Diffusionskoeffizient

Diffusionskoeffizient

Mass diffusivity

diffusionskoeffizient

diffusion coefficient

Faktoren, die die Diffusionskoeffizient beeinflussen.

Factors which affect the diffusion coefficient.

Verfahren zum kontinuierlichen Aufkohlen eines Stahlbands in einem Durchlaufofen mit einer im wesentlichen Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff einzeln oder nebeneinander enthaltenden Atmosphäre, bei dem eine Rußbildung mittels eines von der CO/CO 2 -Konzentration und der Stahltemperatur abhängigen Ruß-Grenzwerts unterdrückt und die Strömungsgeschwindigkeit des in den Aufkohlungsofen eingespeisten Gases eingestellt wird sowie (a) die gesamte Aufkohlungsmenge aufgrund der Formel für die Geschwindigkeit (V) der Aufkohlungsreaktion an der Oberfläche oder wobei ? eine Konstante, k , k Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten, pCO der Partialdruck des Kohlenmonoxyds, pCO der Partialdruck des Kohlendioxyds, pH der Partialdruck des Wasserstoffs und ? die Überzugsgeschwindigkeit des absorbierten Sauerstoffs ist, sowie auf der Basis der folgenden Modellformel für die Kohlenstoff-Diffusion im Stahl: berechnet wird, wobei C die Kohlenstoffkonzentration im Stahl, t die Zeit, D der Diffusionskoeffizient und X die Diffusionsstrecke sind und sich (b) geeignete Bereiche für die Aufkohlungstemperatur, die jeweilige Konzentration des CO, H , CO und H O in der Aufkohlungsatmosphäre sowie die Aufkohlungszeit ergaben, so daß die Aufkohlungsmenge der Zielmenge entspricht, und (c) während des Aufkohlens des Bandes die Aufkohlungstemperatur, die jeweilige Konzentration des CO, H , CO und H O in der Aufkohlungsatmosphäre sowie die Aufkohlungszeit innerhalb der Grenzen gemäß (b) eingestellt werden.

A method of continuously carburizing a steel strip by passing the strip through a carburizing furnace in an atmosphere substantially containing an element selected from the group comprising: C, O, H and wherein soot formation is prevented by setting a soot limiting value according to the CO/CO 2 concentration and the steel temperature, and by controlling the flow rates of respective atmospheric gases supplied into the carburising furnace, wherein the method comprises: (a) calculating a total carburizing quantity based on the following formula for the surface carburizing reaction rate (V): V = k 1 . f 1 (pCO, pH 2 , ? o ) X ? . f 3 (pCO, pCO 2 ), or V = k 1 . f 1 (pCO, PH 2 , ? o ) -k 2 . f 2 (pCO 2 , pH 2 O), where, ? is a constant; k 1 , k 2 are reaction rate constants; pCO is the CO gas partial pressure; pCO 2 is the CO 2 gas partial pressure; pH 2 is the H 2 gas partial pressure; ? o is the coating rate of absorbed oxygen; and based on the following formula of a carbon-into-steel diffusion model formula: dC/dt = D . d 2 C/dX 2 where, C is the C concentration in steel; t is the time; D is the diffusion coefficient; and X is the diffusion distance; (b) obtaining suitable ranges for the carburizing temperature, each concentration of CO, H , CO and H O in the carburizing atmosphere, and the carburizing time, so that the total carburizing quantity satisfies the target carburizing quantity; and (c) setting the carburizing temperature, each concentration of CO, H , CO , and H O in the carburizing atmosphere, and the carburizing time, within the respective ranges obtained in step b) during carburizing of the steel strip.

