Bewertung der Ergebnisse von Großzugversuchen mit verschiedenen Versagenskonzepten

Anhand der Ergebnisse von Zugversuchen an mittengekerbten Großproben wurde das Konzept der plastischen Grenzlast, das Konzept von Burdekin-Dawes, die J-Design-Kurve nach Turner, das Konzept von Shih und Kumar, der Two-Criteria-Approach und das FAD nach Pellini überprüft und die Grenzen für die Anwendung aufgezeigt. Mit der plastischen Grenzlast können die Höchstlasten der Großproben abgeschätzt werden, wenn keine Niederspannungsbrüche auftreten. Entsprechend dem Pellini-Konzept wurden oberhalb NDT keine Niederspannungsbrüche beobachtet, wenn jeweils die NDT-Temperatur des Werkstoffbereichs als Bezugsgröße gewählt wurde, in den der Fehler eingebracht war. Mit dem Näherungsverfahren von Shih und Kumar ist bei voll duktilem Bruchverhalten eine Abschätzung der Höchstlastn der Großproben möglich, es ergaben sich aber nicht in jedem Fall konservative Vorhersagen. Mit den anderen untersuchten Konzepten ist eine Abschätzung der kritischen Spannungen und Fehlergrößen möglich, wenn die Werte für den Beginn einer stabilen oder instabilen Rißverlängerung aus dem Bruchmechanikversuch zugrunde gelegt werden.     

Zur isothermen Reduktion von Eisenerzpellets mit Kohlenmonoxid,Wasserstoff und deren Gemischen

Die isotherme Reduktion von Eisenerzpellets mit Kohlenmonoxid, Wasserstoff und deren Gemischen bei Temperaturen zwischen 700 und 1000°C wird experimentell und theoretisch untersucht. Die Meßergebnisse folgen weitgehend einem Rechenmodell, das den topochemischen Verlauf einer oder mehrerer simultaner Reaktionen 1. Ordnung beschreibt und so eine detaillierte Analyse der experimentellen Befunde erlaubt. Die Reduktion mit reinem Wasserstoff ist um etwa eine Größenordnung schneller als die mit reinem Kohlenmonoxid. In Gemischen macht sich die beschleunigende Wirkung des Wasserstoffs besonders bei geringen Zusätzen bemerkbar. So sinkt die Reduktionsdauer auf weniger als die Hälfte, wenn dem Kohlenmonoxid 10% Wasserstoff zugesetzt werden. Die Reduktion durch Kohlenmonoxid ist bei der verwendeten Pelletgröße von 1,3 cm wesentlich diffusionsbestimmt, die durch Wasserstoff dagegen mehr reaktionsbestimmt. Der aus den Meßwerten ermittelte Porendiffusionskoeffizient wächst bei der Reduktion mit Kohlenmonoxid proportional zur fünften bis sechsten Potenz der Absoluttemperatur, was auf eine entsprechende Temperaturabhängigkeit der Porenstruktur schließen läßt. Demgegenüber zeigt jedoch der Porendiffusionskoeffizient bei der Reduktion mit Wasserstoff ein annähernd ideales Verhalten mit einem Temperaturexponenten um 1,5. Die ebenfalls aus den Meßwerten ermittelten Aktivierungsenergien und Häufigkeitsfaktoren der Phasengrenzreaktion liegen für die Reduktion mit Kohlenmonoxid bei 60 kJ/mol bzw. 1000 cm/s und für die Reduktion mit Wasserstoff bei 50 kJ/mol bzw. 700 cm/s. Einer engeren Eingrenzung der Werte steht hier jedoch ebenso wie bei den Porendiffusionskoeffizienten die relativ starke Streuung der aus den Messungen gewonnenen Punkte entgegen.     

