Mechanismen der Siliziumaufnahme von Roheisenschmelzen während stationärer und instationärer Hochofenbetriebszustände

• Main Author: Fischer, Michael
• Other Authors: Spitzer, Karl-Heinz
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: 2016
• Subjects: thesis; Doktorarbeit; ddc:620.1; Hochofen > Silizium > Stillstand; Halten; Luleå
• Online Access: https://doi.org/10.21268/20160901-135404; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:104-20161207-141620-4; https://dokumente.ub.tu-clausthal.de/receive/clausthal_mods_00000253; https://dokumente.ub.tu-clausthal.de/servlets/MCRFileNodeServlet/clausthal_derivate_00000038/Db112828.pdf; http://uri.gbv.de/document/gvk:ppn:866807063

Der Hochofenprozess ist bis heute das führende Verfahren in der Welt auf der Stahlerzeugungsroute. Demzufolge sind kontinuierliche Prozessverbesserungen notwendig, um die metallurgischen und wirtschaftlichen Ergebnisse der Hochofentechnologie zu optimieren. Im Hinblick auf den Siliziumgehalt im Roheisen ist die heutige Herausforderung im stationären Betriebszustand diesen konstant auf einem niedrigen Niveau zu halten. Nach instationären Betriebszuständen ist der Siliziumgehalt nicht kontrollierbar und wird mit deutlich höheren Gehalten abgestochen, als vom Stahlwerk vorgegeben. In den 60iger Jahren wurden von Rein und Chipman die Gleichgewichte zwischen siliziumreichen Schlacken und kohlenstoffgesättigtem Eisen hinreichend erforscht. Dabei sind aber die Aufnahmemechanismen zwischen der Schlacke und dem Roheisen im Hochofenbetrieb bis heute nicht eindeutig geklärt. Die theoretischen Ansätze aus der Literatur werden dazu diskutiert. Um den Vorgang der Siliziumaufnahme in Roheisenschmelzen zu verdeutlichen, wurden Tiegelexperimente am Institut für Metallurgie in Clausthal durchgeführt, die die unterschiedliche Austauschformen zwischen Silizium und Roheisen in einem Hochofen darstellen. Dabei wurden Experimente durchgeführt, bei denen der Fokus auf der Grenzflächenreaktion lag. Zusätzlich wurden Versuche erstellt, die die Gasphase berücksichtigt. Die Erkenntnisse, die in den Tiegelexperimenten erhalten wurden, konnten mit Koks und Eisenmöllerproben aus dem Versuchshochofen in Luleå (Schweden) bestätigt werden. Des Weiteren konnten diese Ergebnisse mit der Auswertung von Abstichdaten bei industriellen Hochöfen nachgewiesen werden. Anhand dieser Untersuchungsergebnisse konnten die Aufnahmemechanismen von Silizium in Roheisenschmelzen dargestellt und die im Ofen verantwortlichen Parameter selektiert werden. Durch diese Bewertung kann der Prozess vor geplanten instationären Prozessen angepasst werden, so dass der Siliziumgehalt nach dem Wiederanblasen im Roheisen nicht überschlägt. Mit diesen Untersuchungsergebnissen ...