Metallurgie Der Ferrolegierungen

ISBN-13: 9783642805806 / Niemiecki / Miękka / 2011

Robert Durrer; Georg Volkert; Georg Volkert

Opis

Seit dem Erscheinen der ersten Auflage ergaben sich bei der Herstellung der Ferrolegierungen wie auch bei ihrer Anwendung wesentliche Fortschritte. Diese Fortschritte beruhten weniger auf der Einfuhrung grundlegend neuer Ver fahren als vielmehr auf einer Verbesserung und Weiterentwicklung bisheriger Verfahren. Nur durch Mitarbeit zahlreicher Fachleute, die ihre Erfahrungen und ihr Wissen zur Verfugung stellten, war es moglich, das Gebiet der Metallurgie der Ferrolegierungen um die Metallurgie der reinen Stahlveredlungsmetalle zu er weitern und vollstandig zu erfassen. Wir folgten damit einer Anregung von Professor DURRER, der es fur unerlaBlich hielt, auch die zweite erweiterte Auflage als "team work" der Fachleute erarbeiten zu lassen. Den der ersten Auflage anhaftenden Nachteil der Inhomogenitat, verursacht durch die groBe Anzahl der Mitarbeiter, versuchten wir durch angleichende Dberarbeitung der einzelnen Kapitel zu beheben. 1m speziellen Teil wurde z. B. jedem Kapitel die thermodynamische Grundlage vorangestellt. Um Dberschnei dungen zu vermeiden, war es oft notig, die Einzelangaben der Autoren z. T. schon in einem vorangestellten Kapitel, wie z. B. bei den Rohstoffen, zusammen zufassen. Unser Dank gilt den Autoren, die es trotz starker beruflicher lnanspruchnahme auf sich nahmen, einzelne Kapitel zu schreiben. Weiterhin danken wir zahl reichen lndustriefirmen, die es ihren Mitarbeitern ermoglichten, ihre Kenntnisse und Erfahrungen diesem Buch zugute kommen zu lassen. Und nicht zu ver gessen, den Mitarbeitern des Springer-Verlages sei fur ihre vertrauensvolle Zu sammenarbeit, Herrn lng. L. SLAWICZEK, Hermulheim, fur die Mitwirkung beim Kapitel "Mechanischer Aufbau der Ferrolegierungsofen" und dem Statistischen Bundesamt, AuBenstelle Dusseldorf, fUr die Erganzung des Zahlenmaterials ge dankt."

Spis treści

A Allgemeiner Teil.- I. Begriffsbestimmung und Wirkungsweise der Ferrolegierungen und der reinen Stahlveredlungsmetalle.- 1. Allgemeines und Begriffsbestimmung.- 2. Das Legieren von Eisen mit Ferrolegierungen und reinen Stahlveredlungsmetallen.- 3. Das Entfernen von Verunreinigungen aus flüssigem Eisen mit Ferrolegierungen und Aluminium.- 4. Das Impfen von flüssigem Eisen durch Kristallkeime aus Ferrolegierungen.- 5. Die Anwendung von Stahlveredlungsmetallen bei der Herstellung besonders hochhitzebeständiger Materialien.- Literatur.- II. Geschichtliche Entwicklung.- Literatur.- III. Die Ausgangsstoffe.- Literatur.- IV. Physikalisch-chemische Grundlagen der Herstellungsverfahren für Ferrolegierungen und reine Stahlveredlungsmetalle.- 1. Die carbothermischen und metallothermischen Reaktionen.- 2. Carbothermische Reduktionsverfahren.- 3. Raffinationsverfahren.- 4. Metallothermische Verfahren.- 5. Herstellen von komplexen Legierungen durch Umschmelzen.- 6. Die elektrolytische Herstellung der reinen Metalle.- Literatur.- V. Die metallurgischen Arbeitsweisen.- 1. Das Verhütten im Hochofen.- Literatur.- 2. Das elektrothermische Verhütten mit Kohle als Reduktionsmittel.- a) Das kontinuierliche Schmelzen.- b) Das diskontinuierliche Schmelzen.- c) Das Blockschmelzverfahren.- Literatur.- 3. Das elektrosilicothermische Verhütten.- Technische Durchführung.- Literatur.- 4. Das metallothermische Verhütten ohne Zufuhr elektrischer Energie.- Literatur.- 5. Die elektrolytische Herstellung der reinen Metalle.- Literatur.- VI. Die Öfen.- 1. Modellbetrachtung des Lichtbogenofens.- a) Allgemeines.- b) Belastung elektrischer Leiter.- c) Modell des Lichtbogenofens.- Literatur.- 2. Die elektrische Seite der Ferrolegierungsöfen.