Einfluß von Restaustenit auf die Korngröße des Austenits nach der Reaustenitisierung von Stählen für schwere Schmiedestücke

Die Korngröße des Austenits nach der Reaustenitisierung von Stählen für schwere Schmiedestücke wurde in Abhängigkeit von der Art des Ausgangsgefüges, den Wiedererwärmungsbedingungen und den chemischen Zusammensetzungen untersucht. Besonders wurde der Einfluß von Restaustenit im Ausgangsgefüge auf die Korngröße des Austenits nach erneuter Austenitisierung betrachtet. Nach den Ergebnissen bleibt das Austenitkorn bei der Reaustenitisierung von Gefügen der Martensitstufe und der unteren Bainitstufe grob, wenn bei der Wiedererwärmung werkstoffabhängige Grenzerwärmungsgeschwindigkeiten unterschritten werden. Maßgeblich für eine mit zunehmender Erwärmungsgeschwindigkeit – in Abhängigkeit auch von den örtlichen chemischen Zusammensetzungen – mögliche Austenitkornverfeinerung ist das zeitabhängige Wachsen von Restaustenitfilmen zwischen den Kristalliten des Ausgangsgefüges in Konkurrenz zu den Anlaufzeiten für Keimbildung und -wachstum an den Grenzflächen Carbid/Ferrit. Ist wenig oder kein Restaustenit vorhanden, wie in einigen Gefügen der Bainit- bzw. der Perlitstufe, so entsteht der Austenit unabhängig von den Wiedererwärmungsbedingungen durch Neubildung und Wachsen von Austenitkeimen an den Grenzflächen Ferrit/Carbid. Unter den gegebenen Versuchsbedingungen entstand dabei immer ein feines Austenitkorn.     

Modelluntersuchungen zum Zusammenhang zwischen Aufblasbedingungen und Spritzvolumen beim Sauerstoffblasverfahren

Die Untersuchung des Zerteilungsvorganges von Flüssigkeiten durch einen auftreffenden Gasstrahl für Modellsysteme des Sauerstoffaufblasverfahrens hat gezeigt, daß die Instabilität der Vertiefung als entscheidende Größe für das pro Zeiteinheit verspritzte Flüssigkeitsvolumen anzusehen ist. Durch Einsatz moderner digitaler Auswertemethoden zur Ermittlung der Vertiefungsabmessungen, auch als Funktion der Zeit, konnten Beziehungen zwischen den Aufblasbedingungen, dem Vertiefungsvolumen, der Änderungsgeschwindigkeit des Vertiefungsvolumens und der verspritzten Flüssigkeitsmenge abgeleitet werden. Auf Basis dieser Beziehungen wurde die Eindringtiefe des Gasstrahls in die Flüssigkeit als bestimmende Größe für das als Tropfen verspritzte Flüssigkeitsvolumen ermittelt. Das anhand der Modellsysteme ermittelte Spritzvolumen stimmt größenordnungsmäßig mit den für Betriebskonverter bekannten Werten überein. Die Ergebnisse machen auch verständlicher, warum in der Praxis Maßnahmen zur Steigerung der Durchmischungsintensität des Konverterbades zusätzlich zum Aufblasen von oben angewendet werden.     

Messung von Phasen im Sinter und die Auswirkung bestimmter Phasen auf den Koksverbrauch im Hochofen

Mit einem Bildanalysesystem werden die im Sinter mit unterschiedlicher Basizität sich ändernden Phasenanteile gemessen. Die bei höher basischem Sinter vermehrt auftretenden Schwierigkeiten der Differenzierung der Sinterphasen werden auf die Überlappung der Grauwertreflexionsbereiche von Kalkferriten und Magnetit zurückgeführt. In Gleichgewichtsmessungen mit CO/CO₂-Gemischen in einer Thermowaagenanlage konnte gezeigt werden, daß insbesondere der C₂F nahezu unabhängig von der Temperatur erst bei einer Gaszusammensetzung von CO₂’ = 21 % zu Eisen und CaO umgesetzt wird. Dieses Ergebnis ist um so mehr von Bedeutung, als daß alle Arten der Kalkferrite während ihrer Reduktionsumsetzung diesen Ferrit C₂F bilden. Für den Sauerstoffaustausch zwischen absinkendem Möller und aufsteigendem reduzierendem Gas bedeutet die Reduktion der Ferrite C₂F, CF und CF₂ bei 900°C für die den Brennstoffverbrauch bestimmende Wüstitecke eine Verschiebung sowohl in Richtung mehr abzubauenden Sauerstoffes als auch zu höherem Reduktionspotential. Für eine ausgeglichene Wärme- und Sauerstoffbilanz im Hochofen bedeutet dies, daß das Reduktionsvermögen des aufsteigenden Gases an der den Brennstoffverbrauch bestimmenden Wüstitecke höher liegen muß. Dies hat zur Folge, daß zunehmende Kalkferritanteile im Sinter zu einem Anstieg des Brennstoffverbrauches führen.     