Verfahren zum kontinuierlichen Aufkohlen von Stahlband in einem Durchlaufofen, bei dem Variable mit Hilfe eines Computers auf der Basis von durch eine Spezifikation des Bandes im aufgekohlten Zustand gegebene Eingaben berechnet und die Variablen im Hinblick auf eine Ziel-Aufkohlungsmenge und eine bestimmte Verteilung der Kohlenstoffkonzentration über die Banddicke eingestellt und eine Rußbildung mit Hilfe eines Ruß-Grenzwerts entsprechend der CO/CO 2 -Konzentration und der Stahltemperatur sowie durch Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit jeder in den Ofen eingeleiteten Gaskomponente unterdrückt wird, (a) eine Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ), die Kohlenstoff-Konzentration (C ) bei einer bestimmten Tiefe (X ) ausgehend von der Oberfläche des Bandes, die Zusammensetzung und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, die Aufkohlungstemperatur, die Bandgeschwindigkeit (LS) und die Größe des Bandes eingegeben werden; (b) die Konzentration jeder Gaskomponente, bei der eine Rußbildung unterdrückt wird, und die gesamte Gibbs'sche freie Energie (F(x)), wie sie sich bei der Benutzung der Konzentration jeder Komponente des Gases als Variable ergibt, unter der Bedingung ein Minimum annimmt, daß die Menge des Kohlenstoffs in dem Gas und die Menge des beim Aufkohlen des Bandes aufgenommenen Kohlenstoffs konstant sind; (c) die Diffusionsgeschwindigkeit eines Kohlenstoffs in fester Lösung im Stahlband (d.h. die Aufkohlungsgeschwindigkeit) entsprechend der Modellformel für die Kohlenstoff-Diffusion im Stahl: berechnet wird, wobei C die Kohlenstoff-Konzentration im Stahl, t die Zeit, D der Diffusionskoeffizient und X die Diffusionsstrecke ist und sich eine Kohlenstoff-Diffusionsmenge für die Diffusion in das Band ergibt; (d) eine Aufkohlungsmenge (?C') im Stahlband durch Integration über die Aufkohlungszeit, die Gesamtfläche des Stahlbandes und - jeweils gemäß (c) berechnet - die diffundierte Kohlenstoffmenge im Stahlband je Zeit- sowie die Flächeneinheit berechnet wird; (e) die Aufkohlungsmenge (?C') gemäß (d) mit der Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ) verglichen und die Zusammensetzung des Gases, die Bandgeschwindigkeit und die Aufkohlungstemperatur, jeweils berechnet oder gewählt, einzeln oder nebeneinander geändert werden, um die Verfahrensschritte gemäß (b) bis (d) zu wiederholen, wenn die Differenz zwischen der rechnerischen Aufkohlungsmenge (?C') und der Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ) nicht geringer ist als eine vorgegebene Menge; (f) die Kohlenstoff-Konzentration (C' ) bei einer bestimmten Aufkohlungstiefe (X ), bezogen auf die Bandoberfläche, nach der Modell formel der Kohlenstoff-Diffusion im Stahl: berechnet wird, wenn die Differenz zwischen der rechnerischen Aufkohlungsmenge (?C') und der Ziel-Aufkohlungsmenge (?C ) geringer als ein vorgegebener Wert ist; (g) die Kohlenstoff-Konzentration (C' ) bei einer gemäß (f) berechneten bestimmten Aufkohlungstiefe (X ) mit der Ziel-Kohlenstoff-Konzentration (C ) bei der gemäß (a) eingegebenen Tiefe (X ) verglichen wird und die Zusamensetzung des Gases, die Band-Durchlaufgeschwindigkeit, die Aufkohlungstemperatur, jeweils berechnet oder gewählt, einzeln oder nebeneinander geändert und die Verfahrensschritte (b) bis (f) wiederholt werden, wenn die Differenz zwischen der rechnerischen Kohlenstoff-Konzentration (C' ) und der Ziel-Kohlenstoff-Konzentration (C ) nicht geringer ist als ein vorgegebener Wert, und die Zusammensetzung des Gases, die Bandgeschwindigkeit, die Aufkohlungstemperatur und die Verteilung der Aufkohlungskonzentration von der Oberfläche benutzt werden, wenn die Differenz geringer als der vorgegebene Wert ist; und (h) auf der Basis des Ergebnisses gemäß (g) die Ofentemperatur auf einen Wert von 700 bis 950°C, die Kohlenmonoxid-Konzentration auf einen Wert von über 0 bis höchstens 22% und die Wasserstoff-Konzentration auf einen Wert von 0 bis 30% als Bedingungen für die Zusammensetzung des Gases und die Ofentemperatur eingestellt werden, bei der es nicht zu einer Rußbildung innerhalb des Ofens kommt, und die Aufkohlungskonzentration mindestens an einem Punkt in einer Tiefe von 10 bis 250 µm in der Oberflächenzone auf eine bestimmte Aufkohlungskonzentration entsprechend der Verteilung der Aufkohlungskonzentration in Richtung der Banddicke eingestellt wird.

