Der Stoffumsatz des Kupfers zwischen flüssigem Eisen im Bereich der Kohlenstoffsättigung und Natriumsulfidschlacken

Erörterung der Möglichkeiten zur Entfernung von Kupfer. Versuche zur Entkupferung von Roheisen mit Natriumsulfid hei permanenter, transitorischer und Gegenstromverfahrensweise. Ermittlung der Verteilungskonstanten und des Stoffübergangskoeffizienten. Vergleich der Verfahrensweisen. Technische Anwendbarkeit der Sulfidentkupferung. Untersuchungen zur Klärung des Mechanismus der Entkupferung von Roheisen mit Natriumsulfid im Kohletiegel. Abhängigkeit des Stoffübergangskoeffizienten von der Temperatur, den Rührbedingungen und dem Eisengehalt der Schlacke. Elektrochemische Deutung des Kupferübergangs.     

Betrachtungen zur Struktur der Schmelze eines nichtrostenden mit Chrom,Mangan, Nickel und Stickstoff legierten Stahles

Betrachtungen zur Struktur einer Schmelze eines nichtrostenden Stahls mit rd. 0,07% C, 0,40% Si, 9,50% Mn, 17,5% Cr, 4,50% Ni und 0,30% N auf Grund von ermittelten Werten für den Aktivitätskoeffizienten des Stickstoffs und der Wirkungsparameter, der Stoffübergangskoeffizienten des Stickstoffs in den Systemen Fe–Mn–N und Fe–Cr–N sowie in der Stahlschmelze bei veränderten Mangan- oder Chromgehalten sowie auf Grund von Messungen der Oberflächenspannungen in Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt der Schmelze. Berechnung der Anzahl der Strukturelemente je Flächeneinheit und der Oberfläche der Strukturelemente.     

Über den Zusammenhang zwischen Gasblasenbildung,Strömung und Seigerung bei der Erstarrung von unberuhigtem Stahl

Theoretische Untersuchung der Seigerung erstarrender Legierungen bei turbulenter Strömung der Schmelze. Aufstellung einer Differentialgleichung für den vor der Erstarrungsfront entstehenden Konzentrationsverlauf und Lösung dieser Diffusionsgleichung bei turbulenter Strömung. Ableitung einer Beziehung zur Berechnung der Geschwindigkeit der durch die aufsteigenden Gasblasen verursachten Strömung in der Restschmelze in Abhängigkeit von der erzeugten Gasmenge. Bestätigung der Rechenergebnisse durch Modellversuche bei Einleiten von Luft in Wasser. Überprüfung der theoretischen Vorstellungen durch Ermittlung der Schwefel-, Phosphor- und Sauerstoffgehalte der Speckschicht und der Restschmelze während des Kochens zweier in 1,5-t-Kokillen steigend vergossener unberuhigter Stähle mit rd. 0,067% C und rd. 0,32% Mn zur Berechnung der Erstarrungsgeschwindigkeit des Stahls, der Strömungsgeschwindigkeit an der Erstarrungsfront und des Stoffübergangskoeffizienten der beim Kochen auftretenden Konvektionsströmung.     

Einfluß der Phasengrenzreaktion auf den Kohlenstofftransport in festen Eisen-Kupfer-Legierungen

Transportvorgänge und Phasengrenzreaktion beim Kohlenstoffaustausch zwischen kohlenstoffhaltiger Gasphase und festen Eisen-Kupfer-Legierungen mit bis zu 4 Atom-% Cu zwischen 900 und 1000°C. Ermittlung des Diffusionskoeffizienten, der Stoffübergangskoeffizienten und der Biot-Zahl für den Stoffübergang aus Auf- und Entkohlungsversuchen mit H₂–CH₄–Gemischen. Untersuchung des Einflusses des Restsauerstoffgehaltes im Reaktionsraum auf Art und damit Geschwindigkeit der Phasengrenzreaktion.     

Einfluß der Strömung auf den Stoffübergang des festen Kohlenstoffs in Eisen-Kohlenstoff-Schmelzen

Untersuchung des Stoffübergangs von festem Kohlenstoff in eine flüssige Eisen-Kohlenstoff-Schmelze für laminare Strömungsverhaltnisse bei konzentrischer Anordnung eines rotierenden Kohlezylinders in der Schmelze. Angabe einer Beziehung zur Ermittlung des Stoffübergangskoeffizienten. Einfluß von Temperatur und unterschiedlichem Kohlematerial.     

Untersuchungen zum Stoffübergang von Mangan aus Fe-Mn-Schmelzen in hoch-FeOn-haltige Schlacken bei permanentem Phasenkontakt

Ermittlung von Stoffübergangskoeffizienten und deren Vergleich mit Schrifttumsangaben. Feststellung von zwei Reaktionsabschnitten nach Aufgabe von flüssiger Frischschlacke auf das ruhende Metallbad in Al₂O₃- und MgO-Tiegeln. Beeinflussung der Stoffübergangsgeschwindigkeit durch Grenzflächenerscheinungen und Vergrößerung der Stoffaustauschfläche durch gleichzeitige Tiegelauflösung.     