Mathematisches Modell zur dynamischen Abdichtung beim Eingießen und gleichzeitigem Erstarren von Stahl in einer mitlaufenden Kokille

In dem vorliegenden Forschungsbericht wurde der Frage nachgegangen, unter welchen Voraussetzungen ein dynamisches Abdichten des Spaltes zwischen einer waagerecht liegenden Düse und beweglichen Kokillenwänden gegenüber eindringendem Metall in einer Gießanlage mit mitlaufender Kokille möglich ist. Dazu wurde ein mathematisches Modell entwickelt, welches das thermische und hydrodynamische Gleichgewicht zwischen in den Spalt einströmendem flüssigem Metall und abströmendem Erstarrten beschreibt. Es wird deutlich, daß immer flüssiges Metall in den Spalt einströmt. Wie weit dieses jedoch einfließt, hängt für Stahl hauptsächlich von den Parametern Gießgeschwindigkeit und Wärmedurchgangswiderstand zwischen dem Erstarrten und der Kokillenoberfläche ab. Wird insbesondere eine gute Wärmeabfuhr an die Kokillenwände erzielt, so kann die Eindringtiefe dieselbe Größenordnung wie die Spalthöhe annehmen. Darüber hinaus wurde abgeschätzt, unter welchen Voraussetzungen Schwingungen der Eindringtiefe durch Oberflächenspannungseinfluß auftreten können. Diese mit dem Oberflächenspannungseinfluß berechneten Eindringtiefen sind jedoch kleiner als diejenigen, die mit Hilfe des mathematischen Modells ermittelt wurden. Dieses liefert folglich Werte, die man als ?nach oben hin abgeschätzt” bezeichnen kann. Mit Hilfe des vorgestellten mathematischen Modells läßt sich zeigen, daß die dynamische Abdichtung eines Spaltes zwischen Düse und sich bewegender Kokillenwand möglich ist. Dabei weisen die Ergebnisse Größenordnungen auf, die technisch zu realisieren sind.     

Beitrag zur Charakterisierung der Karbonitride in mikrolegierten Stählen

Zur genaueren Kennzeichnung von Karbonitriden, die in mikrolegierten Stählen auftreten, kann ein thermodynamisch abgeleitetes Mischungsmodell aus der Literatur zur Bestimmung der Stöchiometrie herangezogen werden. Im Fall von zwei metallischen Mikrolegierungselementen kann das Modell entsprechend erweitert werden, wenn eine starke thermodynamische Ähnlichkeit beider Mikrolegierungselemente vorhanden ist. Hiermit ist eine Beschreibung von vierkomponentigen Verbindungen in Stählen, die z. B. mit Nb und V legiert sind, möglich. Die Wechselwirkung der Karbonitride mit vorhandenen Aluminiumnitriden kann durch Betrachtung einer schrittweisen Aufteilung des Gesamtstickstoffgehaltes für jede erreichte Temperatur bearbeitet werden. Die Berechnung der Karbonitridverbindungen von drei mikrolegierten Stählen, die entweder nur mit Nb bzw. V sowie mit Nb und V legiert sind, zeigt bei Temperaturen oberhalb 900°C einen zunehmenden Austausch des Kohlenstoffs durch Stickstoff mit steigender Temperatur. Im Stahl, der mit Nb und V legiert ist und in dem vierkomponentige Nb,V-Karbonitride berechnet werden können, führt das gegenüber den reinen Nb-Karbonitriden zusätzlich vorhandene Vanadium zu einer Stabilisierung des Kohlenstoffgehaltes und – bei tiefen Temperaturen – des Karbonitrids allgemein. Zur weiteren Vereinfachung und eindeutigen Charakterisierung der Karbonitride können alle bei 900°C gebildeten Verbindungen als beständig angesehen werden. Durch sie wird das Kornwachstumsverhalten dreier unterschiedlicher Stähle sehr gut beschrieben, was insbesondere den Ansatz von vierkomponentigen Verbindungen im Stahl mit zwei metallischen Mikrolegierungselementen rechtfertigt.     

