Das Hochofenschlackensystem Al2O3–CaO–MgO–SiO2 bei 1600, 1500 und 1400 °C

Beschreibung von Sättigungsflächen im System Al₂O₃–CaO–MgO–SiO₂ durch isotherme Schnitte im Konzentrationsbereich der Hochofenschlacken für 1600, 1500 und 1400 °C. Räumliche Tetraederdarstellungen und quantitative Grundrißprojektionen nach Überprüfung und Neufestlegung der Grenzflächen des homogenen Schlackenraumes durch Sättigungsschmelzen. Vollständige Darstellung des Grundsystems Al₂O₃–CaO–SiO₂ für 1600, 1500 und 1400 °C. Beispiel für die Anwendung der quantitativen Grundrißprojektion zur Einschätzung der Heterogenität von flüssigen Hochofenschlacken.     

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.     

Das Zustandsschaubild des Systems CaO–FeOn–P2O5–SiO2 bei 1600 °C

Beschreibung eines schematischen Entwurfes für das Zustandsschaubild CaO–FeO_n–P₂O₅–SiO₂. Veränderungen im System CaO–FeO_n–P₂O₅ durch Zusatz von Kieselsäure und im System CaO–FeO_n–SiO₂ durch Zusatz von Phosphorsäure. Ausbildung einer Silikophosphatbarriere. Bedeutung des vorgelegten Entwurfes für phosphatische und silikatische Stahlwerksschlacken.     

Der Eisenoxydapatit im Zustandsschaubild Fe–FeOn–CaO–P2O5

Schmelzversuche in Kalziumphosphattiegeln im Bereich von 1300 bis 1550 °C zur Einstellung der Sättigungen an 3 CaO · P₂O₅, 4 CaO · P₂O₅ und Eisenoxydapatit. Ermittlung des Beständigkeitsbereiches des Eisenoxydapatites. Festlegung wesentlicher Punkte der Mischungslücke. Mikroskopische Untersuchung der Schlackengefüge erstarrter Schmelzen. Elektronenstrahl-Mikroanalyse zur Festlegung des Mischkristallbereiches sowie zur Aufstellung einer Bruttoformel für den Eisenoxydapatit.     

Die Gleichgewichte zwischen Eisenschmelzen und Schlacken des Systems FeOn–CaO–P2O5–MgO bei 1600 °C

Entwurf des Schlackensystems FeO_n–CaO–P₂O₅–MgO für 1600 °C aus vorliegenden Schrifttumsangaben. Beschreibung des eigenen Untersuchungsverfahrens zur genaueren Bestimmung des Vierstoffsystems. Versuchsergebnisse zur Bestimmung der Sättigungsflächen des Trikalziumphosphates, des Tetrakalziumphosphates und des Kalkes. Gleichgewichtsphosphorgehalte im Eisenbad unter den Schlacken des untersuchten Vierstoffsystems. Folgerungen für die technische Stahlherstellung.     

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.     

Reduktionsgleichgewichte im System Fe–F2O3–CaO oberhalb 1050 °C

Umfangreiche Schrifttumsauswertung der Reduktionsgleichgewichte von Kalkferriten im System Eisen-Hämatit-Calciumoxid und Darstellung der Ergebnisse in Ig (pCO₂/PCO)-1/T-Diagrammen. Unter Verwendung neuester Daten über die Schmelzgleichgewichte des Systems Fe–Fe₂O₃–CaO Extrapolation auf die Reduktionsgleichgewichte des flüssigen Zustandes.     

Die Bestimmung der thermodynamischen Eigenschaften des Systems PbO–SiO2 mit Hilfe von EMK-Messungen

EMK-Messungen mit der Kette Pb | PbO–SiO₂||ZrO₂(CaO)||Pt, O₂ zur Ermittlung der Aktivitäten der Komponenten des Systems Blei(II)-oxid–Kieselsäure im Temperaturbereich von 750 °C bis 1000 °C. Darstellung der integralen Mischungsenthalpie und der Mischungsentropie sowie der integralen freien Mischungsenthalpie des binären Systems für 1000 °C. Vergleich der Ergebnisse mit den Angaben anderer Verfasser. Bedeutung der Untersuchung für allgemeine Schlußfolgerungen über metallurgisch wichtige Silikatschlacken.     

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.     

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.     

