Stoffübergang bei hüttenmännischen Heterogenreaktionen fest–gasförmig

Theoretische Behandlung von heterogenen Reaktionen zwischen Gas und Festkörper bei durchströmten und überströmten Schüttungen. Angabe von Gleichungen für den Stoff- und Wärmeübergang. Erörterung von Korrekturen für die theoretische Erfassung des Reaktionsablaufes. Behandlung der Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstante, der Strömungserscheinungen bei Reaktionen mit Volumenvermehrung und des Einflusses unterschiedlicher Diffusionskoeffizienten der Gase. Aussagen über den Reaktionsablauf im Wirbelbett, Schachtofen, Etagenofen und im Drehrohrofen. Anwendungsbeispiele mit der Behandlung der chlorierenden Röstung von Schwefelkiesabbränden im Etagenofen sowie der Röstung im Drehrohrofen.     

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.     

Der Sauerstoff als Beurteilungsmaßstab für den Reinheitsgrad und den Widerstand gegen Grübchenbildung von Wälzlagerstahl

Untersuchungen über den Einfluß des Sauerstoffgehaltes und des Gehaltes an nichtmetallischen Einschlüssen auf den Widerstand gegen Grübchenbildung (Lebensdauer) im Kugellaufversuch an Proben aus rd. 65 Schmelzen von Wälzlagerstahl mit rd. 1% C und 1,5% Cr. Berechnung der linearen Korrelationskoeffizienten zwischen diesen Größen. Korrelationsrechnungen unter Annahme einer Weibull-Verteilung. Folgerungen über den Grad der Gleichwertigkeit beider Maßstäbe (Sauerstoffgehalt und Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen) für die Beurteilung des Reinheitsgrades und der Lebensdauer bei Wälzbeanspruchung.     

Untersuchungen über den Wärmeübergang zwischen Block und Kokille beim Erstarren von Stahl

Messung des Wärmeübergangs zwischen Block und Kokille beim Erstarren von steigend vergossenen 1,4-t-Stahlblöcken aus beruhigtem unlegiertem Stahl bei Erfassung der Temperaturverteilung in der Kokille, der Oberflächentemperatur des Blockes, der Temperaturen in der festen und flüssigen Phase sowie des Zeitpunktes der Luftspaltbildung. Angaben über den Abbau der eingebrachten Überhitzung von rd. 50 °C. Aussagen über die Wärmeströme, die abgeführten Wärmemengen und über ein vereinfachtes Erstarrungsgesetz. Darstellung der Abweichungen vom √t-Gesetz. Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten für verschiedene Stellen des Blockes in Abhängigkeit von der Erstarrungszeit. Erörterung des Mechanismus des Wärmeübergangs zwischen Block und Kokille.     

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.     

Die Entkohlung von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen durch Zunderschichten

Theoretische Betrachtungen zur Löslichkeit von Kohlenstoff im Wüstit und Mangan(II)-oxid. Leitfähigkeitsmessungen an Wüstit bei 800 °C sowie Differenzdruckmessungen an Wüstit bei 750 und an Mangan(II)-oxid bei 927 °C zur Ermittlung der Kohlenstofflöslichkeit. Entkohlung von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen ohne Zunderbildung und nach dem Aufwachsen einer Zunderschicht. Erörterung des Entkohlungsmechanismus und Ermittlung des Reaktionsortes für den Umsatz des Kohlenstoffs mit dem oxydierenden Gas.     

Modelluntersuchungen des konvektiven Wärmeübergangs zwischen Kokille und einem Luftstrom bei einer Vier-Block-Anordnung auf einer Kokillenplatte

Beschreibung des Modellaufbaus und der Versuchsauswertung eines physikalischen Modells zur Simulation des konvektiven Wärmeübergangs zwischen Kokillen oder Blöcken und einem Luftstrom bei verschiedenen Anordnungen von vier Blöcken auf einer Kokillenplatte. Vergleich der Meßergebnisse mit Schrifttumsangaben über den konvektiven Wärmeübergang an anderen Körpern. Erörterung des Einflusses einer Maßstabsänderung im Hinblick auf die Übertragung der Modellergebnisse auf Betriebsverhältnisse.     

Über den Zerfall und die Umwandlung von Wüstitmischkristallen durch Glühbehandlungen bei 200 bis 1100° C

Röntgenographische, mikroskopische und Mikrosondenuntersuchungen an Proben von Wüstitmischkristallen mit Zusatz von Phosphor(V)-, Phosphor(V)- und Kalzium-, Kalzium-, Kohalt(II)- oder Bariumoxyd nach isothermischem Halten zwischen 200 und 1100°C. Ermittlung der mit den Mischkristallen im Gleichgewicht stehenden Oxydphasen (x FeO · P₂O₅ mit x = 3 und x = 18 bis 20, 3 CaO · P₂O₅, 2 CaO · Fe₂O₃, CaO · 3 FeO · Fe₂O₃, CaO · FeO · Fe₂O₃, BaO · Fe₂O₃) und der Löslichkeit von Kalziumoxyd im Wüstit. Abhängigkeit des Wüstit-zerfalls von der Temperatur, der Haltezeit und der Art des Zusatzoxydes.     

