Untersuchungen im Schlackensystem Fe–CaO–FeOn–P2O5–SiO2 bei 1600°C

Erläuterungen zur Versuchsdurchführung. Zusammensetzungen der entmischten silikophosphatgesättigten Schlacken auf der phosphorsäure- sowie auf der kalkreichen Seite. Darstellung der Silikophosphatsättigungslinien im Rand-system CaO–P₂O₅–SiO₂ und der Begrenzungslinien der Silikophosphatsättigungsfläche im Vierstoffsystem. Untersuchung der einphasigen silikophosphatgesättigten Schlacken.     

Gleichgewichte der gemeinsamen Verschlackung von Mangan und Phosphor beim Frischen von phosphorreichem Roheisen

Lage der kalk- und C₄P-gesättigten Schlacken im System FeO_n-CaO-P₂O₅-MnO. Manganverschlackung unter kalkgesättigten Phosphatschlacken. Phosphorverschlackung unter kalkgesättigten Phosphatschlacken. Gemeinsame Verschlackung von Mangan und Phosphor unter kalkgesättigten Phosphatschlacken.     

Einfluß physikalisch-chemischer Eigenschaften flüssiger Schlacken auf die Entschwefelung von Schmelzen des Systems Fe–S–CSättigung

Untersuchung des Einflusses der physikalisch-chemischen Eigenschaften von synthetischen Hochofenschlacken des Systems CaO–MgO–SiO₂–Al₂O₃ auf die Entschwefelung von kohlenstoffgesättigten Eisenschmelzen. Ermittlung der Schwefelverteilung zwischen Metall- und Schlackenschmelze in Abhängigkeit von Basizität und MgO-Gehalt. Messung der Viskosität, der Dichte und der Oberflächenspannung der Schlacken. Erörterung der Zusammenhänge zwischen Schwefelverteilung und Schlackeneigenschaften.     

Verlauf der Kalksättigung im System FeO–Fe2O3–CaO–SiO2–P2O5–MgO–MnO beim Gleichgewicht mit einer Eisenschmelze

Durch Auswertung zahlreicher, in Laborversuchen bei 1580–1650°C erschmolzener kalkgesättigter Schlacken mit gleichzeitigen Gehalten an FeO, Fe₂O₃, SiO₂, P₂O₅, MgO und MnO ist die aus metallurgischen Gründen angestrebte Kalksättigung komplexer Schlacken der Stahlerzeugung für 1600°C neu festgelegt worden. Ausgehend von der Beschreibung der Schlackenzusammensetzungen in den Grundsystemen CaO′–FeO′_n–SiO′₂ und CaO′–FeO′_n–P₂O₅ wird dabei die Beeinflussung der Kalksättigung durch MgO und MnO sowie qualitativ durch dreiwertige Eisenanteile angegeben. Die untersuchten Schlacken lassen in beiden Grundsystemen einen stetigen, von hohen FeO′_n-Gehalten bis hinunter zu Massengehalten von 8% gültigen Verlauf der Kalksättigung ohne einsetzende Dicalciumsilikat- bzw. Tetracalciumphosphatausscheidung erkennen. Durch die bewertende Umrechnung der P₂O₅-, MgO- und MnO-Gehalte wird eine nahezu alle Komponenten erfassende Darstellung komplexer kalkgesättigter Schlacken in einem einfachen Quasidreistoffsystem CaO^*–FeO^*-SiO^*₂ erreicht und die resultierende, dicht belegte Kalksättigungslinie mathematisch beschrieben. Der Einfluß von Al₂O₃-Gehalten auf die Kalksättigung wird abgeschätzt sowie das maximale Lösungsvermögen der kalkgesättigten Schlacke für MgO durch die Berechnung der Schnittlinie zwischen der Kalk- und der Magnesiowüstitsättigungsfläche festgelegt. Ein Ansatz zur Erfassung des Temperatureinflusses auf die Kalksättigung erlaubt schließlich eine vollständige mathematische Beschreibung der Kalksättigungsgehalte im System CaO^*–FeO^*_n–SiO₂ sowohl in Abhängigkeit von der Schlackenzusammensetzung als auch von der Temperatur. Damit können die Kalkgehalte komplexer Betriebsschlacken unterschiedlicher Temperatur mit den erreichbaren Gleichgewichtssättigungswerten verglichen und die Sättigungszustände der Schlacken nach Berechnung eines Sättigungsgrades S_CaO beurteilt werden.     

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.     

