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.     

Die Wärmeausdehnung austenitischer Mangan- und Mangan-Chrom-Stähle

Dilatometrische Bestimmung des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten an fünf Manganstählen sowie sechs Mangan-Chrom-Stählen zwischen — 196 und 500°C. Einfluß der magnetischen Ordnung auf das Ausdehnungsverhalten. Ausdehnungsverhalten verschiedener Schmelzen bei vorgegebener Stahlqualität.     

Zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Eisenschwamm

Messung der Wärmeleitfähigkeit von Eisenschwamm nach der Laserimpuls-Methode bei Temperaturen zwischen 20 und 1400°C. Vergleich der Meßwerte mit der Wärmeleitfähigkeit von Reineisen. Theoretische Überlegungen zum Temperaturverlauf der Wärmeleitfähigkeit des Eisenschwamms.     

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.     

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.     

Die spezifische Wärmekapazität von metallischen Werkstoffen. – I. Teil: Ferritische,umwandlungsfähige Stähle

Beschreibung des verwendeten adiabatischen Hochtemperaturkalorimeters. Wahre und mittlere spezifische Wärmekapazität zwischen 50 und 400 bzw. 650°C der Stähle St 35, 13 CrMo 4 4, 10 CrMo 9 10, X 20 CrMoV 12 1, 12 Ni 19 und X 8 Ni 9. Ergänzende Untersuchungen an dem ferritisch-austenitischen Stahl X 20 CrNiSi 25 4. Aufspaltung der Meßwerte in den Anteil nach Debye sowie in den anharmonischen, elektronischen und magnetischen Beitrag zur spezifischen Wärmekapazität.     

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.     

Temperaturabhängigkeit des Zeitstandkerbverhaltens eines Stahles 21 CrMoV 5 7 nach unterschiedlichen Wärmebehandlungen

Zeitstandversuche bei 500, 550 und 600°C an Rundproben mit 60°-V-Kerbe unterschiedlicher Geometrie aus drei Wärmebehandlungszuständen einer Schmelze des Stahles 21 CrMoV 5 7. Abhängigkeit der minimalen Zeitbrucheinschnürung und des minimalen Zeitstand-Kerbfestigkeitsverhältnisses von der Prüftemperatur. Zusammenhang zwischen temperaturabhängigen Veränderungen des minimalen Zeitstand-Kerbfestigkeitsverhältnisses und dem Kerbspannungszustand bei unterschiedlicher Zeitstandzähigkeit.     

Einfluß unterschiedlicher Gase im Spalt auf den Wärmeübergang zwischen Block und wassergekühlter Kupferkokille

Gießversuche im Vakuuminduktionsofen an Reineisen mit ausgeprägter Spaltbildung. Thermische Analyse des Erstarrungsablaufes in einer wassergekühlten Kupferkokille. Ermittlung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Block und Kokille durch kontinuierliche Messung der Wärmeflußdichte beim Gießen und Erstarren mit unterschiedlichen Gasen: Ar, N₂, CO, O₂, ?H₂O?, ?H₂S?, He und H₂ im Spalt. Reaktionen der Gase an der Eisenoberfläche unter Berücksichtigung des Gastransportes im Spalt. Oberflächenbeschaffenheit der Blöcke. Ableitung des Erstarrungsgesetzes aus einer Wärmebilanz. Deutung der Gaswärmeleitung im Spalt aufgrund der Wärmeleitfähigkeit der Gase und der mikroskopischen und makroskopischen Spaltbreite.     

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 Wärmeausdehnung kubisch-flächenzentrierter Eisenlegierungen

Dilatometrische Messungen zwischen ?200 und 500 °C an Eisen-Nickel-, Eisen-Mangan- und Eisen-Mangan-Nickel-Legierungen. Einfluß von Kohlenstoff, Chrom und Kupfer auf Wärmeausdehnung und magnetische Eigenschaften. Ermittlung der Volumenmagnetostriktion an den ferromagnetisch und antiferromagnetisch geordneten Legierungen. Vergleich der relativen Längenänderung zwischen 20 und ?200 °C bei verschiedenen Werkstoffen.     

