Die Aufkohlung von Eisenschmelzen im Graphittiegel,ein weiteres Beispiel von Besonderheiten metallurgischer Reaktionen

Besonderheiten der Reaktionen der Entkohlung von Stahlschmelzen, beim Schmelzen von Roheisen und Hochofenschlacken im Graphittiegel, bei der Entphosphorung hochkohlenstoffhaltiger Eisenschmelzen mit Soda, bei der Oxydation des Siliziums aus Eisenschmelzen. Versuchsergebnisse über den Einfluß von Eisensulfid auf die Aufkohlung von Eisenschmelzen im Graphittiegel. Die Bedeutung des Reaktionsweges. Die Mischungslücke im System Fe–C–S bei 1550 °C, im Graphittiegel verfolgt. Die Wirkung von mangansulfidreichen Schlacken bei Temperaturen bis über 1640 °C.     

Einfluß der Keimbildung auf die Reduktionsgeschwindigkeit von Eisenoxyden

Beschreibung der Versuchsanordnung und Versuchsdurchführung für das Messen der Reduktionsgeschwindigkeit von künstlich hergestellten Probekörpern aus Hämatit, Magnetit und Wüstit im Temperaturbereich von 200 bis 500 °C bei Reduktion mit Wasserstoff. Einflüsse von Inertgas- und Wasserdampfzumischungen auf die Reduktionsgeschwindigkeit. Deutung der Versuche bezüglich eines Mechanismus für die Keimbildung von Eisen und Erörterung des Einflusses der Keimbildung auf den Ablauf der Reduktion von Eisenoxyden.     

Das Verhalten von Phosphor beim Einschmelzen von Eisenschwamm

Beschreibung der Reaktionen bei der Entphosphorung von Stahlschmelzen unter besonderer Berücksichtigung der Verarbeitung von Eisenschwamm. Aufstellung eines Schlackenmodells mit einem pO-Wert als Basizitätsmaß und einem pFe-Wert als Maß für die Oxidationsfähigkeit der Schlacke. Versuche zur Entphosphorung beim kontinuierlichen Einschmelzen von Eisenschwamm im Induktionstiegelofen. Ermittlung der Phosphorverteilung in Abhängigkeit von Temperatur und Schlackenzusammensetzung des Systems CaO—MgO—FeO—SiO₂—Al₂O₃. Aussagen über die Beurteilung der Erze auf ihre Eignung für die Direktreduktion sowie über ihre kostengünstige Weiterverarbeitung zu Stahl.     

Einfluß von Temperatur und Haltedauer beim Spannungsarmglühen auf den Abbau innerer Spannungen und die mechanisch-technologischen Eigenschaften von Stahl 22 NiMoCr 3 7

An einer Bramme aus einer Schmelze des Stahles 22 NiMoCr 3 7 mit rd. 0,2% C, 0,6% Mn, 0,45% Cr, 0,6% Mo und 0,95% Ni Durchführung von Untersuchungen über den Einfluß der Temperatur und der Haltedauer beim Spannungsarmglühen auf die mechanischen Eigenschaften und den Abbau von inneren Spannungen durch Ermittlung der Kennwerte im Zugversuch bei 20 und 350 °C, der Übergangstemperatur im Kerbschlagbiegeversuch für Kerbschlagzähigkeiten von 27 J und 41 J und 50% Anteil an kristallinem Bruchgefüge sowie der Übergangstemperatur im Fallgewichtsversuch (NDT-Temperatur) an bei Temperaturen im Bereich von 450 bis 730 °C jeweils bis zu 100 h geglühten, der Bramme in Querrichtung entnommenen Proben. Härtemessungen in der Wärmeeinflußzone von IIW-Aufschweißproben nach entsprechenden Glühungen. Zeitstand-Zugversuche bei Temperaturen von 450 bis 730 °C mit unterschiedlicher Beanspruchungshöhe und -dauer bis zum Erreichen einer bleibenden Dehnung von wenigstens 0,2%. Erörterung der Ergebnisse mit Folgerungen, besonders für den durch die Verringerung der Härte und die Parameter im Zeitstandversuch mittelbar gekennzeichneten Abbau von inneren Spannungen sowie (hieraus resultierend) für eine vereinfachte Glühbehandlung von Schweißverbindungen.     

Elektrolytische Desoxidation von Eisenschmelzen

Übersichtsbericht zur elektrolytischen Desoxidation von Eisenschmelzen mit Hilfe von Festelektrolytzellen aus dotiertem ZrO₂ oder ThO₂. Laborversuche zur elektrolytischen Desoxidation von Eisenschmelzen bei Gehalten an gelöstem Sauerstoff zwischen 0,050 und 0,00002%. Einfluß der Stromstärke, des Rührens der Schmelze, der Reoxidation der Schmelze über die Gasphase und die Auflösung feuerfester Oxide sowie der Elektronenteilleitfähigkeit der Festelektrolyte auf die Desoxidationsgeschwindigkeit und die erzielbaren Endsauerstoffgehalte der Eisenschmelzen.     