Die Aktivität des Eisenoxyds in FeO-MgO-SiO2-Schlacken bei 1600°C

Berechnung der Aktivität des Eisenoxyds in kieselsäuregesättigten Schlacken. Ermittlung der Aktivität des Eisenoxyds auf der Soliduslinie für an Magnesiumoxyd und an Kieselsäure gesättigte Schhcken. Abschätzung der Aktivität des Eisenoxyds im flüssigen Bereich des Systems FeO–MgO–SiO₂.     

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.     

Die Phosphorgehalte im Eisen unter Schlacken des Systems CaO–FeOn–P2O5–SiO2 bei 1600°C

Phosphorgehalte im flüssigen Eisen bei entmischten silikophosphatgesättigten Schlacken. Schaubild für die Phosphorgehalte des Eisenbades im System Fe–CaO–FeO_n–P₂O₅–SiO₂. Einfluβ der Kieselsäure auf das Gleichgewicht der Entphosphorung. Metallurgische Betrachtungen über die Phosphorgehalte im Eisen unter phosphatischen Stahlwerksschlacken.     

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.     

Aktivität des Eiseni(ll)-oxids in Schlacken

Elektrochemische Aktivitätsbestimmung des Eisen(ll)-oxids in den Systemen FeO–SiO₂, FeO–MnO–SiO₂ und FeO–CaO–SiO₂ im Temperaturbereich von 1250 bis 1350 °C durch Messung der Sauerstoffaktivität einer mit der flüssigen Schlacke im Gleichgewicht stehenden Silberschmelze mit Hilfe eines ZrO₂(CaO)-Festelektrolyten. Ermittlung der freien Standardenthalpie der Reaktion Fe(γ) + 1/2 O₂ (g) = FeO (I). Erörterung über das Oxydationsvermögen von Schlacken sowie über die Möglichkeiten zur Berechnung der Basizität von Schlacken.     

Die Gleichgewichte zwischen mangan-, aluminium- und sauerstoffhaltigen Eisenschmelzen und ihren Schlacken im Mangan(II)-oxydtiegel bei 1530 bis 1700 °C

Die Sättigung der Schlacken des Dreistoffsystems FeO–MnO–Al₂O₃ an FeO-MnO-Mischkristallen bei 1530, 1600 und 1700 °C. Die Gleichgewichte dieser Schlacken mit den Mangan- und Sauerstoffgehalten ihrer Metallschmelzen. Der Einfluß von Aluminiumoxyd und Kieselsäure auf die Aktivitäten des FeO und MnO sowie den K_Mn-Wert. Der Einfluß des Mangans auf die Sauerstoffaktivität.     

Über den Einfluß der Viskosität auf die Verschlackung von feuerfesten Steinen

Laboratoriumsversuche zur Ermittlung der Auflösungsgeschwindigkeit eines Chrommagnesitsteines in synthetischen Schlacken der Dreistoffsysteme Kalk–Kieselsäure-f Tonerde, Eisen(III)-oxid oder Mangan(II)-oxid] und in Siemens-Martin-Schlacken mit rd. 17 oder 30% Fe₂O₃ bei Temperaturen von 1500 bis 1600 °C. Messung der Schlackenviskositäten mit einem Rotationsviskosimeter. Ableitung einer Beziehung zwischen Auflösungsgeschwindigkeit und der Fluidität der Schlacken. Erörterung der Zusammenhänge zwischen Viskosität und Verschlackungsverhalten feuerfester Steine.     

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.     

Untersuchungen über den Einfluß der Kieselsäure und des Oxydationsgrades auf die Phasengrenzen,besonders der Mischungslücke,im System CaO–P2O5–FeO–Fe2O3–SiO2 bei 1600 °C

Beschreibung der Versuchseinrichtung und Versuchsdurchführung. Versuchsergebnisse im Schlackensystem, CaO–P₂O₅–FeO–Fe₂O₃ und in Konzentrationsschnitten bei 5, 10 und 15% SiO₂. Einfluß des Sauerstoffpartialdruckes auf die Phasengleichgewichte. Makroskopische und mikroskopische Untersuchung der erstarrten Schlacken. Beschreibung des Verlaufes der Mischungslücke und der Silikophosphatsättigungsfläche.     

Die Gleichgewichte zwischen mangan-, silizium- und sauerstoffhaltigen Eisenschmelzen und ihren Schlacken im Mangan(II)-oxydtiegel bei 1530 bis 1700 °C

Allgemeine Grundlagen der Metall-Schlacken-Gleichgewichte. Die Sättigung an FeO-MnO-Mischkristallen für 1530, 1600 und 1700 °C im Dreistoffsystem FeO–MnO–SiO₂. Die Gleichgewichte dieser Schlacken mit den Mangan-, Silizium- und Sauerstoffgehalten ihrer Metallschmelzen. Schliffbilder von untersuchten Schlacken und Oxydausscheidungen.     

