Die Verknüpfung von Last-Zeit-Funktionen zu zweidimensionalen Verteilungen und ihre Nutzung zur Analyse des Bauteilverhaltens

Die Berechnungsmethodik für kleine Entwicklungsschritte in der Anlagentechnik mit empirischen Formeln und die Notwendigkeit einer wirklichkeitsnahen Bemessungsmethodik bei Entwicklungssprüngen. Die Darstellung der Zeitfunktionen, die vom statistisch streuenden Arbeitsprozeß und vom Eigenverhalten der Anlagen bestimmt werden, in der Form von ein- und zweidimensionalen Wahrscheinlichkeitsverteilungen (Kollektive), die das Arbeitsfeld des Anlagenteils beanspruchungsgerecht kennzeichnen. Am Beispiel der Walzenzapfenlagerung einer Blockbrammenstraße und einer Grobblechstraße wird gezeigt, daß das Lagerlast-Drehfrequenz-Feld wichtige Informationen für die betriebssichere Bemessung und Prozeßführung enthält. Es kann mit dem von der Lagerung ertragbaren Arbeitsfeld in Beziehung gesetzt werden.     

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.     

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.     

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.     

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.     

Zur Kinetik der Cr23C6-Ausscheidung in rostfreiem Stahl mit 18% Cr und 8% Ni

Die vorliegende Arbeit stellt eine neue Hypothese zur Karbidausscheidung in rostfreien, austenitischen Stählen auf. Diese Karbidbildung verursacht die Anfälligkeit für interkristalline Korrosion. Im Gegensatz zu der verbreiteten Vorstellung, daß die Chromdiffusion der bestimmende Vorgang für die Kinetik ist, wird hier von der Annahme ausgegangen, daß es die Kohlenstoffdiffusion sei. Da die Chromatome substitutionell eingelagert sind, läuft die Chromdiffusion sehr langsam ab; die Diffusion der interstitiell eingelagerten Kohlenstoffatome erfolgt über die Gitterlücken und ist damit um 5 Größenordnungen schneller. Die Hypothese wird gestützt durch die Tatsachen, daß die Kohlenstoffkonzentration in der Legierung viel kleiner als die des Chroms ist, daß die Diffusionswege für Kohlenstoff viel größer sind, der Kohlenstoffübersättigungsgrad jedoch viel kleiner ist und schließlich, daß die Chromdiffusion entlang der Korngrenzen abläuft, wo sie 10⁶ mal schneller abläuft als im Korninneren. Ein Stahl mit 0,08% C wird unterschiedlich lang bei 3 Sensibilisierungstemperaturen angelassen. Der bei der Temperatur flüssiger Luft gemessene elektrische Widerstand der Proben ist – nach einer Oxalsäure-Behandlung – ein Maß für die ausgeschiedene Karbidmenge. Unter Voraussetzung des bekannten Mechanismus’ der Zementitbildung erhält man theoretische Vorstellungen, die auch bei der Chromkarbidbildung Voraussagen ermöglichen, die sich in guter Übereinstimmung mit den experimentell ermittelten Daten befinden.     

Strömung expandierender Gase durch verdichtete Haufwerke

Die bei der Durchströmung von Schüttungen verwendeten Widerstandsgesetze stützen sich auf charakteristische Kenngrößen von Schüttgütern, die eine absolut lose Strukturierung besitzen. Bei einem derart ideal vorliegenden Haufwerk geht man davon aus, daß eine stochastische und gleichmäßige Anordnung von Strömungskanälen existiert, wobei jegliche Veränderung des Durchströmungsverhaltens bei einer Neuorientierung der Schüttung eindeutig durch eine zu messende Veränderung ihrer Gesamtporosität beschrieben werden kann. Geringe Drücke bei leicht plastizierbaren Stoffen durch Lagerung bzw. Transport und Füllung oder zusätzliche thermische Beeinflussung im Betrieb führen jedoch zu einer teilweisen Verdichtung des Feststoffes und damit zu einem Zusetzen von Strömungskanälen, so daß die für die Durchströmung eines Gases zur Verfügung stehende Porosität geringer wird als dies die meßtechnisch erfaßbare Veränderung der Gesamtporosität beschreiben könnte. Dies führt dazu, daß der Druckverlust auch bereits bei leicht verdichteten Schüttgütern höher ausfallen kann und damit eine Durchströmbarkeit vorliegt, die geringer ist als die aus den normalen Widerstandsgesetzen für lose Schüttungen ermittelte.     

