Mathematisches Modell zur Berechnung der Sumpfgeometrie bei Stranggieß-und Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren

Beschreibung eines mathematischen zweidimensionalen Modells zur Bestimmung des stationären Temperaturfeldes und des Sumpfprofils beim Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren und beim Stranggießverfahren. Angaben einer analytischen Lösung des Wärmeleitproblems für Zylinderprofile und Rechteckquerschnitte. Erfassung der Erstarrung in einem numerischen Modell unter Berücksichtigung einer Wärmequelle im Erstarrungsintervall bei Legierungen und durch eine Phasenübergangsbedingung bei Reinmetallen. Erörterung über die Anwendungsbereiche der mathematischen Lösungen für die verschiedenen Betrachtungsweisen.     

Die elektrolytische Dissoziation flüssiger Schlacken und ihre Bedeutung für metallurgische Reaktionen

Ableitung eines Modells der ideal assoziierten Mischung unter Berücksichtigung einer elektrolytischen Dissoziation für flüssige Oxide. Behandlung von allgemeinen Gesetzmäβigkeiten der ideal assoziierten Mischung für binäre Silicatsysteme und Oxidsysteme. Überprüfung der Brauchbarkeit des Modells am Beispiel der Systeme Blei(II)-oxid–Siliciumdioxid bei 1100 °C und Calciumoxid–Eisen(II)-oxid bei 1600 °C. Berechnung der Anteile der in unterschiedlichen Komplexen vorhandenen Elemente und der Aktivitäten der Molekularkomponenten.     

Mathematisches Modell zur Koksvergasung

Beschreibung eines mathematischen Modells für die Vergasung von stückigem Koks in einer CO₂-CO-N₂-Atmosphäre mit Erfassung aller wesentlichen stofflichen und energetischen Teilschritte wie Diffusion, Wärmeleitung, Stoff- und Wärmeübergang. Untersuchung der Geschwindigkeit der Phasengrenzreaktion und deren Beeinflussung durch Alkalien. Überprüfung des mathematischen Modells durch Laboratoriumsmessungen. Erörterung der Einflüsse von Temperatur, Gaszusammensetzung, Stückgröße und Alkaligehalt.     

Die Anwendung eines mathematischen Modells auf die Regelung eines Wärmofens

Kopplungsgrößen zur Automatisierung von Walzstraßen unter Einbeziehung der Wärmöfen. Brammenziehtemperatur, zulässiger größter Temperaturunterschied, Verarbeitungszeit. Eigenschaften eines mathematischen Modells zur Regelung von Wärmöfen unter Berücksichtigung der Walzstraße. Arbeit im ?On-line”-Betrieb. Aufbau des Modells in drei Teilen. Die Temperaturfeldberechnung, die Berechnung der optimalen Heizmitteltemperaturverteilung sowie die Berechnung der örtlichen und zeitlichen Überlagerung. Berechnung des Temperaturfeldes über die bekannten Differenzenverfahren. Ermittlung eines Verfahrens zur Bestimmung der optimalen Heizmitteltemperatur aus dem thermokinetischen Gleichgewicht zwischen dem zu betrachtenden Körper und seiner Umgebungstemperatur. Berücksichtigung der zeitlichen Randbedingungen. Kurze Beschreibung des Programms.     

Untersuchungen zum zeitlichen Verlauf der Erstarrung in der Randzone erstarrenden Eisens

Experimentelle Bestimmung der Dicke der erstarrenden Schicht in der Randzone erstarrender 10-kg-Stahlblöcke. Messung der Temperaturprofile in Block und Kokille. Ermittlung der Wärmestromdichten an Block- und Kokillenoberfläche sowie des Koeffizienten für den Wärmeübergang zwischen Block und Kokille. Rechnerische Überprüfung der Erstarrungsgeschwindigkeit mit einer um ein Glied für den endlichen Wärmeübergang zwischen Block und Kokille erweiterten Neumannschen Lösung. Einfluß von Oberflächenbeschaffenheit, Anfangstemperatur und Wanddicke der Kokille sowie der Gießtemperatur auf Wärmeübergang und Erstarrungsgeschwindigkeit.     

