Thermisches Betriebsverhalten einer Bandsinteranlage

Es wird ein vereinfachtes mathematisches Modell vorgestellt, mit dessen Hilfe das thermische Betriebsverhalten einer Bandsinteranlage in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie Koksgrusgehalt oder Feuchte der Sintermischung beschrieben werden kann. Das Modell enthält als Grundgleichung die instationäre Wärmetransportgleichung, die mit einem modifizierten Newton-Euler-Verfahren gelöst wird. Es ist so konzipiert, daß es in ein umfassendes Energiemodell für ein Hüttenwerk integriert werden kann. Es dient damit im weiteren Sinne als Hilfsmittel für die Energiesteuerung im Hüttenwerk. Durch Simulationsrechnungen wird der Einfluß von Wärm- und Wärmebehandlungshauben über dem Sinterband auf die Leistungsfähigkeit der Sinteranlage aufgezeigt. Je nach Abdeckungsgrad des Sinterbandes durch Wärmhauben und den dort herrschenden Temperaturen kann bis zu 15% Koksgrus eingespart werden.     

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.     

Meßmethode und Meßgerät für die zerstörungsfreie Bestimmung der Korngröße in Tiefziehblechen und Tiefziehbändern aus Stahl

Ein Prinzip für automatische, zerstörungsfreie Ermittlung der Korngröße von Tiefziehstählen wird zusammen mit dem im Handel erhältlichen Laboratoriumsgerät, das sich auf dieses Prinzip stützt, beschrieben. Die in einigen Stahlwerken durchgeführten umfassenden Messungen der Korrelation zwischen magnetisch und optisch ermittelten Korngrößen werden beschrieben. Einige wichtige Gesichtspunkte hinsichtlich der Bedienung des Gerätes werden besprochen.     

Örtliche Korrosion an Schweißnähten von Bauteilen aus unlegierten oder niedriglegierten Stählen

Im Schrifttum werden häufig Vorstellungen über die Mechanismen von örtlichen Korrosionen an Schweißnähten an unlegierten und niedriglegierten Stählen bei Korrosionsbelastung durch Wässer dargelegt, die im Rahmen der Sauerstoffkorrosion unverständlich sind und für die Deutung der Ursachen solcher Korrosionen nicht herangezogen werden können. In der vorliegenden Arbeit werden die verschiedenen Möglichkeiten der örtlichen Korrosion, die im Bereich von Schweißnähten an unlegierten und niedriglegierten Stählen in Wässern auftreten können, erörtert. Dabei wird von den elektrochemischen und chemischen Grundlagen der Sauerstoffkorrosion und der bei dieser Korrosionsart wirksamen Korrosionselemente ausgegangen. Örtliche Korrosionen an Schweißnähten können durch unterschiedliche chemische Zusammensetzung von Grundwerkstoff und Schweißnaht entstehen. Dabei sind die Gehalte an Schwefel und Silicium von besonderer Bedeutung. Korrosionsanfällige Gefüge im Schweißnahtbereich wie auch Einschlüsse im Stahl in kritischer Größe und Verteilung sind ebenso Ursachen für das Auftreten örtlicher Korrosion an Schweißnähten. Das Ausmaß der örtlichen Korrosion an Schweißnähten in Wässern wird aber auch ganz wesentlich durch mediumseitige Parameter bestimmt. Hierbei handelt es sich vor allem um den Gehalt an Neutralsalzen sowie um die Belüftung. Durch die genannten Einflußgrößen kann der Mechanismus der örtlichen Korrosion an Schweißnähten unlegierter und niedriglegierter Stähle in Wässern verstanden werden. Auf der Grundlage der beschriebenen Erkenntnisse können ferner Untersuchungsverfahren für Schweißnahtkorrosionen, Schutzmaßnahmen sowie korrosionssichere Schweißverfahren entwickelt werden.     