Betriebsuntersuchungen und Berechnungsverfahren zur Aufstellung des energetisch optimalen Walzplanes für das Walzen auf kontinuierlichen Warmband-Fertigstraßen

Aufteilung des Energiebedarfs beim Walzen. Darstellung der Verformungs- und der Verlustarbeiten in Bestimmungsgleichungen und Zurückfuhrung auf verformungs- und anlagetechnische Kenngrößen. Prüfung bekannter Rechenverfahren und Ableitung neuer Beziehungen für die Kenngrößen auf Grund von Betriebsuntersuchungen. Beurteilung der Ausgangsgleichung für die Walzarbeit beim Bandwalzen auf kontinuierlichen Straßen über die Verteilung der Stichabnahmen auf die einzelnen Walzgerüste und die Wahl des Geschwindigkeitsniveaus. Angabe von Richtlinien zur Aufstellung von Stichplänen mit den geringsten Energiekosten für Planung und Betrieb.     

Einfluß der Bainitausbildung auf die Zähigkeit von unlegierten Baustählen

Bei dem Zweikomponentengefüge Bainit sollte der Einfluß der Ausbildungsform auf die Zähigkeitseigenschaften, hier repräsentiert durch die Kerbschlagarbeit, untersucht werden. In Proben aus zwei Stählen, deren Zusammensetzungen den Sorten StE 690 bzw. StE 355 entsprechen, wurden durch unterschiedliche Wärmebehandlungen oder durch Variation des Mangangehaltes verschiedenartige Bainitstrukturen eingestellt. Es wurde gefunden, daß die Bainitstruktur einen sehr starken Einfluß auf die Temperaturlage der Kerbschlagarbeit-Temperatur-Kurven ausübt. Ein Übergang von feinnadeligem zu körnigem Bainit führt zu einer Verschiebung der Übergangstemperatur von über 100 K. Dieser starke Einfluß wird dadurch erklärt, daß bei nadeligem Bainit die Nadelbreite und bei körnigem Bainit die ehemalige Austenitkorngröße für die effektive Korngröße maßgebend sind.     

Optimierung kontinuierlich betriebener Durchlauföfen mit Hilfe von Teilbilanzen

Bei der energetischen Optimierung von Durchlauföfen ist insbesondere die Frage zu beantworten, in welcher Weise der Gesamtprozeß von seinen Teilprozessen - wie z. B. Vorwärmung des Gutes in der Vorwärmzone, Erwärmung des Gutes im beheizten Ofenteil und Luftvorwärmung im Rekuperator - beeinflußt wird. Dazu ist es zweckmäßig, außer einer Gesamtbilanz Teilbilanzen für die einzelnen Prozeßstufen aufzustellen. Die Verknüpfungen zwischen den Wirkungsgraden der Teilprozesse mit den entsprechenden Wirkungsgraden für den Gesamtprozeß liefern dann die gesuchten Beziehungen. Dabei zeigt sich, daß es aus energetischen Gründen gleichgültig ist, ob eine Wärmerückgewinnung durch Vorwärmung des Wärmgutes oder durch Vorwärmung der Verbrennungsluft erreicht wird. Es hängt aber von der Art des Brennstoffes ab, in welchem Maße eine Luftvorwärmung möglich ist. Insbesondere bei Öfen mit Schwachgasbeheizung (Gichtgas) ist eine relativ hohe Gutvorwärmung erforderlich, was bekanntlich zu Bauformen mit langer Vorwärmzone führt. Zur Bestimmung der im einzelnen benötigten Ofenlängen sind die maßgebenden Gleichungen für die Wärmeübertragung und gegebenenfalls für den Ausbrandverlauf hinzuzuziehen.     

Stoffaustauschvorgänge zwischen Stickstoff oder Wasserstoff und flüssigen Eisenlegierungen

Erläuterung der Diffusionsgrenzschicht anhand im Schrifttum mitgeteilter Modelle. Einfluß physikalischer und chemischer Versuchsparameter auf die Absorption und Effusion von Wasserstoff und Stickstoff in flüssigen Eisenlegierungen. Konzentrationsabhängigkeit der Dicke der Diffusionsgrenzschicht in einigen eisenreichen Systemen. Erörterung des Einflusses oberflächenaktiver Elemente auf das Absorptionsvermögen von Schmelzen für Stickstoff sowie Folgerungen für den Reaktionsmechanismus. Zusammenhang zwischen Oberflächenspannung und Reaktionsgeschwindigkeiten als Möglichkeit zur Vorausberechnung der Stickstoffabsorption.     

Numerische Verfahren zur Fließspannungsanalyse

Zur Beschreibung der Fließkurven und Analyse des Verfestigungsverhaltens von Werkstoffen werden vielfach Potenzansätze wie die Hollomon- und die Ludwik-Gleichung angewendet. Eine neue Methode zur verbesserten Approximation der gemessenen Fließkurven mit bekannten Potenzansätzen und eine zum Ausgleich der Kurven für die Verfestigungsanalyse werden vorgestellt. Die Approximation der gemessenen Fließkurven mit Potenzansätzen durch zweifache numerische Integration liefert eine wesentlich bessere integrale Beschreibung gegenüber der herkömmlichen Methode der Linearisierung durch Logarithmieren der Meßdaten. Der Ausgleich der Fließkurve mit gewichteten kubischen Splines liefert einen glatten Verlauf der Verfestigungsrate, welcher die experimentellen Streuungen unterdrückt, aber die strukturellen Einflüsse wiedergibt. Die so gewonnenen Kurven bilden die Basis für die weitere Verfestigungsanalyse.     

