Kurzfassung

Motivation:
Im Betrieb unterliegen Zustellungen und Bauteile aus feuerfesten Werkstoffen erheblicher thermomechanischer Beanspruchung (Temperaturwechsel), die zu diskontinuierlichem Verschleiß führen. Reparaturstillstände und hoher Verbrauch an feuerfesten Erzeugnissen sind die unmittelbaren Folgen. In der Vergangenheit wurden zur Prüfung der Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) empirische Prüfmethoden entwickelt. Viele dieser Verfahren bilden die Verhältnisse in der betrieblichen Praxis...Motivation:
Im Betrieb unterliegen Zustellungen und Bauteile aus feuerfesten Werkstoffen erheblicher thermomechanischer Beanspruchung (Temperaturwechsel), die zu diskontinuierlichem Verschleiß führen. Reparaturstillstände und hoher Verbrauch an feuerfesten Erzeugnissen sind die unmittelbaren Folgen. In der Vergangenheit wurden zur Prüfung der Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) empirische Prüfmethoden entwickelt. Viele dieser Verfahren bilden die Verhältnisse in der betrieblichen Praxis allerdings nur teilweise ab. Anwendungsspezifische TWB-Prüfverfahren sind jedoch mit sehr hohem Aufwand verbunden, erlauben oft lediglich nur die qualitative Bewertung der Prüfergebnisse ("Blackbox-Verfahren") und sind somit nur ein Hilfsmittel zur erfahrungsabhängigen Beurteilung der TWB.

Ziel:
Entwicklung eines TWB-Prüfverfahrens, mit dem quantitative und praxisgerechte Kennwerte hinsichtlich der Eignung feuerfester Werkstoffe für spezifische Einsatzzwecke (Temperaturbereich, Abschreckung/Anheizen etc.) ermittelt werden können.

Vorgehensweise:
Verschiedene zerstörungsfreie Prüfverfahren haben sich zur Bewertung der Schädigung feuerfester Werkstoffen durchgesetzt. Werkstoffeigenschaften wie die Schallgeschwindigkeit oder Resonanzfrequenz angeregter Probekörper werden mit denen unbeschädigter Probekörper verglichen. Für solche Messungen muss der Probekörper aber aus der TWB-Prüfeinrichtung entnommen werden. Dabei treten unerwünschte Veränderungen im Probekörper auf, die sich auf die ermittelten Werkstoffeigenschaften auswirken. Darüber hinaus ist dieses Vorgehen mit dem Bedarf, die Schädigungsentwicklung feuerfester Werkstoffe über eine große Anzahl von Temperaturwechselzyklen auch zwischen hohen Temperaturen zu verfolgen, schwer vereinbar. Es soll daher ein Verfahren mit laserinduziertem Ultraschall entwickelt werden, mit dem die Schädigung feuerfester Probekörper – in bestehenden oder neuen TWB-Prüfeinrichtungen – berührungslos, in-situ und mit geringem Aufwand erfasst werden kann. Anders als bei metallischen Werkstoffen existiert noch keine solche Prüfmethodik für feuerfeste Werkstoffe. Durch die Abfolge unterschiedlicher Lasthorizonte bis zum Eintreten eines definierten Versagens (Bruch, Anriss) lassen sich Schlussfolgerungen über die Lebensdauer von feuerfesten Werkstoffen oder Bauteilen entwickeln. Es soll daher eine Prüfmethodik entwickelt werden, die vergleichbar zum Wöhlerversuch eine Aussage über die Lebensdauer feuerfester Werkstoffe unter betrieblichen Bedingungen erlaubt.» weiterlesen» einklappen