Beitrag zur Charakterisierung von Seigerungen sowie zum Reinheitsgrad von Stahlproben mittels optischer Emissionsspektrometrie (PDA-OES) und laserinduzierter Spektralanalytik

Fronk, Sebastian; Senk, Dieter Georg (Thesis advisor); Bleck, Wolfgang Peter (Thesis advisor); Wosch, Erwin A. T. (Thesis advisor)

Aachen : Shaker (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Berichte aus dem Institut für Eisenhüttenkunde 3/2019
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (III, 143 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Analysemöglichkeiten durch die spektrometrischen Verfahren PDA-OES (Pulse Discrimination Analysis by Optical Emission Spectrometry) sowie LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) weiterentwickelt. Hierfür wurden ein Einzelfunkenspektrometer der Firma OBLF und ein neu entwickeltes LIBS-System, das MAXILA-System (Macrosegregation Identifier by LIBS-Analysis), genutzt. Es wurden unterschiedliche Kalibrierungsschritte sowie Industrieversuche mit unterschiedlichen Proben für jedes Einzelsystem durchgeführt. Hierbei konnten die Systeme sowohl an institutseigenen als auch an Industrieproben validiert werden. Durch die entworfenen Algorithmen und die neu entwickelten Kennzahlen konnten im Bereich der PDA-OES gleichzeitig genaue Aussagen zum Reinheitsgrad und zur Seigerungssituation gemacht werden. Das System MuViCleSS (Multiple View of Cleanliness and Segregation in Steel) differenziert den Reinheitsgrad in drei Unterkennwerte. Neben einem Gesamtwert zur Beurteilung der Reinheitsgradsituation werden zwei weitere Kennzahlen ermittelt. Diese sind in der Lage eine elementspezifische bzw. eine einschlussspezifische Beurteilung des Reinheitsgrades vorzunehmen. Im Bereich der Seigerungen erfolgt eine Beurteilung zu Makroseigerungen und eine eingeschränkte Einschätzung zu Mikroseigerungen. Für das MAXILA-System konnten neben der Weiterentwicklung der Analysemöglichkeiten im Besonderen große Fortschritte für die Automatisierung der Analyse gemacht werden. Das System ist in der Lage durch ein manuell festgelegtes Raster große Proben in Bezug auf Mesoseigerungen automatisch zu analysieren. Die entstehenden 2-dimensionalen Konzentrationsdarstellungen können die bestehenden Mesoseigerungen hierdurch deutlich aufzeigen. Durch die Kombination der beiden Systeme ist es möglich, zeitnahe Antworten in Bezug auf den Reinheitsgrad sowie auf die Seigerungssituation innerhalb einer Probe zu erhalten.

Einrichtungen

  • Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik [520000]
  • Lehrstuhl für Metallurgie von Eisen und Stahl [522310]

Identifikationsnummern