Die zu Erosionen an Modellsubstanzen und feuerfesten Stoffen führenden Grundmechanismen der Grenzflächenkonvektion

Abstract

Der Korrosionsvorgang an feuerfesten Steinen durch Glasschmelzen besteht aus mehreren Teilvorgängen, die örtlich und zeitlich gemeinsam und z. T. sich gegenseitig anfachend ablaufen (Lösungsvermögen, Diffusion, freie und erzwungene Konvektion, Grenzflächenkonvektion, Zersetzung, Verdampfung und Kondensation). Für Stellen bevorzugter Korrosion (Erosionen) ist vor allem die Grenzflächenkonvektion verantwortlich, deren Gesetzmäßigkeiten an Hand geeigneter Modellsysteme einer detaillierten Analyse unterzogen werden. Es findet laufend eine Wechselwirkung zwischen den Störungen der Grenzflächenhomogenität durch den Auflösungsvorgang des Festkörpers (zweiphasige Dreistoffgrenzen) und den Ausgleichvorgängen der inhomogenen Grenzflächen statt. Dies führt zur lokal begrenzten Verringerung der Nernstschen Diffusionsschichtdicke, die mit der Prandtlschen Strömungsgrenzschichtdicke im quasistationären Gleichgewicht steht. Die Grenzflächenkonvektion besitzt hierbei einen wesentlich höheren Wirkungsgrad auf den Abbau der Diffusionsschicht und damit auf die Korrosion als die erzwungene und die Dichtekonvektion, da ihr Zentrum direkt in der Diffusionszone liegt. Die Modelluntersuchungen, die sich auf die horizontal, vertikal aufwärts und vertikal abwärts gerichtete, bevorzugte Korrosion beziehen, werden zwanglos auf entsprechende Korrosionsvorgänge im System Feuerfestmaterial—Glasschmelze übertragen. Durch die Rückführung der Erscheinungen auf die Grundmechanismen und ihre gegenseitige Wechselwirkungen wird eine geschlossene Darstellung und Deutung der Korrosion gegeben.