Unterdruckaufkohlung - Modellierung und Simulation der Eindringtiefe verschiedener Aufkohlungsgase in Sacklochbohrungen
- Es wird ein Modell vorgestellt, mit dem für den Unterdruckaufkohlungsprozess die Eindringtiefe von Propan und Ethin in Sacklochbohrungen vorhergesagt werden kann. Das Modell basiert auf Mengenbilanzen überdas Gasvolumen in der Bohrung. Testrechnungenergaben eine gute Übereinstimmung zwischen dem berechneten Verlauf der Konzentration des Aufkohlungsgases in der Bohrung undder aus Härtemessungen bestimmten Eindringtiefe. Die in demModell verwendeten Werte für die Aufkohlungswirkung bei der in derBohrung vorherrschenden geringen Propan- bzw. Ethinkonzentration wurden gemessen und werden dargestellt. Aus den Messergebnissen wird deutlich, dass sich die Aufkohlungs wirkung von Propannur unwesentlich von der von Ethin unterscheidet und dass bereitsab einem Propan- oder Ethinanteil im Gas von ca. 20% eine zufriedenstellende Aufkohlung möglich ist. Für die industrielle Anwendung bedeutet dies, dass auch große und dicht gepackte Chargenmit Propan aufgekohlt werden können. Durch einen entsprechendgroßenEs wird ein Modell vorgestellt, mit dem für den Unterdruckaufkohlungsprozess die Eindringtiefe von Propan und Ethin in Sacklochbohrungen vorhergesagt werden kann. Das Modell basiert auf Mengenbilanzen überdas Gasvolumen in der Bohrung. Testrechnungenergaben eine gute Übereinstimmung zwischen dem berechneten Verlauf der Konzentration des Aufkohlungsgases in der Bohrung undder aus Härtemessungen bestimmten Eindringtiefe. Die in demModell verwendeten Werte für die Aufkohlungswirkung bei der in derBohrung vorherrschenden geringen Propan- bzw. Ethinkonzentration wurden gemessen und werden dargestellt. Aus den Messergebnissen wird deutlich, dass sich die Aufkohlungs wirkung von Propannur unwesentlich von der von Ethin unterscheidet und dass bereitsab einem Propan- oder Ethinanteil im Gas von ca. 20% eine zufriedenstellende Aufkohlung möglich ist. Für die industrielle Anwendung bedeutet dies, dass auch große und dicht gepackte Chargenmit Propan aufgekohlt werden können. Durch einen entsprechendgroßen Volumenstrom des zuströmenden Gases muss lediglich dafürgesorgt werden, dass der Propangehalt im Zentrum der Chargegrößer als 20 % ist. Modellrechnungen zeigen, dass sich Ethin vorallem deshalb besser zur Aufkohlung von Sackloch-bohrungen eignetals Propan, da der Diffusionswiderstand des bei der Aufkohlungsreaktion entstehenden Zerfallsproduktes Wasserstoff sehr klein ist.Da die Verwendung von Ethin als Aufkohlungsgas aber aufwändigerund teurer ist als die von Propan, sollte Ethin nur eingesetzt werden,wenn dies unbedingt erforderlich ist. Das vorgestellte Modell kannhelfen, bereits vor den ersten Versuchen die maximale Bohrungstiefe bzw. den minimalen Bohrungsdurchmesser abzuschätzen, dermit Propan bzw. Ethin noch aufgekohlt werden kann.…