Die Entschwefelung über die Gasphase beim Frischen von Stahleisen durch Sauerstoffaufblasen

Untersuchung der Entschwefelung über die Gasphase beim ?LD?-Verfahren unter Zugabe von Stück- und Feinkalk durch direktes Messen der Schwefelgehalte in den Abgasen beim Frischen von Stahleisen mit Sauerstoff in einem 350-kg-Versuchskonverter und in einem 10-kg-Induktionsofen. Schwefelübergang in die Gasphase bei Versuchen mit und ohne Schlackenbildung. Thermodynamische und kinetische Betrachtungen zur Bildung von Schwefeldioxyd im Brennfleck. Angabe des geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes bei der Entschwefelung. Versuche an einem 35-t-?LD-Kaldo?-Konverter zur Deutung des Schlackeneinflusses auf die Gasentschwefelung bei zum Durchdringen der Schlackenschicht nicht ausreichendem Impuls des Blasstrahles.     

Möglichkeiten der Beeinflussung von Austenitkorngrößen

In einer Übersicht werden die unterschiedichen Mechanismen zusammengestellt, die zu einem Austenitkornwachstum führen können. Anhand von Zahlenbeispielen werden die treibenden Kräfte und die Geschwindigkeiten der Korngrenzenverschiebung aufgrund der einzelnen Vorgänge erläutert. Vor allem durch Einlagern von Teilchen kann die Korngröße des Austenits auch bei hohen Temperaturen klein gehalten werden. Hierbei ist insbesondere die durch Wärmebehandlung einstellbare Größe der Teilchen von besonderer Bedeutung. Die Austenitkorngröße beeinflußt bei einer Abkühlung je nach Ablauf der Umwandlung die Korngröße und die Ausbildung des bei Raumtemperatur vorliegenden Gefüges.     

Berechnung von Temperatur- und Spannungsverteilungen beim Punktschweißen

Anwendung eines speziellen Finite-Element-Programms auf die Berechnung von Temperatur- und Spannungsverteilungen beim Punktschweißen. Gute Übereinstimmung mit Rechenergebnissen im Schrifttum bei umwandlungsfreier Abkühlung. Berücksichtigung des Einflusses der Umwandlungsvorgänge bei der Abkühlung von zentrisch auf 1300°C aufgeheizten Kreisscheiben. Vergleich der nach Temperaturausgleich berechneten Eigenspannungen mit experimentellen Meßwerten. Nachweis, daß die zwischen Rechnung und Experiment bestehenden Diskrepanzen auf Plastizierungen bei Anwendung des Ausbohrverfahrens beruhen.     

Kinetik und Stukturumwandlung bei der Reduktion von Hämatit in Magnetit

Untersuchung des Mechanismus und der Kinetik der Reduktion von Hämatit zu Magnetit mit Kohlenmonoxid-Kohlendioxid-Gemischen als Reduktionsgas. Ermittlung von Aussagen über den alleinigen Ablauf der chemischen Reaktion an feinverteiltem Fe₂O₃-Pulver mit einem Teilchendurchmesser kleiner als 4000 Å. Erörterung der Ergebnisse bei gleichzeitigem Ablaufen von chemischer Reaktion und Diffusion. Ermittlung der Aktivierungsenergien. Aussagen über die Texturveränderungen bei der Reduktion und über die kristallographische Reversibilität bei Reduktion und Oxidation.     

Zur Bildung von oxydischen und sulfidischen Einschlüssen bei der Erstarrung von Stahl

Überlegungen zur Bildung von Einschlüssen bei der Erstarrung von Stahl auf Grundlage der Keimbildungstheorie. Nachweis von Übersättigungen an [Zr] und [O] nach der Desoxydation durch Zirkon. Abhängigkeit der Einschlußbildung von Erstarrungsgeschwindigkeit und Sauerstoffgehalt Bedeutung der Keimbildung von Oxyden für die Verteilung oxydischer und sulfidischer Einschlüsse.     

Auslegung von Düsen zum Gaseinblasen in Schmelzen

Erörterung der physikalischen Verhältnisse an den Düsenmündungen, Ableitung der Strömungsgesetze unter Berücksichtigung der Reibung, Berechnung der erforderlichen Druckverhältnisse und Rohrquerschnitte. Auslegung, Projektierung und Optimierung von Düsen für die Praxis. Betriebskennlinienumrechnung auf verschiedene Gasarten. Vorgehen bei der Auswertung von Meßergebnissen. Bestimmung von Reibungsbeiwerten. Vergleich der Verhältnisse bei reibungsbehafteter (wirklicher) Strömung und einer gedachten reibungsfreien (isentropen) Strömung.     

