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.     

Chemische Grundlagen für die Erzeugung eines mit 20% Cr und 10% Ni legierten Roheisens im Hochofen

Chemische Grundlagen für die Erzeugung eines legierten Roheisens mit 20% Cr und 10% Ni im Hochofen als Rohstoff für die Sauerstoffaufblasverfahren. Verhalten des Chroms im Vergleich zu Eisen, Mangan, Silizium und Schwefel über Reaktionszeiten bis zu vier Stunden bei verschiedenen Kieselsäuregehalten der CaO-MgO(10%)-Al₂O₃(10%)-SiO₂-Schlacken. Auswirkung verschiedener Schwefelgehalte der Schlacken. Farben der Schlacken. Eingreifen des Stickstoffs des Luftgases in die Metall-Schlacke-Graphit-Reaktionen. Verknüpfung aller Reaktionen im Gefolge der Reduktion durch den Kohlenstoff.     

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.     

Kinetik des Sauerstoffabbaus aus Wüstit innerhalb seines Homogenitätsbereichs und bei beginnender Eisenausscheidung

Reduktionsversuche an Wüstit in einer Vakuumapparatur mit reinem Wasserstoff bei pH₂ < 0,1 Torr. Ermittlung der Geschwindigkeit des Sauerstoffabbaus in Abhängigkeit von der Leerstellenkonzentration des Wüstits und der Temperatur. Beschleunigung der Reaktion durch auftretendes metallisches Eisen. Angabe von Geschwindigkeitsgleichungen für die freie und die mit porösem Eisen bedeckte Wüstitoberfläche. Vergleich der Reduktionsgase Wasserstoff und Kohlenmonoxid.     

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.     

Die Phosphoraktivität im flüssigen Eisen und ihre Beeinflussung durch Nickel,Mangan und Chrom

Temperaturabhängigkeit des Gleichgewichtes von Phosphordampf mit flüssigem Eisen; Wirkungsparameter ?^P_P zwischen 1515 und 1650 °C; Beeinflussung der Phosphoraktivität im flüssigen Eisen durch Nickel, Mangan und Chrom; Phosphoraktivität im System Nickel-Phosphor. Phosphoraktivität im flüssigen an Kohlenstoff gesättigtem Eisen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Silizium, Nickel, Mangan und Chrom.     

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.     

Einfluß von Silicium und Aluminium auf die Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch CaO-CaF2-Al2O3-Schmelzen

Gegenwart einer silicium- und aluminiumarmen Eisenschmelze fördert nicht die Aufnahme von Kohlenstoff und Stickstoff durch CaO–CaF₂–Al₂O₃-Schltacken im Graphittiegel bei 1550°C. Mitwirkung des im Eisen vorgegebenen Siliciums. Längere Versuchsdauer und verstärktes Stickstoffangebot. Verhalten des Aluminiums der Eisenschmelzen im Vergleich zum Silicium. Verstärkte Zyanidbildung in den Schlacken erst nach weitgehendem Verbrauch des zugesetzten Aluminiums. Querreaktionen zwischen Aluminium und Silicium.     

Zum Einfluß der Temperatur auf die Reaktionen zwischen Eisenschmelzen,Hochofenschlacken und elementarem Kohlenstoff

Die Wirkung des Kohlenstoffs als Reduktionsmittel auf die Schlacke CaO (40%)–MgO (10%)–SiO₂ (40%)–Al₂O₃ (10%) und Eisenschmelzen mit anfangs 1,5 bzw. 2,7% S bei 1450, 1550 und 1650 °C im Verlauf von 6 h. Vorgabe der Wirkung des Kohlenstoffs durch Siliziumzusatz zur Eisenschmelze und entsprechenden Kieselsäureabzug von der Schlacke bei nur 0,5 h Reaktionsdauer.     

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.     

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.     

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.     

Der Einfluß von Zusatzelementen auf die Aktivität des Schwefels in kohlenstofffreiem und kohlenstoffhaltigem Eisen bei 1550°C

Direkte Ermittlungen des Einflusses von Aluminium, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Zinn, Phosphor und Silizium auf die Schwefelaktivität im flüssigen Eisen bei 1550°C über schwefelhaltige Blei- und Bleidampfphasen. Darstellung der Aktivitätskoeffizienten des Schwefels für die Systeme Fe–S–X und Fe–S–X₁–X₂. Aussagen zur Änderung der Schwefellöslichkeit in kohlenstoffgesättigtem Eisen durch Siliziumzugabe. Vergleich der Versuchsergebnisse mit Ergebnissen nach anderen Auswertungsverfahren zur Berechnung von Aktivitätskoeffizienten in Vielstoffsystemen.     

Zusammenhang zwischen dem Oxidationsgrad der Eisenoxide und den Verteilungswerten des Schwefels beim Gleichgewicht zwischen Eisenschmelzen und MgO-gesättigten Stahlwerksschlacken

Die Oxidationsgrade der Eisenoxide in MgO-gesättigten Stahlwerksschlacken beim Gleichgewicht mit flüssigem Eisen wurden durch Auswertung zahlreicher im Schrifttum mitgeteilter Versuchsergebnisse bestimmt und ihre Abhängigkeit von der Schlak-kenzusammensetzung dargestellt. Desgleichen wurde das Entschwefelungsvermögen MgO-gesättigter Stahlwerksschlacken anhand der Gleichgewichtsverteilungswerte beschrieben. Es wird festgestellt, daß optimale Ergebnisse nur bei gleichzeitiger Kalksättigung zu erzielen sind. Ein Zusammenhang zwischen der Schwefelverteilung und dem dreiwertigen Eisengehalt der Schlacke konnte aufgezeigt und durch Bildung von auf dem dreiwertigen Eisenoxid basierenden Oxisulfiden gedeutet werden.     