Einfluß von Wasserstoffzusätzen zu kohlenmonoxidhaltigen Gasgemischen auf die Reduktion von Wüstit

Ermittlung der Geschwindigkeitskoeffizienten der Wüstitreduktion mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Aufstellung von Geschwindigkeitsgleichungen für den Reduktionsverlauf an dichten und porösen Oxiden. Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Reduktionsbedingungen und Oxidtopographie und des Einflusses der Oxidoberfläche auf den Reduktionsverlauf.     

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.     

Dauerschwingverhalten von Baustählen und Rißausbreitung unter Zug-Druck-Wechselbeanspruchung mit gleichbleibenden und veränderlichen Spannungsausschlägen

Zug-Druck-Dauerversuche mit gleichbleibenden und veränderlichen Spannungsausschlägen an gekerbten Flachproben (α_k = 2,7) der Baustähle St 37-3 und St 52-3. Erfassung der Versuchseinzelwerte in einem erweiterten Wöhler-Schaubild durch Darstellung von Wöhler-Linie, Schadenslinie und Grenzlinie der Verformungsspuren für einstufige Beanspruchung sowie der Lebensdauerlinie des Betriebsfestigkeitsversuches, Aufzeichnung der Rißausbreitung während der einstufigen und mehrstufigen Schwingversuche mit Hilfe einer optischen Registriereinrichtung. Abhängigkeit der Rißausbreitung von der Lastspielzahl und den Spannungsausschlägen.     

Einfluß des Kohlenstoffgehaltes auf die Wechselfestigkeit technischer Reineisensorten

Durchführung von Biegewechselversuchen an elektrolytisch polierten Flachproben verschiedener an Luft und unter Vakuum erschmolzener technischer Reineisensorten und unlegierter Stähle mit Kohlenstoffgehalten von 0,0035 bis 0,14%. Änderung des Kohlenstoffgehaltes durch Ent- und Aufkohlungsbehandlungen sowie Beeinflussung von Korngröße und Streckgrenzenverhältnis durch Anwendung von Reck- und Glühbehandlungen. Bestimmung der Wöhler- und, Verformungsgrenzlinien sowie Ermittlung des Einflusses von Kohlenstoffgehalt, Zugfestigkeit, Streckgrenzenverhältnis und Korngröße auf die Wechselfestigkeit. Metallographische Beobachtungen über das Auftreten von Gleitspuren und Rissen an der Oberfläche biegewechselbeanspruchter Proben in Abhängigkeit von den Beanspruchungsbedingungen.     

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.     

Über den Einfluß von Wärme- und Stoffübergang bei heterogenen Reaktionen zwischen Gasen und dichten Festkörpern

Allgemeine Betrachtung über heterogene Reaktionen zwischen Gasen und Feststoffen und Erörterung der maßgebenden Gleichungen für den Abbau von festen Ausgangsstoffen: Darstellung der Bedeutung von Stoffübergang, Porendiffusion, chemischer Kinetik, Wärmeübergang und Wärmeleitung für den Reaktionsablauf. Definition einer neuen Beziehung für die Reaktionsgeschwindigkeit für geringe Gleichgewichtsabweichungen in der Gasphase zur Beschreibung des Einflusses der einzelnen Teilschritte. Als Beispiel Darstellung des Einflusses von Wärme- und Stoffübergang auf den Reaktionsablauf.     

Untersuchung über die Beeinflussung der Kühldauer von Walzgut auf Kühlbetten durch Maßnahmen bei der natürlichen Hallenlüftung

Physikalische Vorgänge bei der Abkühlung von Walzerzeugnissen auf Kühlbetten. Theoretische Überlegungen zur Verbesserung der Kühlwirkung. Einfluß des konvektiven Wärmeübergangs. Versuche zur Bestimmung der Einflußgrößen auf den Luftdurchsatz und die Ablufttemperatur. Vergleich der Versuchsergebnisse mit den theoretischen Überlegungen. Einfluß der Hallenlüftung auf den Abkühlvorgang.     

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.     

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.     

Die Entstehung von Mikrorissen in metallischen Werkstoffen unter Wechselbeanspruchung

Vorstellungen über den Mechanismus des Dauerbruches und Darstellung der verschiedenen Beanspruchungsbereiche in Verbindung mit Wähler-, Schadens- und. Verformungsgrenzlinie in einem erweiterten Wöhler-Schaubild. Gefügeänderungen von kubisch raum- und flächenzentrierten sowie hexagonalen Werkstoffen in Abhängigkeit von Spannungsausschlag und Lastspielzahl. Einfluß von Korngrenzen und der Kristallorientierung, des umgebenden Mediums, der Kaltverformung sowie von hohen und tiefen Temperaturen auf die Gefügeänderungen und Rißbildung unter wechselnden Beanspruchungen. Vorstellungen und Fragen zur Bildung von Rißkeimen.     

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.     

Untersuchung des Wärmeübergangs an einer simulierten Sekundärkühlzone beim Stranggießverfahren

Wärmeübergang beim Aufspritzen von Wasser auf heiße Flächen. Versuche zur Wasserverteilung und zum Wärmeübergang bei Verwendung von Flachstrahl- und Vollkegeldüsen. Beschreibung des Einflusses der Wasserbeaufschlagungsdichte und der Wasseraustrittsgeschwindigkeit auf den Wärmeübergang mit Gleichungen. Übertragung der Ergebnisse auf das Stranggießverfahren.