TY - THES

T1 - Machbarkeitsstudie zur experimentellen Verschleißbewertung von Komponenten einer Warmwalzstraße

AU - Weinzettl, Christoph

N1 - gesperrt bis 07-12-2028

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - In einer Walzstraße herrschen raue Bedingungen. Glühender Stahl steht in Kontakt mit Komponenten der Warmwalzstraße, dadurch sinkt die Lebensdauer dieser Bauteile. Über kurz oder lang müssen die kontaktierten Bauteile ausgetauscht werden, da sie zu stark verschlissen sind. Dadurch entstehen nicht nur Kosten, sondern auch Stillstandszeiten der Anlage. Manche Komponenten müssen wesentlich häufiger getauscht oder gewartet werden als andere, wodurch die Auslastung der gesamten Walzstraße sinkt. Abhilfe würde ein für den Anwendungsfall geeigneterer Werkstoff bieten. Ein Durchprobieren möglicher Werkstoffe im laufenden Betrieb ist aber undenkbar, da das Ausfallrisiko der gesamten Walzstraße zu hoch ist. Zusätzlich treten eine Vielzahl an unterschiedlichen variablen Parametern auf. Dadurch wird eine wissenschaftlich fundierte Auswahl eines Werkstoffes nahezu unmöglich. Die Lösung ist ein Laborprüfstand, mit dem verschiedene Materialien, in einem kontrollierten Umfeld, auf ihre Eignung überprüft werden können. Im Zuge der Machbarkeitsstudie zur experimentellen Verschleißuntersuchung von Komponenten einer Warmwalzstraße wurde ein eigener Prüfstand konzipiert. Mit diesem Prüfstand soll es in Zukunft möglich sein geeignetere Werkstoffe für einzelne Komponenten einer Warmwalzstraße zu finden. Vorab muss jedoch die Reproduzierbarkeit sowie die Nachstellbarkeit realer Werkstoffverhalten gesichert sein. Das Aufbauprinzip des Prüfstandes ist relativ simpel. Eine horizontal gelagerte Welle wird mit einem E-Motor angetrieben, an dessen Ende befindet sich die Prüfzelle. Geprüft wird nach der Block-on-Disc Methodik. Die vorgegebenen Randbedingungen (Prüftemperatur = 850°C-1.000°C, Prüfgeschwindigkeit = 25m/s) erfordern eine Erwärmung der Probe. An den Anwendungsfall angepasst wird die Disc induktiv erhitzt. Nach einer Reihe von Einstellversuchen zur Parameterfindung folgten Screeningversuche, anhand derer die Brauchbarkeit des Prüfstandes gewährleistet werden konnte. Die daraus gewonnenen Resultate sind wiederholbar und liefern ein ähnliches Materialverhalten, wie es auch werksseitig bekannt ist. Mit dem Testaufbau lassen sich unterschiedliche Werkstoffe testen. Eine Variation der Prüftemperatur, Prüfkraft und Prüfdauer ist ebenfalls möglich.

AB - In einer Walzstraße herrschen raue Bedingungen. Glühender Stahl steht in Kontakt mit Komponenten der Warmwalzstraße, dadurch sinkt die Lebensdauer dieser Bauteile. Über kurz oder lang müssen die kontaktierten Bauteile ausgetauscht werden, da sie zu stark verschlissen sind. Dadurch entstehen nicht nur Kosten, sondern auch Stillstandszeiten der Anlage. Manche Komponenten müssen wesentlich häufiger getauscht oder gewartet werden als andere, wodurch die Auslastung der gesamten Walzstraße sinkt. Abhilfe würde ein für den Anwendungsfall geeigneterer Werkstoff bieten. Ein Durchprobieren möglicher Werkstoffe im laufenden Betrieb ist aber undenkbar, da das Ausfallrisiko der gesamten Walzstraße zu hoch ist. Zusätzlich treten eine Vielzahl an unterschiedlichen variablen Parametern auf. Dadurch wird eine wissenschaftlich fundierte Auswahl eines Werkstoffes nahezu unmöglich. Die Lösung ist ein Laborprüfstand, mit dem verschiedene Materialien, in einem kontrollierten Umfeld, auf ihre Eignung überprüft werden können. Im Zuge der Machbarkeitsstudie zur experimentellen Verschleißuntersuchung von Komponenten einer Warmwalzstraße wurde ein eigener Prüfstand konzipiert. Mit diesem Prüfstand soll es in Zukunft möglich sein geeignetere Werkstoffe für einzelne Komponenten einer Warmwalzstraße zu finden. Vorab muss jedoch die Reproduzierbarkeit sowie die Nachstellbarkeit realer Werkstoffverhalten gesichert sein. Das Aufbauprinzip des Prüfstandes ist relativ simpel. Eine horizontal gelagerte Welle wird mit einem E-Motor angetrieben, an dessen Ende befindet sich die Prüfzelle. Geprüft wird nach der Block-on-Disc Methodik. Die vorgegebenen Randbedingungen (Prüftemperatur = 850°C-1.000°C, Prüfgeschwindigkeit = 25m/s) erfordern eine Erwärmung der Probe. An den Anwendungsfall angepasst wird die Disc induktiv erhitzt. Nach einer Reihe von Einstellversuchen zur Parameterfindung folgten Screeningversuche, anhand derer die Brauchbarkeit des Prüfstandes gewährleistet werden konnte. Die daraus gewonnenen Resultate sind wiederholbar und liefern ein ähnliches Materialverhalten, wie es auch werksseitig bekannt ist. Mit dem Testaufbau lassen sich unterschiedliche Werkstoffe testen. Eine Variation der Prüftemperatur, Prüfkraft und Prüfdauer ist ebenfalls möglich.

KW - Feasibility study

KW - Hot rolling mill

KW - Wear evaluation

KW - Block on Disc

KW - Tribology

KW - High temperature tribology

KW - High temperature tribometry

KW - Wire rolling

KW - Machbarkeitsstudie

KW - Warmwalzstraße

KW - Verschleißbewertung

KW - Block on Disc

KW - Tribologie

KW - Hochtemperaturtribologie

KW - Hochtemperaturtribometrie

KW - Drahtwalzen

M3 - Masterarbeit

ER -