Mechanismen der Siliziumaufnahme von Roheisenschmelzen ... · Institut für Metallurgie 1...

M.Sc. Michael Fischer

Institut für Metallurgie 1

Mechanismen der Siliziumaufnahme

von Roheisenschmelzen während

stationärer und instationärer

Betriebszustände

Dr.-Ing. Michael Fischer

Institut für Metallurgie



Metallurgie des Hochofenverfahrens

Ziel der Arbeit

Metallurgie der Siliziumaufnahme im Roheisen

Übersicht der Experimente und Probenorte

- Tiegelversuche am Institut für Metallurgie

- Proben aus dem Versuchshochofen in Luleå

Zusammenfassung

Inhalt



Metallurgie des

Hochofenverfahrens

- Möllerung aus klassiertem

Koks und Eisenträgern

- Einbringung in Schichten

- Einblasen von Heißwind

- Gegenstromreaktor

- Reduktion von Eisenoxiden

- Bildung einer kohäsiven Zone

- Vier Reaktionsprodukte:

- Gichtgas

- Gichtstaub

- Roheisen

- Schlacke




Ziel der Arbeit





Zusammenfassung

Inhalt



Prozess verstehen

Prozess stabilisieren/kontrollieren

Einsparpotential

Ziel der Arbeit




Ziel der Arbeit





Zusammenfassung

Inhalt



Silizium wird über die Einsatzstoffe und Aschen eingetragen

Reaktionen des SiO2 mit Kohlenstoffmonoxid in Höhe der Blasformebene:

(SiO2)+ {CO} ⇌ {SiO} + {CO2}

Rückreaktion des Suboxides:

{SiO} + 2C ⇌ SiC + {CO}

{SiO} + [C] ⇌ [Si] + {CO}

Flüssig – Flüssig Übergang im Gestell

(SiO2) + 2[C] ⇌ [Si] + 2{CO}




Aktivität von Siliziumdioxid

SiO2-Aktivität

Aktivität HOSL

Aktivität Kohlenasche

Aktivitätsdiagramm von SiO2 im Dreistoffsystem CaO – SiO2 – AlO bei

1600°C nach Rein und Chipman [Rei65]




Ziel der Arbeit





Zusammenfassung

Inhalt




Vakuuminduktionsofen Clausthal:

Halteversuche zur Darstellung von

Reaktionsmechanismen:

1) flüssig - flüssig

2) gasförmig – flüssig

Versuchshochofen Luleå:

1) Auswertung Koksproben

2) Auswertung Fe-Proben



Versuchsaufbau Vakuuminduktionsofen



Probenvorbereitung Gestell



Halteversuch Roheisen/Schlacke

Ab 1600 °C deutliche

Änderung

Bei 1500 °C leichte

Änderung

Bei 1400 °C keine

Änderung



Simulation der „kohäsiven Zone“



Siliziumgradient im Roheisen

t = 1 Std.

T = 1600 °C

Schlacke: SiO2

Analyseverfahren:

EDX-Analysen



Halteversuche Schlacke/Roheisen

B1=1 Synthetisches Pulver

B2=1 Synthetische Schlacke

B=0,01 Koksasche

B≈0 SiO2



Halteversuche Schlacke/Roheisen

Die Basizitätseinstellung

der HOSL trägt kaum zu

einer Veränderung der

Aufsilizierung bei einem

Stillstand bei




Ziel der Arbeit





Zusammenfassung

Inhalt



Fe-Probe 1 (Pellet, Olivin gebunden)Einbettmasse

Pelletoberfläche



Fe-Probe 1 Linescan



Fe-Probe 2 Linescan



Fe-Probe 3 Linescan




Ziel der Arbeit





Zusammenfassung

Inhalt



Zusammenfassung

1. Gestellreaktion vernachlässigbar

2. Fester Möller nicht reaktiv

3. Siliziumaufnahme in kohäsiver Zone

{SiO} + [C] ⇌ [Si] + {CO}

- SiO Angebotsstrom

- Volumen kohäsive Zone

- Abschmelzzeit des Eisens

4. Ergebnisse werden im Betrieb getestet

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