Ermittlung der Gleichgewichtskonstante der Kieselsäurereduktion in Eisen-Kohlenstoff-Silicium-Sauerstoff-Schmelzen durch Sauerstoffpartialdruckmessungen

Reaktionsbereiche von Kohlenstoff und Silicium im System Eisen–Kohlenstoff–Silicium–Sauerstoff. Definition der ?Übergangstemperatur? bei der Kieselsäurereduktion. Temperaturabhängigkeit des Sauerstoffpartialdrucks, gemessen mit Sauerstoffkonzentrationsketten mit Mullit als Festelektrolyt. Ermittlung der Gleichgewichtskonstante für die Kieselsäurereduktion und für die Auflösungsreaktion von Sauerstoff in kohlenstoff- und siliciumreichen Eisenschmelzen.     

Kinetische Untersuchungen über die Reduktion der Kieselsäure und die Entschwefelung zwischen kohlenstoffgesättigtem Eisen und CaO–SiO2–Al2O3–Schlacken bei 1550 °C

Einfluß der Schlackenzusammensetzung auf die Geschwindigkeit der Kieselsäurereduktion und Vergleich mit Ergebnissen früherer Arbeiten. Zusammenhang zwischen Diffusion und Adsorption bei der Kieselsäurereduktion. Einfluß des Siliziums in der Eisenschmelze und des Schwefels in der Schlacke auf die Kinetik der Entschwefelung. Zeitliche Veränderung des gelösten Kohlenstoffs und Siliziums im Eisen während des Schwefelübergangs von der Eisenschmelze zur Schlacke.     

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.     

Einfluß des Schwefels auf die Reduktion der Kieselsäure aus Ca-Mg-Al-Silikaten bei Gegenwart von Eisenschmelzen im Graphittiegel

Bedeutung der Kieselsäurereduktion bei kleiner Schlackenmenge im Hochofen. Umlauf von Schwefel und Silizium im Hochofen über die Gasphase infolge des Auftretens gasförmiger Siliziumsulfide. Unterschied des Ablaufes der Reaktionen zwischen anfangs schwefelreichen und schwefelarmen Eisenschmelzen mit den gleichen CaO-SiO₂-Schlacken im Graphittiegel über Reaktionszeiten bis zu 6 h bei 1550 °C. Einfluß des zunehmenden Basengrades der CaO-SiO₂-Schlacken durch die Kieselsäurereduktion auf ihr Fließverhalten und die Vorgänge nach der Erstarrung. Wirkung von zugesetztem Kalziumsulfid auf die Reduktion der Kieselsäure aus CaO-SiO₂-, CaO-Al₂O₃(10%)-SiO₂-und CaO-MgO(10%)-Al₂O₃(10%)-SiO₂-Schlacken verschiedenen Basengrades. Vorteil kleiner Eisenmengen bei solchen Versuchen.     

Der Einfluß von Legierungselementen auf die Reduktionsgeschwindigkeit reiner Kieselsäure durch kohlenstoffgesättigte Eisenschmelzen

Ermittlung der Reduktionsgeschwindigkeit von Kieselglas durch Messung des Druckanstiegs im Ofenraum. Untersuchung des Einflusses von insgesamt zwölf Legierungselementen und Analyse der Reaktionsprodukte. Folgerungen über die Wirkungsweise der Legierungszusätze und den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Kieselsäurereduktion.     

Beiträge zur Kinetik der Kieselsäurereduktion

Beschreibung einer Meβanordnung zur Erfassung des Einflusses veränderter Transportwege des Sauerstoffs im flüssigen Metall bei der Reduktion einer festen Oxidprobe. Untersuchung der Reduktionskinetik reiner fester Kieselsäure in kohlenstoffgesättigten Nickelschmelzen im Temperaturbereich von 1410 bis 1710°C. Aussagen über den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt an Hand von Versuchen mit Siliziumgehalten der Schmelze von 0,01 bis 18,2Gew.-% und Gasdrücken von < 10^–2 bis 370 Torr. Vergleichsversuche zur Kieselsäurereduktion mit kohlenstoffgesättigten Eisen- und Kupferschmelzen. Erörterung zur Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf Betriebsverfahren.     