Lösungsglühen von Carbiden bei relativ niedrigen Temperaturen und Überprüfung mit elektrochemischen Methoden

In der vorliegenden Arbeit wird über Wärmebehandlungen zur Lösung von Chromcarbiden als Vorbeugungsmaßnahme zur Verhinderung der interkristallinen Korrosion berichtet. Vor dem Hintergrund einer möglichen Energieeinsparung wurde ein Temperaturbereich gewählt, der knapp unter dem der industriellen Praxis von 1050°C liegt. Gleichzeitig werden die elektrochemischen Untersuchungsmethoden der Anfälligkeit für interkristalline Korrosion den genormten Methoden gegenübergestellt, um die Anwendungsmöglichkeiten und ihre Verläßlichkeit zu bewerten und einzustufen. Die Ergebnisse zeigen, daß dem Kornzerfall durch Wärmebehandlungen bei 950°C entgegengewirkt werden kann. In vielen Fällen wird diese Temperatur, die rund 100°C unter der in der Industrie angewandten liegt, eine bedeutende Energieeinsparung beinhalten. Allerdings ist diese niedrige Lösungsglühtemperatur nur für molybdänfreie Stähle anzuwenden; für molybdänhaltige, nichtrostende Stähle ist bei Gehalten über rd. 2,5 % Mo eine höhere Lösungsglühtemperatur nach wie vor erforderlich. Das elektrochemische E.P.R.-Verfahren ist eng mit den Versuchen A, C und E der Norm ASTM-A-262 verknüpft. Diese Tatsache wie auch die Einfachheit, Schnelligkeit und der zerstörungsfreie Charakter führen die Autoren zu der Überzeugung, daß die elektrochemische Methode ein idealer Test zur Ermittlung der Anfälligkeit für interkristalline Korrosion ist.     

Möglichkeiten zur Beeinflussung von Umwandlungstemperaturen am Beispiel zweier hochlegierter Warmarbeitsstähle

Mit Hilfe einer dilatometrischen Meßeinrichtung erfolgte zunächst für die zwei vergleichend gegenübergestellten Stähle × 30 WCrV 9 3 und × 30 WCrV 5 3 die Bestimmung von Zeit-Temperatur-Austenitisierungs-Schaubildern mit dem Parameter der Martensitbildungstemperatur. Hierbei ist festzustellen, daß bei gleichen Aufheizgeschwindigkeiten und Austenitisierungstem-peraturen die martensitische Umwandlung bei dem höher wolframhaltigen Stahl früher eintritt als bei dem Vergleichswerkstoff. Hieraus ist abzuleiten, daß der erhöhte Wolframgehalt die Umwandlungsträgheit des Austenit abbaut. Ferner wurde der Frage nachgegangen, in welcher Weise Phasenveränderungen auftreten, wenn Formänderungen im Phasengebiet des unterkühlten Austenit mit langen Phasenanlaufzeiten der Perlitbildung vorgenommen werden. Für beide Stähle gilt gleichermaßen, daß umforminduzierte Spannungen das Phasenfeld des Perlit zu kürzeren Zeiten verschieben, wobei jedoch die bekannten Zusammenhänge der Keimbildung und des Keimwachstums erhalten bleiben. Aufgrund der um 100°C höher gewählten Austenitisierungstemperatur und der hiermit einhergehenden Karbidauflösung tritt eine Austenitstabilisierung ein, die bei dem Stahl × 30 WCrV 9 3 durch den Wolframgehalt nicht wieder rückgängig gemacht werden kann. Insofern stellt sich dieser Stahl im Vergleich zum Stahl × 30WCrV 5 3 als Umwandlungsträger dar. Schließen sich dem Umformvorgang eine isotherme Haltephase mit einer teilperlitischen Phasenumwandlung und ein folgender Abkühlvorgang an, ist ein zeitabhängiger Anstieg der Martensit- (Bainit-) Bildungstemperatur zu beobachten. Formänderungen selbst senken durch den von ihnen erzeugten Eigenspannungszustand diese Umwandlungstemperatur.     

