Neuere Untersuchungen über das Aluminium-Sauerstoff-Gleichgewicht in Eisenschmelzen

Laboratoriumsuntersuchungen zur Ermittlung des Gleichgewichtes für die Desoxydation von sauerstoffhaltigen Eisenschmelzen mit Aluminium unter Anwendung einer Kalk-Tonerde-Schlacke zur Raffination der Schmelze und bei Spülen der Schmelze mit hochreinem Argon. Erörterung der Einflüsse von nicht abgeschiedenen feinen Oxidsuspensionen und von metastabilen Übersättigungserscheinungen auf die in früheren Arbeiten gefundenen Abweichungen der Versuchswerte von thermodynamisch berechneten Gleichgewichtswerten. Bestimmung der Wirkungsparameter e₀^Al für die Wirkung von Aluminium auf Sauerstoff bei 1600, 1650 und 1700 °C und Berechnung der Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten für die Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff im flüssigen Eisen. Ermittlung der Wirkung von Mangan und Silicium auf die Gleichgewichtslage der Desoxydationsreaktion mit Aluminium. Aus Abschätzungen der Einschlußgrößen und der Wachstumszeiten durch Diffusion sowie aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen der Oxidsuspensionen Folgerungen über in der Schmelze verbleibende Oxidpartikel als Grund für Abweichungen vom berechneten Gleichgewicht. Anhang mit der Berechnung der freien Grenzflächenenergien für die Tonerdeabscheidung unter neutraler Gasatmosphäre sowie unter Kalk-Tonerde-Schlacken.     

Die elektrolytische Dissoziation flüssiger Schlacken und ihre Bedeutung für metallurgische Reaktionen

Ableitung eines mathematischen Transportmodells des Schwefels für die zeitlich quantitative Angabe der Schwefelverteilung zwischen Metall und Schlacke. Stand der heutigen Erkenntnisse für den Entschwefelungsmechanismus zwischen Bad und Schlacke. Angabe von allgemeinen Transportgleichungen des Schwefels ohne und mit Berücksichtigung der Diffusion des Schwefels im Metall und in der Schlacke. Erörterung des Schwefeltransportes zwischen kohlenstoffgesättigten Eisenschmelzen und flüssigen kalkhaltigen Schlacken. Bedeutung des Einflusses von Silizium auf die Schwefelaktivität und für die Grenzflächenreaktionen. Kritische Betrachtung zur Definition der Gleichgewichtskennzahl K_Si,S.     

Stoffaustausch zwischen flüssigem Eisen und Schlacke beim Sprühraffinationsverfahren

Erläuterung des Sprühraffinationsverfahrens, bei dem eine Schmelze mit inertem Gas verdüst wird und die entstehenden Metalltropfen durch eine Raffinationsschlacke fallen. Erörterung der Gesetzmäßigkeiten für die Stoffaustauschvorgänge zwischen Metalltropfen und Schlacke. Bestimmung der mittleren Tropfengröße beim Versprühen von kohlenstoffgesättigtem Roheisen. Untersuchung der Wirkung der Sprühraffination am Beispiel der Entschwefelung des Roheisens mit Schlacken des Systems CaO–CaF₂–Al₂O₃ bei 1600 °C. Ermittlung des Stoffübergangskoeffizienten des Schwefels für den umgekehrt transitorischen Phasenkontakt und Vergleich mit Werten bei anderen Techniken des Phasenkontaktes Metall-Schlacke.     

Grundsätzliche Überlegungen zur Entstehung der Kristallseigerung und der eutektischen Zweitphasenausscheidung in Dreistoffsystemen

Erörterung über den Erstarrungsablauf und über die Ausscheidung zweier eutektischer Verbindungen in Dreistofflegierungen anhand eines angenommenen Zustandsschaubildes. Quantitative Darstellung von Rechenergebnissen über die Kristallseigerung primärer Mischkristalle bei veränderten Gesamtlegierungsgehalten mit Aussagen über den Legierungseinfluß auf die Kristallseigerung. Angaben über die Zusammenhänge zwischen Zustandsschaubild, Verteilungskoeffizient und Kristallseigerung. Behandlung des Mechanismus für eine Zweitphasenausscheidung. Hinweise auf die praktische Bedeutung der seigerungsbedingten Schmelzpunkterniedrigung.     