Berechnung und Meßmethode zur Bestimmung des Temperaturgefälles und des Wärmeübergangskoeffizienten bei der direkten Kühlung von Stahldraht

Direkte Wasserkühlung von Stahldraht nach dem Ziehvorgang. Berechnung des Temperaturgefälles in einem dem Ziehhol nachgeschalteten Kühlrohr. Messung der Drahttemperaturdifferenz zwischen Kühlrohrein- und -austritt mit der Infrarotthermometrie zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten an der Drahtoberfläche. Ermittlung des Emissionsgrades.     

Berechnung des Temperaturfeldes und des Wärmebedarfs bei der Wärmebehandlung zylindrischer Blöcke

Theoretische Grundlagen zur Berechnung zeitlich veränderlicher Temperaturfelder. Aufstellen der Differenzengleichungen bei veränderlichen Stoffwerten. Berechnung der Wärmestromdichte aus dem Wärmeinhalt. Beschreibung eines Programmes zur Ermittlung des zeitlichen Temperaturfeldes und des Wärmebedarfs aus der Oberflächentemperatur. Anwendung des Programmes auf den Glühprozeβ in einem Hubbalkenofen und das Flockenfreiglühen eines Blockes.     

Einfluß der Kerbgeometrie auf das Zeitstandverhalten des Stahles 21 CrMoV 5 7 in unterschiedlichen Wärmebehandlungszuständen

Zeitstandversuche bis rd. 35 000 h Beanspruchungsdauer bei 550°C an zylindrischen 60°-V-Kerbproben unterschiedlicher Geometrie aus drei Wärmebehandlungszuständen einer Schmelze des Stahls 21 CrMoV 5 7. Geometrieabhängigkeit der Kerbfestigkeit im Warmzugversuch und Zeitstandversuch. Erörterung des Zusammenhangs zwischen Festigkeitsverhalten und Kerbspannungszustand. Vergleich von Ergebnissen aus Zeitstandversuchen mit Kerbproben nach DIN 50 118 (Entwurf Januar 1978) und Kerbproben veränderter Geometrie.     

Anomalien in der Wärmeausdehnung austenitischer Cr—Ni-Stähle

An folgenden sieben austenitischen Cr—Ni-Stählen wurden zwischen 20 und rd. 900°C der differentielle und der mittlere lineare Wärmeausdehnungskoeffizient bestimmt: X 5 NiCrMoCuTi 20 18, X 10 NiCrMoTiB 15 15, X 2 CrNiMo 25 22 2, X 3 CrNiMoN 17 13, X 2 CrNiMo 18 12, X 6 CrNi 18 11 und X 5 CrNi 18 9. Im Verlauf des differentiellen linearen Ausdehnungskoeffizienten ergeben sich im Temperaturbereich um 200°C sowie um 600 bis 700°C ausgeprägte Maxima. Diese erweisen sich als streng reversibel und können weder Ausscheidungen noch Nahordnungsvorgängen oder magnetischen Ordnungseinstellungen zugeordnet werden. Durch Anpassung der Grundkurve an einen nach der Grüneisen-Theorie berechneten Verlauf verbleibt ein zusätzlicher Beitrag, ein sogenannter Ausdehnungsexzeß. Dieser läßt sich wie bei einer früheren Untersuchung zur spezifischen Wärmekapazität auf thermisch induzierte Elektronenübergänge, basierend auf der γ₁ – γ₂-Hypothese von R. J. Weiss, zurückführen.     

