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Die Reaktionen von Mangan und Silizium

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Einführung in die physikalische Chemie der Eisenhüttenprozesse

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Zusammenfassung

Bei den sauren Stahlherstellungsverfahren sind die Gesetze für das chemische Verhalten von Mangan und Silizium in so enger Weise miteinander verknüpft, daß zur Vermeidung von Wiederholungen eine zusammenfassende Behandlung der Reaktionen beider Stoffe notwendig wird. Bei den basischen Verfahren brennt Silizium schon zu Beginn des Prozesses weitgehend ab; seine Reaktionen haben im weiteren Verlauf der Schmelzung keine praktische Bedeutung mehr, wenn wir von der Desoxydation absehen, deren Besprechung einem weiteren Abschnitt vorbehalten bleibt. Die unbedeutenden Wechselwirkungen zwischen Metall und Schlacke hinsichtlich der Siliziumreduktion und -oxydation im Thomaskonverter und im normalen basischen S.M.-Betrieb sollen daher im Anschluß an die Besprechung der Manganreaktionen nur kurz gestreift werden.

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Literature

  1. Stahl u. Eisen Bd. 39 (1919) S.997f. Die von Treuheit gemessenen Abgastemperaturen können hier nicht herangezogen werden.

    Google Scholar 

  2. Vgl. S. 91.

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  3. Vgl. S. 92f.

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  4. Carnegie Scholarship. Mem. Bd. 13 (1924) S. 267–294.

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  5. The physical chemistry of stell-making processes, S. 202–223.

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  6. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 1 (1927/28) S. 119–126.

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  7. Die Größe (Σ FeO) wurde errechnet aus dem Gesamteisengehalt (Σ Fe) der Schlacke; eine Ausnahme davon machen Colclough und Herty (vgl. S. 25f.).

    Google Scholar 

  8. Vgl. S. 26 u. 35.

    Google Scholar 

  9. Vgl. S. 110.

    Google Scholar 

  10. Eine umfassende kritische Übersicht über die verschiedenen Arbeiten haben F. Sauerwald u. W. Hummitzsch [Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 5 (1931/32) S. 363] gegeben.

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  11. Trans. Amer. Inst. min. metallurg. Engr. Bd. 73 (1926) S. 1079, vgl. Stahl u. Eisen Bd. 46 (1926) S. 1597–1601.

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  13. Betr. der Verwendbarkeit der Gl. von Herty vgl. C. Schwarz u. Mitarb. a. a. O.

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  14. Vgl. S. 96.

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  15. Ber. Nr. 193 des Welt-Ingenieurkongr. Tokio 1929; vgl. Stahl u. Eisen Bd. 50 (1930) S. 1363.

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  16. Vgl. S. 20.

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  18. Vgl. S. 20.

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  19. Es sei bemerkt, daß sich Tarnmann und Oelsen auf den scharfen Knickpunkt bei a nicht festlegen.

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  20. Ergebnisse der angewandten physikalischen Chemie, Bd. 1, S. 109–197. (1931).

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  21. Vgl. S. 9, Abb. 2.

    Google Scholar 

  22. A. a. O. vgl. S. 18.

    Google Scholar 

  23. Vgl. S. 14f.

    Google Scholar 

  24. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 7 (1933/34) S. 165–174.

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  25. Vgl. die Erläuterung S. 20.

    Google Scholar 

  26. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 7 (1933/34) S. 223–227.

    Google Scholar 

  27. Stahl u. Eisen Bd. 54 (1934) S. 337f. u. 365f.

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  28. Z. anorg. allg. Chem. Bd. 202 (1931) S. 99f., Bd. 206 (1932) S. 337–355.

    Google Scholar 

  29. Vgl. S. 139, Abb. 77e.

    Google Scholar 

  30. Mitt. Kais.-Wilh.-Inst. Eisenforschg., Düsseid. Bd. 15 (1933) S. 187f.

    Google Scholar 

  31. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 1 (1927/28) S. 483–497.

    Google Scholar 

  32. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 3 (1929/30) S. 505–530.

    Google Scholar 

  33. Vgl. auch F. Sauerwald u. Hummitzsch: Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 5 (1931/32) S. 363.

    Google Scholar 

  34. A. a. O.

    Google Scholar 

  35. S. 25f.

    Google Scholar 

  36. Vgl. S. 23.

    Google Scholar 

  37. Vgl. Bd. I, S. 38.

    Google Scholar 

  38. Dies ergibt sich aus der theoretischen Forderung, daß die Lage des Gleichgewichts unabhängig von dem Weg ist, auf dem sich die Einstellung vollzieht; vgl. Bd. I, S. 65.

