1 Einleitung ................................................ 12
2 Grundlagen ................................................ 14
2.1 Verhältnisse in der Stranggießkokille ..................... 14
2.1.1 Gießvorgang ........................................ 14
2.1.2 Anforderungen an Gießpulver im
Stranggießprozess .................................. 15
2.1.3 Physikalische Eigenschaften von Gießschlacken ...... 17
2.1.4 Strömungen in der Stranggießkokille ................ 20
2.1.5 Strangfehler durch emulgierte Gießschlacken ........ 23
2.1.6 Grenzflächen beim Stranggießen ..................... 24
2.1.7 Reaktionen zwischen Metall und Gießschlacke ........ 25
2.2 Oberflächen- und Grenzflächenspannung ..................... 26
2.2.1 Oberflächenspannung ................................ 26
2.2.2 Bestimmung der Oberflächenspannung (SD-Methode) .... 28
2.2.3 Grenzflächenspannung ............................... 31
2.2.4 Bestimmung der Grenzflächenspannung (PLL-Methode) .. 33
2.3 Emulgierung in der Metallurgie ............................ 35
2.3.1 Emulgierung von Schlacke in die Stahlschmelze ...... 35
2.3.2 Bulk-Strömung in Pfanne und Stranggießkokille ...... 36
2.4 Modellierung von Emulgierung in Stahl-Schlacke Systemen ... 39
2.4.1 Physikalische Modelle .............................. 39
2.4.2 Numerische Simulation .............................. 43
3 Aufgabenstellung und ihre Präzisierung .................... 46
4 Stabilität einer flüssig-flüssig
Grenzfläche ............................................... 47
4.1 Physikalisches Modell ..................................... 47
4.1.1 Beschreibung des Modellexperiments ................. 47
4.1.2 Physikalische Eigenschaften der
Modellflüssigkeiten ................................ 51
4.1.3 Dimensionsanalyse .................................. 52
4.1.4 Quantifizierung des Modellversuchs ................. 54
4.2 Ergebnisse der Modelluntersuchungen ....................... 58
4.2.1 Größe der emulgierten Tropfen ...................... 58
4.2.2 Zusammenhang zwischen Kapillar-Zahl und dem
Verhältnis der kinematischen Viskositäten .......... 61
4.2.3 Einfluss der Modellkonfiguration auf den
Emulgierungsvorgang ................................ 63
5 Grenzflächenspannung zwischen Stahl und Schlacke .......... 66
5.1 Oberflächenspannung ....................................... 66
5.1.1 Versuchsaufbau und Durchführung .................... 66
5.1.2 Materialien und Probenvorbereitung ................. 69
5.1.3 Ergebnisse ......................................... 74
5.2 Benetzungswinkel und Grenzflächenspannung ................. 79
5.2.1 Versuchsaufbau und Durchführung .................... 79
5.2.2 Materialien ........................................ 81
5.2.3 Reaktionen zwischen Metall und Schlacke ............ 82
5.2.4 Ergebnisse und Diskussion .......................... 86
5.2.5 Fehlerabschätzung .................................. 98
5.3 Betrachtung der Stahl-Schlacke Grenzfläche ................ 99
5.3.1 Scherströmung in Grenzflächennähe .................. 99
5.3.2 Reaktionen zwischen Stahl und Schlacke in der
Stranggießkokille ................................. 102
6 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 105
7 Literaturverzeichnis ....................................... 108
8 Tabellen ................................................... 125
9 Abbildungen ................................................ 128
10 Anhang ..................................................... 135
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