Das Verhalten von Phosphor beim Einschmelzen von Eisenschwamm

Beschreibung der Reaktionen bei der Entphosphorung von Stahlschmelzen unter besonderer Berücksichtigung der Verarbeitung von Eisenschwamm. Aufstellung eines Schlackenmodells mit einem pO-Wert als Basizitätsmaß und einem pFe-Wert als Maß für die Oxidationsfähigkeit der Schlacke. Versuche zur Entphosphorung beim kontinuierlichen Einschmelzen von Eisenschwamm im Induktionstiegelofen. Ermittlung der Phosphorverteilung in Abhängigkeit von Temperatur und Schlackenzusammensetzung des Systems CaO—MgO—FeO—SiO₂—Al₂O₃. Aussagen über die Beurteilung der Erze auf ihre Eignung für die Direktreduktion sowie über ihre kostengünstige Weiterverarbeitung zu Stahl.     

Gemeinsamer Einfluß yon Mangan- und Magnesiumoxid auf die Schlackengleichgewichte im System Fe–CaO–FeOn–SiO2 bei 1600 °C

Ebene Darstellung eines Vielstoffsystems durch mehrfache Parallelprojektion. Schlackengleichgewichte im System Fe–CaO–FeO_n–SiO₂–MnO_n–MgO bei 1600 °C. Mikroskopische Untersuchung der Schlackenphase. Theoretische Entwicklung von Sättigungslinien für ausgewählte konstante Gehalte von Einzelstoffen. Erörterung der Ergebnisse im Hinblick auf ?LD?- und Siemens-Martin-Schlacken.     

Schmelzgleichgewichte im System FeO–Fe2O3–CaO

Kritische Erörterung von Schrifttumsangaben über den Verlauf der Schmelzgleichgewichte im Zustandsschaubild FeO–Fe₂O₃–CaO. Beschreibung eigener Versuche zur Ermittlung des Verlaufs der Liquidusflächen und der Linien doppelter Sättigung. Nachweis der Gültigkeit des quasibinären Schnittes Eisen-Dicalciumferrit mit Angaben über das ternäre Eutektikum und ternäre Peritektikum. Geschlossene Darstellung der Schmelzgleichgewichte des ternären Zustandsschaubildes.     

Das Zustandsschaubild FeOn—MnOn—CaO—P2O5 an Luft bei 1600 und 1630°C

Schmelzversuche an Luft mit Sättigung an Trikalziumphosphat, Tetrakalziumphosphat und Kalk. Beschreibung der Dreistoffsysteme FeO_n–CaO–P₂O₅, MnO_n–CaO–P₂O₅, FeO_n–MnO_n–P₂O₅ und FeO_n–MnO_n–CaO bei 1600 °C mit zugehörigen Versuchsergebnissen. Einfluß des Sauerstoffpartialdrucks auf die Lage der Phasengrenzen im System FeO–Fe₂O₃–CaO–P₂O₅. Darstellung der Ergebnisse im Vierstoffsystem FeO_n–MnO_n–CaO–P₂O₅ für 1600 und 1630 °C. Oxydationsgrad des Eisens und Mangans.     

Über den Zerfall und die Umwandlung von Wüstitmischkristallen durch Glühbehandlungen bei 200 bis 1100° C

Röntgenographische, mikroskopische und Mikrosondenuntersuchungen an Proben von Wüstitmischkristallen mit Zusatz von Phosphor(V)-, Phosphor(V)- und Kalzium-, Kalzium-, Kohalt(II)- oder Bariumoxyd nach isothermischem Halten zwischen 200 und 1100°C. Ermittlung der mit den Mischkristallen im Gleichgewicht stehenden Oxydphasen (x FeO · P₂O₅ mit x = 3 und x = 18 bis 20, 3 CaO · P₂O₅, 2 CaO · Fe₂O₃, CaO · 3 FeO · Fe₂O₃, CaO · FeO · Fe₂O₃, BaO · Fe₂O₃) und der Löslichkeit von Kalziumoxyd im Wüstit. Abhängigkeit des Wüstit-zerfalls von der Temperatur, der Haltezeit und der Art des Zusatzoxydes.     

Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit in synthetischen Gießpulvern

Die Wärmeleitfähigkeit synthetischer Schlacken im Dreistoffsystem Al₂O₃—CaO—SiO₂ mit und ohne CaF₂- und/oder Na₂O-Zugaben wird im festen, fest/flüssigen und flüssigen Zustand mit Hilfe eines modifizierten stationären Hohlzylinderverfahrens bestimmt. Die untersuchten Schlacken dienen als Grundlage für die chemische Zusammensetzung der Gießpulver für das Stranggießen von Stahl und entsprechen in einigen Fällen den Gießschlacken, die nach der Kohlenstoffverbrennung und Karbonatzersetzung aus dem Gießpulver in der Stranggießkokille entstehen. Mit steigender Temperatur nimmt die Wärmeleitfähigkeit bei den untersuchten Schlacken fast linear zu. Im fest/flüssigen Übergang spielt die Schmelzenthalpie bei der Ausbildung eines Maximums der Wärmeleitfähigkeit innerhalb des Schmelzintervalls eine entscheidende Rolle. Schließlich nimmt die Wärmeleitfähigkeit im flüssigen Zustand mit zunehmender Temperatur ab. Der Al₂O₃-Gehalt übt keinen Einfluß auf die Wärmeleitfähigkeit im flüssigen Zustand aus. CaF₂- und/oder Na₂O-Zugaben führen dagegen zu einer Abnahme der Wärmeleitfähigkeit im gesamten untersuchten Temperaturbereich.     