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.     

Zur Kinetik des Frischens unter besonderer Berücksichtigung des Sauerstoffaufblas-Verfahrens

Zusammenhang zwischen Stoffübergang und Strömung bei reibungsfreier Parallelströmung, bei laminarer und bei turbulenter Strömung. Berechnung des Stoffübergangskoeffizienten der Metall-Schlacken-Reaktion aus der Umlaufströmung im Sauerstoffaufblas-Konverter. Vergleich mit Versuchsergebnissen. Erörterung der für die Kinetik des Frischens maßgebenden chemischen Gesichtspunkte. Geschwindigkeitsbestimmender Schritt der Metall-Schlacken-Reaktionen. Kinetik der Auflösung des Kalkes. Theorie der Entkohlung im Siemens-Martin-Ofen.     

Reaktion feuerfester Magnesitchromsteine in desoxidierten Eisenschmelzen

Gravimetrische und elektrochemische Untersuchung der Reaktion von Magnesitchrom mit desoxidierten Eisenschmelzen. Aussagen über die Bildung der Oberflächenschicht sowie über die Reaktionsordnung. Ermittlung der Stoffübergangskoeffizienten.     

Verfahrenstechnik — ein Schlüssel zum Verständnis der technischen Hochtemperaturprozesse

Betrachtungen zur Simulierung von Hochtemperaturprozessen durch Modellversuche bei Raumtemperatur. Überprüfung der Ergebnisse von Modellversuchen über das Sauerstoffaufblasverfahren durch Vergleiche mit der Praxis. Aussagen über den Mechanismus der Dispersionsbildung beim Sauerstoffaufblasverfahren und über die Grenzen der Umsatzgeschwindigkeit. Angaben über den Stoffübergangskoeffizienten für Dispersionen.     

Entgasung von Metallschmelzen mit Blasenschwärmen

Mit dem bereits früher vorgestellten Simulationsmodell wird der Stofftransport durch Blasenschwärme untersucht, wobei die kontinuierliche Konzentrationsabnahme der im Bad gelösten Stoffe, der relative Gasgehalt der Schmelze und die Geschwindigkeit der Blasen im Schwarm zusätzlich berücksichtigt wurden. Dabei wurde festgestellt, daß aufsteigende Blasen keine stationäre Geschwindigkeit erreichen, sondern infolge des Stoffübergangs eine (fast konstante) Beschleunigung erfahren, die mit der Ergiebigkeit des Stoffübergangs größer wird. Der relative Gasgehalt ist infolge des Stoffübergangs deutlich größer als der reinen Spülgasmenge entspricht. Der zusätzliche wechselseitige Spüleffekt weiterer gasförmiger Stoffe in der Blase für die anderen in der Schmelze gelösten Gase wird mehrfach verdeutlicht. Der komplizierte wechselseitige Einfluß der operativen Parameter wie Gasdurchsatz und Außendruck sowie der Badzusammensetzung wird im System Stahl/Ar anhand des Stickstoffübergangs untersucht. Zwei weitere indirekte Beweise für die Güte des Modells werden durch Vergleiche der ermittelten mittleren Stoffübergangskoeffizienten mit Schrifttumskorrelationen und der Modellergebnisse für die Wasserstoffentfernung aus Aluminium mit Betriebsergebnissen für die SNIF- und ASR-Verfahren erbracht.     

Kinetik des Wasserstoff- und Stickstoffaustausches zwischen Gasphase und flüssigem Reineisen in Abhängigkeit von Druck,Temperatur und Badbewegung

Messung der Wasserstoff- und Stickstoffaufnahme und -abgabe durch flüssiges Reineisen mit weniger als 50 ppm Sauerstoff oder Schwefel in einer abgeänderten Sieverts-Zelle. Berechnung von Stoffübergangskoeffizienten. Veränderung der Badbewegung durch Heizzylinder aus Molybdän. Ermittlung des geschwindigkeitsbestimmenden Teilschritts durch Veränderung der Grenzflächenkonzentration c*, der Konzentrationsunterschiede (c*?c_o), der Temperatur und durch Absorptions- und Desorptionsversuche. Einfluß einer Schlackendecke auf dem Bad. Messung der Wasserstoffdiffusion in γ-Eisen.     

Wasserstoffdiffusion in flüssigem Eisen und seinen Legierungen mit Chrom,Mangan, Nickel und Silicium

Verknüpfung einer analytischen Näherungslösung zur Beschreibung der Strömung im Tiegel mit der Differentialgleichung für konvektive Diffusion. Berechnung von Wasserstoffdiffusionskoeffizienten aus Messungen der Stoffübergangskoeffizienten von Wasserstoff und Stickstoff an schwach bewegten Eisenschmelzen in Abhängigkeit von Temperatur und Legierungsgehalt. Ermittlung der charakteristischen Strömungsgeschwindigkeit U₀.     