Der Einfluß der Wärmebehandlung auf das Langzeitverhalten des Stahles 30 CrMoNiV 5 11 bei 550 °C

Untersuchungen über das Langzeitverhalten des Stahles 30 CrMoNiV 5 11 mit rd. 0,30 % C, 1,1 % Cr, 1,2 % Mo, 0,7 % Ni und 0,3 % V nach verschiedener Wärmebehandlung an versuchsmäßig hergestellten und aus Schmiedestücken nach einer betrieblichen Wärmebehandlung entnommenen Proben. Einfluß der Wärmebehandlung auf das Zeitstandverhalten bei 550 °C und auf die Bruchvorgänge. Veränderung des Gefügeaufbaues während des Zeitstandversuches und die sich daraus ergebenden Zusammenhänge mit dem Langzeitverhalten.     

Die spezifische Wärmekapazität von metallischen Werkstoffen. – II. Teil: Austenitische Stähle

Wahre und mittlere spezifische Wärmekapazität zwischen 50 und 1000°C der Stähle X 2 CrNiMo1812, X 15 CrNiSi 25 20, X 8 CrNiMoNb 16 16, X 10 NiCrAITi 32 20 und X 40 MnCr 22. Aufspaltung der wahren spezifischen Wärmekapazität in den Anteil nach Debye sowie in den elektronischen und anharmonischen Anteil. Bestimmung der sogenannten ?Exzeßwärme”.     

Die Anwendung eines mathematischen Modells auf die Regelung eines Wärmofens

Kopplungsgrößen zur Automatisierung von Walzstraßen unter Einbeziehung der Wärmöfen. Brammenziehtemperatur, zulässiger größter Temperaturunterschied, Verarbeitungszeit. Eigenschaften eines mathematischen Modells zur Regelung von Wärmöfen unter Berücksichtigung der Walzstraße. Arbeit im ?On-line”-Betrieb. Aufbau des Modells in drei Teilen. Die Temperaturfeldberechnung, die Berechnung der optimalen Heizmitteltemperaturverteilung sowie die Berechnung der örtlichen und zeitlichen Überlagerung. Berechnung des Temperaturfeldes über die bekannten Differenzenverfahren. Ermittlung eines Verfahrens zur Bestimmung der optimalen Heizmitteltemperatur aus dem thermokinetischen Gleichgewicht zwischen dem zu betrachtenden Körper und seiner Umgebungstemperatur. Berücksichtigung der zeitlichen Randbedingungen. Kurze Beschreibung des Programms.     

Einfluß der δ-γ-Umwandlung des Eisens auf den Wärmeübergang zwischen Block und wassergekühlter Kupferkokille

Gießversuche mit Reineisen sowie mit ferritischen Fe-V- und Fe-Si-Legierungen im Vakuuminduktionsofen. Thermische Messungen des Erstarrungsablaufes in einer wassergekühlten Kupferkokille. Messung der Wärmeflußdichte zwischen Block und Kokille bei Gießen und Erstarren unter Vakuum ohne Gaswärmeleitung im Spalt. Ermittlung der Wärmeübergangskoeffizienten. Aussagen zur Spaltbildung mit einem Strahlungsmodell und anhand der dilatometrisch bestimmten Längenänderung bei der Abkühlung. Einfluß der δ-γ-Umwandlung des Eisens auf die Spaltbildung in unterschiedlich zusammengesetzten Stählen und mögliche Folgerungen für die Vergießbarkeit in Stranggießkokillen.     

Druckverlust und Wärmeübergang in gleichmäßig durchströmten Schüttsäulen aus unregelmäßigen Teilchen

Bekannte Gesetze des Druckabfalls und der Wärmeübertragung in Schüttsäulen aus regelmäßigen Teilchen, besonders aus Kugeln. Kennzeichnung einer Schüttung aus unregelmäßigen Teilchen: Kornform, Korngröße, Lückengrad und Oberflächenprofil. Versuchsanordnung. Messung des Druckverlustes und Wärmeüberganges in Schüttsäulen aus unregelmäßigen Teilchen.