Kriterien zur Ausbreitung oxidischer Schmelzen: Die Tests miniKATS-1 bis -5
Zusammenfassung
In einer großangelegten Serie von Tests zur
Ausbreitung oxidischer Hochtemperaturschmelzen in einem größeren
Maßstab (KATS-Tests) wurden Parameter variiert, die das Ausbreitungsverhalten
der Schmelze wesentlich beeinflussen (Viskosität, Volumenrate des
Schmelze, Substratum der Ausbreitungsfläche, Gegenwart von Wasser).
Trotz einer umfangreichen Instrumentierung mit Thermoelementen verschiedener
Art, einer Infrarotkamera und mehreren Videokameras konnte nur in wenigen
Fällen das Verhalten der Schmelze an der vordersten Front im Augenblick
des Stillstands detailliert untersucht werden. Mit der miniKATS-Serie wurden
deshalb fünf weitere Ausbreitungstest mit oxidischen Schmelzen in
kleinem Maßstab (ca. 5 kg) durchgeführt, bei denen die vorderste
Front im Augenblick des Stillstandes auf ihre mechanischen Eigenschaften
untersucht wurde. Es stellte sich dabei heraus, dass in allen Fällen
der bulk-Bereich der Schmelze im flüssigen Zustand bei nahezu
Anfangstemperatur angefunden wurde. Je nach Beschaffenheit der Anfangsschmelze
wurde die Ausbreitung durch zwei unterschiedliche Phänomene am weiteren
Ausbreiten behindert: durch Krustenbildung an der Oberfläche, in diesem
Falle vereinigten sich die Krusten am Boden mit der, die sich an der Oberfläche
bildete. In den anderen Fällen war die gesamte Schmelzenzunge im noch
flüssigen Zustand oberhalb der Liquidus-Temperatur als die Ausbreitung
gestoppt wurde. Hier spielte die Oberflächenspannung eine dominierende
Rolle, sie stand im Gleichgewicht mit der Schwerkraft als treibende Kraft.
In keinem der Fälle konnte „bulk-freezing“ nachgewiesen werden.
Criteria
for the Spreading of Oxide Melts: Test Series miniKATS-1 to -5
Abstract
In
a long series of larger spreading tests with high temperature oxide melts
(KATS tests) many parameters have been varied which are influencing the
spreading behaviour (viscosity, pouring rate, substratum of spreading surface,
presence of water). In spite of an extensive instrumentation using different
thermocouples, an infrared camera and several video cameras, only in very
few cases the behaviour of the melt front at the very moment of immobilization
could be detected in detail. Therefore in the additional miniKATS series
five small scale (5 kg) spreading tests with oxide melts have been conducted
to investigate the mechanical properties of the spreading front in the
moment of immobilization. It turned out that in all cases the bulk of the
melt at this moment was still liquid at a temperature close to the initial
one. Depending on the initial melt properties two distinct phenomena have
been observed which control the immobilization of the melt: The first phenomena
is the crust formation at the surface, the crusts at the bottom combine
with the crusts at the surface of the melt. In the other case the whole
melt front was still above the liquid temperature at the moment of immobilization.
Here the surface tension was controlling the spreading, it was in balance
with the driving gravitational force. In none of the test bulk freezing
has been detected.