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.     

Verhalten des Sauerstoffs beim Elektro-Schlacke-Umschmelzen

Einflußvon Stahl- und Schlackenzusammensetzung im System Calciumfluorid-Kalk-Tonerde-Kieselsäure[-Eisen(II)-oxid] [CaF₂–CaO–Al₂O₃–SiO₂(–FeO)] auf die Sauerstoffgehalte in elektro-schlacke-umgeschmolzenen Stählen. Aussagen über die Entmischungstendenz des Eisen(II)-oxids in calciumfluoridhaltigen Schlacken unter den Bedingungen des Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens. Folgerungen über die geschwindigkeitsbestimmenden Reaktionsteilschritte bei der Sauerstoffaufnahme durch Stahl und Schlacke während des Umschmelzens.     

Anwendung des quantitativen Fernsehmikroskopes und der Elektronenstrahlmikrosonde für die Untersuchung des Systems Eisen—Kohlenstoff—Phosphor bei 900 bis 1000°C

Neue Wege, mit geringem Aufwand an Legierungen metallische Mehrstoffsysteme im festen Zustand zu untersuchen: 1. durch Mengenmessung der Phasen mit dem quantitativen Fernsehmikroskop und Errechnung der Sättigungskonzentrationen, 2. durch Ermittlung der Phasenzusammensetzung mit der Elektronenstrahlmikrosonde. Vergleich der herkömmlichen und neuen Verfahren. Untersuchung der Eisenecke des Systems Eisen–Phosphor–Kohlenstoff bei 900, 950 und 1000°C.     

Beitrag zur Herstellung von hochreinem Eisen

Ausgehend von Elektrolyteisen mit ≦ 5 · 10^?3 % C, ≦ 5 · 10^?3% Si, ≦ 5 · 10^?3% Mn, ≦ 5 · 10^?3% P und ≦ 5 · 10^?3% S und von Reinsteisen in Stangenform mit 3 · 10^?3% C, 5 · 10^?4% Si und 3 · 10^?4% Mn durch Glühen bei 1350 °C 24 h unter gereinigtem Wasserstoff, Schmelzen im Hochvakuum, horizontales induktives Zonenschmelzen und Zonenschmelzen im Elektronenstrahlofen ohne Tiegel Herstellung von sehr reinem Eisen. Vergleich der Reinheit durch Messung der Rekristallisationstemperatur, der Koerzitivfeldstärke und des Verhältnisses des Widerstandes bei 300°K zu dem bei 4,5 °K. Chemische Zusammensetzung des zonengeschmolzenen Eisens.     

Untersuchungen zur Löslichkeit,Korngrenzensegregation und chemisch-analytischen Bestimmung des Tellurs im Eisen

Die Löslichkeit von Tellur in Eisen wurde durch licht- und elektronenmikroskopische Prüfung von Fe–Te-Legierungen auf Ausscheidungen bestimmt. In α-Eisen bei 700°C sind etwa 50 ppm und bei 850°C 120 ppm löslich, in γ-Eisen lösen sich bei 930°C 5 ppm und bei 1000°C 22 ppm Te. Bei höheren Konzentrationen wird FeTe_0,9 festgestellt. In Fe–Mn–Te-Legierungen wird das Te als Mangantellurid gebunden, dieses bildet Einschlüsse gemeinsam mit Mangansulfid. In Fe–Ti–Te-Legierungen wird nur ein kleiner Anteil Te in Titansulfiden gelöst. Tellur segregiert an die Korngrenzen von α- und γ-Eisen und bewirkt interkristallinen Bruch. Die mit AES bestimmten Korngrenzenkonzentrationen nehmen mit der Lösungskonzentration zu und erreichen bei Überschreiten der Löslichkeit einen Sättigungswert. Die Korngrenzensegregation nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Tellur bewirkt eine auffallende Facettierung der Korngrenzflächen, es entstehen Strukturen mit Terrassen und Stufen. Die Proben brechen hierdurch bereits während der Auslagerung an den Korngrenzen auf und zeigen Kornzerfall. In Mn-haltigen Proben wird keine Korngrenzensegregation des Te beobachtet, wenn das Tellur völlig vom Mangan abgebunden ist; in diesem Fall ist der interkristalline Anteil der Bruchflächen sehr gering. Die chemische Bestimmung von Tellur in Eisen und Stählen kann sehr vorteilhaft mit der Atomabsorptionsspektroskopie durchgeführt werden, es wurden die Flammen- und die Graphitrohrmethode untersucht. Die Bestimmung kleiner Tellurgehalte in Stählen durch Atomisieren im Graphitrohr wird durch Chlorid, Chrom, Mangan und Nickel beeinflußt. Zu einer deutlichen Optimierung des Atomisierungsablaufs führt das Atomisieren von einer in das Graphitrohr eingeführten Plattform. Lediglich Mangan vermindert dann die Intensität des Absorptionssignals. Es wird eine Nachweisgrenze von 0,2 ppm Tellur bei einer relativen Standardabweichung von 30% erreicht. Mit der Flammentechnik gelingt die Bestimmung bis zu 50 ppm Tellur.