Effusionsverhalten des Wasserstoffs an der Grenzfläche Stahl/Luft

Ermittlung des Wasserstoffgehaltes über den Querschnitt zylindrischer Proben aus Stahl C 45 mit rd. 0,45% C vor und nach Auslagerungen. Ermittlung der Stoffübergangszahl an der Grenzfläche Stahl/Luft aus dem Vergleich der Wasserstoffgehalte vor und nach der Auslagerung durch Anwendung des Näherungsverfahrens von E. Schmidt für räumlich und zeitlich veränderliche Konzentrationsfelder. Prüfung der Anwendbarheit des Verfahrens für zusammengesetzte Glühvorgänge. Untersuchung des Einflusses der Oberflächenbeschaffenheit auf die Wasserstoffeffusion.     

Berechnung der Aufkohlung nach dem Sättigungs-Ausgleichs-Verfahren

Beschreibung eines für thermochemische Diffusionsverfahren mit zeitlich aufeinanderfolgender Stoffübergangs- und Ausgleichsphase allgemeingültigen mathematischen Modells. Anwendung des Modells auf ein Aufkohlungsverfahren mit einem während der Stoffübergangsphase gleichbleibenden, dem Sättigungswert des Austenits entsprechenden Kohlenstoffanteil. Berechnung von zeitlichen und örtlichen Kohlenstoffverteilungen in Abhängigkeit von Temperatur, Eindringtiefe, Dauer der Phasen und anfänglichem Kohlenstoffgehalt.     

Kinetik des Wasserstoff- oder Stickstoffaustausches zwischen Gasphasen und flüssigen Fe-Cr-, Fe-Mn-, Fe-Ni- und Fe-Si-Legierungen bei schwacher Badbewegung

Ermittlung der Geschwindigkeit der Gasaufnahme und -abgabe durch flüssige Eisenlegierungen. Messung von Druck-Zeit-Kurven. Berechnung der Temperatur- und Konzentrationsfunktionen der Dichten der Eisenlegierungen. Berechnung von Stoffübergangskoeffizienten. Einfluß der Elemente Chrom, Mangan, Nickel und Silicium auf den transportkontrollierten Stoffübergang. Deutung dieses Legierungseinflusses durch Diffusion, Konvektion und Grenzflächenspannung.     

Untersuchungen zum Stoffübergang des Mangans und des Schwefels zwischen flüssigem Eisen und flüssiger Schlacke bei verschiedenen Verfahrensweisen

Gleichgewichte der Mangan- und Schwefelverteilung und Grundlagen des Stoffübergangs zwischen Metall und Schlacke. Bestimmung der Stoffübergangskoeffizienten des Mangans für Eisen und FeO-Al₂O₃-Schlacken und des Schwefels für kohlenstoffhaltiges Eisen und CaO-SiO₂-Al₂O₃-Schlacken bei 1550 °C.     

Stoffübergang zwischen Gasen und Flüssigkeiten mit natürlicher Konvektion

Überprüfung des früher abgeleiteten Ausdrucks für den Stoffüberyangskoeffizienten durch Versuche an den Systemen Eisen-Wasserstoff, Eisen-Stickstoff und Silber-Sauerstoff und Vergleich der aus den gemessenen Stoffübergangkoeffizienten berechneten Diffusionskoeffizienten der Gase im jeweiligen Lösungsmittel mit Schrifttumsangaben. Quantitative Angabe der kennzeichnenden Gröβe für die Stoff- und Wärmeaustauschvorgänge bei Flüssigkeiten mit verschwindender Prandtl-Zahl in Abhängigkeit von der Wärmestromdichte als Ursache der Strömung.     

Theoretische und experimentelle Grundlagen der Erstarrungskinetik von Eisen

Konzentrations- und Temperaturverteilung an der Erstarrungsfront bei normaler Erstarrung und beim Zonenschmelzen. Ableitung der Unterkühlungsgleichung für das Zonenschmelzen an der Erstarrungsfront. Temperaturverlauf in der flüssigen Phase beim Zonenschmelzen in Abhängigkeit von der Erstarrungsgeschwindigkeit zwischen 1,14 cm/h und 34 cm/h. Konzentrationsverteilung für Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Silicium in den binären und von Kohlenstoff und Schwefel, Kohlenstoff und Stickstoff sowie Schwefel und Stickstoff in den ternären Systemen. Die effektiven Verteilungskoeffizienten k_e und die Stoffübergangskoeffizienten D/ô. Die Gleichgewichtsverteilungskoeffizienten k₀ sowie die Diffusionskoeffizienten. Berechnung des Unterkühlungsverlaufes der Schmelze an der Erstarrungsfront.     

Der Einfluß der Elemente Mangan,Silizium und Aluminium auf die Geschwindigkeit des Schwefelüberganges

Laboratoriumsversuche zum Einfluß der Elemente Mangan, Silizium und Aluminium auf die Geschwindigkeit des Schwefelüberganges von kohlenstoffgesättigtem Eisen in CaO-SiO₂-Al₂O₃-Schlacken bei 1550 °C. Angabe des Stoffübergangskoeffizienten x für Mangangehalte bis 1,8%, für Siliziumgehalte bis 4,0% und für Aluminiumgehalte bis 1,75%.