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.
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.
Aktualisiert: 2020-01-28
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Über 40 Millionen Tonnen Stahl in mehr als 2000 Güten werden in Deutschland jährlich produziert. Die Spezialisierung der einzelnen Güten ermöglicht auf der einen Seite hochwertige Produkte, birgt jedoch auf der anderen Seite die Gefahr von Materialverwechslungen. Um solche Verwechslungen innerhalb der Produktionslinie erkennen zu können, sind schnelle Prüfverfahren erforderlich.
Die Laser-Emissionsspektroskopie (LIBS) ist ein Verfahren, das die chemische Zusammensetzung von Stoffen schnell und berührungslos misst. Um primärverzunderte Stahlblöcke auf einem Rollgang analysieren zu können, ist ein lokaler Abtrag der nicht-repräsentativen Deckschichten notwendig. In dieser Dissertation werden beide Schritte mit derselben Laserstrahlungsquelle durchgeführt.
Zunächst werden die Deckschichten der Walzblöcke im Hinblick auf Beschaffenheit und Ablationsverhalten untersucht. Anschließend wird der Einfluss der durch den Laserabtrag entstehenden Kavität auf das Laserplasma betrachtet. Der Einfluss der Materialverschleppungen zwischen Grundmaterial und Deckschicht sowie der indirekten Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Kraterwand auf das LIBS-Ergebnis hängt dabei vom Abtragsverfahren ab. Auf diesen Untersuchungen aufbauend, wird eine inlinefähige Prüfsequenz zur Analyse von Walzblöcken erstellt und an einem Satz verzunderter Proben getestet. Bei einer Rate von einer Messung pro Minute können die Konzentrationen der wesentlichen Legierungselemente simultan bestimmt werden.
Aktualisiert: 2022-04-14
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