Anwendung der optischen Basizität und anderer Ansätze auf die Entphosphorung mit Frischschlacken als Funktion der Schlackenzusammensetzung und der Temperatur

Möglichkeiten zur Beschreibung der Entphosphorung werden diskutiert. Die theoretische optische Basizität wird auf die Entphosphorung von Eisenschmelzen mit komplexen, kalkgesättigten Frischschlacken angewandt. Die optische Basizität vermag die Phosphorverteilung zwischen Metall und (P₂O₅)-armen Schlacken über einen weiten Bereich verschiedener Schlackenzusammensetzungen zu beschreiben. An der Kalksättigung ist jedoch der Zusammenhang zwischen der optischen Basizität und der Kennzahl der Entphosphorung nicht zufriedenstellend.     

Einfluß der Elemente Chrom,Mangan, Kobalt,Nickel, Molybdän und Wolfram auf die Diffusion des Stickstoffs in flüssigen Eisenlegierungen

Beschreibung von Versuchsverfahren zur Ermittlung von Diffusionskoeffizienten des Stickstoffs in Metallschmelzen. Angaben über die stationäre, instationäre und kombinierte Technik. Ausführungen über den apparativen Aufbau und die Durchführung und Auswertung der Versuche. Versuchsergebnisse über den Diffusionskoeffizienten des Stickstoffs in reinen Eisenschmelzen sowie zum Einfluß der Legierungselemente Chrom, Mangan, Kobalt, Nickel, Molybdän und Wolfram im Temperaturbereich von 1550 bis 1700 °C. Summarische Darstellung und Erörterung der Einflüsse der Legierungselemente auf den Stickstoffdiffusionskoeffizienten in Eisenschmelzen.     

Elektrochemische Untersuchungen metallurgischer Reaktionen mit festen Oxyden und Phosphaten als Elektrolyte

Elektrische Spannungen zwischen Roheisenschmelzen und verschiedenen oxydischen Ofenzustellungen. Thermospannungen in oxydischen Stoffen und ihre Halbleitereigenschaften. Untersuchungen über die Löslichkeit von Wüstit und Hämatit in der CaF₂-Phase des stabilisierten Zirkonoxyds. Röntgenuntersuchungen und Dichtemessungen zur Aufklärung der Fehlordnung im stabilisierten Zirkonoxyd und des Einbaumechanismus von Wüstit und Hämatit. Entwicklung einer Elektrode aus stabilisiertem Zirkonoxyd zur Messung des Sauerstoffpotentials von Eisenschmelzen. Messung der thermodynamischen Größen für die Auflösung von Sauerstoff in den Metallschmelzen Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Silber, Zinn und Blei. Messung der Aktivitätskoeffizienten f^O_O, f^S_O, f^P_O, f^C_O, f^Co_O, f^Ni_O, f^Cr_O, und f^V_O, in Eisenschmelzen und f^O_O, f^S_O, f^C_O, f^Co_O, f^Ni_O, für Kobalt- und Nickelschmelzen. Messung der Aktivität von FeO in den Systemen FeO–MnO und FeO–MgO bei 800 bis 1000 °C. Messung der Gleichgewichte zwischen den Mischkristallen aus FeO–MnO und Fe₃O₄–Mn₃O₄ bei 700 bis 900 °C. Ermittlung der Phosphoraktivität in Eisenschmelzen mit dem Festelektrolyten 4 CaO · P₂O₅ + CaO zwischen 0,06 und 20% P.     

Entsphosphorung von kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen mit Calciumcarbid und Calciumcarbid-Calciumfluorid-Schlacken

Für die bei einer Entphosphorung von Eisenschmelzen mit CaC₂ auftretenden Sättigungszustände des Zustandsdiagramms Fe—C—Ca—P wurden in der Eisenecke mit den für Eisenschmelzen interessierenden technischen Gehalten an P und C folgende sättigende Phasen ermittelt zu: Calcium, Calciumcarbid, Calciumphosphid, Calciumcarbophosphid und Graphit. Aufgrund der gefundenen Versuchsergebnisse führen die geringen P-Gehalte im Bereich der Calcium- und der Calciumcarbidsättigung zunächst zu erhöhten Ca-Werten, ehe im Bereich der Calciumphosphid- und Calciumcarbophosphidsättigung die P-Werte mit steigenden Ca-Gehalten durch ihre Verknüpfung über das Löslichkeitsprodukt abnehmen. Bei der Behandlung von P-haltigen Eisen-Kohlenstoff-Schmelzen mit CaC₂—CaF₂-Schlacken wird die Entphosphorung ebenfalls über in Lösung gegangenes Ca und die Bildung von Calciumphosphid geregelt. Die Entphosphorung ist stark abhängig vom C-Gehalt im Eisen und zeigt nach den eigenen Ergebnissen ein Maximum bei ca. 0,85 Gew.-% C. Jedoch wird durch das verstärkte Auftreten des Calciumcarbophosphids bei höheren Kohlenstoffgehalten auch bei Graphitsättigung der Eisenschmelze noch ein deutlicher P-Abbau bei steigenden Ca-Gehalten gewährleistet. Insgesamt führt die Entphosphorungsbehandlung mit CaC₂—CaF₂-Schlakken zu Abbauergebnissen, die einer Verschiebung der im reinen System Fe—C—Ca—P gefundenen Sättigungszustände zu um den Faktor 2 niedrigeren Werten gleichkommen.     