Ein empirisch-theoretisches Verfahren zur Berechnung von Verzerrungen und Umformgraden beim Induktivbiegen von Rohren

Am Beispiel des Biegens mit induktiver Erwärmung wird eine empirisch-theoretische Methode zur Berechnung der Verzerrungen im Rohr vorgestellt. Die Empirie wird benutzt, um die Geometrie des Rohres nach dem Biegen zu beschreiben. Über theoretische Ansätze werden hieraus dann die Dehnungen berechnet. Ein Vergleich von Messungen mit gerechneten Werten ergab, daß der theoretische Teil die auftretenden Längsdehnungen bei gegebener Geometrie gut wiedergibt. Die Geometrie selbst wird durch die Empirie nur dann ausreichend gut beschrieben, wenn für die Einflußgröße Vorschubkraft der jeweilige Meßwert und nicht der theoretische Wert eingesetzt wird. Dies heißt, daß die in dieser Größe enthaltenen Einflußgrößen wie Temperatur, Materialeigenschaften etc. gesondert zu berücksichtigen sind.     

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.     

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.     

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.     

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.     

Erwärmung von Brammen und Knüppeln ohne Randentkohlung durch Kohlenstoffrestauration

Die Erwärmung von kohlenstoffreichem Stahl in oxidierenden Atmosphären führt zur Randentkohlung. Anhand eines vereinfachten mathematischen Modells wird nachgewiesen, daß die Randentkohlung unmittelbar im Anschluß an die Erwärmung wieder rückgängig gemacht werden kann. Das Wärmgut wird hierzu nach Erreichen der Ziehtemperatur in einer kohlenstoffabgebenden Atmosphäre wieder aufgekohlt. Das Verfahren wird als Kohlenstoffrestauration bezeichnet. Für die Guterwärmung kann ein weitgehend konventionell aufgebauter Wärmofen verwendet werden. Die Kohlenstoffrestauration findet in einem zweiten Ofen statt, dessen Atmosphäre durch Teilverbrennung geeigneter Brennstoffe erzeugt wird. Eine Wärmeübertragung an das Gut ist in diesem Ofen nicht vorgesehen. Die Brennstoffe müssen so zusammengesetzt sein, daß bei ihrer Teilverbrennung erstens eine ausreichende thermische Enthalpie freigesetzt wird, mit der die Atmosphäre auf die Wärmguttemperatur erwärmt und Wärmeverluste ausgeglichen werden können und daß zweitens das teilverbrannte Gas noch aufkohlend gegenüber dem randentkohlten Stahl wirkt. Es wird gezeigt, daß Brennstoffe mit einem Atomverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff von H/C < 2 beide Bedingungen im allgemeinen gleichzeitig erfüllen. Wärmofen und der Ofen zur Kohlenstoffrestauration sind energetisch gekoppelt, indem das verbrauchte noch brennfähige Aufkohlungsgas im Wärmofen als Brennstoff eingesetzt wird. Die Kohlenstoffrestauration erfordert deshalb einen geringeren Energieaufwand als bisher übliche Verfahren zur Wiederaufkohlung von Stahl. Der Zeitbedarf für die Kohlenstoffrestauration ist aufgrund der hohen Prozeßtemperatur der Wärmzeit des Gutes ähnlich.     

Breitung beim Warmwalzen auf geneigter Bahn

Zur Erweiterung der Grundlagen des Warmwalzens wurde das Walzen auf geneigter Bahn experimentell und theoretisch analysiert. Den Schwerpunkt der Arbeit stellt eine Untersuchung des Breitungsverhaltens dar. Basierend auf den Versuchsdaten wird eine Breitungsformel angegeben, die für Walzbahnneigungswinkel bis 60° anwendbar ist und als Sonderfall auch das Flachwalzen beinhaltet. Ausgehend vom Satz der ?Oberen Schranke“ wurde ein Rechenmodell entwickelt, das die Berechnung der Breitung für beliebige Walzbahnneigungswinkel kleiner als 60° ermöglicht. Während die Anwendung der Breitungsformel aufgrund ihrer einfachen Handhabung eher für den praktischen Einsatz im Walzbetrieb sinnvoll erscheint, ist die mit wesentlich größerem Rechenaufwand verbundene Modellrechnung in rechnergestützten Systemen zur Stichplanoptimierung einsetzbar oder als Ansatz für die Entwicklung weiterer mathematischer Modelle zu werten.     

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.