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Metallurgie und Werkstofftechni,k
ein Wissensspeicher
,Band 2 2., stark überarbeitete Auflage
VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie. Leipzig
1 nhaltsverzeichnis
"· 4.1. 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.3.1. 4.2.3.2. 4.2.4. 4.2.5. 4.2.6.
4.3~
4.3.1. 4.3.1.1. 4.3.1.2. 4.3.1.3. 4.3.1.4. 4.3.1.5.
4.3.2. 4.3.2.1. 4.3.2.2. 4.3.2.3. 4.3.2.4. 4.3.2.5.
4.3.3.
4.4. 4.4.1. 4.4.1.1. 4.4.1.2. 4.4.1.3. 4.4.2. 4.4.2.1. 4.4.2.2. 4.4.2.3. 4.4.2.4. 4.4.2.5. 4.4.3. 4.4.3.1.
Metallurgische Reaktionen
Allgemeine Grundlagen. . . .
Metallurgische Reaktionen im H°".hofen
Reaktionen zwischen Gasen und festem Kohlenstoff . Reduktion der Eisenoxide Reaktionen im Hochofen. 'Übersicht . . . . . . Reduktionsschaubild Stoff- und Wärmebilanz Verbrennungsvorgänge. Verhalten der wichtigsten Eisenbegleiter im Hochofen .
Metallurgische Reaktionen bei Stahlerzeugungsverfahren .
Frischprozeß . . . . Kohlenstoffreaktion . Siliciumreaktion Manganreaktion Phosphorreaktion . Schwefelreaktion .
Deeoxydationsprozeß Gleichgewicht der Desoxydationsreaktion Fällungsdesoxydation . Desoxydationeprodukte ..... . Diffusionsdeeoxydation . . . . . • Weitere Verfahren zur Deeoxydation
Stoff. und Wärmebilanz . . . . . .
Metallurgische Reaktionen von Nichteisenmetallen . . .
Reaktionen bei der Rohstoffvorbehandlung. . . . . . . . Thermische Anreicherung . . . . . . . . . . . . . . . Oxydierendes bzw. sulfatisierendes Rösten sulfidischer Rohstoffe Kalziniernndes, reduzierendes und chlorierendes Rösten Rohmetallerzeugung. . Grundlagen . . . . . Röet-Red uktioneprinzip Röst-Reaktionsprinzip Zementation oder Niederschlagea.rbeit Schmelzflußelektrolyse. . . . . . . Rohmetallraffination . . . . . . . Physikalische Raffinationsverfahren
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16 16 19 20 20 22 23 25
29
30 31 36 37 40 44
47 47 48 50 52 53
53
56
57 57 59 64 66 66 68 70 72 72 72 73
6
4.4.3.2. 4.4.3.3.
4.4.4.
4.4.4.1. 4.4.4.2. 4.4.4.3. 4.4.4.4.
4.4.5. 4.4.6.
4.4.6.1. 4.4.6.2. 4.4.6.3. 4.4.6.4. 4.4.6.5. 4.4.6.6. 4.4.6.7. 4.4.6.8. 4.4.6.9.
4.5. 4.5.1. 4 .. 5.2.
4.5.2.1. 4.5.2.2.
4.5.3.
4.5.3.1. 4.5.3.2.
4.5.4. 4.5.5.
4.5.5.1. 4.5.5.2. 4.5.5.3. 4.5.5.4. 4.5.5.5.
4.5.6.
4.6.
4.6.1. 4.6.2. 4.6.3. 4.6.4. 4.6.5. 4.6.6.
Inhalt
Chemische Ruffinationsverfahren . . . Elektrochemische Raffinationsverfahren
1
Hydrometallurgie . . .
Rohstoffvorbereitung . Aufschließen und Lösen Trennung von Lauge und Rückstand Laugenaufarbeitung . . . . . .
Amalgam-Metallurgie . . . . . . Spezielle metallurgische Reaktionen
Metallurgie des Kupfers . . Metallurgie dee; Nickels . . Metallurgie des Vanadiums Metallurgie des Bleies Metallurgie des Zinns . . . Metallurgie des Zinks . . . Metallurgie des Aluminiums Metallurgie des Magnesiums Metallurgie der Edelmetalle
Schlackenreaktionen
Allgemeines . . . . . Zustandsdiagramme metallurgischer SchlackPn
Einzelkomponenten . . . . Mehrstoffsysteme
Struktur flüssiger Schlacken
Klassische Modellvorstellungen Ionentheorie . . . . . . . .
Schlacken im Hochofenprozeß Schlacken im Stahlerzeugungsprozeß
Schla.ckenbildung im SM-Ofen . . . Schla.ckenbildung im Elektrolicht.bogenofen. Schlackenbildung im LD-Konverter .... Schlackenbildung im bodenblasenden Sauerstoffkonverter Zusammenfassende Darstellung zur Schlackenarbeit im Sta.hlerzeu-gungsproze(3 . . . . . . . . .
