TY - THES

T1 - Auflösungsverhalten von Schrott in Roheisen unter Schutzgasatmosphäre

AU - Halwax, Alexander

N1 - nicht gesperrt

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde das Auflösungsverhalten von drei unterschiedlichen Schrottsorten in Roheisenschmelzen bei einer Gleichgewichtstemperatur von 1300 °C unter Schutzgas untersucht. Ziel war es, den Einfluss der Differenz des Kohlenstoffgehaltes zwischen Schrott und Roheisenschmelze auf das Auflösungsverhalten des Schrottes zu untersuchen. Die Ergebnisse wurden mit früheren Versuchen, welche unter oxidierenden Bedingungen ermittelt wurden, verglichen. Aus dem Vergleich sollte die Beeinflussung des Auflösungsverhaltens des Schrottes durch die Oxidation der Proben evaluiert werden. Mittels einer Wärmebilanz wurde die sich einstellende Gleichgewichtstemperatur berechnet und daraus die notwendige Starttemperatur der Roheisenschmelze ermittelt. Die dafür notwendigen Werte für die Enthalpie sowie spezifische Wärmekapazität wurden mittels FactSage® 7.2 unter Verwendung der Datenbanken FSstel und FactPS ermittelt. Neben der Gleichgewichtstemperatur wurde die Dichte der Schrotte bei Gleichgewichtstemperatur nach einer von Miettinen in [1] veröffentlichten Gleichung ermittelt. Die Auflösungsversuche unter Schutzgasatmosphäre wurden in einem Hochtemperaturvertikalrohrofen am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie durchgeführt. Als Schutzgas wurde bei allen Versuchen Stickstoff verwendet. Nach den Versuchen wurden über den Massenverlust der Proben unter Verwendung einer Zielwertsuche mittels Microsoft® Excel die resultierenden Radien ermittelt. Durch die sich ergebenden Radien wurde mithilfe eines Lagrange-Polynoms zweiten Grades die Abtragsrate und der Massentransferkoeffizient nach einer Gleichung von Zhang und Oeters, publiziert in [2], berechnet. Da es sich beim Auflösungsprozess von Schrott um einen gekoppelten Wärme- und Massentransport handelt, wurde eine metallographische Untersuchung der Proben durchgeführt, um die Diffusionstiefe des Kohlenstoffes im Schrott festzustellen. Der Vergleich von Abtragsraten, Massentransferkoeffizienten und Dicke der aufgekohlten Schicht in der festen Phase mit Literaturwerten ergab unterschiedliche Ergebnisse. Der Vergleich ergab, dass Abtragsrate und Massentransferkoeffizient durch die oxidierenden Bedingungen bei früheren Versuchen augenscheinlich nicht beeinflusst werden. Die ermittelten Diffusionstiefen des Kohlenstoffes im festen Schrott weichen von früheren Ergebnissen ab. Dies ist ein Resultat der langsamen Abkühlrate der Proben im Vertikalrohrofen. Bei früheren Arbeiten wird demnach die Probenoberfläche durch die Oxidation beeinflusst.

AB - Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde das Auflösungsverhalten von drei unterschiedlichen Schrottsorten in Roheisenschmelzen bei einer Gleichgewichtstemperatur von 1300 °C unter Schutzgas untersucht. Ziel war es, den Einfluss der Differenz des Kohlenstoffgehaltes zwischen Schrott und Roheisenschmelze auf das Auflösungsverhalten des Schrottes zu untersuchen. Die Ergebnisse wurden mit früheren Versuchen, welche unter oxidierenden Bedingungen ermittelt wurden, verglichen. Aus dem Vergleich sollte die Beeinflussung des Auflösungsverhaltens des Schrottes durch die Oxidation der Proben evaluiert werden. Mittels einer Wärmebilanz wurde die sich einstellende Gleichgewichtstemperatur berechnet und daraus die notwendige Starttemperatur der Roheisenschmelze ermittelt. Die dafür notwendigen Werte für die Enthalpie sowie spezifische Wärmekapazität wurden mittels FactSage® 7.2 unter Verwendung der Datenbanken FSstel und FactPS ermittelt. Neben der Gleichgewichtstemperatur wurde die Dichte der Schrotte bei Gleichgewichtstemperatur nach einer von Miettinen in [1] veröffentlichten Gleichung ermittelt. Die Auflösungsversuche unter Schutzgasatmosphäre wurden in einem Hochtemperaturvertikalrohrofen am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie durchgeführt. Als Schutzgas wurde bei allen Versuchen Stickstoff verwendet. Nach den Versuchen wurden über den Massenverlust der Proben unter Verwendung einer Zielwertsuche mittels Microsoft® Excel die resultierenden Radien ermittelt. Durch die sich ergebenden Radien wurde mithilfe eines Lagrange-Polynoms zweiten Grades die Abtragsrate und der Massentransferkoeffizient nach einer Gleichung von Zhang und Oeters, publiziert in [2], berechnet. Da es sich beim Auflösungsprozess von Schrott um einen gekoppelten Wärme- und Massentransport handelt, wurde eine metallographische Untersuchung der Proben durchgeführt, um die Diffusionstiefe des Kohlenstoffes im Schrott festzustellen. Der Vergleich von Abtragsraten, Massentransferkoeffizienten und Dicke der aufgekohlten Schicht in der festen Phase mit Literaturwerten ergab unterschiedliche Ergebnisse. Der Vergleich ergab, dass Abtragsrate und Massentransferkoeffizient durch die oxidierenden Bedingungen bei früheren Versuchen augenscheinlich nicht beeinflusst werden. Die ermittelten Diffusionstiefen des Kohlenstoffes im festen Schrott weichen von früheren Ergebnissen ab. Dies ist ein Resultat der langsamen Abkühlrate der Proben im Vertikalrohrofen. Bei früheren Arbeiten wird demnach die Probenoberfläche durch die Oxidation beeinflusst.

KW - Scrap dissolution

KW - Protective gas atmosphere

KW - Mass transfer coefficient

KW - Schrottauflösung

KW - Schutzgasatmosphäre

KW - Massentransferkoeffizient

M3 - Masterarbeit

ER -