498 Prakt. Met. Sonderband 38 (2006)
Bild 2: Schematische Darstellung der Korrosion in vertikaler Richtung durch Grenzflachen-
konvektion um Gasblasen a) und Metalltropfen b). FF: Feuerfestmaterial, S+: Glasschmel-
ze, S2: Lösung aus FF und S+;, S:: Metalltropfen, G: Gasblase. Die Glasschmelze S+ mit
der geringeren Oberflächenspannung versucht, die mit FF angereicherte Schmelze S, mit
der héheren Oberflachenspannung zu umhiillen. Diese Ausgleichsbewegung fuhrt an der
Berlhrungsstelle FF, Sy, S; und S3/G zu einer starken Wirbelbildung. Dabei wird immer
neue Schmelze S+ heran- und Schmelze S-; abtransportiert.
Der zeitliche Verlauf der Korrosion erfolgt für Metalle auf feuerfestem Material auf ähnliche
Weise. Zu Beginn des Tropfenbohrens ist die vertikale Korrosionsgeschwindigkeit hoch da
die Korrosionsprodukte noch frei abtransportiert werden können. Die großen Unterschiede
der Grenzflächenspannungen im Bereich des Metalltropfens bewirken, dass reichlich fri-
sche Glasschmelze am Metalltropfen entlang an den Feuerfeststein herangeführt wird.
Nach einer Weile nimmt die Korrosionsgeschwindigkeit ab, da sich eine Diffusionsschicht
ausgebildet hat und die Viskosität des Glases in der Grenzschicht stark angestiegen ist.
Die kleinsten Tropfen mit dem größten Oberflächen/Volumen-Verhältnis haben die stärks-
ten Grenzflachenwechselwirkungen und bohren sich schnell in das Feuerfestmaterial; sie
versinken in der mit feuerfesten Komponenten stark angereicherten Grenzschicht, und ihre
Bohrwirkung erlahmt wegen der immer geringer werdenden Differenzen in den Grenzflä-
chenspannungen um die Tropfen herum. Die Korrosionsprodukte können aufgrund ihrer
höheren Dichte, als die der reinen Glasschmelze, aus der Bohrung mit zunehmender
Lochtiefe immer schwerer heraustransportiert werden. Die großen Tropfen bohren lang-
samer, da ein relativ zu ihrem Volumen geringer Anteil ihrer Oberfläche als aktive Drei-
stoffgrenze wirksam ist. Außerdem schirmen sie das Feuerfestmaterial, auf dem sie lie-
gen, teilweise gegen die reine Glasschmelze ab. Je größer aber die Tropfen sind, desto
länger bleibt die Dreistoffgrenze erhalten, wodurch die großen Tropfen tiefer in das Feuer-
festmaterial eindringen, ehe auch sie in der mit feuerfestem Material angereicherten
Grenzschicht versinken und die Korrosion schließlich zum Stillstand kommt.
5. ERGEBNISSE UND DISKUSSION
5.1 NACHWEIS DES KONZENTRATIONSGRADIENTEN
Um diesen Anreicherungseffekt der Glasschmelze genauer zu untersuchen, wurden mit-
tels EDX-Analysen an einem Rasterelektronenmikroskop Leo 440 mehrere Messreihen
und Linescans in den Grenzschichten Feuerfestmaterial/Glasschmelze und Glasschmel-
ze/Metalltropfen durchgeführt. Bei dem Mikroanalysesystem handelte es sich um das Link
ISIS 200/300 der Firma Oxford. Das Glaswannenmaterial besteht aus einen Schamotte-
stein mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