- a) Grundlagen.- b) Der Ofentransformator.- c) Die elektrischen Verhältnisse im Stromkreis des Ofens.- d) Die Führung der Hochstromleitung.- e) Die „tote“ und „wilde“ Phase.- f) Die Regelung der Elektroden.- g) Die Hochspannungsschaltanlage.- Literatur.- 3. Mechanischer Aufbau der Ferrolegierungsöfen.- a) Allgemeines.- b) Elektroniederschachtöfen.- ?) Einphasenöfen.- ?) Drehstromöfen.- c) Elektroherdöfen.- d) Blocköfen.- e) Sonderkonstruktionen.- f) Allgemeine Gesichtspunkte für die Planung und den Betrieb von Ferrolegierungsanlagen.- Literatur.- 4. Feuerfeste Baustoffe.- Literatur.- 5. Abgase und Staubauswurf in Ferrolegierungsbetrieben.- a) Allgemeines.- b) Chemische Zusammensetzung der Stäube.- c) Korngröße des Staubes im Abgas.- d) Staubgehalt der Abgase.- e) Staubabscheideverfahren.- f) Emissionsbegrenzung.- Literatur.- VII. Die Elektroden.- 1. Kohle- und Graphitelektroden.- Die Herstellung von Kohle- und Graphitelektroden.- a) Rohmaterialien.- b) Herstellungsgang.- Die Verwendung der Kohle- und Graphitelektroden.- a) Kohleelektroden.- b) Graphitelektroden.- Literatur.- 2. Söderberg-Elektroden.- Literatur.- B. Spezieller Teil.- I. Ferroaluminium und Aluminiummetall.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Aluminium.- 3. Rohstoffe.- 4. Die Gewinnung von Aluminium.- a) Die Gewinnung von reiner Tonerde.- b) Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse.- c) Die Raffination von Hüttenaluminium in der Dreischichtenelektrolyse.- d) Die Aufarbeitung von Aluminiumabfällen.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- e) Die Entwicklung des Verbrauchs von Aluminium.- d) Die Entwicklung des Preises von Aluminium.- Literatur.- II Ferrochrom und Chrommetall.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Ferrochromlegierungen und Chrommetall und deren chemische und physikalische Eigenschaften.- 3. Rohstoffe.- a) Die Chromerze.- b) Die anderen Rohstoffe.- 4. Erschmelzung von Ferrochromlegierungen.- a) Allgemeines.- b) Erschmelzung von Ferrochromlegierungen im Hochofen und Heißwindkupolofen.- c) Die Erschmelzung von Ferrochrom-carburé.- d) Die Erschmelzung von Ferrochrom-affiné.- e) Die elektrosilicothermische Erzeugung von Ferrochrom-suraffiné.- f) Die Herstellung von Ferrochrom-suraffiné im Vakuum. Simplex-Ferrochrom.- g) Metallothermische Erschmelzung von Chromlegierungen.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Allgemeines.- b) Bei der Stahlherstellung.- c) Bei der Gußeisenherstellung.- d) Die Entwicklung des Verbrauchs und der Preise für Ferrochromlegierungen.- Literatur.- III. Ferrokobalt und Kobaltmetall.- 1. Geschichtlicher Überblick.- 2. Ferrokobaltlegierungen und deren chemische und physikalische Daten.- 3. Rohstoffe.- 4. Die Erzeugung von Ferrokobalt und Kobaltmetall.- a) Allgemeines.- b) Die metallurgischen Anreicherungsverfahren.- c) Die Erschmelzung von Ferrokobalt und Kobaltmetall.- d) Die Gewinnung von Kobalt nach dem Carbonylverfahren.- e) Die elektrolytische Herstellung von Kobaltmetall.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Allgemeines.- b) Kobalt bei der Stahlherstellung.- c) In Kobaltbasislegierungen.- d) Kobalt in Hartmetallen.- e) Kobalt bei der Gußeisenherstellung.- f) Entwicklung des Preises.- Literatur.- IV. Ferromangan und Manganmetall.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Ferromanganlegierungen und deren chemische und physikalische Daten.- 3. Rohstoffe.- a) Reduktionsmittel.- b) Manganerze.- c) Andere Rohstoffe.- 4. Erschmelzung von Ferromanganlegierungen.- a) Allgemeines.- b) Erschmelzung von Ferromangan-carburé im Hochofen.- c) Erschmelzung von Ferromangan-carburé im Elektroniederschachtofen.