Modellmäßige Beschreibung des Temperaturfeldes eines Sinterprozesses

Im Rahmen einer Dissertation stellte sich die Aufgabe, die Partikelfiltration in einem Sinterprozeß modellmäßig zu beschreiben, der von Sinterabgas durchströmt wird. Dazu wurde ein Modell des Temperaturfeldes im Sinterprozeß entwickelt. Die Beschreibung dieses Temperaturmodells wird in dieser Arbeit ausführlicher als in der Dissertation dargestellt. Ausgehend von der Differentialgleichung für den Wärmetransport wird mit vorgegebenen, idealisierenden Modellannahmen eine analytische Lösung gefunden, mit der der örtliche und zeitliche Temperaturverlauf des Sinterprozesses berechnet werden kann. Beim Vergleich von gemessenen Temperaturdaten und berechneten Modellwerten wird eine gute Übereinstimmung festgestellt. Neben der Überprüfung von Parametereinflüssen ist das Modell auch zur Überprüfung von numerischen Modellansätzen geeignet.     

Ein neues statistisches Modell zur Beschreibung des Desoxidationsvorganges in Stahlschmelzen

Beschreibung eines statistischen Kollisionsmodells zur Erfassung der Desoxidationskinetik in flüssigem Eisen. Einführung einer Wahrscheinlichkeitsfunktion zur Ermittlung der im Kollisionsvolumen vorliegenden Teilchenzahl und Berücksichtigung des Einfangens kleiner Teilchen durch größere aufgrund der Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Teilchen. Erörterung der Bedingungen für die Abscheidung der Einschlüsse. Überprüfung des Modells an Versuchsergebnissen zur Desoxidation mit Mangan und Silicium.     

Experimentelle Untersuchungen der Strömungen,Turbulenz und Teilraumausbildung an Kaltmodellen gasgerührter Mischreaktoren

Im Rahmen dieser Arbeit wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen an Wasser- und Quecksilbermodellen bodengeblasener Reaktoren durchgeführt, um ein mathematisches Modell zur Beschreibung der Durchmischungsvorgänge weiterzuentwickeln. Dieses mathematische Modell beruht auf der Einteilung des Gesamtsystems in Subsysteme, die als ideale Mischer miteinander im Stoffaustausch stehen. Die Strömungsverhältnisse sowie ungefähre Anzahl, Lage und Größe der Teilräume wurden unter Variation der Gasvolumenströme, der Gefäßdurchmesser und der Füllstandshöhen zunächst mit Hilfe des Lichtschnittverfahrens erfaßt. Lichtschnittuntersuchungen mit Fluoreszen als Tracer dienten zur Beobachtung des Mischverhaltens der Einzelteilräume sowie zur Bestimmung der Gesamtmischzeiten. Mit einem Laser-Doppler-Anemometer wurden sowohl die großräumigen als auch die lokalen Strömungs- und Turbulenzprofile ermittelt. Aus den so erhaltenen Daten wurden die genaue Lage und die Größe der Teilräume sowie die Stoffaustauschströme zwischen diesen bestimmt. Weiterhin wurden Konzentrationsmessungen an Quecksilbermodellen durchgeführt. Der Vergleich dieser Messungen mit den an Wassermodellen erhaltenen Strömungs- und Turbulenzprofilen führte zu einer Einteilung in fünf Teilsysteme, mit der bei Anwendung des mathematischen Modells gute Übereinstimmung zu gemessenen Werten erzielt werden konnte.     

Ergebnisse bei der Anwendung eines mathematischen Winderhitzer-Modells

Gründe für die Entwicklung eines Winderhitzermodells. Aufbau und mathematische Grundlagen des Modells. Besatztemperaturen. Wärmetechnische Beurteilung. Überprüfung der Auslegungsdaten des Vergleich-Winderhitzers.     

Fehlordnung von Wüstit

Erörterung der Zusammenhänge zwischen physikalisch-chemischen Eigenschaften und der Fehlordnung kristalliner Stoffe. Übersicht über die bisherigen Ergebnisse von Untersuchungen zur Fehlordnung von Wüstit und über die daraus abgeleiteten Modelle. Erläuterung eigener Röntgenbeugungsmessungen und thermogravimetrischer Untersuchungen. Beschreibung eines Modells für die Fehlordnung des Wüstits im Temperaturbereich von rd. 970 bis 1370 K. Ermittlung der Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante für die Bildung von ?Komplexdefekten?.     

