TY - THES

T1 - Möglichkeiten und Grenzen der experimentellen Bestimmung des Schrumpf- und Kontraktionsverhaltes bei Stahl mit Hilfe des SSCC Versuches

AU - Schneller, Florian

N1 - gesperrt bis null

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - Bei der Erstarrung und Abkühlung von Stahl, kommt es zu Dichteänderungen, die in Abhängigkeit von der Legierungslage zur Schrumpfung und Kontraktion führen. Dabei wird in der erstarrenden Schale eine Spannung hervorrufen die beim Stranggießen ein Abheben der Schale von der Kokillenwand zur folge hat. Daraus resultiert ein unebenes Schalenwachstum, welches ein erhöhtes Risiko zur Rissausbildung darstellt. In diesem Zusammenhang gelten peritektische Stähle als besonders kritisch, wie aus Betriebserfahrungen sowie zahlreichen Laborversuchen hervorgeht. Die Schrumpfungs- bzw. Kontraktionsspannung die in der erstarrenden Strangschale auftreten lassen sich in der Stranggießanlage nicht direkt messen. Mithilfe des am Lehrstuhl für Metallurgie entwickelten SSCC (Submerged Splitt Chill Contraction) –Versuch ist es aber möglich die Kräfte in einer um einen zylindrischen Prüfkörper erstarrenden Schale aufzuzeichnen. Ziel dieser Arbeit war es die Möglichkeiten dieser Versuchsanordnung zur Bestimmung kritischer Legierungslagen zu ermitteln sowie die Grenzen in der Auflösung von Schrumpfungs- bzw. Kontraktionsunterschieden zu bestimmen. Die Ergebnisse der Versuchsreihen mit kontinuierlich modifizierten Prüfkörpergeometrien zeigten die beste Redproduzierbarkeit bei hohen Kühlraten (unbeschichteter Prüfkörper), höheren Überhitzungen sowie bei der Verwendung einer elastischen Feuerfestmatte zwischen Prüfkörperober- und unterteil. Die Auswertung in Hinblick auf die maximal gemessener Kraft, Fmax, und Steigung, dF/dt, des Kraftaufbaues zeigen deutliche Unterschiede bei einem Stahl mit 0,11 %C bzw. 0.30 %C (0,3 %Si, 1,5 %Mn, 0,003 %P und %S). Basierend auf der verbesserten Prüfkörpergeometrie sowie den optimierten Versuchsparameter ist der SSCC-Versuch eine geeignete Methode zur Untersuchung des Verhaltens von Stählen (Schrumpfung, Kontraktion, Bildung von Einziehungen, etc.) bei der Anfangserstarrung in der Kokille.

AB - Bei der Erstarrung und Abkühlung von Stahl, kommt es zu Dichteänderungen, die in Abhängigkeit von der Legierungslage zur Schrumpfung und Kontraktion führen. Dabei wird in der erstarrenden Schale eine Spannung hervorrufen die beim Stranggießen ein Abheben der Schale von der Kokillenwand zur folge hat. Daraus resultiert ein unebenes Schalenwachstum, welches ein erhöhtes Risiko zur Rissausbildung darstellt. In diesem Zusammenhang gelten peritektische Stähle als besonders kritisch, wie aus Betriebserfahrungen sowie zahlreichen Laborversuchen hervorgeht. Die Schrumpfungs- bzw. Kontraktionsspannung die in der erstarrenden Strangschale auftreten lassen sich in der Stranggießanlage nicht direkt messen. Mithilfe des am Lehrstuhl für Metallurgie entwickelten SSCC (Submerged Splitt Chill Contraction) –Versuch ist es aber möglich die Kräfte in einer um einen zylindrischen Prüfkörper erstarrenden Schale aufzuzeichnen. Ziel dieser Arbeit war es die Möglichkeiten dieser Versuchsanordnung zur Bestimmung kritischer Legierungslagen zu ermitteln sowie die Grenzen in der Auflösung von Schrumpfungs- bzw. Kontraktionsunterschieden zu bestimmen. Die Ergebnisse der Versuchsreihen mit kontinuierlich modifizierten Prüfkörpergeometrien zeigten die beste Redproduzierbarkeit bei hohen Kühlraten (unbeschichteter Prüfkörper), höheren Überhitzungen sowie bei der Verwendung einer elastischen Feuerfestmatte zwischen Prüfkörperober- und unterteil. Die Auswertung in Hinblick auf die maximal gemessener Kraft, Fmax, und Steigung, dF/dt, des Kraftaufbaues zeigen deutliche Unterschiede bei einem Stahl mit 0,11 %C bzw. 0.30 %C (0,3 %Si, 1,5 %Mn, 0,003 %P und %S). Basierend auf der verbesserten Prüfkörpergeometrie sowie den optimierten Versuchsparameter ist der SSCC-Versuch eine geeignete Methode zur Untersuchung des Verhaltens von Stählen (Schrumpfung, Kontraktion, Bildung von Einziehungen, etc.) bei der Anfangserstarrung in der Kokille.

KW - shrinkage

KW - contraction

KW - peritectic

KW - steel

KW - Schrumpfung

KW - Kontraktion

KW - Stahl

KW - peritektisch

M3 - Masterarbeit

ER -