Fortschritte in der quantitativen Mikrobereichsanalyse von Stickstoff in Stahl

Die Mikrobereichsanalyse von Stickstoff im Gefüge der Stähle wurde weiterentwickelt. Dazu wurden Röntgen-Mikrosonden in zehn Laboratorien und Augerelektronen-Mikrosonden in zwei Laboratorien eingesetzt. Verschiedene Serien von Eich- bzw. Standardproben wurden hergestellt und charakterisiert, um damit die Voraussetzung der quantitativen Bestimmung der Stickstoffmassenanteile zu schaffen. Es hat sich herausgestellt, daß eine Standardprobe, bestehend aus homogenem Fe₄N, in den meisten Fällen hervorragend geeignet ist, um die Massenanteile von Stickstoff in Stählen mit bis zu 8 % Stickstoff-Massenanteil ohne ZAF-Korrektur zu bestimmen. Die erreichten Nachweisgrenzen für den Anteil von Stickstoff im Stahl, die meßtechnisch praktikabel sind, betragen für die Röntgen-Mikroanalyse (XMA) 0,02 % Massenanteil und für die Augerelektronen-Mikroanalyse (AES) 0,1 %. Die Richtigkeit der Stickstoffbestimmung wurde mit den verschiedenen Serien der im Rahmen dieser Arbeit hergestellten Standardproben ermittelt. Außerdem wurde das ZAF-Korrekturverfahren nach Büchner und Pitsch so modifiziert, daß es jetzt nicht nur für Stickstoff, sondern auch für die anderen leichten Elemente verwendbar ist. Die AES weist im Vergleich zur XMA einige Besonderheiten auf, die auch bei der Analyse des Stickstoffs sichtbar wurden. Die Richtigkeit der mit AES bestimmten Stickstoff-Massenanteile wurde mit den Standardproben überprüft. Die erarbeitete Analysentechnik wurde computergestützt bei austenitischen Chrom-Nickel-Stählen angewendet.     

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.     

Einfluß der Metall- und Schlackengehalte sowie der Temperatur auf die Entphosphorung mit kalkgesättigten Frischschlacken bei 1600 und 1700°C

Um niedrigste Phosphorgehalte im Stahl während des Frischprozesses einstellen zu können, ist die genaue Kenntnis der Einflüsse auf das Gleichgewicht zwischen Metall und Schlacke erforderlich. Daher wurde in Laborversuchen die gemeinsame Mangan-und Phosphoroxidation aus Eisenschmelzen durch im Kalktiegel gesättigte, komplexe Frischschlacken bei 1600 und 1700°C untersucht. Die Mangangehalte des Metallbades wurden zwischen 0 und 0,36 % variiert. Zunächst werden die Eisen- und die Manganreaktionen durchleuchtet. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt eine ausgeprägte Neigung zur Entmischung entlang der Kalksättigung. Die Phosphorgehalte des Metallbades sind bei niedrigen Phosphorgehalten der Schlacke eine lineare Funktion der (PO^3-₄)-Gehalte. Neben dem Einfluß der Eisengehalte der Schlacke und der Temperatur spielt die Wirkung des Bad-Mangans für die Werte der Phosphorverteilung zwischen Schlacke und Metall eine wichtige Rolle. Die Kennzahlen der Reaktionen werden als Funktion der Temperatur, der Eisengehalte der Schlacke und der Mangangehalte angegeben.     