Schlacken bei der Gewinnung von NE-Metallen .
Gase in Metallen und einige Hinweise zu Schutz- und Reaktionsgasen . . . . . . . . .
System Wasserstoff-Eisen System Sauerstoff-Eisen . System Stickstoff-Eisen . Systeme Gase-NE-Metalle Bestimmung der Gase . . Hinweise zu Schutz- und Reaktionsgasen.
76 77
77
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84 86
107 109 113 114 117 119 121 122 123
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137
137 137
141 143
144 144 144 146
' 147
159
161
162 165 166 168 169 172
s. 5.1.
5.1.1. • 5.1.2. 6.1.3.
5.2. 6.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4.
5.2.4.1. 6.2.4.1.1. 6.2.4.1.2. 6.2.4.1.3. 5.2.4.1.4. 5.2.4.1.6. 5.2.4. 1.6.
5.2.4.2. 5.2.4.2.1. 5.2.4.2.2. 5.2.4.2.3. 5.2.4.2.4. 5.2.4.2.6. 5.2.4.2.6. 6.2.4.2.7.
5.2.6. 5.2.6.
6.2.6.1.
6.2.6.1.1. 5.2.6.1.2. 6.2.6.1.3.
5.2.6.2.
6.2.6.2.1. 6.2.6.2.2. 6.2.6.2.3. 6.2.').2.4. 6.2.6.2.6.
5.2.7. 5.2.8.
5.3.
Metallurgische Verfahren
t.Jbersicht. . . • . . . . .
Inhalt
Pyrometallurgische Verfahren (Übersicht) Hydrometallurgische Verfahren (Übersicht). . . . . ... Pulvermetallurgische Verfahren . . . . . . . . . . . .
Verfahren der Erzeugung von Eisen und Stahl (Vbersicht)
Verfahren der Roheisenerzeugung . . . . . . . . Verfahren der Erzeugung von Eisenschwumrn. . . Direktreduktion von Eisenerz mittels Kernenergie. Verfahren der Stahlherstellung (Übersicht)
Blasstahlverfahren • . LD-Verfahren .... LDAC-(OPL-)Verfahrcn Kaldo-Vcrfahren . Rotor-Verfahren . . . Thomas-V erfahren . . Bodenblusender Saue1stoffkonvcrter
Herdofen-Verfahren . . . . . . . Siemens-Ma1tin-Verfahren . . . . Elekt.rostablverfahren (Übersicht) Lichtbogenofenverfahren Induktionsöfen (kernlos) . . . . . Doppelherdofenverfahren (Zweiherdofenve1fah1en) Tundemofenverfahren Plasmaofenverfahren . . . . . . . . . . .
Verfahren der kontinuierlichen Stahlerzeugung Stahlnachbehandlung (Sekundärmetallurgie) und Sonderschmelz-Verfahren ...•....•••. Verfahren zur Spül- und Rcuktionsgasbehandlung
Spülgasbehandlung . . . . . . . . . . . . . . Reaktionsgasbehandlung . . . . . . . . . . . Verfah1en zur Behandlung von flüsaigem Stahl mit synthetischtJn. Schlakken und zur Pulverinjektion in der Pfanne Umschmelzen nach Sonderschmelzverfahren
Vakuum-Lichtbogenofen verfahren. Vakuum-lnduktionsofenverfahren Elektronenstrahl-Schmelzverfah1 en Elektioschlacke-U mschmelzverfahren (ESU) Plasma-Umschmelzverfahren . . . . . . .
Vergießen des Stahles zu Blöcken, Brammen und Strängen Prozeßsteuerung und Automatisierung • • • • • • . .
Verfahren der Erzeugung von NE-Metallen (Vbersicht)
7
176
·177 178 178
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190 190 195 197 199 199 199
203 203 206 208 212 213 213 214
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222 223
224 228
230 232 234 237 240
240 246
248
5.4. Apparate der NE-Metallgewinnung nach pyrometallurgischen Verfahren (Vbersicht) . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 260
8
5.4.1.
5.4.1.1. 5.U.2. 5.4.1.3. 5.4.1.4. 5.4.1.5. 5.4.J.6. 5.4.1.7. 5.4.1.7.1. 6.4.1.7.2. 5.4.1.8. 5.4.1.8.1. 5.4.1.8.2. 5.4.1.8.3. 5.4.1.9.
5.4.2.
5.4.2.1. 5.4.2.2. 5.4.2.3.
5.4.2.4.
5.5.
6.
6.1.
6.1.1. 6.1.2. 6.1.3. 6.1.4.
6.1.4.1. 6.1.4.2. 6.1.4.3.
6.1.5.
6.1.5.1. 6.1.5.2. 6.1.5.3. 6.1.6.4. 6.1.5.5.
6.1.5.5.1. 6.1.6.5.2. 6.1.5.5.3. 6.1.5.5.4.
6.1.6.
6.1.6.1. 6.1.6.2.
