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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 2
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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 3
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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 4
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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 5
Prozess verstehen
Prozess stabilisieren/kontrollieren
Einsparpotential
Ziel der Arbeit
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 6
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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 7
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}
Metallurgie der Siliziumaufnahme im Roheisen
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 8
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]
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 9
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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 10
Übersicht der Experimente und Probenorte
Vakuuminduktionsofen Clausthal:
Halteversuche zur Darstellung von
Reaktionsmechanismen:
1) flüssig - flüssig
2) gasförmig – flüssig
Versuchshochofen Luleå:
1) Auswertung Koksproben
2) Auswertung Fe-Proben
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 11
Versuchsaufbau Vakuuminduktionsofen
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 12
Probenvorbereitung Gestell
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 13
Halteversuch Roheisen/Schlacke
Ab 1600 °C deutliche
Änderung
Bei 1500 °C leichte
Änderung
Bei 1400 °C keine
Änderung
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 14
Simulation der „kohäsiven Zone“
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 15
Siliziumgradient im Roheisen
t = 1 Std.
T = 1600 °C
Schlacke: SiO2
Analyseverfahren:
EDX-Analysen
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 16
Halteversuche Schlacke/Roheisen
B1=1 Synthetisches Pulver
B2=1 Synthetische Schlacke
B=0,01 Koksasche
B≈0 SiO2
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 17
Halteversuche Schlacke/Roheisen
Die Basizitätseinstellung
der HOSL trägt kaum zu
einer Veränderung der
Aufsilizierung bei einem
Stillstand bei
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 18
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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 19
Fe-Probe 1 (Pellet, Olivin gebunden)Einbettmasse
Pelletoberfläche
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 20
Fe-Probe 1 Linescan
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 21
Fe-Probe 2 Linescan
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 22
Fe-Probe 3 Linescan
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 23
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
M.Sc. Michael Fischer
Institut für Metallurgie 24
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