    Google Scholar 

  39. Vgl. S. 33.

    Google Scholar 

  40. Vgl. S. 104.

    Google Scholar 

  41. F. Sauerwald und Hummitzsch [Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 5 (1931/32) S. 363] haben bereits darauf hingewiesen, daß die Konstanz der als Gleichgewichtskonstanten betrachteten Größen häufig darauf zurückzuführen sei, daß nur verhältnismäßig enge Konzentrationsbereiche geprüft werden.

    Google Scholar 

  42. Vgl. S. 204.

    Google Scholar 

  43. Vgl. Bd. I, S. 106f.

    Google Scholar 

  44. Vgl. S. 99f. Die Konstante (K Mn) wird zunächst aus dem Grunddiagramm Abb. 54 entnommen und auf Grund des Phosphorsäuregehalts der Schlacke korrigiert (vgl. S. 100). Sodann erfolgt die Korrektion nach der Temperatur mit Hilfe von Abb. 57. (Für einige Schlacken mit hohen Kalkgehalten reicht Abb. 57 zur Temperaturkorrektion noch nicht aus; hier wurde die Korrektion an Hand der den Verhältnissen zunächst kommenden Kurve zum Teil durch Extrapolation vorgenommen.) Bei Schlacken mit mehr als 10% MgO ist vor der Temperaturkorrektion eine weitere Korrektion nach Abb. 55 vorzunehmen. Eine Berücksichtigung von Phosphor (Abb. 56) und Silizium ist hier wegen der geringen Gehalte nicht notwendig.

    Google Scholar 

  45. Vgl. S. 102. Die Ermittlung der Gleichgewichtskonzentration des Mangans erfolgte rechnerisch nach Gl. (1), S. 102 auf dem Umweg über log (K Mn).

    Google Scholar 

  46. Vgl. S. 105f. Die Gleichgewichtskonzentration des Mangans wurde durch graphische Inter- und Extrapolation aus den Tafeln II—IV ermittelt und mit Hilfe von Abb. 60 für den MgO-Gehalt der Schlacke korrigiert. Außerdem wurde der Einfluß des Phosphors im Stahl gemäß S. 108 berücksichtigt.

    Google Scholar 

  47. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 3 (1929/30) S. 518, Zahlentafel 5.

    Google Scholar 

  48. Vgl. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 3 (1929/30) S. 516, Zahlentafel 4.

    Google Scholar 

  49. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 7 (1933/34) S. 165–174, Zahlentafel 2.

    Google Scholar 

  50. Vgl. S. 9f.

    Google Scholar 

  51. Vgl. S. 100.

    Google Scholar 

  52. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 3 (1929/30) S. 103.

    Google Scholar 

  53. Vgl. S. 105. 4 Vgl. S. 198f.

    Google Scholar 

  54. Vgl. S. 101.

    Google Scholar 

  55. Rev. Métallurg. Bd. 24 (1927) S. 47f.

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  56. Stahl u. Eisen Bd. 50 (1930) S. 1049f.

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  57. Stahl u. Eisen Bd. 51 (1931) S. 119.

    Google Scholar 

  58. Nach dem Grunddiagramm Abb. 54.

    Google Scholar 

  59. Das Elektrostahlverfahren. Berlin: Julius Springer 1929.

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  60. Stahl u. Eisen Bd. 40 (1920) S. 1547.

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  61. Stahl u. Eisen Bd. 51 (1931) S. 317–324, 351–360.

    Google Scholar 

  62. Satz vom Einfluß des Mengenverhältnisses der Phasen, vgl. Bd. I, S. 13.

    Google Scholar 

  63. Vgl. S. 67f.

    Google Scholar 

  64. Es sei betont, daß die Gleichgewichtslage unabhängig von der Art des Mangan-einsatzes sein muß; es ist gleichgültig, ob sie sich durch Oxydation oder Reduktion einstellt. Neben der obigen Deutung wäre denkbar, daß die Reduktion (MnO + Fe → FeO + Mn) zu einem höheren Eisengehalt der Schlacke als normal führt.

    Google Scholar 

  65. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 1 (1927/28) S. 496.

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  66. Z. physik. Chem. Abt. A Bd. 157 (1931) S. 285–309.

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  67. Vgl. den Originalaufsatz, sowie Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 5 (1931/32) S. 549f.

    Google Scholar 

  68. Vgl. S. 100f.

    Google Scholar 

  69. Vgl. S. 123.

    Google Scholar 

  70. Stahl u. Eisen Bd. 41 (1921) S. 781–789.

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  71. Jernkont. Ann. Bd. 108 (1924) S. 1–93.

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  72. Mitt. Kais.-Wilh.-Inst. Eisenforschg., Düsseid. Bd. 15 (1933) S. 311.

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  73. Zbl. Hütten- u. Walzw. Bd. 31 (1927) S. 551, 567, 587.