Die Verdampfung des Eisens und seiner Begleitelemente Kupfer und Mangan beim Schwebeschmelzen unter vermindertem Druck

Beschreibung einer Schwebeschmelzanlage für das tiegelfreie Schmelzen von Metallen unter kontrollierter Gasatmosphäre. Untersuchung der Verdampfung des Eisens und der Begleitelemente Kupfer und Mangan aus Proben des Stahles X 5 CrNi 18 9 in eine Argonatmosphäre bei Drücken zwischen 760 und 5 · 10^?2 Torr und Schmelztemperaturen zwischen 1760 und 1930 °C. Deutung der Versuchsergebnisse anhand eines Ansatzes von E. T. Turkdogan für die Diffusion von Metalldampf durch eine laminare Strömungsgrenzschicht. Vergleich der Ergebnisse für die Verdampfung unter vermindertem Druck in der Schwebeschmelzanlage und im Vakuuminduktionsofen und Schlußfolgerungen für die Einstellung optimaler Bedingungen zur Entfernung von Kupfer aus Stahlschmelzen.     

Diffusion von Silizium in schmelzflüssigen Kalk-Kieselsäure-Tonerde-Schlacken

Ermittlung der Diffusionskoeffizienten von Silizium in flüssigen Schlacken in Abhängigkeit vom Kalk-Kieselsäure-Verhältnis und vom Tonerdegehalt für 15 bis 60% SiO₂ und 15 bis 40% Al₂O₃ in der Schlacke und Temperaturen von 1500 bis 1600°C. Aus der Aktivierungsenergie der Diffusion Rückschlüsse auf den Aufbau der Schlacken und auf den Diffusionsmechanismus. Aussagen zum Einfluβ von Kalk und Tonerde auf die Beständigkeit des Kieselsäuregitters. Vergleich der Diffusionskoeffizienten von Silizium und Kalzium in der flüssigen Schlacke.     

Untersuchungen über den Wärmeübergang zwischen Block und Kokille beim Erstarren von Stahl

Messung des Wärmeübergangs zwischen Block und Kokille beim Erstarren von steigend vergossenen 1,4-t-Stahlblöcken aus beruhigtem unlegiertem Stahl bei Erfassung der Temperaturverteilung in der Kokille, der Oberflächentemperatur des Blockes, der Temperaturen in der festen und flüssigen Phase sowie des Zeitpunktes der Luftspaltbildung. Angaben über den Abbau der eingebrachten Überhitzung von rd. 50 °C. Aussagen über die Wärmeströme, die abgeführten Wärmemengen und über ein vereinfachtes Erstarrungsgesetz. Darstellung der Abweichungen vom √t-Gesetz. Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten für verschiedene Stellen des Blockes in Abhängigkeit von der Erstarrungszeit. Erörterung des Mechanismus des Wärmeübergangs zwischen Block und Kokille.     

Stoffaustausch zwischen aufsteigenden kalottenförmigen Blasen und in Eisenschmelzen gelösten Elementen

Theoretische Untersuchung des Stoffüberganges zwischen flüssigem Eisen mit Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff und einer aufsteigenden kalottenförmigen Blase aus inertem Spülgas und/oder Kohlenmonoxid im Hinblick auf die einzelne oder gleichzeitige Entfernung von Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Stickstoff und Wasserdampf in Abhängigkeit von der Masse der Blase, der Badhöhe, dem Elementgehalt des Bades und dem Auβendruck für verschiedene Orte des Bades. Erörterung der Bedeutung der Anwesenheit grenzflächenaktiver Stoffe. Angaben zur Entfernung des im Bad gelösten Stickstoffs und Wasserstoffs in Abhängigkeit von der Entkohlung.     

Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch hoch kalkbasische Schlacken bei Gegenwart von Eisenschmelzen im Graphittiegel

Reichweite der reduzierenden Wirkung des elementaren Kohlenstoffs auf CaO-CaF₂-SiO₂- sowie CaO-CaF₂-Al₂O₃-Schlacken in Gegenwart von Eisenschmelzen. Zusammenhang zwischen entschwefelnder Wirkung, Manganverteilung, sowie Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch solche Schlacken. Sehr verschiedene Wirkung von Kieselsäure und Tonerde. Reduktion der Kieselsäure und der Tonerde aus diesen Schlacken durch den Kohlenstoff. Verschiedene Arten des Auftretens des Stickstoffs in den Schlackenproben je nach Zusammensetzung und Reduktionsgrad. Auflösung des Kohlenstoffs in den Schlacken und Beziehungen zum Sättigungsgrad der Eisenschmelzen an Kohlenstoff. Verhalten des Kohlenstoffinhaltes der erstarrten Schlackenproben gegenüber wässerigen Lösungen. Erste Vorstellungen über Ort und Reihenfolge der Reaktionen bei der Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch die Schlacken. Zugesetztes Silizium als Reduktionsmittel bei der Kohlenstoff- und Stickstoffaufnahme durch CaO-A₂O₃-CaF₂-Schlacken. Hinweise auf die bei hochbasischen Schlacken überraschend starke, in Hochofenschlacken demgegenüber verschwindend geringe Bildung von Zyaniden.     

Das Gesetz der Volumenkonstanz als alleinige Voraussetzung bei der Ermittlung von Streck- und Tiefziehfähigkeit aus Ergebnissen des Zugversuchs

Bedeutung der Verfestigungs- und Anisotropiekoeffizienten für die Streck- und Tiefziehfähigkeit von Blech. Kennzeichnung der Umformbarkeit unter der Voraussetzung der Volumenkonstanz beim Umformen. Ermittlung von Kennwerten für die Streck- und Tiefziehfähigkeit aus dem Zusammenhang zwischen Höchstkraft und zugeordneter Dehnung im Zugversuch.     

Über den Einfluß von Wärme- und Stoffübergang bei heterogenen Reaktionen zwischen Gasen und dichten Festkörpern

Allgemeine Betrachtung über heterogene Reaktionen zwischen Gasen und Feststoffen und Erörterung der maßgebenden Gleichungen für den Abbau von festen Ausgangsstoffen: Darstellung der Bedeutung von Stoffübergang, Porendiffusion, chemischer Kinetik, Wärmeübergang und Wärmeleitung für den Reaktionsablauf. Definition einer neuen Beziehung für die Reaktionsgeschwindigkeit für geringe Gleichgewichtsabweichungen in der Gasphase zur Beschreibung des Einflusses der einzelnen Teilschritte. Als Beispiel Darstellung des Einflusses von Wärme- und Stoffübergang auf den Reaktionsablauf.     

Elektrochemische Untersuchungen metallurgischer Reaktionen mit festen Oxyden und Phosphaten als Elektrolyte

Elektrische Spannungen zwischen Roheisenschmelzen und verschiedenen oxydischen Ofenzustellungen. Thermospannungen in oxydischen Stoffen und ihre Halbleitereigenschaften. Untersuchungen über die Löslichkeit von Wüstit und Hämatit in der CaF₂-Phase des stabilisierten Zirkonoxyds. Röntgenuntersuchungen und Dichtemessungen zur Aufklärung der Fehlordnung im stabilisierten Zirkonoxyd und des Einbaumechanismus von Wüstit und Hämatit. Entwicklung einer Elektrode aus stabilisiertem Zirkonoxyd zur Messung des Sauerstoffpotentials von Eisenschmelzen. Messung der thermodynamischen Größen für die Auflösung von Sauerstoff in den Metallschmelzen Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Silber, Zinn und Blei. Messung der Aktivitätskoeffizienten f^O_O, f^S_O, f^P_O, f^C_O, f^Co_O, f^Ni_O, f^Cr_O, und f^V_O, in Eisenschmelzen und f^O_O, f^S_O, f^C_O, f^Co_O, f^Ni_O, für Kobalt- und Nickelschmelzen. Messung der Aktivität von FeO in den Systemen FeO–MnO und FeO–MgO bei 800 bis 1000 °C. Messung der Gleichgewichte zwischen den Mischkristallen aus FeO–MnO und Fe₃O₄–Mn₃O₄ bei 700 bis 900 °C. Ermittlung der Phosphoraktivität in Eisenschmelzen mit dem Festelektrolyten 4 CaO · P₂O₅ + CaO zwischen 0,06 und 20% P.     