Untersuchungen zur Löslichkeit,Korngrenzensegregation und chemisch-analytischen Bestimmung des Tellurs im Eisen

Die Löslichkeit von Tellur in Eisen wurde durch licht- und elektronenmikroskopische Prüfung von Fe–Te-Legierungen auf Ausscheidungen bestimmt. In α-Eisen bei 700°C sind etwa 50 ppm und bei 850°C 120 ppm löslich, in γ-Eisen lösen sich bei 930°C 5 ppm und bei 1000°C 22 ppm Te. Bei höheren Konzentrationen wird FeTe_0,9 festgestellt. In Fe–Mn–Te-Legierungen wird das Te als Mangantellurid gebunden, dieses bildet Einschlüsse gemeinsam mit Mangansulfid. In Fe–Ti–Te-Legierungen wird nur ein kleiner Anteil Te in Titansulfiden gelöst. Tellur segregiert an die Korngrenzen von α- und γ-Eisen und bewirkt interkristallinen Bruch. Die mit AES bestimmten Korngrenzenkonzentrationen nehmen mit der Lösungskonzentration zu und erreichen bei Überschreiten der Löslichkeit einen Sättigungswert. Die Korngrenzensegregation nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Tellur bewirkt eine auffallende Facettierung der Korngrenzflächen, es entstehen Strukturen mit Terrassen und Stufen. Die Proben brechen hierdurch bereits während der Auslagerung an den Korngrenzen auf und zeigen Kornzerfall. In Mn-haltigen Proben wird keine Korngrenzensegregation des Te beobachtet, wenn das Tellur völlig vom Mangan abgebunden ist; in diesem Fall ist der interkristalline Anteil der Bruchflächen sehr gering. Die chemische Bestimmung von Tellur in Eisen und Stählen kann sehr vorteilhaft mit der Atomabsorptionsspektroskopie durchgeführt werden, es wurden die Flammen- und die Graphitrohrmethode untersucht. Die Bestimmung kleiner Tellurgehalte in Stählen durch Atomisieren im Graphitrohr wird durch Chlorid, Chrom, Mangan und Nickel beeinflußt. Zu einer deutlichen Optimierung des Atomisierungsablaufs führt das Atomisieren von einer in das Graphitrohr eingeführten Plattform. Lediglich Mangan vermindert dann die Intensität des Absorptionssignals. Es wird eine Nachweisgrenze von 0,2 ppm Tellur bei einer relativen Standardabweichung von 30% erreicht. Mit der Flammentechnik gelingt die Bestimmung bis zu 50 ppm Tellur.     

Dauerschwingverhalten nichtrostender Stähle unter gleichzeitiger korrosiver Beanspruchung,Teil 2: Schwingungsrißkorrosionsverhalten

In dieser Arbeit werden die bisher am Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Mechanische Technologie der Universität Kaiserslautern durchgeführten Untersuchungen auf dem Gebiet des Schwingungsrißkorrosionsverhaltens nichtrostender Stähle dargestellt. Eine Prüfapparatur zur Durchführung von Dauerschwingversuchen bei kontrollierter elektrochemischer Korrosion wird beschrieben. Die dynamischen Festigkeitskennwerte des untersuchten Stahles X 5 CrTi 12 (1.4512) liegen bei überlagerter Korrosion durch das Modellkondensat wesentlich unter den an Luft ermittelten Werten. Eine Dauerschwingfestigkeit kann erwartungsgemäß nicht bestimmt werden. Der Einfluß der Elektrolyttemperatur von maximal 80°C auf die Schwingfestigkeit ist bei den gewählten Versuchsparametern von untergeordneter Bedeutung. Durch Messung des zeitlichen Verlaufs des freien Korrosionspotentials kann ein Zusammenhang zwischen der Lebensdauer der Schwingproben und der Länge der sich einstellenden Potentialstufen festgestellt werden. Durch Aufprägen geeigneter elektrochemischer Potentiale im potentiostatischen Halteversuch ist eine deutliche Erhöhung der Zeitschwingfestigkeit gegenüber dem unkontrollierten Zustand möglich.     