Beitrag zum Ablauf der Eisen- und Siliciumreduktion aus Eisenoxid-Kieselsäure-Gemischen mit Koks beim Aufheizen auf 1400°C und beim isothermen Halten

Quantitative Beschreibung der Eisen- und Siliciumreduktion aus Eisenoxid-Kieselsäure-Gemischen sowie des Kieselsäureumsatzes zu gasförmigem Siliciummonoxid (SiO) bei Reduktionsversuchen unter Argon mit Koks an Fayalit, Fe₂O₃-Kiesgemischen wechselnder Zusammensetzung, reinem Kies und reinem Eisen-Kies-Gemisch durch Thermogravimetrie und Abgasbilanz. Bedeutung des reduzierten bzw. vorgegebenen, durch Kohlenstoffaufnahme verflüssigten Eisens bei der ?Kondensation“ des Siliciums im SiO zu siliciertem Eisen, Eisensilicid und Siliciumcarbid. Ausschließlicher Umsatz der Kieselsäure zu SiO bei Abwesenheit von Eisen. Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die Kieselsäurereduktion im Hochofen.     

Reaktionen hochlegierter Eisen-Chrom-Schmelzen mit kieselsäurehaltigen feuerfesten Stoffen

Laboratoriumsmäßige Untersuchung der Reduktion von reiner Kieselsäure, Schamottestein A III und Mullitstein in Eisenschmelzen mit Massengehalten an Chrom bis 15% und an Aluminium von 0,5% im Temperaturbereich von 1550 bis 1680 °C bei Drehgeschwindigkeiten der zylindrischen Probekörper von 0 bis 570 U/min. Ermittlung des Zeitgesetzes der Reduktion reiner Kieselsäure in hochlegierten Eisen-Chrom-Schmelzen. Vergleich mit dem Verhalten gegenüber Eisen-Mangan-Schmelzen. Untersuchung des Einflusses von Aluminium auf die Reaktion des Chroms mit Kieselsäure. Angaben über die Reaktionsprodukte von Schamottestein A III in Eisen-Chrom-Schmelzen und den zeitlichen Ablauf der Reaktionen. Erörterung des Reaktionsablaufs bei Mullitstein.     

Eisenschmelzen und Hochofenschlacken im Graphittiegel bei längerer Schmelzdauer

Die starke Veränderlichkeit des Siliziumgehaltes von Eisenschmelzen unter Silikat-Sulfidschlacken im Graphittiegel. Vier verschiedene CaO-MgO(10%)-Al₂O₃(10%)-SiO₂-Schlacken reagieren 5 min bis 6 h lang bei 1550 °C mit siliziumarmen, aber schwefelreichen Eisenschmelzen. Der Umsatz des Kohlenstoffs bei verschieden oxydierenden Bedingungen zu Anfang. Die Verknüpfung der Konzentrationen von Silizium, Mangan, Eisen und Schwefel als Folge der Querreaktionen. Die umgesetzten Mengen, das weite Überwiegen der Kieselsäurereduktion durch Kohlenstoff. Berechnung des Ablaufes der Einzelreaktionen und des Gesamtumsatzes aus demjenigen einer Reaktion mit Hilfe der Kennzahlen der Querreaktionen.     

Reduktion von Kieselsäure und kieselsäurehaltigen Mischoxiden in flüssigen Eisen-Mangan-Legierungen

Untersuchung der Reduktionsgeschwindigkeit von Kieselsäure und kieselsäurehaltigen Mischoxiden in flüssigem Eisen mit Mangangehalten von 0,5 bis 2,0% an Proben aus Quarz und Schamotte im Temperaturbereich von 1550 bis 1680°C. Übersicht über die Gleichgewichtsverhältnisse dieser Systeme nach Schrifttumsangaben. Beschreibung der Versuchsdurchführung und Erörterung des Reaktionsablaufes an Hand der Meβergebnisse. Ermittlung des Zeitgesetzes und der geschwindigkeitsbestimmenden Teilreaktion. Anwendung der gefundenen Gesetzmäβigkeiten zur Berechnung des Verschleiβes von Kanalsteinen.     