A method of continuously carburizing a steel strip by passing the steel strip continuously through a carburizing furnace, computing variables by computer on the basis of input conditions given by specification factors of the steel strip after carburization, and controlling the variables to obtain a target carburizing quantity and a desired carburizing concentration distribution in the plate thickness direction wherein soot formation is prevented by setting the soot-limiting value according to the CO/CO 2 concentration and the steel temperature, and by controlling the flow rate of each atmospheric gas component supplied into the furnace, wherein the method comprises the steps of: (a) inputting a target carburizing quantity (?C ), the C concentration (C ) at a designated depth (X ) from the surface of the steel strip, the composition of atmospheric gas, the flow rate of supplied gas, the carburizing temperature, the plate-passing speed (LS), and the size of the steel plate, as the input conditions; (b) calculating the concentration of each component gas of the atmospheric gas at which soot generation is prevented and the Gibbs's total free energy (F(x)), obtained by using the concentration of each component gas of the atmospheric gas as variables, assumes a minimum value under the condition that the quantity of C in the atmospheric gas supplied to the furnace and the quantity of C which is formed by carburization of the steel strip are constant; (c) calculating the diffusion rate of a solid solution of C into the steel strip (i.e. the carburizing rate) according to the carbon-into-steel diffusion model formula: (d) calculating a carburizing quantity (?C') into the steel strip by integrating with respect to the carburizing time and the total area of the steel strip, the diffused C quantity into the steel strip per unit time and the unit area calculated in step (c); (e) comparing the carburizing quantity (?C') calculated in step (d) with the target carburizing quantity (?C ), and changing one or more of the composition of the atmospheric gas, the plate-passing speed, and the carburizing temperature which have been calculated or set, in order to repeat the steps (b)-(d) when the difference between the calculated carburizing quantity (?C') and the target carburizing quantity (?C ) is not smaller than a predetermined quantity; (f) calculating the C concentration (C' ) at a designated depth (X ) from the surface of the steel plate according to the carbon-into-steel diffusion model formula: dC/dt = D . d C/dX used in step (c), when the difference between the calculated carburizing quantity (?C') and the target carburizing quantity (?C°) is smaller than the predetermined value; (g) comparing the C concentration (C' ) at the designated depth (X ) calculated in the step (f) with the target C concentration (C ) at the designated depth (X ) which had been input in step (a), and changing one or more of the composition of the atmospheric gas, the plate-passing speed, and the carburizing temperature which have been calculated or set, in order to repeat the steps (b)-(f) when the difference between the calculated C concentration (C' ) and the target C concentration (C ) is not smaller than a predetermined value, and outputting the atmospheric gas composition, the plate-passing speed, the carburizing temperature, and the carburizing concentration distribution from the surface when the difference is smaller than the predetermined value; and (h) on the basis of the output in step (g), controlling the furnace temperature to a value of from 700 to 950°C, inclusive, the carbon monoxide concentration to a value of from larger than 0% to a value not exceeding 22% and the hydrogen concentration to a value of from 0% to 30%, inclusive, as the conditions of the atmospheric gas composition and the furnace temperature in which soot is not generated within the furnace, and controlling the carburizing concentration at least at one point in the depth range of 10 to 250µm, inclusive, in the steel strip surface layer to a desired carburizing concentration according to the carburizing concentration distribution in the plate thickness direction.

Beim Einsatz in der Forschung hilft das BP100 die Mobilität von Tensiden mit den Stoffparametern Adsorptionskoeffizient und Diffusionskoeffizient zu charakterisieren.

When used in research, the BP100 helps to characterize the mobility of surfactants by means of such substance parameters as the adsorption coefficient and diffusion coefficient.