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.     

Grundlagen des Thermocoil-Verfahrens zur Herstellung höherfester Betonstähle auf Drahtwalzanlagen

Die anlagentechnischen und technologischen Bedingungen von modernen Drahtwalzanlagen bieten besondere Möglichkeiten zur Herstellung von höherfesten Betonstählen durch thermomechanische Behandlung. Vorverformungen in der Vor- und Mittelstaffel und die hohe und schnelle Endumformung im Drahtblock führen zu einem sehr feinkörnigem Austenitgefüge am Ende des Umformprozesses, das durch eine auf die chemische Zusammensetzung des Stahles abgestimmte Druckwasserkühlung im Anschluß an den Walzprozeß in ein entsprechend feinkörniges Sekundärgefüge, gegebenenfalls kombiniert mit einer partiellen Vergütung (Vergütung der Randzone), umgewandelt werden kann. Die zeitliche Veränderung der Temperaturverteilung über den Querschnitt im Verlauf der Druckwasserkühlung und des nachfolgenden Temperaturausgleichs an Luft läßt sich mit geeigneten mathematischen Modellen berechnen, so daß aus den bekannten Zusammenhängen zwischen Eigenschaften, Struktur und Abkühlbedingungen die anlagentechnischen Parameter für die thermomechanische Behandlung von Betonstählen auf Drahtwalzanlagen rechnerisch ermittelt werden können. Die Beherrschung der beim Durchlauf durch die Wasserkühlstrecke auf den Walzdraht wirkenden Bremskräfte erfordert eine spezielle Technologie für den Betrieb der Drahttreiber.     

Einfluß der Warmverformung auf das Umwandlungsverhalten und das Gefüge von verschiedenen niedriglegierten Stählen

Bei der Ermittlung von kontinuierlichen ZTU-Schaubildern unter dem Einfluß einer Warmverformung von rund 50% wurde festgestellt, daß die Wechselbeziehungen zwischen der verformungs- und legierungsbedingten Realstruktur des Austenits und den Umwandlungsvorgängen bei der anschließenden Abkühlung sich stark auf die Kinetik der γ/α-Umwandlung auswirkt. Änderungen im Löslichkeitsverhalten und in der Diffusionskinetik der Legierungselemente sowie in der Selbstdiffusion des Eisens als Folge der durch die bei der Umformung eingebrachten Gitterfehler im Austenit beeinflussen sowohl die Keimbildung als auch das Wachstum der verschiedenen Umwandlungsphasen. Die Ergebnisse von Versuchen an mehreren niedriglegierten Kohlenstoffstählen zeigen auf, daß die Austenitumwandlung zu Ferrit und Perlit durch eine erhöhte Konzentration an Gitterleerstellen infolge der Warmumformung beschleunigt wird. Die martensitische Umwandlung wird ebenso von der Defektstellenkonzentration im verformten Austenit in dem Sinne beeinflußt, daß die Martensit-Starttemperatur M_s im Vergleich zum unverformten Zustand zu etwa 30 bis 40°C niedrigeren Werten verschoben wird. Es liegen Beweise vor, daß die Erniedrigung der M_s-Temperatur zusätzlich mit der Entstehung einer starken {123} ?412?-Austenittextur verknüpft ist. Bei umwandlungsträgen Stahlsorten wurden beim kontinuierlichen Abkühlen umwandlungsfreie Bereiche zwischen der Ferrit/Perlit- und Bainitstufe als Folge der Warmumformung festgestellt. Teilweise wird die bainitische Umwandlung völlig unterdrückt. Die Ausbildung einer starken Textur im Austenit vor der Bainitumwandlung führt zu einer Senkung der Bainit-Starttemperatur von bis zu 100°C bei höheren Abkühlraten.     

