Stoff- Und Wärmeumsatz Metallurgischer Vorgänge

ISBN-13: 9783642948985 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 224 str.

B. Marincek

Spis treści

1. Einleitung.- 1. Einleitung.- Allgemeines.- 2. Allgemeines über die Wärmewertigkeit sowie den Stoff- und Wärmeumsatz metallurgischer Vorgänge.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Mengenmäßige Beziehungen metallurgischer Reaktionen.- 2.2.1 Gewichtsmengen.- 2.2.2 Gasvolumina.- 2.2.3 Mol-Umsatz.- 2.2.4 Dichte der Gase.- 2.2.5 Beeinflussung der Gase durch Druck und Temperatur.- 2.2.6 Beispiele.- 2.3 Wärmetechnische Beziehungen (Wärmetechnik) metallurgischer Reaktionen.- 2.3.1 Einleitung.- 2.3.2 Enthalpie (Wärmeinhalt) der Stoffe in Abhängigkeit der Temperatur.- 2.3.3 Bildungs- und Reaktionswärme metallurgischer Reaktionen.- 1. Bildungswärme.- 2. Reaktionswärme.- 2.4 Wärmeverbrauchende Vorgänge metallurgischer Prozesse.- 2.4.1 Einleitung.- 2.4.2 Wärmeinhalt verschiedener metallurgischer Stoffe in Abhängigkeit von der Temperatur.- 2.4.3 Reaktionswärme verschiedener metallurgischer Reaktionen.- 2.4.4 Wärmeverluste metallurgischer Prozesse.- 2.5 Wärmeerzeugende Vorgänge metallurgischer Prozesse.- 2.6 Wärmeumsatz metallurgischer Reaktionen.- 2.7 Wärme Wirkungsgrad metallurgischer Prozesse.- Spezielles.- 3. Wärmeerzeugung.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Wärmewertigkeit (Wärmequalität).- 3.3 Wärmeerzeugung durch Verbrennung.- 3.3.1 Einleitung.- 3.3.2 Verbrennung gasförmiger Brennstoffe.- 1. Zusammensetzung und Eigenschaften gasförmiger Brennstoffe.- 2. Chemische Grundlagen der Verbrennung.- 3. Heizwert.- 4. Wärmetechnische Grundlagen der Verbrennung.- 5. Verbrennungstemperatur.- 6. Vollständige und unvollständige Verbrennung.- 7. Stoff- und Wärmeumsatz.- a) Verbrennung in Abhängigkeit der Luftmenge.- b) Luft- und Gas-Vorwärmung.- c) Sauerstoffanwendung.- 8. Wärmemenge-Temperatur-Schaubild.- 9. Beispiel der Verbrennungsrechnung für Stadtgas.- 3.3.3 Verbrennung flüssiger Brennstoffe.- 1. Zusammensetzung und Eigenschaften flüssiger Brennstoffe.- 2. Verbrennung flüssiger Brennstoffe.- 3. Beispiel der Verbrennungsrechnung für Heizöl.- 3.3.4 Verbrennung fester Brennstoffe (Karbothermische Wärmeerzeugung).- 1. Zusammensetzung und Eigenschaften fester Brennstoffe.- 2. Heizwert.- 3. Verbrennung des reinen Kohlenstoffs.- 4. Verbrennung des reinen Kohlenstoffs bis CO.- a) Verbrennung mit Kaltwind.- b) Luftvorwärmung.- c) Sauerstoffanwendung.- d) Vorwärmung des sauerstoffangereicherten Windes.- 5. Koksverbrennung bis CO.- a) Zusammensetzung des Kokses.- b) Notwendige Sauerstoffmenge.- c) Notwendige Luftmenge.- d) Menge und Zusammensetzung der Abgase.- e) Erzeugte Wärme und Verbrennungstemperatur.- 1. Anwendung von Kaltwind.- 2. Anwendung von 800 °C-Heißwind.- 3. Anwendung von 30%-O2.- 4. Arbeiten mit reinem O2.