Entwicklung einiger mathematischer digitaler Winderhitzermodelle – Zweidimensionale Modelle

Forderungen an die mathematischen Winderhitzermodelle. Berücksichtigung der Wandverluste durch eine Wärmedurchgangszahl der Wandverluste. Annahmen und Differentialgleichungen der ein- und zweidimensionalen Winderhitzermodelle. Zwei verschiedene Lösungswege für das Differentialgleichungssystem des zweidimensionalen Winderhitzermodells.     

Überprüfung von Verfahren zur Extrapolation der Zeitstandfestigkeit warmfester Stähle

Übersicht über Verfahren zur Extrapolation der Zeitstandfestigkeit. Einteilung der Verfahren nach der Vorgehensweise (graphisch, graphisch-numerisch und numerisch) und nach dem Umfang der benutzten Angaben. Anforderungen an Bereich und Umfang der zugrunde gelegten Ergebnisse von Zeitstandversuchen. Bedeutung des Abkürzungsverfahrens für die Überprüfung und Bewertung von Extrapolationsverfahren. Hinweis auf die Parameter einer Extrapolation, insbesondere das Extrapolationszeitverhältnis. Neue numerische Verfahren, Mittelwertbildung von Voraussagen. Neue Zeitstandversuche als Grundlage für die Entwicklung von Extrapolationsverfahren.     

Ein betriebsnahes mathematisches Modell des Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens

Beschreibung eines empirischen, mit einer Regressionsanalyse erstellten mathematischen Modells des Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens. Aussagen über das stationäre Modell mit globalen Beziehungen zwischen Eingangs- und Zielgrößen und Eignung für eine Parameteroptimierung. Angabe der Modellkoeffizienten und Rangfolge des Einflusses der verschiedenen Variablen auf die jeweils betrachtete Ergebnisgröße. Erläuterung der wichtigsten Modellbeziehungen anhand von Bildern und Vergleich mit bekannten Ergebnissen.     

Einfluß der tetragonalen Verzerrung kubischer Gitter auf die Breite von Röntgen-Beugungslinien

Herleitung einer mathematischen Beziehung für die Abhängigkeit der Breite der Röntgenbeugungslinien von der tetragonalen Verzerrung des Martensits. Überprüfung ihrer Richtigkeit durch Versuche.     

Überblick über Verfahren zur Prüfung der Zähigkeit hochfester Stähle

Überblick über die wichtigsten Verfahren zur Kennzeichnung des Bruchverhaltens hochfester Stähle mit einer Streckgrenze über 120 kg/mm² unter besonderer Berücksichtigung der Ermittlung ihrer Bruchzähigkeit. Möglichkeiten und Anwendung der linearen Bruchmechanik für die Voraussage des Werkstoffverhaltens im Bauteil unter Berücksichtigung verschiedener Beanspruchungsbedingungen.     

Berechnung von Wärmespannungen mit der Methode der finiten Elemente

Einfluß von Wärmedehnungen auf das Spannungs- und Dehnungsverhalten fester Körper und Formulierung der Spannungs- und Dehnungsbeziehungen in Matrizenform für ebene und axialsymmetrische Probleme. Überprüfung der Aussagemöglichkeiten des Verfahrens anhand von Anwendungsbeispielen.     

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

Zur Überprüfung und Ergänzung eines Modells zur Simulation von Walzungen auf einem Sendzimir-Sexto-Walzwerk wurden Rechnungen durchgeführt. Deren Ergebnisse wurden mit Daten aus Betriebsmessungen verglichen. Die gute Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Werten bestätigt die Anwendbarkeit des Modells. In weiteren Rechnungen wird deutlich, daß mit diesem Gerüst eine Walzwerkskonzeption zur Verfügung steht, die insbesondere bei großen Blechbreiten die Erzeugung planen Walzgutes ermöglicht. Mit abnehmender Blechbreite wird jedoch auch hier die Beherrschung der Planlage schwieriger; die in den einzelnen Stichen erzielbaren Dickenabnahmen werden durch die Anforderungen an die Blechplanheit begrenzt. Eine höhere Ausnutzung der zulässigen Walzkräfte kann durch eine Vergrößerung des Stellbereiches der Stützwalzenbombierung und/oder durch eine Änderung des Arbeitswalzenschliffes erreicht werden.     