Einflüsse auf die Austenitkorngröße von Einsatzstählen

Mit dem Bericht soll ein Überblick über Einflüsse der Stahlherstell- und Stahlverarbeitungsbedingungen auf die Austenitkorngröße von Einsatzstählen gegeben werden. Für die Feinkornbeständigkeit der Einsatzstähle haben Aluminiumnitride vor anderen Feinkornbildnern vorrangige Bedeutung. Im ersten Teil dieses Berichtes, der die Erfahrungen deutscher Stahlhersteller zusammenfaßt, werden einige dem Schrifttum entnommene, wichtige Zusammenhänge der Auflösungs- und Ausscheidungsbedingungen, insbesondere für Aluminiumnitride, dargestellt. Im zweiten Teil werden die wichtigsten Bedingungen der derzeit gültigen nationalen und internationalen Normen für die Austenitkorngrößenprüfung der Einsatzstähle beschrieben und kritisch verglichen. Im dritten Teil werden Ergebnisse von betrieblichen Untersuchungen und Laboruntersuchungen an unterschiedlichen Einsatzstählen mitgeteilt. Es wird der Einfluß der Fertigungsbedingungen, insbesondere der Wärmebehandlungen, der Warm- und Kaltumformung auf die Austenitkorngröße der Einsatzstähle gezeigt und der Versuch unternommen, die Untersuchungsergebnisse metallkundlich zu deuten.     

Umformungen an quergepreßten Drähten - Hochfester Stahldraht für Seile und Bündel in der Bautechnik

Die Auswirkungen des Querdrucks auf die Größe der Umformung nichtzug - und zugbeanspruchter Drähte werden theoretisch eingegrenzt, versuchsmäßig untermauert und graphisch dargestellt. Die Querpressung wird von Drähten gleicher Art ausgeübt. Die Einflüsse des Querdruckes aus der Verseilung auf das Tragverhalten eines vollverschlossenen Spiralseiles werden anhand eines Beispieles diskutiert.     

Beitrag zur Klärung des unstetigen Austenitkornwachstums in mikrolegierten Feinkornbaustählen

Die zur Beschreibung der Kornwachstumsvorgänge des Austenits in mikrolegierten Stählen vorliegenden qualitativen und quantitativen Beschreibungen können in einer geschlossenen Darstellung zusammengefaßt werden, die als konservative Beschreibung des Kornwachstums bezeichnet wird. Hierin wird ein kritischer Teilchenzustand der kornwachstumsbehindernden Karbonitride bezüglich der Teilchengröße und -verteilung unter Berücksichtigung der Rückhaltekraft der Teilchen und der Definition des Gefügeheterogenitätsgrades Z beschrieben. Von dessen Definition hängt entscheidend die Bedeutung des kritischen Zustandes ab. Innerhalb der konservativen Beschreibung kann jedoch nur stetiges Kornwachstum vorliegen. Eine Erweiterung auf die nichtkonservative Beschreibung soll das unstetige Kornwachstum klären. Die Erscheinung des unstetigen Kornwachstums wird hierbei auf das Vorhandensein von zwei Teilgefügen bei der niedrigsten betrachteten Austenitisierungstemperatur zurückgeführt. Der Heterogenitätsgrad Z wird als Verhältnis der Größen beider Teilgefüge definiert, womit der kritische Zustand den Beginn des beschleunigten Wachstums eines Teilgefüges gegenüber dem anderen kennzeichnet. Diese zwei Wachstumsvorgänge, die unterschiedlichem Anstieg folgen, beschreiben als integraler Effekt das unstetige Kornwachstum. Austenitisierungsversuche an drei mikrolegierten Stählen mit konstanter Glühzeit zeigen bei der statistischen Analyse tatsächlich zwei Teilgefüge bei der niedrigsten Austenitisierungstemperatur. Das oberhalb einer bestimmten Temperatur einsetzende beschleunigte Wachsen eines Teilgefüges bzw. die schnelle Zusammenführung zu einem Gesamtgefüge können metallografisch als unstetiges Kornwachstum beobachtet werden. Die berechneten Temperaturen für den kritischen Zustand stimmen weitgehend mit den experimentell ermittelten Temperaturen für den Beginn des unstetigen Kornwachstums überein. Diese Tatsachen belegen die Beurteilung des Kornwachstums innerhalb der nichtkonservativen Beschreibung. Das Vorhandensein zweier Teilgefüge am Wachstumsursprung kann auf Seigerungen der Elemente Mn und Si zurückgeführt werden.     