Prüfung und Beurteilung von Sonden für die Entnahme von Proben aus flüssigem Eisen und Stahl

Forderungen an Einrichtungen für die Probenahme. Erproben von käuflichen Sonden für die Entnahme von Roheisen sowie von Stahl aus Konverter, Pfanne und Gießstrahl. Vergleichende Beurteilung der Sonden. Einsatzmöglichkeiten bei der mechanisierten Probenahme.     

Einfluß von Probengröße und Umformgeschwindigkeit auf die Aufnahme von Fließkurven

Bei der Aufnahme von Fließkurven ist der exakte Einfluß von Probengröße und Umformgeschwindigkeit auf die Fließspannung strittig. Zur quantitativen Ermittlung wurden in Zylinderstauchversuchen für die Werkstoffe Ck45 und X 10 CrNiTi 18 9 bei verschiedenen Umformgeschwindigkeiten und Probengrößen Fließkurven aufgenommen und die Temperaturentwicklung in den Versuchsproben gemessen. Die Untersuchungen haben folgendes gezeigt: Infolge der Umwandlung von Umformarbeit in Wärme nimmt die für die Fließspannung maßgebliche Probentemperatur während der Umformung zu. Diese ?Verfälschung” der Umformtemperatur der Probe wird durch die jeweils vorliegende Wärmeableitung in die Versuchswerkzeuge mehr oder weniger stark kompensiert. Sowohl Probengröße als auch Umformgeschwindigkeit haben über die Beeinflussung dieser Wärmeableitung einen erheblichen Einfluß auf die Fließspannung, wobei bei der Umformgeschwindigkeit dieser Einfluß teilweise den primären, festigkeitssteigernden Einfluß mehr als aufhebt. Nach den vorliegenden Ergebnissen führt die auf Fließkurven aufbauende Berechnung von Umformprozessen nur dann zu exakten Werten, wenn die thermomechanischen Verhältnisse bei Umformprozeß und Fließkurvenaufnahme ähnlich sind. In anderen Fällen ist es allerdings möglich, die jeweils benötigten Fließkurven unter Berücksichtigung der Temperaturverhältnisse mit relativ hoher Genauigkeit aus adiabaten oder isothermen Fließkurven näherungsweise rechnerisch zu bestimmen.     

Der Einfluß von Eisen- und Mangansulfideinschlüssen auf die Korrosion von unlegiertem Stahl in Meerwasser

Mikrokorrosionsprüfungen an Eisen- und Mangansulfideinschlüssen von unlegierten Stählen mit unterschiedlichen Gehalten an Mangan und Schwefel in künstlichem Meerwasser. Ermittlung des Ruhepotentials und Polarisationsversuche zur Erfassung von Lochfraßpotential und Art des Korrosionsangriffs. Beurteilung der experimentellen Grundlagen, die zu der im Schrifttum erwähnten Erkennung einer Lokalkathodenwirkung von Sulfiden unlegierter Stähle bei der Sauerstoffkorrosion im Meerwasser geführt hatten, durch die genannten Untersuchungen.     

Genaue Werte der elastischen Eigenschaften von Eisenwerkstoffen und Formeln zur Texturkorrektur

Erläuterung der Gleichungen zur Ermittlung der Isotropiewerte der elastomechanischen Eigenschaften nach Voigt und Reuß sowie der verbesserten Näherung nach Kröner. Tafeldarstellung der Ergebnisse für den Elastizitätsmodul, den Gleit- oder Schermodul, den Kompressionsmodul und die Poissonsche Querkontraktionszahl bei Eisenwerkstoffen. Ableitung von Gleichungen zur Korrektur von Textureinflüssen bei Stangen aus austenitischem nichtrostendem Stahl im Rahmen von Serienprüfungen.     

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.     

Entsphosphorung von kohlenstoffhaltigen Eisenschmelzen mit Calciumcarbid und Calciumcarbid-Calciumfluorid-Schlacken