Kinetische Untersuchungen am System Eisen(II)-oxyd–Tonerde im Temperaturbereich zwischen 1415 und 1570 °C

Erörterung des Mechanismus der Auflösung von Tonerde in flüssigem Eisen(II)-oxyd. Versuche zur Auflösung von Korundtiegeln in gerührten Eisen(II)-oxydschmelzen bei Temperaturen zwischen 1415 und 1570 °C. Abschätzung von Diffusionskoeffizient und Aktivierungsenergie für die Diffusion von Aluminium in Eisen(II)-oxyd.     

Die Sauerstoffaktivität im System Eisen–Sauerstoff und ihre Beeinflussung durch Zusatzelemente bei Temperaturen der Stahlherstellung

Angaben aus dem Schrifttum zur Wirkung von Nickelzusätzen auf die Sauerstoffaktivität in flüssigem Eisen. Aktivitätsuntersuchungen mit Wasserdampf/Wasserstoff- und Kohlendioxyd/Kohlenmonoxyd-Gemischen. Bestimmung des Wirkungsparameters e^Ni_O und des Aktivitätskoeffizienten. Ermittlung der Gleichgewichtskonstanten für die Lösung von Sauerstoff in flüssigem Eisen und Nickel aus den verschiedenen Gasgemischen.     

Modellvorstellungen zum Wasserstofftransport aus Eisen unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen von Gasen mit Metalloberflächen

Übersicht über die Temperaturabhängigkeit des Wasserstoffdiffusionskoeffizienten in Eisen und Stahl zwischen Raumtemperatur und 300 °C und über Theorien zur Deutung der Abweichungen. Hinweise auf den hemmenden Einfluß der Phasengrenzreaktionen. Erörterung der Wechselwirkungen von Gasen mit Metalloberflächen und des besonderen Einflusses von Sauerstoff. Entwicklung von Modellvorstellungen über die Effusion des Wasserstoffs aus Eisen. Schlußfolgerungen für saubere und verunreinigte Probenoberflächen und Hinweise zur Beseitigung der hemmenden Auswirkungen der Phasengrenzreaktionen. Ableitung von Versuchsvorschriften für die Messung ?wahrer? Diffusionskoeffizienten des Wasserstoffs.     

Mathematische Modelle für verfahrenstechnische Hochtemperaturprozesse,erläutert am Beispiel des Glasschmelzofens

Betrachtungen über die Begriffe ?Mathematisches Modell” und ?Hochtemperaturverfahrenstechnik”. Bildung von Kenndaten, Studium von Einzelvorgängen sowie physikalische Modelle als Vorstufe der mathematischen Modelle, die die gesamte Anlage umfassen. Aufbau und Wirkungsweise einer Glasschmelzwanne. Wärmebilanz- und Wärmeaustauschgleichung für den Einschmelzbereich und für den Blankschmelz- und Läuterbereich als Grundlagen des mathematischen Modells. Voraussetzungen für dieses Modell. Darstellung der Anwendbarkeit des Modells am Beispiel der Überprüfung des Zusammenhanges zwischen Wärmeverbrauch und Schmelzleistung und der Überprüfung der Gleichmäßigkeit der Wärmezufuhr einer Glasschmelzwanne bei Steigerung der Leistung. Überprüfung des Einflusses elektrischer Zusatzheizung auf die Schmelzleistung. Hinweis auf die Bedeutung, die einer analytischen Erfassung der Glasströmung in Hinsicht auf die Anwendbarkeit und Genauigkeit des Modells zukommt. Berücksichtigung der Glasqualität und die Schlierigkeit des Glases. Rechnerische Berücksichtigung des Auszieheffektes sowie der Diffusion.     