Die Ursache für die drastische Steigerung des Beizabtrages bei Emaillierstahlblechen durch Schwefelwasserstoff

An Reinsteisen in Schwefelsäure wurden eine hohe Wasserstoffüberspannung und ein verhältnismäßig niedriger Beizabtrag gefunden. Durch Einleiten von H₂S in die Säure erniedrigte sich die Überspannung erheblich, und der Beizabtrag wurde erhöht. Im Gegensatz dazu zeigte ein übliches Emaillierstahlblech keine Wasserstoffüberspannung; hier genügte offenbar der aus dem Stahlblech entstehende naszierende Schwefelwasserstoff, um den Beizabtrag gegenüber Reinsteisen zu erhöhen. Diese Wirkung des Schwefelwasserstoffes beruht auf der Beseitigung des atomaren, an der Blechoberfläche adsorbierten und den Säureangriff hemmenden Wasserstoffes. H₂S wird dadurch nicht verbraucht, sondern reichert sich im Gegenteil durch die Stahlauflösung in der Säure an bis zu einer Grenze, die durch die Verflüchtigung gegeben ist. Es handelt sich also um eine Autokatalyse. Der wahrscheinliche Reaktionsmechanismus wird diskutiert. Diese Zusammenhänge erklären die in vorangehenden Arbeiten gemachten Beobachtungen über die starke Erhöhung der Beizabträge durch Schwefelwasserstoff bzw. Sulfide. Die bekannte Grenze für das Cu/S-Verhältnis = 2 nach T. P. Hoare und D. J. Havenhand hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit von einfachen Stählen läßt sich nach den vorliegenden Befunden einfach erklären. Auf die Doppelrolle des Sulfidschwefels beim Beizen (beizfördernd bzw. beizhemmend als Inhibitor) wird kurz eingegangen.     

Reaktionen zwischen Dolomitsteinen und Stahlwerksschlacken

Einfluß der Schlackenströmung auf den Verschleiß feuerfester Steine. Laboratoriumsversuche im Tammannofen mit rotierenden Scheiben als Proben zur Untersuchung des Verschleißes von Dolomitsteinen durch Stahlwerksschlacken bei 1400 und 1600°C. Einfluß der Schlackenzusammensetzung und der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe auf den Verschleiß. Bildung von Periklas-Schutzschichten. Oberflächliche Ablösung und Erosion als Verschleißmechanismen; Bedingungen für das Auftreten des jeweiligen Mechanismus. Abhängigkeit der Verschleißgeschwindigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe bei oberflächlicher Ablösung. Errechnung des Diffusionskoeffizienten der Schlacke. Schlußfolgerungen aus den Versuchsergebnissen für den Betrieb.     

Maßnahmen zur Verbesserung der Richtigkeit von Stahlanalysen mit Automaten

Das Verhältnis der Vergleichbarkeit zwischen den Laboratorien zu der Wiederholbarkeit innerhalb der Laboratorien bei der Erstellung von analytischen Informationen läßt auf systematische Unterschiede zwischen den Laboratorien schließen. Die so konstatierte unterschiedlich gute Beschreibung der Realität soll durch Erzeugen analytischer Informationen größtmöglicher Richtigkeit verbessert werden. Das wird erreicht durch Referenz; das ist eine definierte Atomzahl des Analyten, die nach einer Voranalyse durch Rekonstitution der Probenportion in Form einer festen oder flüssigen Lösung den gleichen physikalischen und chemischen Bedingungen ausgesetzt wird wie die Analysenprobe. Es werden der Produktion angepaßte sekundäre Referenzproben erzeugt für die Eichkontrolle der Analysengeräte nach mehreren Methoden. Dabei soll schließlich durch minimalen Aufwand eine maximale Übertragung des Vertrauens in die Referenz auf den Analyten in der Analysenprobe gesichert werden.