- 5. Wärmemenge-Temperatur-Schaubild der Koksverbrennung bis CO.- 6. Verbrennung des reinen Kohlenstoffs bis CO2.- 7. Koksverbrennung bis CO2.- a) Notwendige Sauerstoffmenge/kg Trockenkoks.- b) Notwendige Luftmenge/kg Koks.- c) Menge und Zusammensetzung der Abgase.- d) Wärmeentwicklung und Verbrennungstemperatur.- c) Heißwindanwendung.- f) Sauerstoffanwendung.- 3.3.5 Wärmeerzeugung durch Oxydation [außer Karbothermie] (inkl. alumo- und silikothermische Wärmeerzeugung).- 3.3.6 Wärmeerzeugung durch den elektrischen Strom.- 3.3.7 Vergleichende Betrachtungen.- 4 Verhütten (Roheisenherstellung).- 4.1 Allgemeines.- 4.1.1 Einleitung.- 4.1.2 Metallurgische Vorgänge.- 1. Reduktionsvorgänge.- 2. Entschwefelung.- 4.1.3 Stoffumsatz bei der Verhüttung.- 1. Einleitung.- 2. Stoffumsatz.- a) Zusammensetzung verschiedener Roheisensorten.- b) Abzubauende Sauerstoffmenge.- c) Kohlenstoffbedarf für Reduktion und Auf kohlung.- d) Schlackenmenge und -Zusammensetzung.- e) Gichtgas-Menge und -Zusammensetzung.- 4.1.4 Wärmeverbrauchende Vorgänge.- 1. Erhitzen der Möllerbestandteile.- 2. Reduktion.- 3. Erhitzen und Schmelzen des Roheisens.- 4. Erhitzen und Schmelzen der Schlacke.- 5. Wärmeinhalt der Gichtgase.- 6. Wärmeverluste des Verhöttungsofens.- 4.1.5 Wärmeliefernde Vorgänge.- 4.1.6 Stoff- und Wärmeumsatz.- 4.2 Roheisenherstellung im Elektroverhüttungs-Ofen.- 4.2.1 Einleitung.- 4.2.2 Metallurgische Vorgänge.- 4.2.3 Stoffumsatz.- 4.2.4 Wärmeverbrauchende Vorgänge.- 4.2.5 Wärmeliefernde Vorgänge.- 4.2.6 Stoff- und Wärmeumsatz.- 1. Einleitung.- 2. Reiner Roheisenmöller.- 3. Schlackenhaltiger Roheisenmöller.- 4. Wärme- und Strombedarf des reinen und des schlacken-haltigen, d. h. des Gesamt-Roheisenmöllers.- 5. Wärmeinhalt-Temperatur-Schaubild.- 6. Stromverbrauch im Elektro-Verhüttungsofen — Annäherungs-rechnung.- 7. Weitere Beispiele.- 8. Bemerkungen zum Stoff- und Wärmeumsatz.- 9. Folgerungen aus dem Stoff- und Wärmeumsatz.- a) Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.- b) Roheisenerzeugung mit Vorreduktion.- 4.3 Roheisenherstellung im Hochofen.- 4.3.1 Einleitung.- 4.3.2 Metallurgische Vorgänge.- 4.3.3 Stoffumsatz im Hochofen.- 4.3.4 Wärmeverbrauchende Vorgänge.- 4.3.5 Wärmeliefernde Vorgänge.- 4.3.6 Stoff- und Wärmeumsatz der Roheisenherstellung im Hochofen.- 1.Einleitung.- 2. Reiner Roheisenmöller.- 3. Schlackenhaltiger Möller.- 4. Heizkoksmöller.- 5. Gesamt-Stoffumsatz.- 6. Wärmeumsatz.- 7. Wärmeinhalt-Temperatur-Schaubild der Roheisenherstellung im Hochofen.- a) Berechnung des Wärmebedarfes für den heizkoksfreien Möller.- b) Heizkoksmöller.- c) Berechnung des Wärmeinhalt-Temperatur-Schaubildes.- 8. Folgerungen aus dem Wärmeinhalt-Temperatur-Schaubild.- 4.3.7 Annäherungsrechnung des Stoff- und Wärmeumsatzes der Roheisenherstellung im Hochofen.- 4.3.8 Zweistufen-Stoff- und Wärmeumsatz des Hochofens.- 1. Einleitung.- 2. ReduktionsVerhältnisse.