Anwendung eines Simulationsmodells zur Berechnung der Blechprofile beim Kaltwalzen breiter Bleche auf einem Sendzimir-Sexto-Walzgerüst

Zur Überprüfung und Ergänzung eines Modells zur Simulation von Walzungen auf einem Sendzimir-Sexto-Walzwerk wurden Rechnungen durchgeführt. Deren Ergebnisse wurden mit Daten aus Betriebsmessungen verglichen. Die gute Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Werten bestätigt die Anwendbarkeit des Modells. In weiteren Rechnungen wird deutlich, daß mit diesem Gerüst eine Walzwerkskonzeption zur Verfügung steht, die insbesondere bei großen Blechbreiten die Erzeugung planen Walzgutes ermöglicht. Mit abnehmender Blechbreite wird jedoch auch hier die Beherrschung der Planlage schwieriger; die in den einzelnen Stichen erzielbaren Dickenabnahmen werden durch die Anforderungen an die Blechplanheit begrenzt. Eine höhere Ausnutzung der zulässigen Walzkräfte kann durch eine Vergrößerung des Stellbereiches der Stützwalzenbombierung und/oder durch eine Änderung des Arbeitswalzenschliffes erreicht werden.     

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.     

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.     

Torsionsschubspannungen und Torsionswiderstand der Kranschienen der DIN 15 087 E – Kranschienen –

Ausgehend von der elastizitätstheoretischen Grundlage, wird nach Einführung einer Torsionsspannungsfunktion die bekannte Differentialgleichung des Schubspannungshügels (Poissonsche Differentialgleichung) aufgestellt. Ihre numerische Lösung erlaubt es, für die einfachsymmetrischen Profile der DIN 15 087 E – Kranschienen – Angaben über den Verlauf und die Größe der Schubspannungen und über die Torsionswiderstände zu machen. Das Verfahren der numerischen Lösung wird kurz dargestellt, und die Ergebnisse werden in Form eines Diagrammes (bezogene Schubspannungsverläufe) und einer Tabelle (Torsionswiderstand) angegeben. Außerdem wird eine Formel angegeben, die die Berechnung der maximalen Schubspannung erlaubt.     

Bestimmung von Fließkurven mit dem Warmflachstauchversuch

Zur Bestimmung von Fließkurven werden Warmflachstauchversuche mit dem Warmumformsimulator (Wumsi) des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung durchgeführt. Aus den Meßdaten Werkzeugweg, Stauchkraft und Probentemperatur sowie aus den Abmessungen der Probe wie Anfangsdicke, Anfangsbreite und mittlere Stauchfläche werden Fließkurven unter Anwendung der elementaren Plastomechanik berechnet. Die Auswertung der Fließkurven liefert die Fließgrenze, die maximale Spannung und den Verlauf des differentiellen n-Wertes. Weiterhin wird eine neue Methode angewendet, um die Reibungsverhältnisse beim Warmflachstauchen zahlenmäßig zu berücksichtigen. Aus dem Temperaturverlauf während der Umformung und der Kenntnis der Temperaturabhängigkeit der Fließspannung werden temperaturkorrigierte Fließkurven berechnet. An Beispielen wird erläutert, wie Fließkurven zur Interpretation metallkundlicher Vorgänge genutzt werden können, die während der Umformung ablaufen.     

Metallurgische Wirkungsweise,zweckmäßige Frequenz und Polpaarzahl der azimutalen Rührer im Kokillenbereich

Von einem Überblick über die metallurgische Wirkungsweise ausgehend, werden für verschiedene Frequenzen und Polpaarzahlen die beim elektromagnetischen Rühren mit Drehfeldern in der Schmelze induzierten Kraftdichten und Verlustleistungen unter Einbeziehung der Abschirmwirkung der Kokille und der Rückwirkung der rotierenden leitenden Schmelze berechnet. Über 90% der vom Rührmotor aufgebrachten Leistung werden in der Kokille in Wärme umgewandelt. Bei gleichem Strombelag weist die Kraftdichte als Funktion der Frequenz ein Maximum auf. Doch ändert sich in diesem Frequenzbereich die Kraftdichte deutlich mit der Rotation der Schmelze. Die zweckmäßige Wahl von Frequenz und Polpaarzahl wird erörtert.     

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.     

