Investigation of High Temperature Tensile Creep of Refractories

Titel in Übersetzung: Kriechmessungen von feuerfesten Baustoffen im Hochtemperaturbereich

Amina Sidi Mammar

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Eine neue Prüfmaschine für Zugkriechversuche von feuerfesten Baustoffen im Hochtemperaturbereich wurde angeschaft, um die Zustellung von Öfen und Gefäßen aus der Stahlindustrie zu charakterisieren. Das Setup der Maschine erlaubte eine präzise Ausrichtung der Probe. Vor den Messungen wurde eine Optimierung des Testverfahrens durch die Simulation von Kriechversuchsbedingungen durchgeführt (FE-Modell in Abaqus). Die Durchführbarkeit der Experimente wurde mit der Auswahl einer optimalen Heizrate bestätigt. Die Beobachtung der Temperatur und Spannungsverteilungen in der heißen Zone und den kalten Enden bestätigte die gewählte Form und die Abmessungen der Probe. Kriechverhalten von Magnesia-Chromit und Magnesia-Spinell-Ziegeln wurde als Funktion der Zugspannung im Bereich von 0.2 bis 1.9 MPa und als Funktion der Temperatur im Bereich von 1100 ° C bis 1600 ° C gemessen. Drei Kriechphasen wurden bei diesen Bedingungen beobachtet. Sie stellten die Kaltverfestigung, die Stationäre und das Erweichungsverhalten der Materialien dar. Ein Verfahren wurde eingesetzt, um die Versuchsergebnisse zu interpretieren. Das entwickelte Verfahren umfasste die Auswahl des Norton-Bailey Kriechgesetzes, die Identifizierung der Kriechstufen und die Berechnung der Kriechparameter durch inverse-Schätzung. Dafür wurden die Generalized Reduced Gradient (GRG) und die Levenberg-Marquardt (L-M) Algorithmen verwenden. Danach wurde eine detaillierte Untersuchung des Kriechverhaltens vom Magnesia-Chromit Material durchgeführt, um die vorhandene Korrelation zwischen der Kriechdehnung, der Spannung und der Temperatur darzustellen. Eine Ansatz könnte in einem Simulationsprogramm implementiert werden, welcher die Übergangspunkte zwischen den Kriechstufen in Abhangigkeit von Spannung und Temperatur beinhaltet. Die Aktivierungsenergie wurde für dieses Material ausgewertet. Jedoch war es nicht möglich, auf die verschiedenen Kriechmechanismen zu schließen, aufgrund ihres wahrscheinlichen gleichzeitigen Auftretens in dem heterogenen Material. Norton-Bailey Kriechparameter, die das Verfestigungsverhalten von Magnesia-Chromit beschreiben, wurden dann in der Software Abaqus für eine thermomechanische Modellierung eines RH-Schnorchels implementiert. Drei Modelle wurden untersucht und verglichen: das symmetrische Zug-, das symmetrische Druck- und das asymmetrische Kriechmodell. Während des Prozesses hält die feuerfeste Auskleidung hohen thermischen Belastungen stand. Die Temperatur- und Spannungsverteilungen wurden zu verschiedenen Zeitpunkten des ersten Heizzykluses ausgewertet und verglichen. Das asymmetrische Kriechmodell war repräsentativer als die symmetrischen Modelle.
Titel in ÜbersetzungKriechmessungen von feuerfesten Baustoffen im Hochtemperaturbereich
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Harmuth, Harald, Beurteiler A (intern)
  • Huger, Marc, Beurteiler B (extern), Externe Person
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2016

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Zugkriechversuch
  • feuerfeste Baustoffe
  • FE Modellierung
  • Inverse-Estimation.

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