Zur Kinetik der Reduktion von Kieselsäure durch kohlenstoffhaltige Eisenschmelzen

Untersuchung der Reduktion von Kieselsäure in flüssigem Eisen mit Kohlenstoffgehalten von 0,6 bis 5,3% an Proben aus gesintertem Quarz sowie Quarzglas mit glatter, aufgerauhter und unterschiedlich eingekerbter Oberfläche im Temperaturbereich von 1450 bis 1680°C. Beschreibung der Versuchsdurchführung. Erörterung der Versuchsergebnisse, insbesondere des Einflusses der Oberflächenstruktur der Proben auf die Reduktionsgeschwindigkeit. Entwicklung einer Modellvorstellung von der Anordnung der Blasen auf der Probenoberfläche und dem Reaktionsmechanismus. Ermittlung des geschwindigkeitsbestimmenden Teilschrittes der Reaktion.     

Der Einfluß von Tonerde auf die Reduktion der Kieselsäure in Mangan,Silicium und Aluminium enthaltenden Eisenschmelzen

Gleichzeitige gravimetrische und elektrochemische Untersuchung der Reduktion der Kieselsäure in Eisenschmelzen mit niedrigen Sauerstoffgehalten. Erörterung der Gleichgewichte und kinetischen Vorgänge bei der Reduktion der Kieselsäure, ihrer Verschlackung und der Bildung von Deckschichten. Aussagen über die Wachstumsformen von Korund.     

Reaktionen feuerfester Stoffe mit Stahlschmelzen

Zusammenfassende Darstellung der bisher bekannten Ergebnisse und neue Betrachtungen über die Reaktionen feuerfester Stoffe mit Stahlschmelzen. Auflösung von Graphit und graphithaltigen Stoffen in flüssigem Eisen. Reduktion von Kieselsäure und kieselsäurehaltigen Stoffen in kohlenstoff- und manganlegierten Schmelzen. Berechnung des Verschleißes von Kanalsteinen während des Gießens. Rechnerische Ermittlung der Sauerstoffnachlieferung aus der feuerfesten Zustellung der Vakuum-Umlaufanlage und der Gießpfanne.     

Modellmäßige Beschreibung des Temperaturfeldes eines Sinterprozesses

Im Rahmen einer Dissertation stellte sich die Aufgabe, die Partikelfiltration in einem Sinterprozeß modellmäßig zu beschreiben, der von Sinterabgas durchströmt wird. Dazu wurde ein Modell des Temperaturfeldes im Sinterprozeß entwickelt. Die Beschreibung dieses Temperaturmodells wird in dieser Arbeit ausführlicher als in der Dissertation dargestellt. Ausgehend von der Differentialgleichung für den Wärmetransport wird mit vorgegebenen, idealisierenden Modellannahmen eine analytische Lösung gefunden, mit der der örtliche und zeitliche Temperaturverlauf des Sinterprozesses berechnet werden kann. Beim Vergleich von gemessenen Temperaturdaten und berechneten Modellwerten wird eine gute Übereinstimmung festgestellt. Neben der Überprüfung von Parametereinflüssen ist das Modell auch zur Überprüfung von numerischen Modellansätzen geeignet.     

Die Bedeutung geringer Arsengehalte im Ferronickel für die zukünftige Nickelversorgung der Stahlindustrie

Erläuterung der Nickelversorgung in der Stahlindustrie. Folgerungen für die Stahlherstellung beim Übergang auf arsenhaltiges Nickeloxiderz. Verhalten von Arsen bei der Herstellung von nichtrostendem Chrom-Nickel-Stahl mit rd. 18% Cr, 9% Ni und mit 0,009, 0,046 und 0,061% As. Prüfen der mechanischen Eigenschaften, der Schweißbarkeit und der chemischen Beständigkeit dieser Stähle in Abhängigkeit vom Arsengehalt. Abschätzen des Einflusses vorgegebener Arsengehalte auf die Neigung zur Anlaßsprödigkeit von Baustahl mit Gehalten bis zu 4% Ni. Überlegungen zur Gefährdung der Umwelt durch Arsen in den hier vorkommenden Gehalten.     