Simulation des Profilwalzens mit Hilfe von Werkstoffmodellen und der Finite-Elemente-Methode

Eine Grundvoraussetzung für die Einführung der thermomechanischen Behandlung beim Profilwalzen ist die Beherrschung der örtlichen Vorgänge im Walzspalt. Hierzu bietet sich die Finite-Elemente-Methode (FEM) als Hilfsmittel zur Ermittlung der örtlichen Prozeßparameter Vergleichsformänderung, Vergleichsformänderungsgeschwindigkeit und Temperatur an. Werkstoffmodelle können zur Beschreibung der örtlichen physikalisch-metallurgischen Vorgänge in einem Material und zur weiteren Entwicklung der FEM verwendet werden. Über die möglichen Wege für die Simulation des Profilwalzens mit FEM und Werkstoffmodellen sowie durch Verwendung von Warmumformsimulationen am IBF und am IEHK wird in dieser Arbeit berichtet. Walzungen im Labormaßstab von 4 Stichen der Kaliberreihe Oval-Quadrat werden Rechenergebnissen für die Stahlsorten C 35 und 50 CrV 4 gegenübergestellt. Ergebnisse aus Versuchswalzungen und Warmzugsimulationen für die Stahlsorte 50 CrV 4 werden verglichen und diskutiert. Erläuterungen über die allgemeine Anwendung der hier verwendeten Arbeitsroutine werden am Ende dieser Arbeit gemacht. Die Ergebnisse zeigen die Bedeutung dieser Arbeitsroutine für die Simulation des Profilwalzens.     

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.     

Austenitkornwachstum normalgeglühter und vergüteter Feinkornbaustähle in der Wärmeeinflußzone einer Schweißnaht

Es wird ein Modell zur rechnerischen Vorhersage der Austenitkorngröße in der WEZ einer Schweißnaht entwickelt. Grundlage des Modells ist das Gesetz des isothermischen Austenitkornwachstums. Es wird gezeigt, daß dieses Gesetz das isothermische Austenitkornwachstum normalgeglühter Feinkornbaustähle vom Typ StE 355 und StE 460 sowie vergüteter Feinkornbaustähle vom Typ StE 690 prinzipiell richtig beschreibt. In einem Computerprogramm wird dieses Gesetz mit dem Temperatur-Zeit-Verlauf des Schweißzyklus, der in kleine isothermische Abschnitte zerlegt wird, verknüpft. Dadurch wird es möglich, das isothermische Wachstumsgesetz der Berechnung der Austenitkorngröße in der WEZ einer Schweißnaht zugrundezulegen. Die Übereinstimmung zwischen berechneter und an realen Schweißnähten gemessener Austenitkorngröße ist gut. Mit Hilfe des entwickelten Modells werden der Einfluß der Spitzentemperatur, des Wärmeeinbringens, der Anfangsaustenitkorngröße und der Vorwärmtemperatur auf die Austenitkorngröße in der WEZ ermittelt. Für den Einfluß des Wärmeeinbringens wird eine Formel angegeben.     

Die von dispergierten Gasblasen induzierte Leistung und Flüssigkeitsbewegung in einer Stahlschmelze

In dieser Arbeit wird das früher entwickelte, digitale Simulationsmodell so erweitert, daß neben den bereits früher berücksichtigten Parametern nun die Arbeit und Leistung quantitativ erfaßt werden können, die ein in eine Flüssigkeit dispergiertes Gas vollbringt. Außerdem werden mit aktuellen Energiebilanzen zwischen der dispergierten Phase und dem Dispersionsmittel bei gleicher Berücksichtigung der Stofftransportgänge induzierte Flüssigkeitsgeschwindigkeiten, Volumenströme in den unterschiedlichen Zonen des Bades, Zirkulationszeiten und die Mischzeiten in Abhängigkeit vom Volumenstrom des eingeblasenen Rührgases und/oder seiner Rührleistung ermittelt. Die Ergebnisse des Simulationsmodells wurden mit Schrifttumsdaten verglichen, die Übereinstimmung ist erstaunlich gut. Die von den im Bad dispergierten Blasen induzierte Leistung steigt mit dem Gesamt-Gasdurchsatz und der Badhöhe. Sie ist in einer spezifisch schwereren Flüssigkeit höher. Bei Stoffaustausch wird im Bad eine höhere Leistung produziert, diese Leistungssteigerung wird größer, wenn der auf die einzelne Düse entfallende Teilstrom vom gesamten Rührgasstrom sinkt. Daher sollte bei gleichbleibendem Gesamtgasdurchsatz der Durchsatz pro Düse kleiner werden; dies geschieht, indem man die Zahl der Düsen erhöht. Im gewählten Beispiel für die Untersuchung der Stofftransport-Wirkung ergibt sich, daß man bei ablaufendem Stoffaustausch mit nur rund 1/10 des Inertgasdurchsatzes die gleiche Leistung im Bad induzieren kann wie ohne Stoffaustausch. Die Flüssigkeitsgeschwindigkeiten im Blasenkegel steigen mit dem Gasvolumenstrom und sind in einer spezifisch schwereren Flüssigkeit höher. Sobald ein Stoffaustausch möglich ist, weil beispielsweise zusätzlich Gase im Bad entstehen können, ist mit höheren Geschwindigkeiten im Blasenkegel zu rechnen. Für die gewählte Stahlzusammensetzung sind etwa dreifach höhere Geschwindigkeiten erzielbar, wenn die Mitwirkung der flüchtigen Badkomponenten berücksichtigt und Injektionsgas sehr feinverteilt (kleiner Gasdurchsatz pro Düse) eingeblasen wird. Die Mischzeiten werden kleiner, wenn der Gesamt-Gasdurchsatz steigt. Sie werden mit steigender Badhöhe deutlich kleiner, weil die größere Badhöhe mehr ?Rührleistungsgewinn? erlaubt, solange es im Bad zu keinen Mäanderbewegungen kommt. Die Mischzeiten fallen bei wachsender Leistung. Die massebezogenen Leistungen steigen und die Mischzeiten fallen dementsprechend, wenn die flüssige Phase schwerer wird, wenn der Gasdurchsatz pro Düse und/oder die Düsenzahl steigen (dann wächst der Gesamtgasdurchsatz), wenn die Badhöhe wächst und der Baddurchmesser kleiner wird und wenn Stoffaustausch stattfindet.     

