Simulation der Pyrolyse- und der Oberflächenreaktionen von Ethin beim Niederdruckaufkohlen von Stahl*
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D. Buchholz
Kurzfassung
Die bei der Niederdruckaufkohlung von Stahl im Ofenraum und an der Stahloberfläche ablaufenden Pyrolyse- und Aufkohlungsvorgänge sind bisher nur zum Teil verstanden. Am Engler-Bunte-Institut wird vor allem unter dem Gesichtspunkt der Minimierung der Aufbauproduktbildung und des Verständnisses der Entstehung höherer Kohlenwasserstoffe die Aufkohlung mit verschiedenen kurzkettigen Kohlenwasserstoffen untersucht. Im vorliegenden Artikel wird die Modellierung der Pyrolyse- und der Oberflächenreaktionen von Ethin unter den Bedingungen des Niederdruckaufkohlens von Stahl vorgestellt. Mit einem formalkinetischen Modell zur Beschreibung der homogenen Ethinpyrolyse können die in verschiedenen Laborapparaturen untersuchten Pyrolysereaktionen über einen weiten Versuchsparameterbereich und unter Bedingungen nahe denen industrieller Anlagen zuverlässig beschrieben werden. Durch Einführung einer zusätzlichen Oberflächenreaktion wurde ein Aufkohlungsmodell formuliert, welches die Gasphasenzusammensetzungen auch während des instationären Aufkohlungsvorgangs beschreiben kann.
Abstract
The pyrolysis and carburizing processes involved in low pressure carburization of steel are not yet fully understood. Present investigations at the Engler-Bunte-Institut aim at a deeper understanding of the formation of unwanted higher hydrocarbons, tar and of soot during carburization with various hydrocarbons. A simplified model for the kinetics of the homogeneous pyrolysis of acetylene is accomplished by surface reactions to describe the low pressure carburizing of steel. Applying this simplified kinetic model the pyrolysis reactions in different laboratory apparatuses can be described reliably over a wide parameter range under conditions close to the industrial processes. With the surface reactions included, the gas phase composition during the non-stationary carburizing process can be calculated.
Literatur
1. Graf, F.; Bajohr, S.; Buchholz, D.; Reimert, R.: Thermogravimetrische Untersuchungen zur Aufkohlungswirkung verschiedener Kohlenwasserstoffe. HTM Z. Werkst. Wärmebeh. Fertigung61(2006)2, S. 85–92Search in Google Scholar
2. Graf, F.; Bajohr, S.; Reimert, R.: Pyrolyse des Aufkohlungsgases Propan bei der Vakuumaufkohlung von Stahl. HTM Z. Werkst. Wärmebeh. Fertigung58(2003)1, S. 20–23Search in Google Scholar
3. Bajohr, S.: Untersuchungen zur Propanpyrolyse unter den Bedingungen der Vakuum-/Gasaufkohlung von Stahl. Dissertation, Universität Karlsruhe, 2002Search in Google Scholar
4. Kaczala, P.; Meynet, G.; Peugeot, P.Y.: Thermogravimetrische Untersuchung des Verhaltens der Stähle CD 4, NC 6 und MC 5 bei der Gasaufkohlung. Härterei-Techn. Mitt.26(1971)3, S. 218–224Search in Google Scholar
5. Kaspersma, J. H.; Shay, R. H.: Carburization and Gas Reactions of Hydrocarbon- Nitrogen Mixtures at 850 °C and 925 °C. Metal. Trans.13 B(1982), S. 267–273Search in Google Scholar
6. Gräfen, W.: Untersuchungen zur Kohlenstoffübertragung bei der Niederdruckaufkohlung. Dissertation, Universität Bremen, 2002Search in Google Scholar
7. Gräfen, W.: Neue Erkenntnisse zur Stoffübertragung bei der Niederdruckaufkohlung mit Acetylen. HTM Z. Werkst. Wärmebeh. Fertigung58(2003)5, S. 235–242Search in Google Scholar
8. Graf, F.: Pyrolyse- und Aufkohlungsverhalten von C2H2 bei der Vakuumaufkohlung von Stahl. Dissertation, Universität Karlsruhe, 2007Search in Google Scholar
9. Fitzer, E.; Fritz, W.; Emig, G.: Technische Chemie – Einführung in die Chemische Reaktionstechnik. 4. Aufl., Springer Verlag, Berlin, 199510.1007/978-3-662-10229-9Search in Google Scholar
10. Buchholz, D.; Khan, R. U.; Graf, F.; Bajohr, S.; Reimert, R.: Modellierung des Pyrolyseverhaltens von Ethin unter den Bedingungen des Niederdruckaufkohlens von Stahl. HTM Z. Werkst. Wärmebeh. Fertigung62(2007)1, S. 5–12Search in Google Scholar
11. Norinaga, K.; Deutschmann, O.; Hüttinger, K. J.: Analysis of gas phase compounds in chemical vapour deposition of carbon from light hydrocarbons. Carbon44(2006)9, S. 1790–1800Search in Google Scholar
12. Deutschmann, O.; Tischer, S.; Correa, C.; Chatterjee, D.; Kleditzsch, S.; Janardhanan, V. M.: DETCHEM software package, 2.0 ed., http://www.detchem.com, Karlsruhe, 2004Search in Google Scholar
© 2008, Carl Hanser Verlag, München
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- Kurzfassungen/Summaries
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- Fachbeiträge/Technical Contributions
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- Simulation der Pyrolyse- und der Oberflächenreaktionen von Ethin beim Niederdruckaufkohlen von Stahl*
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