Für die bei einer Entphosphorung von Eisenschmelzen mit CaC₂ auftretenden Sättigungszustände des Zustandsdiagramms Fe—C—Ca—P wurden in der Eisenecke mit den für Eisenschmelzen interessierenden technischen Gehalten an P und C folgende sättigende Phasen ermittelt zu: Calcium, Calciumcarbid, Calciumphosphid, Calciumcarbophosphid und Graphit. Aufgrund der gefundenen Versuchsergebnisse führen die geringen P-Gehalte im Bereich der Calcium- und der Calciumcarbidsättigung zunächst zu erhöhten Ca-Werten, ehe im Bereich der Calciumphosphid- und Calciumcarbophosphidsättigung die P-Werte mit steigenden Ca-Gehalten durch ihre Verknüpfung über das Löslichkeitsprodukt abnehmen. Bei der Behandlung von P-haltigen Eisen-Kohlenstoff-Schmelzen mit CaC₂—CaF₂-Schlacken wird die Entphosphorung ebenfalls über in Lösung gegangenes Ca und die Bildung von Calciumphosphid geregelt. Die Entphosphorung ist stark abhängig vom C-Gehalt im Eisen und zeigt nach den eigenen Ergebnissen ein Maximum bei ca. 0,85 Gew.-% C. Jedoch wird durch das verstärkte Auftreten des Calciumcarbophosphids bei höheren Kohlenstoffgehalten auch bei Graphitsättigung der Eisenschmelze noch ein deutlicher P-Abbau bei steigenden Ca-Gehalten gewährleistet. Insgesamt führt die Entphosphorungsbehandlung mit CaC₂—CaF₂-Schlakken zu Abbauergebnissen, die einer Verschiebung der im reinen System Fe—C—Ca—P gefundenen Sättigungszustände zu um den Faktor 2 niedrigeren Werten gleichkommen.     

Laboratoriumsversuche zur Patentierung von Stahldraht aus der Walzhitze

Laboratoriumsversuche zur Vorbereitung und Ergänzung von Betriebsuntersuchungen. Möglichheiten der Direktpatentierung von Stahldraht. Einfluβ der Ringbildung auf die Abkühlung und die Gefügeausbildung. Wirkungen einer zusätzlichen Luftkühlung. Schwierigkeiten bei der Patentierung mit steigendem Walzdrahtdurchmesser. Versuche zur gebrochenen Drahtabkühlung mit Wasser und Luft. Zusammenhänge zwischen Düsenanordnung, Oberflächenbeschaffenheit des Walzdrahtes und Kühlwirkung.     

Untersuchungen zum Hydratationsverhalten von synthetischen Magnesiowüstiten

Eine ausreichende Raumbeständigkeit ist die notwendige Voraussetzung für die Verwendung von Stahlwerksschlacken als Baustoff mit höheren qualitativen Anforderungen im Straßenbau. Die Raumbeständigkeit kann durch Mineralphasen gefährdet werden, die mit Feuchtigkeit unter Volumenzunahme hydratisieren. Zu den hydratisierbaren Mineralphasen zählen Freikalk und in MgO-reichen Schlacken auch bestimmte MgO-Phasen. Mikroskopische Untersuchungen an MgO-reichen LD-Schlacken zeigen, daß das MgO größtenteils in Form von Magnesiowüstiten – Mischkristallen zwischen MgO und FeO/MnO – gebunden vorliegt. Während reines MgO hydratisierbar ist, verhalten sich FeO und MnO inert gegenüber Feuchtigkeit. Anhand von synthetisch hergestellten Magnesiowüstiten unterschiedlicher Zusammensetzung wurde geprüft, welche Mischkri-stalle als hydratisierbar einzustufen sind. Dazu wurden Hydratationsversuche bei unterschiedlichen Temperatur-/Druck-Bedin-gungen durchgeführt. Bei 84°C/0,53 bar war zur Stabilisierung der Magnesiowüstite ein (FeO + MnO)-Gehalt von 30% notwendig, bei 215°C/21 bar lag dieser Gehalt bei 60%. Da sich die Bedingungen bei der Prüfung im Labor von denen in der Straße deutlich unterscheiden, ist die Festlegung eines (FeO + MnO)-Grenzgehalts, durch den Magnesiowüstite unter den in einer Straße herrschenden Bedingungen stabilisiert werden, zur Zeit noch nicht möglich. Solange die Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf die Praxis noch nicht nachgewiesen ist, wird der unter den sehr scharfen Autoklavbedingungen ermittelte MgO-Grenzgehalt von 40% zugrunde gelegt. Als hydratisierbares MgO – oder auch MgO_frei in Analogie zu CaO_frei – werden somit ungebundenes MgO und Magnesiowüstite mit > 40% MgO bezeichnet.     

Das Verhalten von kohlenstoffarmem Stahl bei Wasserstoffbeladung und plastischer Verformung

Verknüpfung der Wasserstoffversprödung des unlegierten Stahls mit der Spaltrißbildung. Vergleich des Einflusses von Spaltrissen, die vor der Verformung vorhanden waren, mit denen, die erst während der Verformung entstehen. Transport des Wasserstoffes während der Verformung bei gleichzeitiger Wasserstoffaufnahme und -abgabe. Einfluß von Kornstruktur, Verformungsgeschwindigkeit, Gesamtverformungsgrad und Verformungsart auf die Wasserstoff-umlagerung bei Verformung.