Austenitkornwachstum normalgeglühter und vergüteter Feinkornbaustähle in der Wärmeeinflußzone einer Schweißnaht

Es wird ein Modell zur rechnerischen Vorhersage der Austenitkorngröße in der WEZ einer Schweißnaht entwickelt. Grundlage des Modells ist das Gesetz des isothermischen Austenitkornwachstums. Es wird gezeigt, daß dieses Gesetz das isothermische Austenitkornwachstum normalgeglühter Feinkornbaustähle vom Typ StE 355 und StE 460 sowie vergüteter Feinkornbaustähle vom Typ StE 690 prinzipiell richtig beschreibt. In einem Computerprogramm wird dieses Gesetz mit dem Temperatur-Zeit-Verlauf des Schweißzyklus, der in kleine isothermische Abschnitte zerlegt wird, verknüpft. Dadurch wird es möglich, das isothermische Wachstumsgesetz der Berechnung der Austenitkorngröße in der WEZ einer Schweißnaht zugrundezulegen. Die Übereinstimmung zwischen berechneter und an realen Schweißnähten gemessener Austenitkorngröße ist gut. Mit Hilfe des entwickelten Modells werden der Einfluß der Spitzentemperatur, des Wärmeeinbringens, der Anfangsaustenitkorngröße und der Vorwärmtemperatur auf die Austenitkorngröße in der WEZ ermittelt. Für den Einfluß des Wärmeeinbringens wird eine Formel angegeben.     

Untersuchungen zur Wärmeübertragung bei der Spritzwasserkühlung von Stahlplatten

Mittels eines instationären Untersuchungsverfahrens wurde der Wärmeaustauschvorgang bei der Wasserabspritzung in einem sich auf die Kühlstrecke einer Warmwalzanlage beziehenden Bereich untersucht. Es wurde der Einfluß von Wasserbeaufschlagungsdichte, Oberflächenstoßdruck, Wasserschicht und Material auf den Wärmetransport überprüft. Die gesamte Oberflächenwärmestromdichte wurde als passende Größe zur Beschreibung der Wärmeübertragung bei der Wasserabkühlung besonders im Bereich der instabilen Filmverdampfung ausgewählt. Quantitativ wurde diese Größe unter verschiedenen Abkühlbedingungen ermittelt. Nach Forderung der Kühlungssimulationsaufgabe wurde die ?Stepwise Regression Procedure“ verwendet, um die Form und die entsprechenden Parameter der Regressionsformeln festzustellen. Die Ergebnisse für X 5 CrNi 18 8 wurden dargestellt. Solche mathematische Darstellungen können Wärmerandbedingungen in den Bereichen der stabilen und instabilen Filmverdampfung sowie der Blasenverdampfung kontinuierlich erfassen. Die Ergebnisse enthalten die wichtigsten Einflußfaktoren, wie einerseits Oberflächentemperatur (150–850°C) und andererseits Wasserbeaufschlagungsdichte (300–1500 l/(m² · min)). Diese Methode eignet sich als Grundlage zur Ermittlung der Wärmerandbedingungen unter den verschiedenen simulierten Kühlungsbedingungen und stellt somit den Ansatz eines zuverlässigen Modells zur Simulation und Optimierung des Warmwalzprozesses bzw. des Wärmebehandlungsprozesses und schließlich auch der ganzen Anlage dar.     

Vergleichende wärmetechnische Bewertung von Brennstoffen für Industrieöfen

Graphische Darstellung der thermodynamischen Grundlagen der Brennstoffbewertung durch Enthalpie-Volumen- und Temperatur-Wärmekapazität-Schaubilder. Überprüfung der bisherigen Bewertungsverfahren. Untersuchung des Einflusses des Luftüberschusses, der Verbrennungsluft- und Brennstoffvorwärmung, der Anfangstemperatur der Wärmgase, der Abgastemperatur und des Verbrennungsablaufs auf die Bewertungsrechnung.