Einfluß unterschiedlicher Nickel- und Molybdängehalte auf die Hochtemperaturfestigkeits- und -Zähigkeitseigenschaften austenitischer Chrom-Nickel-Stähle nach Abkühlung aus der Schmelze

An austenitischen Chrom-Nickel-Stählen mit 18% Cr wurde in Heißzugversuchen nach vorangegangenem Aufschmelzen und Erstarren der Proben der Einfluß von Ni-Gehalten zwischen 8 und 13% und von Mo-Gehalten zwischen O und 3,4% auf die Hochtemperaturfestigkeit- und -Zähigkeit ermittelt. Als Kenngrößen für die Rißanfälligkeit beim Stranggießen und Warmumformen werden das wahre Erstarrungsintervall und die Brucheinschnürung bei 1000°C benutzt. Mitzunehmendem Ni- und abnehmendem Mo-Gehalt wurde eine erhöhte Erstarrungsrißanfälligkeit festgestellt. Zur Klärung der Ursachen wurden von hohen Temperaturen abgeschreckte Proben metallographisch untersucht. Bei Cr_äq/Ni_äq = 1,45 erfolgt der Übergang von primär ferritischer zur primär austenitischer Erstarrung. Für die Erstarrungsrißanfälligkeit ist weniger die Art der Primärerstarrung sondern die während der Erstarrung gebildete Menge an δ-Ferrit von Bedeutung.     

Genauigkeit der Verfahren zur Ermittlung des Strahlungswärmeaustausches zwischen Gasen und grauen Oberflächen

Bedeutung der Gasstrahlung. Gasstrahlung — Konvektion, Gasstrahlung — leuchtende Flammenstrahlung, Wesen der Gasstrahlung. Strahlungswärmeaustausch zwischen Gasen und grauen Oberflächen. Zeitliche Folge der Messungen und hieraus abgeleitete Verfahren zur Ermittlung der Strahlung von Kohlendioxyd und Wasserdampf; Einflu$sZ vereinfachter Absorptionsglieder auf die Genauigkeit des Strahlungswärmeaustausches. Graphische Ermittlung des Strahlungswärmeaustausches nach den Me$sZergebnissen von H. C. Hottet u. R. B. Egbert. Genauigkeit der Rechenverfahren nach A. Schach, W. Geck, C.-A. Landfermann und H. Schwiede$sZen für die Strahlung von Kohlendioxyd und Wasserdampf. Errechnung neuer Gebrauchsformeln für ihre Emissionsgrade; Abweichungen des Strahlungswärmeaustausches, berechnet mit den neuen Formeln sowie mit den Näherungsformeln nach A. Schock, von den Me$sZwerten für Abgase aus Koksofengas, Erdgasen und Heizöl S.     

Vorstellungen über Entstehung,Wachstum und Abscheidung von Desoxidationsprodukten in Stahlschmelzen

Erörterungen zur homogenen Keimbildung und zur Berechnung der kritischen Übersättigung bei der Desoxidation von Eisenschmelzen mit Mangan. Behandlung des Wachstums der Desoxidationsprodukte durch Diffusion und Kollision. Aussagen über die zeitliche Verteilung der Desoxidationsprodukte unter Berücksichtigung von Stokes- und Gradient-Kollision. Angaben über die Bedeutung der Grenzflächenspannung zwischen Schmelze und Einschluß für die Abscheidung der Desoxidationsprodukte.     

Entwicklung eines Simulationsmodells zur Berechnung der Blechprofile beim Kaltwalzen breiter Bleche auf einem Sendzimir-Sexto-Walzgerüst

Es wird ein Simulationsmodell vorgestellt, das die Berechnung der sich einstellenden Blechprofile beim Kaltwalzen von Blechen auf einem Sendzimir-Sexto-Walzwerk ermöglicht. Die Überlagerung der aus den Walz- und Stützkraftverteilungen resultierenden Walzensatz- und Gehäusedeformationen ergeben die Gesamtauffederung des Gerüstes. Gemeinsam mit der durch den Arbeitswalzenschliff und durch die Stützwalzenbiegung vorgegebenen Leer-Walzspaltkontur bestimmt sie die für die Ausbildung des Blechprofils maßgebliche Form des Lastwalzspaltes. Lösungskriterien für die Ermittlung der auftretenden Stützkräfte ist die geometrische Kompatibilität von Arbeits- und Stützwalzen in ihren Berührzonen. Zwei aneinandergeschachtelte Iterationszyklen ermöglichen die Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den Lastverteilungen, den elastischen Deformationen des Walzgerüstes und den plastischen Formänderungen des Walzgutes.