Erfassung von Rißbildung und Rißwachstum von Oberflächenrissen mit Potentialmethode,Aufweitungsmessung und Schallemission

In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse vorgestellt, die im Rahmen eines Forschungsprogrammes bei sieben Behälterversuchen und den entsprechenden begleitenden Untersuchungen gewonnen wurden. Ein Ziel der Arbeit war, Verfahren und Versuchstechniken zu entwickeln, die eine zuverlässige Einbringung von Rissen in gekerbte Behälter durch pulsierenden Innendruck erlauben. Dabei standen zwei Probleme im Vordergrund: Die experimentelle Erfassung der Rißbildung im Kerbgrund und die Bestimmung der Tiefe von Oberflächenrissen während der Schwellbeanspruchung. Bei den Versuchen hat sich gezeigt, daß die Entstehungsphase von Oberflächenrissen mit Potentialmethode, Aufweitungsmessung und Schallemission erfaßt werden kann. Zur Verfolgung des Tiefenwachstums haben sich Potentialmethode und Aufweitungsmessung bewährt. Für diese Verfahren werden Kalibrierkurven in übertragbarer Form angegeben, welche die Meßgrößen Potential bzw. Aufweitung mit der Rißtiefe verknüpfen. Mit derartigen Kurven kann die Einbringung von Oberflächenrissen in Behälter und Platten vollautomatisch überwacht werden. Darüber hinaus ergibt sich für die Potentialmethode im Rahmen der zerstörungsfreien Prüfung die Möglichkeit, die Abmessungen örtlich bekannter Oberflächenfehler abzuschätzen.     

Die Kinetik der Nitrierung von Eisen in Abhängigkeit von der Sauerstoffaktivität des Gases

Untersuchungen der Oberflächenreaktion bei der Nitrierung von Eisen im Temperaturbereich zwischen 700 und 1000 °C durch Messungen des elektrischen Widerstands von Eisenfolien in der Durchströmungsapparatur. Nitrierung in Stickstoff und Denitrierung in Argon mit Zusätzen von Wasser und Wasserstoff. Hemmung der Nitrierung durch adsorbierten Sauerstoff in einem Bereich von Temperatur und Sauerstoffaktivität, in dem thermische Ätzung (Facettierung) auftritt. Ermittlung der Geschwindigkeitsgleichung für die Nitrierung bei Sauerstoffhemmung.     

Die Desoxydation,Entschwefelung und Entstickung Sauerstoff-, schwefel- oder stickstoffhaltiger Eisenschmelzen durch die seltenen Erdmetalle Cer und Lanthan

Beschreibung des Desoxydationsverlaufs von Eisenschmelzen mit einem Ausgangsgehalt von 0,050% [O] bei Zusatz steigender Mengen an Cer oder Lanthan von 0,2 bis 2,5%, des Entschwefelungsverlaufs bei Cer- oder Lanthanzusätzen von 0,24 bis 1,7% sowie der Entstickung einer stickstoffhaltigen Eisenschmelze mit Lanthan. Aussagen über die Verringerung der Verunreinigungen in der Schmelze durch Einsatz der seltenen Erdmetalle bei Verwendung eines Kristallkalktiegels. Untersuchung der bei höheren Zusätzen an seltenen Erdmetallen auftretenden Einschlüsse durch elektrochemische Isolierung und Untersuchungen mit der Mikrosonde.     

Das Zustandsschaubild Eisen—Kohlenstoff mit peritektischer Bildung des Zementits aus Schmelze und Graphit

Möglichkeiten einer Verknüpfung der herkömmlicherweise als “stabil” bzw. “metastabil” bezeichneten Systeme Eisen–Graphit und Eisen–Zementit. Versuche an Eisen-Chrom-Kohlenstoff-Legierungen mit bis zu 33 Atom-% G, Eisen-Molybdän- und Eisen-Mangan-Legierungen mit hohen Kohlenstoffzusätzen, Eisen-Silizium-Kohlenstoff-Legierungen und Zweistoff-Legierungen des Eisens mit Kohlenstoff. Verknüpfung des stabilen und des metastabilen Systems über die peritektische Bildung von Zementit aus Schmelze und Graphit.     

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.