TY - THES

T1 - Mechanische Charakterisierung eines kohlenstoffgebundenen feuerfesten MgO-C Werkstoffes im Hochtemperaturbereich

AU - Bauer, Thomas

N1 - gesperrt bis null

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Um Prognosen zum Verhalten von feuerfesten Baustoffen im Einsatz machen zu können, ist es notwendig Versuche unter Einsatzbedingungen durchzuführen. Im Falle von kohlenstoffgebundenen Baustoffen stellt dies jedoch aufgrund der auftretenden Oxidation des Kohlenstoffes unter Luftatmosphäre ab ca. 600 °C eine Schwierigkeit dar. Daher kommen Versuchsaufbauten zum Oxidationsschutz zum Einsatz. In dieser Arbeit wurde ein pechgebundener Magnesiacarbon Baustoff bei Temperaturen bis zu 1520 °C hinsichtlich des Mode I Bruchverhalten und des Zugkriechverhaltens charakterisiert. Das Zugkriechverhalten wurde bei drei Prüftemperaturen (1150 °C, 1310 °C und 1520 °C) und verschiedenen Lasten an insgesamt neun Proben festgestellt. Es wurden hierfür zylinderförmige Proben mit 30 mm Durchmesser und 230 mm Länge verwendet. Durch die Auswertung mit Inversenverfahren konnten die Norton-Bailey Kriechparameter für das erste Kriechstadium für jede Temperatur ermittelt werden. Die Versuche haben gezeigt, dass das angenommene Kriechgesetz angewandt und die Oxidation der Probe geringgehalten werden kann. Die nötige sauerstoffarme Atmosphäre in Probennähe wurde mithilfe einer Koksgruseinbettung erreicht. Keilspaltversuche wurden bei 1150 °C, 1310 °C und 1500 °C Prüftemperatur durchgeführt, die Horizontalverschiebung wurde hierbei mit Laser Speckle Extensometer gemessen. Für jede Temperatur wurde an jeweils drei Versuchen die spezifische Bruchenergie als auch die nominelle Kerbzugfestigkeit ermittelt. Der Schutz vor Oxidation des Kohlenstoffes wurde hierbei durch eine Spülung des Ofenraumes mit Argon erreicht. Durch Variation der Spülraten wurden mögliche Einflüsse der Gasspülung auf die bruchmechanischen Kennwerte ermittelt. Der Masseverlust aufgrund der Oxidation konnte in jedem Fall auf einen Massenanteil von unter 1.54 % gesenkt werden. Spülratenmengen zwischen 10 l/h und 80 l/h wurden für die Versuche gewählt.

AB - Um Prognosen zum Verhalten von feuerfesten Baustoffen im Einsatz machen zu können, ist es notwendig Versuche unter Einsatzbedingungen durchzuführen. Im Falle von kohlenstoffgebundenen Baustoffen stellt dies jedoch aufgrund der auftretenden Oxidation des Kohlenstoffes unter Luftatmosphäre ab ca. 600 °C eine Schwierigkeit dar. Daher kommen Versuchsaufbauten zum Oxidationsschutz zum Einsatz. In dieser Arbeit wurde ein pechgebundener Magnesiacarbon Baustoff bei Temperaturen bis zu 1520 °C hinsichtlich des Mode I Bruchverhalten und des Zugkriechverhaltens charakterisiert. Das Zugkriechverhalten wurde bei drei Prüftemperaturen (1150 °C, 1310 °C und 1520 °C) und verschiedenen Lasten an insgesamt neun Proben festgestellt. Es wurden hierfür zylinderförmige Proben mit 30 mm Durchmesser und 230 mm Länge verwendet. Durch die Auswertung mit Inversenverfahren konnten die Norton-Bailey Kriechparameter für das erste Kriechstadium für jede Temperatur ermittelt werden. Die Versuche haben gezeigt, dass das angenommene Kriechgesetz angewandt und die Oxidation der Probe geringgehalten werden kann. Die nötige sauerstoffarme Atmosphäre in Probennähe wurde mithilfe einer Koksgruseinbettung erreicht. Keilspaltversuche wurden bei 1150 °C, 1310 °C und 1500 °C Prüftemperatur durchgeführt, die Horizontalverschiebung wurde hierbei mit Laser Speckle Extensometer gemessen. Für jede Temperatur wurde an jeweils drei Versuchen die spezifische Bruchenergie als auch die nominelle Kerbzugfestigkeit ermittelt. Der Schutz vor Oxidation des Kohlenstoffes wurde hierbei durch eine Spülung des Ofenraumes mit Argon erreicht. Durch Variation der Spülraten wurden mögliche Einflüsse der Gasspülung auf die bruchmechanischen Kennwerte ermittelt. Der Masseverlust aufgrund der Oxidation konnte in jedem Fall auf einen Massenanteil von unter 1.54 % gesenkt werden. Spülratenmengen zwischen 10 l/h und 80 l/h wurden für die Versuche gewählt.

KW - Zugkriechen

KW - hochtemperatur Keilspalttest

KW - reduzierende Bedingungen

KW - kohlenstoffhaltiger feuerfester Baustoff

KW - tensile creep

KW - high-temperature wedge splitting test

KW - reducing conditions

KW - carbon containing refractory

M3 - Masterarbeit

ER -