Schlackenführung des SDS-Verfahrens im dolomitisch zugestellten LD-Konverter

Der Einfluß der Temperatur und der Systemkomponenten auf die Sättigungsphasen der Schlacke beim Einsatz von Dolomit wird aufgezeigt. Da eine Darstellung der SDS-Schlacke über die gesamte Blasezeit in einem System nicht möglich ist, werden die Anfangsschlacken mit Temperaturen unter 1600°C und die Endschlacken bei 1600°C getrennt beschrieben. Für beide Temperaturbereiche liegen die Schlacken in Sättigungsgebieten. Mit der Elektronenstrahlmikrosonde sind die Schlackenphasen während des Blasablaufes mineralogisch untersucht worden. Neben Merwinit und Monticellit-Kirschsteinit konnten Dicalciumferrit und Dicalciumsilikat in den Anfangs- und Magnesiowüstit, Dicalciumsilikat und Dicalciumferrit in den Endschlacken erkannt werden. Es wurde der Schlackenweg während des Blasens in den Dreistoffsystemen CaO′-SiO′₂-FeO′ und CaO′-SiO′₂-MgO′ entlang den Sättigungsflächen verschiedener Phasenräume bei der jeweiligen Temperatur dargestellt. Die Arbeitsweise mit verbleibender flüssiger Schlacke der Vorschmelze und einer veränderten Temperaturführung im ersten Drittel des Blasprozesses durch späteres Setzen von Kalk und Schrott ermöglicht die schnelle Auflösung des vor Blasbeginn zugegebenen Dolomits und damit den gleichzeitigen Bestand von MgO- und CaO-gesättigten Phasen während der ganzen Blasezeit. Der Wechsel des MgO zwischen den verschiedenen Phasen wird durch die Basizität, die Temperatur und den Eisengehalt der Schlacke bestimmt. Eine Behinderung der Kalk- und Dolomitauflösung durch Silikathüllen kann nicht beobachtet werden.     

Mathematische Teilraummodelle zur Beschreibung der Durchmischungsvorgänge in gasgerührten Reaktoren

Das mathematische Modell baut auf einer Untergliederung des Gesamtreaktors in Teilräume auf, die untereinander im Stoffaustausch stehen. Jeder einzelne Teilraum wird als idealer Mischer betrachtet. Die Austauschvorgänge zwischen den einzelnen Teilräumen werden durch konstante Kopplungskoeffizienten dargestellt. Die Massenbilanz für den einzumischenden Stoff liefert ein homogenes Differentialgleichungssystem zur Bestimmung der Konzentrationsverläufe in den einzelnen Teilräumen. Verschiedene mathematische Modelle für die Zerlegung der Teilräume werden vorgestellt. Experimentelle Untersuchungen ergaben eine Einteilung in fünf Teilräume. Der Vergleich der berechneten Mischzeiten mit experimentell bestimmten Werten zeigt sehr gute Übereinstimmung.