TY - BOOK

T1 - Mechanische Charakterisierung kohlenstoffhaltiger feuerfester Baustoffe bei hohen Temperaturen

AU - Stückelschweiger, Martin

N1 - nicht gesperrt

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Magnesia-Carbon (MgO-C) Steine werden f�r feuerfeste Ausmauerung zum Beispiel in LD-Konvertern, Gie� und Behandlungspfannen und E-�fen verwendet. W�hrend des Einsatzes werden Temperaturen bis zu 1700�C erreicht. Um Aufschluss �ber das Verhalten der feuer-festen Baustoffe bei hohen Temperaturen zu bekommen m�ssen Laborbedingungen geschaffen werden, um Einsatzbedingungen hinsichtlich Temperatur und Atmosph�re zu reproduzieren. Wesentlich ist dabei, dass die mechanische Pr�fung von kohlenstoffhaltigen feuer-festen Baustoffen bei hohen Temperaturen Ma�nahmen zum Oxidationsschutz des Kohlenstoffs erfordert. Grundlage der Arbeit bildet die Weiterentwicklung von mechanischen Pr�fmethoden zur Eignung f�r reduzierende Bedingungen. F�r Zug- und Druckkriechuntersuchungen wurden Ver-suchsaufbauten entwickelt, in denen die Probe w�hrend des Versuches in Kohlegrus eingebettet ist. Diese Einbettung vermindert den Sauerstoffpartialdruck im Nahbereich der Probe w�hrend des Kriechversuchs. Um das Mode I Bruchverhalten zu charakterisieren wurde auf Basis des Keilspaltversuchs nach E. Tschegg eine Hochtemperaturpr�fanlage zur ber�hrungslosen Verschiebungsmessung mittels Laser-Speckle Extensometer entwickelt. Damit k�nnen bruchmechanische Pr�fungen bei Temperaturen bis zu 1500�C mit Argon Sp�lung durchgef�hrt werden. Kunstharz- und pechgebundene MgO-C Baustoffe wurden im anwendungsrelevanten Temperatur- und Lastbereich gepr�ft. F�r die Auswertung der Ergebnisse der Kriechversuche und der Keilspalttests sind auch die mit der Resonanzfrequenzmethode in Argon Atmosph�re ermittelnden Elastizit�tsmodule erforderlich. Die Norton�Bailey Kriechparameter wurden mit einem am Institut f�r Gesteinsh�ttenkunde entwickelten Matlab-Programm bestimmt. Au�erdem wurden auf der Grundlage der aus Tests gewonnenen Daten bruchmechanische Parameter, wie die spezifische Bruchenergie und die Kerbzugfestigkeit berechnet. Ein inverses Simulationsverfahren unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode ergibt die M�glichkeit, die Zugfestigkeit, die gesamte spezifische Bruchenergie und das Entfestigungsverhalten bei hohen Temperaturen zu ermitteln. Die ermittelten Parameter k�nnen in Finite-Elemente-Simulationen f�r feuerfeste Zustellungen bei Betriebsbedingungen verwendet werden.

AB - Magnesia-Carbon (MgO-C) Steine werden f�r feuerfeste Ausmauerung zum Beispiel in LD-Konvertern, Gie� und Behandlungspfannen und E-�fen verwendet. W�hrend des Einsatzes werden Temperaturen bis zu 1700�C erreicht. Um Aufschluss �ber das Verhalten der feuer-festen Baustoffe bei hohen Temperaturen zu bekommen m�ssen Laborbedingungen geschaffen werden, um Einsatzbedingungen hinsichtlich Temperatur und Atmosph�re zu reproduzieren. Wesentlich ist dabei, dass die mechanische Pr�fung von kohlenstoffhaltigen feuer-festen Baustoffen bei hohen Temperaturen Ma�nahmen zum Oxidationsschutz des Kohlenstoffs erfordert. Grundlage der Arbeit bildet die Weiterentwicklung von mechanischen Pr�fmethoden zur Eignung f�r reduzierende Bedingungen. F�r Zug- und Druckkriechuntersuchungen wurden Ver-suchsaufbauten entwickelt, in denen die Probe w�hrend des Versuches in Kohlegrus eingebettet ist. Diese Einbettung vermindert den Sauerstoffpartialdruck im Nahbereich der Probe w�hrend des Kriechversuchs. Um das Mode I Bruchverhalten zu charakterisieren wurde auf Basis des Keilspaltversuchs nach E. Tschegg eine Hochtemperaturpr�fanlage zur ber�hrungslosen Verschiebungsmessung mittels Laser-Speckle Extensometer entwickelt. Damit k�nnen bruchmechanische Pr�fungen bei Temperaturen bis zu 1500�C mit Argon Sp�lung durchgef�hrt werden. Kunstharz- und pechgebundene MgO-C Baustoffe wurden im anwendungsrelevanten Temperatur- und Lastbereich gepr�ft. F�r die Auswertung der Ergebnisse der Kriechversuche und der Keilspalttests sind auch die mit der Resonanzfrequenzmethode in Argon Atmosph�re ermittelnden Elastizit�tsmodule erforderlich. Die Norton�Bailey Kriechparameter wurden mit einem am Institut f�r Gesteinsh�ttenkunde entwickelten Matlab-Programm bestimmt. Au�erdem wurden auf der Grundlage der aus Tests gewonnenen Daten bruchmechanische Parameter, wie die spezifische Bruchenergie und die Kerbzugfestigkeit berechnet. Ein inverses Simulationsverfahren unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode ergibt die M�glichkeit, die Zugfestigkeit, die gesamte spezifische Bruchenergie und das Entfestigungsverhalten bei hohen Temperaturen zu ermitteln. Die ermittelten Parameter k�nnen in Finite-Elemente-Simulationen f�r feuerfeste Zustellungen bei Betriebsbedingungen verwendet werden.

KW - Keilspalttest

KW - Kriechen

KW - Kohlenstoffhaltige feuerfeste Baustoffe im Hochtemperaturbereich

KW - MgO-C

KW - wedge splitting test

KW - creep

KW - carbon containing refractories at high temperature

KW - MgO-C

M3 - Dissertation

ER -