- 3. Koksbedarf des Hochofens.- 4. Zweistufenwärmeumsatz; Berechnung des Koksverbrauches.- a) Stoffumsatzbeziehung.- b) Wärmeumsatz im unteren Teil des Hochofens.- c) Wärmeumsatz im oberen Teil des Hochofens.- d) Beispiel eines Zweistufenwärmeumsatzes und Ermittlung des Koksverbrauchs.- 5. Folgerungen aus dem Zweistuf enwärmeumsatz.- 4.3.9 Folgerungen.- 4.4 Vergleich zwischen der Roheisenherstellung im Hochofen und im Elektro-Verhüttungsofen.- 5. Frischen (Stahlherstellung).- 5.1 Allgemeines.- 5.1.1 Einleitung.- 5.1.2 Stahlherstellungsverfahren vom Standpunkte des Einsatzmaterials.- 5.1.3 Einteilung der Stahlherstellungsverfahrens nach der Ofenart.- 5.1.4 Einteilung der Stahlherstellungsverfahren nach der Art des Frischmittels.- 5.1.5 Hauptvorgänge der Stahlherstellung.- 5.2 Metallurgische Vorgänge.- 5.3 Frischen der Legierungselemente.- 5.3.1 Frischen mit gasförmigem Sauerstoff.- 5.3.2 Frischen mit gebundenem (Erz-)Sauerstoff.- 5.4 Stoff- und Wärmeumsatz bei der Stahlherstellung.- 5.4.1 Stoffumsatz.- 5.4.2 Ausbringen.- 5.4.3 Wärmeverbrauchende und wärmeliefernde Vorgänge.- 5.4.4 Wärmeumsatz der Stahlherstellung.- 5.5 Blasstahlherstellung (Bessemer-, Thomas-, Sauerstoff-Aufblas-Verfahren).- 5.5.1 Einleitung.- 5.5.2 Metallurgische Vorgänge.- 5.5.3 Stoff- und Wärmeumsatz.- 5.5.4 Bessemer-Verfahren.- a) Stoffumsatz.- b) Wärmeumsatz.- c) Folgerungen.- 5.5.5 Thomas-Verfahren.- a) Stoffumsatz.- b) Wärmeumsatz.- c) Folgerungen.- 5.5.6 Stahlherstellung im bodenblasenden Konverter mit sauerstoff-angereichertem Wind.- 5.5.7 Sauerstoff-Aufblas-Verfahren.- a) Stoffumsatz.- b) Wärmeumsatz.- c) Folgerungen.- 5.5.8 Vergleich zwischen den verschiedenen Blasstahl-Verfahren.- 5.6 Herdstahl-Verfahren.- 5.6.1 Einleitung.- 5.6.2 Siemens-Martin-Verfahren.- a) Einleitung.- b) Metallurgische Vorgänge.- c) Stoff- und Wärmeumsatz.- 1. Siemens-Martin-Verfahren mit hohen Schrottsätzen (Schrott-Roheisen-Verfahren).- a) Stoffumsatz.- b) Wärmeumsatz.- 2. Siemens-Martin-Verfahren mit flüssigem Roheisen (Roheisen-Erz-Verfahren).- a) Stoffumsatz.- b) Wärmeumsatz.- 3. Vergleich zwischen den verschiedenen Siemens-Martin-Verfahren.- 5.6.3 Stahlherstellung im Elektro-Lichtbogenofen.- a) Einleitung.- b) Metallurgische Vorgänge.- c) Stoff- und Wärmeumsatz.- 1. Schrottverfahren.- a) Stoffumsatz.- b) Wärmeumsatz.- c) Folgerungen.- 2. Roheisen-Erz-Verfahren.- a) Einleitung.- b) Stoff- und Wärmeumsatz.- 3. Vergleich verschiedener Elektro-Lichtbogenofen-Stahlherstellungsverfahren.- 5.7 Vergleich verschiedener Stahlherstellungsverfahren.- 6. Schlußfolgerungen.- 7. Literaturverzeichnis.- 8. Anhang — Tabellen und Abbildungen.

O autorze

Dr. B. Marincek ist emeritierter Professor an der ETH-Zürich.J.L. Marais war als Assistent bei dem Institut für Computersysteme, Abteilung für Informatik, an der ETH-Zürich tätig. Zur Zeit arbeitet er bei Digital in den USA.