- d) Erschmelzung von Silicomangan im Elektroofen.- e) Silicothermisches Erschmelzen von Ferromangan-affiné und -suraffiné.- f) Metallothermisches Erschmelzen von Manganmetall.- g) Elektrolytisches Herstellen von Manganmetall.- h) Aufsticken von Manganmetall und Ferromangan.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Bei der Herstellung von Preßmantelschweißelektroden.- d) In der Leichtmetallindustrie.- e) In der chemischen Industrie.- f) Die Entwicklung des Preises und des Verbrauchs von Ferromanganlegierungen.- Literatur.- V. Ferromolybdän.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Ferromolybdänlegierungen und deren chemische und physikalische Daten.- 3. Rohstoffe.- 4. Die Erschmelzung von Ferromolybdän.- a) Allgemeines.- b) Das Rösten von Molybdänglanz.- c) Die carbothermische Erschmelzung von Ferromolybdän im Elektroofen.- d) Die metallothermische Erschmelzung von Ferromolybdän.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Entwicklung des Verbrauchs und der Preise für Ferromolybdänlegierungen.- Literatur.- VI. Ferronickel und Nickel.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Ferronickellegierungen und deren chemische und physikalische Daten.- 3. Rohstoffe.- 4. Die Gewinnung von Ferronickel und Nickel.- a) Die Aufarbeitung von sulfidischen nickelhaltigen Erzen.- b) Die Gewinnung von Nickelmetall.- c) Die Aufarbeitung von oxidischen, nickelhaltigen Erzen auf naßmetallurgischem Wege zu Nickelmetall.- d) Die Aufarbeitung oxidischer nickelhaltiger Erze auf pyrometallurgischem Wege zu Ferronickel und Nickelmetall.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Allgemeine Verwendungstendenzen.- b) Bei der Stahlherstellung.- c) Bei der Gußeisenherstellung.- d) Bei der Herstellung von eisenarmen und eisenfreien Nickellegierungen.- e) Die Entwicklung des Nickelpreises.- Literatur.- VII. Ferrophosphor.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Ferrophosphorlegierungen.- 3. Die Rohstoffe.- 4. Die Erzeugung von Phosphor und Ferrophosphor.- a) Allgemeines.- b) Die Gewinnung von Phosphor und Ferrophosphor im Elektroniederschachtofen.- c) Die Erzeugung im Hochofen.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Allgemeines.- b) Verwendung von Ferrophosphor bei der Eisen- und Stahlherstellung.- c) Andere Anwendungsgebiete für Ferrophosphor.- d) Die Aufarbeitung von Ferrophosphor auf Vanadin und Chrom.- Literatur.- VIII. Ferrosilicium.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die Ferrosiliciumlegierungen und deren chemische und physikalische Daten.- 3. Rohstoffe.- a) Reduktionsmittel.- b) Silicium- und eisenhaltige Rohstoffe.- c) Andere Rohstoffe.- 4. Das Erschmelzen von Ferrosiliciumlegierungen.- a) Allgemeines.- b) Erschmelzen von Ferrosiliciumlegierungen im Hochofen.- e) Erschmelzen von Ferrosiliciumlegierungen im Elektroniederschachtofen.- d) Die Raffination von Ferrosiliciumlegierungen.- e) Lagerung und Transport.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Als Siliciumguß.- d) In den Schwimm-Sink-Verfahren der Erzaufbereitung.- e) Bei der Herstellung von Preßmantelschweißelektroden.- f) In der Leichtmetallindustrie und Elektrotechnik.- g) In der chemischen Industrie.- h) Entwicklung des Verbrauchs von Ferrosiliciumlegierungen.- i) Entwicklung der Verkaufspreise von Ferrosilicium.- Literatur.- IX. Calcium-Silicium.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die Calcium-Silicium-Legierungen und ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften.- 3. Die Rohstoffe.- 4. Herstellung der Calcium-Silicium-Legierungen.- a) Allgemeines.- b) Die Herstellung von binären Calcium-Silicium-Legierungen.- c) Herstellung der Mehrstofflegierungen.- d) Die Herstellung von Calciummetall.