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  74. Mitt. Kais.-Wilh.-Inst. Eisenforschg. Bd. 14 (1932) S. 206–219.

    Google Scholar 

  75. Vgl. S. 102f.

    Google Scholar 

  76. Diese Folgerung ergab sieh mittelbar aus der Beobachtung, daß (K Mn) parallel mit dem Stickstoffgehalt des Stahls steigt und fällt im Verein mit den Angaben von F. Wüst sowie E. H. Schulz und R. Frerich, wonach der Stickstoffgehalt mit der Temperatur wächst (S. 253).

    Google Scholar 

  77. Messungen von E.Herzog u. H. Schenck: Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 3 (1929/30) S. 519, Zahlentafel 6.

    Google Scholar 

  78. Vgl. S. 102.

    Google Scholar 

  79. Stahl u. Eisen Bd. 49 (1929) S. 1577.

    Google Scholar 

  80. Bei der Parallelität zwischen Manganeinsatz und (Σ e) spricht vielleicht eine zusätzliche Temperatursteigerung infolge heißeren Roheisens und der Verbrennungswärme des Mangans mit, für die die Entphosphorung einen höheren Eisengehalt der Schlacke verlangt (vgl. S. 161). A. Jung hat bereits auf die bei hohen Manganeinsätzen erschwerte Durchführung der Entphosphorung aufmerksam gemacht. Wenn auch (K Mn) bei höherer Temperatur und höherem (Σ Fe) wächst, so vermag dies die ungünstige Verschiebung der Ausnutzung offenbar nicht auszugleichen.

    Google Scholar 

  81. Eine ähnliche Durchrechnung wurde bereits von F. Sauerwald und E. Hummitzsch [a. a. O.] ausgeführt.

    Google Scholar 

  82. Die Gesamtzusammensetzung der Schlacke ist — in Analogie zu dem Beispiel von S. 34 — aus den angenommenen Konzentrationen (FeO) und (SiO2) rückwärts berechnet.

    Google Scholar 

  83. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 1 (1927/28) S. 119–126.

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  84. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 5 (1931/32) S. 75–80.

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  85. A. a. O. S. 99f. 5 Z. anorg. allg. Chem. Bd. 206 (1932) S. 337–355.

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  86. J. Iron Steel Inst. Bd. 108 (1923) S. 189–234.

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  87. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 4 (1930/31) S. 319–332.

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  88. Vgl. S. 24.

    Google Scholar 

  89. Vgl. auch Bd. I, S. 183.

    Google Scholar 

  90. Mitt. Kais.-Wilh.-Inst. Eisenforschg., Düsseid. Bd. 15 (1933) S. 271f.

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  91. Vgl. S. 7.

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  92. Arch. Eisenhüttenwes. Bd. 4 (1930/31) S. 327.

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  93. J. Iron Stell Inst. Bd. 108 (1923) S. 222.

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  94. Stahl u. Eisen Bd. 54 (1934) S. 539–543.

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  95. Vgl. S. 138 und Abb. 77.

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  96. Krings und Schackmann, Schenck und Brüggemann, vgl. Abb. 77a—e.

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  97. Die höheren Oxydstufen Fe2O3, MnO2, Mn2O3 können bei hohen Temperaturen schon gasförmigen Sauerstoff abspalten; z. B. 3 Mn2O3→ 2 Mn3O4 + 1/2 O2 (vgl. Bd. I) daher ist die Berechnung der durch ihre Reduktion entstehenden Eisenoxydulmengen nicht genau.

    Google Scholar 

  98. Vgl. S. 195.

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  99. J. Iron Steel Inst. Bd. 99 (1919) S. 199–270.

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  100. Vgl. Abb. 35, S. 74.

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  101. J. Iron Steel Inst. Bd. 95 (1917) S. 69.

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  102. J. Iron Steel Inst. Bd. 99 (1919) S. 255–273; vgl. Stahl u. Eisen Bd. 40 (1920) S. 1129.

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  103. Jernkont. Ann. Bd. 108 (1924) S. 1–93, vgl. Z. VDI Bd. 70 (1926) S. 973.

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  104. Vgl. S. 91f., Zahlentafel 4 und 5.

    Google Scholar 

  105. Vgl. S. 15.

    Google Scholar 

  106. Körber-Oelsen.

    Google Scholar 

  107. Maurer-Bischof (für 1620° C ermittelt).

    Google Scholar 

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  1. Fa. Fried. Krupp A.-G., Essen, Deutschland

    Dr.-Ing. Hermann Schenck (Ingenieur)

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Schenck, H. (1934). Die Reaktionen von Mangan und Silizium. In: Einführung in die physikalische Chemie der Eisenhüttenprozesse. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-92205-3_4

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