Inhalt
Beispiele für Öfen der NE Metallgewinnung
Röstöfen für feinkörniges Voxmat-erial Sinter(Röst-) ·Apparate Konventionelle Schach.tschmelzöfen . . LeistÜngaintensive Schachtschmelzöfen Stationäre Flammöfen D1ehflammöfen Konverter und Herdöfen Konverter Herdöfen Gefäßöfen Kesselöfen . Tiegelöfen . Muffelöfen . Elektrische Öfen
Einrichtungen zur Laugung und zur elektrolytischen Gewinnung von NE-Metallen ........... .
Erz-Konzentratlaugung . . . . . . . . . Trennung von Lauge und Laugenrückstand Elektrolyse Qlit wäßrigen Elektrolyten (Redukt.ions- und Raffinationselekt1 oly se) Schmelzflußeleki rolyse . . . . . . . . .
Neuere Gewinnungsverfahren für Pb, Zn, Cu
Verfahren zur Form- und Eigenschaftsänderung
Gießereitechnik - Urformen ...
Allgemeines - Produktionsaufgabe Technologie der Gußerzeugung Gußwerkstoffe . . . . . . Schmelzen und Gießen . . . .
Schmelzöfen in der Gießerei . Gießsystem an de1· Form (technologisch) Gießvorrichtungen (konstruktiv)
Form, Form· und Gießverfa.hien
Übersicht . . . . . . . . . . Dauerformverfahren Formen für einmaligen Gebrauch Formwerkzeuge . . . Formstoffe . . . . . . . . .
Grünsand (Naßsa.nd) ..... Formstoffe für Trockenformen (Formmassen) Wichtige Formstoffe für Formen mit Trockenformcharakter Kernformstoffe . .
Gußkörperbildung. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ersta.rrungskoeffizient . . . . . . . . . . . . . . . . . Konstitutionelle Einflüsse des Gießgutes auf die Erstarrung
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251 254 256 257 259 260 261 261 262 264 264 264 266 269
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295 295 303 306 307
307 309 309 309
310
310 311
6.1.6.3. 6.1.6.4. 6.1.7.
6.2.
6.2.1.
6.2.1.1. 6.2.1.2. 6.2.1.3. 6.2.1.4. 6.2.1.5. 6.2~1.6. 6.2.1.7.
6.2.2. 6.2.2.1. 6.2.2.2. 6.2.2.2.1. 6.2.2.2.2.
6.2.2.3. 6.2.2.4. 6.2.2.5. 6.2.2.5.1. 6.2.2.5.2.
6.2.3.
6.2.3.1. 6.2.3.2. 6.2.3.3. 6.2.3.4.
6.3. 6.3.1. 6.3.2. 6.3.3. 6.3.4. 6.3.5.
6.3.5.1. 6.3.5.2 . .
6.4.
6.4.1. 6.4.2. 6.4.3. 6.4.4.
7.
Literatur
Einfluß der Gußstückgestalt . . . . . . Erstarrungs- nn,d Abk~lungsprobleme
Gußstücknachbehandlung - Gußputzerei
Umformen. Bildsame Formung
Grundlagen
Umformbarkeit Umformmeche.niemus Werkstoffbedingungen Umformbedingungen .
Inhalt
Plastizitätsbedingungen, Fließbedingungen, Fließktiterien Kohäeionsbedingungen . . . Begriffe, Erläuterungen . . . . .
Verfahren der. Formgebung . . ..
Verfahren der Halbzeughexstellung Verfahren zur Herstellung von Rohren. Verfahren zur Herstellun~ von nahtlosen Rohren Verfahren zur Herstellung geschweißter Rohre .
Verfahren zur Herstellung von Band und Blech V erfahren zur Herste.llung von Profilen . . . Verfahren zur Herstellung von Draht . . . . Warmwalzen von Draht auf Drahtwalzwerken Ziehen von Draht auf Drahtziehmaschinen . .
..
Verfahren zur Herstellung von Schmiede- und Preßteilen .
Freiformschmieden Gesenkschmieden Strangpressen Fließpressen . .
Wärmebehandlung von Metallen .
'Übersicht . . .. .. .... . Veränderung der Struktur von Metallen bei Wärmebehandlung Eigenschaftsänderungen infolge Wärmebehandlung Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen Hilfsstoffe für die Wärmebehandlung . . . .
Salze zur Wärmebehandlung von Metallen . . Aufkohlungsmittel für Stahl im festen Zustand
Beschicht.en
Reaktionsbeschichten . . . . . . . . . Verfahren zur Beschichtung von Metallen . . . . . Beschichten mit anorganisch-nichtmetallischen Stoffen. Beschichten mit organischen Stoffen. . . . . . . . .
Anhang
Sachwörterverzeichnis
9
312 312 313
313
316 316 316 316 319 320 321 322
322 323 324 324 335
337 341 345 345 345
346
346 351 352 253
355
355 359 361 361 370
370 373
374
374 376 378 379
383
390