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Entwicklung des Verbrauchs von Calcium-Silicium-Legierungen.- d) Entwicklung des Preises von Calcium-Silicium.- Literatur.- X. Ferrotantal und Ferroniob.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Ferrotantal- und Ferronioblegierungen.- 3. Die Rohstoffe.- 4. Die Erschmelzung der Ferrotantal- und Ferronioblegierungen.- a) Die Aufarbeitung der Rohstoffe.- b) Allgemeines.- c) Das metallothermische Erschmelzen der Ferrotantal- und Ferronioblegierungen.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Entwicklung der Preise und des Verbrauchs.- Literatur.- XI. Ferrotitan.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die chemischen und physikalischen Daten von Ferrotitanlegierungen.- 3. Die Rohstoffe.- a) Die natürlichen Erze.- b) Die titanoxidhaltigen Schlacken als künstliche Erze.- c) Die Produktion von titanhaltigen Erzen und Schlacken.- 4. Die Erschmelzung der Titanlegierungen.- a) Allgemeines.- b) Die carbothermische Erschmelzung von Ferrotitanlegierungen.- c) Die aluminothermische Erschmelzung von Titan-Aluminium-Legierungen.- d) Die aluminothermische Erschmelzung von Ferrotitanlegierungen.- e) Die Herstellung von Ferrotitan durch Umschmelzen.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Bei der Metallherstellung.- d) Die Entwicklung des Verbrauchs und der Preise.- Literatur.- XII. Ferrovanadin und Vanadinmetall.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Ferrovanadinlegierungen und deren chemische und physikalische Daten.- 3. Die Rohstoffe.- a) Die Vanadinerze.- b) Vanadin als Begleitelement in anderen Erzen und Rohstoffen.- c) Entwicklung der Förderung von Vanadinerzen.- 4. Erschmelzung von Ferrovanadin und Vanadinmetall.- a) Die Aufarbeitung der Rohstoffe.- Anreicherung aus eisenreichen Rohstoffen mit geringem Vanadingehalt..- b) Die theoretischen Grundlagen der Gewinnungsverfahren.- c) Die carbothermische Erschmelzung von Ferrovanadin.- d) Die silicothermische Erschmelzung von Ferrovanadin.- e) Die aluminothermische Erschmelzung von Ferrovanadin.- f) Die pyrometallurgische Erschmelzung von Ferrovanadin aus Vanadinschlacken.- g) Die Herstellung von Vanadinmetall.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Andere Anwendungsgebiete für Vanadinlegierungen.- d) Die Entwicklung des Verbrauchs.- e) Die Entwicklung der Preise.- Literatur.- XIII. Ferrowolfram.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Ferrowolframlegierungen und deren chemische und physikalische Daten.- 3. Die Rohstoffe.- 4. Die Erschmelzung der Ferrowolframlegierungen.- a) Allgemeines.- b) Die carbothermische Erschmelzung von Ferrowolfram.- c) Die metallothermische Erschmelzung von Ferrowolfram.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Allgemeines.- b) Bei der Stahlherstellung.- Literatur.- XIV. Ferrosilicozirkon.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die chemischen und physikalischen Daten der Ferrosilicozirkonlegierungen.- 3. Die Rohstoffe.- 4. Die Erschmelzung der Ferrosilicozirkonlegierungen.- a) Allgemeines.- b) Die Herstellung der zirkonhaltigen Legierungen.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Preisentwicklung und Verbrauchsentwicklung.- Literatur.- XV. Ferroborlegierungen.- 1. Geschichtlicher Rückblick.- 2. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Ferroborlegierungen.- 3. Die Rohstoffe.- 4. Die Erschmelzung von Ferroborlegierungen.- a) Allgemeines.- b) Die carbothermische Herstellung.- c) Die metallothermischen Verfahren.- 5. Verwendung und Wirtschaftliches.- a) Bei der Stahlherstellung.- b) Bei der Gußeisenherstellung.- c) Preisentwicklung und Verbrauchsentwicklung.- Literatur.- Ausblick.