Einfluß der Fe2O3-Gehalte in Frischschlacken auf die MgO-Löslichkeit bei verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken des Schlacke-Gas-Gleichgewichtes

Untersuchungen an isothermen Sättigungsschmelzen komplexer Stahlwerksschlacken bei 1600°C sollten Aussagen zum Verschleißangriff von Frischschlacken auf MgO-haltiges Feuerfestmaterial ermöglichen. Dabei wurde besonders der Einfluß von erhöhten Sauerstoffpartialdrücken des Gas-Schlacke-Gleichgewichtes (ρ_o2 von 10° bis 10^?8 bar) berücksichtigt, die über eine Zunahme der 3wertigen Eisenanteile in der Schlacke wirksam werden. Durch Sättigungsschmelzen sind experimentell die bisher nur unzulänglich erforschten MgO-Sättigungsgehalte in Schlacken bei höheren, durch Ar/O₂- bzw. CO/CO₂-Gasgemische festgelegten Sauerstoffdrücken untersucht worden. Die MgO-Löslichkeit steigt im reinen System FeO—Fe₂O₃—MgO zunächst, ausgehend von einem Grundwert, den die Schlackenzusammensetzung beim Gleichgewicht mit flüssigem Eisen vorgibt, mit steigenden Fe₂O₃-Gehalten, solange ein Magnesiowüstit-Mischkristall die sättigende Phase darstellt. Bei Sauerstoffdrücken ab etwa 10^?3 bar aufwärts findet entlang der dann herrschenden Magnesioferrit(MF)-Sättigung ein Abfall im MgO-Sättigungsgehalt statt, der aber zum Gleichgewicht mit reinem Sauerstoff hin (ρ_O2 = 1 bar) wieder leicht ansteigt. Der Magnesioferrit-Sättigungsbereich wird bei Anwesenheit weiterer Oxide, wie SiO₂ und CaO, zurückgedrängt und konnte bereits im System FeO—Fe₂O₃—MgO—CaO—SiO₂ nicht mehr eindeutig nachgewiesen werden. Die erhöhten Löslichkeiten für MgO in stark aufoxidierten Schlacken müssen bei der Beurteilung des Schlackenangriffs auf das Feuerfestmaterial zusätzlich zu den Sättigungsgehalten beim Gleichgewicht mit einer Eisenschmelze in Rechnung gestellt werden.     

Stoffaustausch zwischen flüssigem Eisen und Schlacke beim Sprühraffinationsverfahren

Erläuterung des Sprühraffinationsverfahrens, bei dem eine Schmelze mit inertem Gas verdüst wird und die entstehenden Metalltropfen durch eine Raffinationsschlacke fallen. Erörterung der Gesetzmäßigkeiten für die Stoffaustauschvorgänge zwischen Metalltropfen und Schlacke. Bestimmung der mittleren Tropfengröße beim Versprühen von kohlenstoffgesättigtem Roheisen. Untersuchung der Wirkung der Sprühraffination am Beispiel der Entschwefelung des Roheisens mit Schlacken des Systems CaO–CaF₂–Al₂O₃ bei 1600 °C. Ermittlung des Stoffübergangskoeffizienten des Schwefels für den umgekehrt transitorischen Phasenkontakt und Vergleich mit Werten bei anderen Techniken des Phasenkontaktes Metall-Schlacke.     

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 zwischen flüssigem Eisen und gesättigten Schlacken des Systems CaO–FeO–MnO–SiO2 bei 1600 °C unter Berücksichtigung der Schwefelverteilung

Tiegelversuche im Tammannofen bei 1600 °C zur Ermittlung der Schlackengleichgewichte. Zusammensetzung und Aufbau der Versuchsschlacken bei Sättigung an Dikalziumsilikat, Trikalziumsilikat und Kalkmischkristallen. Zusammensetzung der Kalkmischkristalle. Darstellung des Systems CaO–FeO–MnO–SiO₂ bei 1600 °C. Sauerstoffgehalt des flüssigen Eisens. Verteilung des Mangans und des Schwefels zwischen Schlacke und Eisen. Schlußfolgerungen zum Einfluß von Manganoxyd im System CaO–FeO–SiO₂.