Aufnahme von Tonerde durch Stranggießpulver

Anhand von mit Aluminium desoxidierten Eisenschmelzen wird die Tonerdeaufnahmegeschwindigkeit handelsüblicher Stranggießpulver untersucht. Die Tonerdeaufnahmevermögen der untersuchten Gießpulver liegen über 20 Gew.-%, so daß sie sich in dieser Beziehung in der Praxis gut bewähren können. Die Abhängigkeit der Tonerdeaufnahmegeschwindigkeit von der Basizität (CaO/SiO₂) zeigt ein Minimum. An der Phasengrenze Gießpulver/Schmelze beträgt der anfängliche Tonerdeübergang 1,78 mg/cm².s.     

Über die Auflösung von suspendierten Oxydteilchen in flüssigem Eisen

Grundsätzliche Betrachtung über die Abscheidung und Auflösung suspendierter Oxyde. Versuche zur Kinetik der Auflösung von Chromoxyd und Siliziumdioxyd in kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen. Deutung der Versuchsergebnisse. Auflösung von Oxyden unter betrieblichen Bedingungen durch Vakuumbehandlung. Versuchsmä$sZige Überprüfung der theoretischen Vorstellungen.     

Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch hoch kalkbasische Schlacken bei Gegenwart von Eisenschmelzen im Graphittiegel

Reichweite der reduzierenden Wirkung des elementaren Kohlenstoffs auf CaO-CaF₂-SiO₂- sowie CaO-CaF₂-Al₂O₃-Schlacken in Gegenwart von Eisenschmelzen. Zusammenhang zwischen entschwefelnder Wirkung, Manganverteilung, sowie Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch solche Schlacken. Sehr verschiedene Wirkung von Kieselsäure und Tonerde. Reduktion der Kieselsäure und der Tonerde aus diesen Schlacken durch den Kohlenstoff. Verschiedene Arten des Auftretens des Stickstoffs in den Schlackenproben je nach Zusammensetzung und Reduktionsgrad. Auflösung des Kohlenstoffs in den Schlacken und Beziehungen zum Sättigungsgrad der Eisenschmelzen an Kohlenstoff. Verhalten des Kohlenstoffinhaltes der erstarrten Schlackenproben gegenüber wässerigen Lösungen. Erste Vorstellungen über Ort und Reihenfolge der Reaktionen bei der Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch die Schlacken. Zugesetztes Silizium als Reduktionsmittel bei der Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch CaO-A₂O₃-CaF₂-Schlacken. Hinweise auf die bei hochbasischen Schlacken überraschend starke, in Hochofenschlacken demgegenüber verschwindend geringe Bildung von Zyaniden.     

Einfluß von Schwefel und Mangan sowie der Abkühlbedingungen auf die Gefügestruktur und die Zähigkeitseigenschaften von Baustählen nach der Erstarrung aus der Schmelze

Einfluß der Mangan- und Schwefelgehalte auf die Zugfestigkeit, Brucheinschnürung sowie die Gefügestruktur von Baustählen mit 0,1 und 0,2 % C im Temperaturbereich von Liquidustemperatur bis 900 °C. Einfluß der Abkühlbedingungen aus der Schmelze auf die Kenngrößen zur Beurteilung der Innenrißanfälligkeit beim Stranggießen.     

Schmelzgleichgewichte im System Fe—C—Ca

Das binäre Randsystem Ca—Fe ist gekennzeichnet durch eine ausgeprägte Mischungslücke mit sehr geringen Löslichkeiten der beiden Elemente ineinander, während das System Ca—C durch die hochschmelzende kongruente Verbindung CaC₂ und eine relativ große Löslichkeit von C im flüssigen Ca charakterisiert wird. Die durch das System Ca—C für Eisenschmelzen hervorgerufene Ca- und CaC₂-Sättigungslinie im ternären System Fe—C—Ca läßt sich nach thermodynamischer Auswertung der Versuchsergebnisse mit In γ^c_ca-Werten als Funktion der Kohlenstoffkonzentration und der Temperatur beschreiben. Der Gang des Aktivitätskoeffizienten bewirkt dabei, daß die gelösten Ca-Gehalte mit steigenden C-Werten zunächst im Bereich der Ca-Sättigung bis zur Doppelsättigung mit CaC₂ ansteigen, anschließend im Bereich der CaC₂-Sättigung wieder abfallen, ein Minimum durchlaufen und zur Doppelsättigung mit C und CaC₂ hin erneut zunehmen.     

Die elektrolytische Dissoziation flüssiger Schlacken und ihre Bedeutung für metallurgische Reaktionen

Ableitung eines mathematischen Transportmodells des Schwefels für die zeitlich quantitative Angabe der Schwefelverteilung zwischen Metall und Schlacke. Stand der heutigen Erkenntnisse für den Entschwefelungsmechanismus zwischen Bad und Schlacke. Angabe von allgemeinen Transportgleichungen des Schwefels ohne und mit Berücksichtigung der Diffusion des Schwefels im Metall und in der Schlacke. Erörterung des Schwefeltransportes zwischen kohlenstoffgesättigten Eisenschmelzen und flüssigen kalkhaltigen Schlacken. Bedeutung des Einflusses von Silizium auf die Schwefelaktivität und für die Grenzflächenreaktionen. Kritische Betrachtung zur Definition der Gleichgewichtskennzahl K_Si,S.