Untersuchungen zur Fehlerquellenidentifikation an Stahlproben durch Nutzung des SILENOS-Prüfsystems

Zacharias Klußmann

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Mit steigender Zugfestigkeit reagieren Stähle in der Regel empfindlicher auf nichtmetallische Einschlüsse (NME). Deshalb ist es notwendig, die Anzahl, Größe, Form und Zusammensetzung von nichtmetallischen Einschlüssen, den sogenannten Reinheitsgrad, zu kontrollieren. Gängige Qualitätssicherungsmethoden konzentrieren sich vor allem auf Einschlüsse mit einer Größe von weniger als 20 μm und detektieren größere Einschlüsse nurmehr zufällig. Doch gerade Einschlüsse mit einer Größe von mehr als 20 μm haben einen verheerenden Einfluss auf die Verarbeitbarkeit von Stahl und die Lebensdauer des Produkts. Um die Prozesssteuerung und Qualitätssicherung im Hinblick auf den Makro- und Mesoreinheitsgrad zu verbessern, wurde von HKM das SILENOSPrüfsystem entwickelt. Dazu werden großformatige Brammen- und Rundproben mit definierter Schichtdicke abgefräst und die jeweilige Oberfläche automatisiert auf Einschlüsse untersucht. Ziel dieser Arbeit ist, die Leistungsfähigkeit des Laserspektrometers (LIBS) des SILENOS-Prüfsystems zu charakterisieren sowie die Möglichkeit einer Fehlerquellenidentifikation anhand von einer quantitativen Elementbestimmung zu prüfen und einen Einstieg in diese zu geben. Nach einer kurzen Einleitung und der Vorstellung der Prozessroute der Stahlherstellung bei den Hüttenwerken Krupp Mannesmann (HKM) werden im dritten Kapitel dieser Arbeit nichtmetallische Einschlüsse, ihre Herkunft und Unterscheidung kurz erläutert. Dies geschieht besonders mit Blick auf das SILENOS-Prüfsystem. Es folgt die Vorstellung und Beschreibung von vier etablierten Methoden zur Bestimmung des metallurgischen Reinheitsgrads, woran sich die Erläuterung und ein Vergleich des SILENOS-Prüfsystems, als neue Methode, anschließt. Auch der Stereometrie ist ein Abschnitt des Kapitels gewidmet, da diese zu den Grundlagen aller Verfahren zählt. Zu Beginn des vierten Kapitels wird die aktuelle Leistungsfähigkeit und mögliche Verbesserungen des Laserspektrometers des erst seit 2015 aufgebauten SILENOS-Prüfsystems umrissen. Dafür wurden verschiedene Versuche durchgeführt, um mögliche Limitierungen und Probleme zu erkennen. Auch auf die Visualisierung der, vom Laserspektrometer generierten, Daten soll in diesem Kapitel eingegangen werden. Im fünften Kapitel dieser Arbeit schließlich werden verschiedene potentielle Fehlerquellen mit SILENOS untersucht und ihre Spektren aufgenommen. Eine Schwierigkeit bestand unter anderem darin, die Proben so aufzubereiten, dass diese im Laserspektrometer zu untersuchen waren. Die aufgenommenen Spektren werden anschließend mit Blick auf ihre Eignung für die Einschlussklassifikation untersucht und verglichen. Die letzten beiden Kapitel geben anschließend eine Übersicht über die Ergebnisse und einen Ausblick auf noch ungelöste Fragestellungen.
Titel in ÜbersetzungInvestigations for the inclusion source determination on steel samples with the SILENOS test system
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Bernhard, Christian, Mitbetreuer (intern)
  • Michelic, Susanne Katharina, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung30 Juni 2017
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2017

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 30-06-2022

Schlagwörter

  • HKM
  • SILENOS
  • Nichtmetallische Einschlüsse
  • NME
  • MIDAS
  • OES-PDA
  • EN10247
  • REM-EDX
  • Ultraschall
  • Funkenspektrometrie
  • LIBS
  • Laserspektrometrie
  • Reinheitsgrad
  • Stahlreinheit
  • Fingerprint

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