Bedeutung der Temperatur und des Eisen(II)-oxydgehaltes der Schlacke bei der Kalkauflösung im basischen Siemens-Martin-Verfahren

Vorstellungen über Auflösungsvorgänge in sauren und basischen Schlacken. Betriebsversuche zum Verhalten von sauren und basischen Schlacken bei der Kalkauflösung und Deutung im System (FeO)′–(CaO)′–(SiO₂)′. Laboratoriumsversuche zur Bestimmung des Einflusses von Temperatur und Eisenoxydulgehalt.     

Diffusion von Silizium in schmelzflüssigen Kalk-Kieselsäure-Tonerde-Schlacken

Ermittlung der Diffusionskoeffizienten von Silizium in flüssigen Schlacken in Abhängigkeit vom Kalk-Kieselsäure-Verhältnis und vom Tonerdegehalt für 15 bis 60% SiO₂ und 15 bis 40% Al₂O₃ in der Schlacke und Temperaturen von 1500 bis 1600°C. Aus der Aktivierungsenergie der Diffusion Rückschlüsse auf den Aufbau der Schlacken und auf den Diffusionsmechanismus. Aussagen zum Einfluβ von Kalk und Tonerde auf die Beständigkeit des Kieselsäuregitters. Vergleich der Diffusionskoeffizienten von Silizium und Kalzium in der flüssigen Schlacke.     

Schlackenführung des SDS-Verfahrens im dolomitisch zugestellten LD-Konverter

Der Einfluß der Temperatur und der Systemkomponenten auf die Sättigungsphasen der Schlacke beim Einsatz von Dolomit wird aufgezeigt. Da eine Darstellung der SDS-Schlacke über die gesamte Blasezeit in einem System nicht möglich ist, werden die Anfangsschlacken mit Temperaturen unter 1600°C und die Endschlacken bei 1600°C getrennt beschrieben. Für beide Temperaturbereiche liegen die Schlacken in Sättigungsgebieten. Mit der Elektronenstrahlmikrosonde sind die Schlackenphasen während des Blasablaufes mineralogisch untersucht worden. Neben Merwinit und Monticellit-Kirschsteinit konnten Dicalciumferrit und Dicalciumsilikat in den Anfangs- und Magnesiowüstit, Dicalciumsilikat und Dicalciumferrit in den Endschlacken erkannt werden. Es wurde der Schlackenweg während des Blasens in den Dreistoffsystemen CaO′-SiO′₂-FeO′ und CaO′-SiO′₂-MgO′ entlang den Sättigungsflächen verschiedener Phasenräume bei der jeweiligen Temperatur dargestellt. Die Arbeitsweise mit verbleibender flüssiger Schlacke der Vorschmelze und einer veränderten Temperaturführung im ersten Drittel des Blasprozesses durch späteres Setzen von Kalk und Schrott ermöglicht die schnelle Auflösung des vor Blasbeginn zugegebenen Dolomits und damit den gleichzeitigen Bestand von MgO- und CaO-gesättigten Phasen während der ganzen Blasezeit. Der Wechsel des MgO zwischen den verschiedenen Phasen wird durch die Basizität, die Temperatur und den Eisengehalt der Schlacke bestimmt. Eine Behinderung der Kalk- und Dolomitauflösung durch Silikathüllen kann nicht beobachtet werden.     

Messung der Aktivität der Sauerstoffionen in den flüssigen Systemen Na2O-SiO2 und K2O-SiO2

Erörterung der Anwendung von Festelektrolytzellen zur Ermittlung thermodynamischer Eigenschaften von Schlackenschmelzen. Verwendung einer Festelektrolytzelle zur Bestimmung der Schlackenbasizität durch Berechnen des negativen Logarithmus der Sauerstoffionenaktivität (pO-Wert) aus den EMK-Messungen an den flüssigen Systemen Na₂O–SiO₂ und K₂O–SiO₂ in Abhängigkeit von Zusammensetzung und Temperatur. Ermittlung der Kieselsäureaktivitäten der Schlacken. Aussagen über die Bildung von Anionenkomplexen.     

Über die Basizität flüssiger Schlacken der Systeme CaO–SiO2 und CaO–Al2O3

EMK-Messungen mit einer Diffusionszelle an flüssigen Schlacken der Systeme CaO–Al₂O₃ und CaO–SiO₂ bei 1600°C. EMK und Sulfidkapazität zeigen lineare Abhängigkeit. EMK-Werte können als relatives Basizitätsmaß gewertet werden.