Kurzfassung

Die Ausbildung von Schmelzphasen während des Betriebes von feuerfesten Erzeugnissen bei hohen Temperaturen wird allgemein als problematisch betrachtet, da feuerfeste Erzeugnisse hierdurch erweichen und ihre Funktionalität einbüßen. Grundsätzlich wird das mit der Schmelzphasenbildung einhergehende Erweichen und der damit verbundene Verlust der Raumbeständigkeit befürchtet. Andererseits können Schmelzphasen das für Ke-ramiken typischerweise spröde Verhalten zu einem mehr elastischem Verhalten...
Die Ausbildung von Schmelzphasen während des Betriebes von feuerfesten Erzeugnissen bei hohen Temperaturen wird allgemein als problematisch betrachtet, da feuerfeste Erzeugnisse hierdurch erweichen und ihre Funktionalität einbüßen. Grundsätzlich wird das mit der Schmelzphasenbildung einhergehende Erweichen und der damit verbundene Verlust der Raumbeständigkeit befürchtet. Andererseits können Schmelzphasen das für Ke-ramiken typischerweise spröde Verhalten zu einem mehr elastischem Verhalten beeinflussen, was wiederum thermisch induzierte Spannungen absorbieren kann, wodurch die Temperaturwechselbeständigkeit deutlich verbessert wird.
Da bislang der Schmelzphasenanteil von feuerfesten Erzeugnissen unter Temperatur noch nicht quantifiziert werden kann, besteht bislang noch nicht die Möglichkeit den Einfluss de-zidierter Schmelzphasenmengen auf die Hochtemperatureigenschaften genauer zu analysieren.
Bereits 2011 wurde durch die Antragsteller die Methode des monotonen Aufheizens (MMH) als Methode identifiziert, bei der die Bildung von Schmelzphasen als endotherme Signale einer konkreten Temperatur bzw. einer Temperaturintervall zugeordnet werden können. Noch offen blieb hier aber die Frage, ob MMH eine Quantifizierung anhand der Größe des endothermen Signals ermöglicht. Die Thematik soll in diesem Projekt nochmals aufgegriffen werden, da mit dem nun in der HS zur Verfügung stehenden Raman-Mikroskop die Möglichkeit besteht, bei hohen Temperaturen die Schmelzbildung ortsaufgelöst zu untersuchen und zu quantifizieren. Damit wäre erstmals ein Abgleich der erhaltenen Messergebnisse an der MMH und eine Quantifizierung der des Schmelzphasenanteils bei vorgegebener Temperatur möglich, wodurch eine genaue Beschreibung des Einflusses der Schmelzphase auf das thermomechanische Verhalten untersucht werden kann.
Hierzu werden zu entwickelnden Modellfeuerbetonen schmelzbildende Zuschläge in unterschiedlichen Konzentrationen hinzugegeben, die zwischen 1000 und 1250 °C erschmelzen. Hier ist angedacht auf zwei Substanzen zurückzugreifen, wobei eine ein kurzes und die andere ein langes Schmelzintervall aufweist. Der angegebene Temperaturintervall wird deshalb angestrebt, da vermutet wird, dass hier das Aufschocken metallurgischer Gefäße beim Wiederbefüllen besonders kritisch ist.
Geplante Arbeiten:
- Entwicklung von Feuerbetonen mit Schmelzbildnern um eine konkrete Schmelzphasenbildung zu provozieren. Die Schmelzbildner werden wie oben kommentiert ausgewählt und sollten eine hohe Ramanaktivität zur einfacheren Erfassung aufweisen. (HS)
- Thermomechanische Charakterisierung der Feuerbetone mittels Druckerweichen und Keilspalt. (FGF)
- Entwicklung einer Raman-Methode, die es ermöglicht bei hohen Temperaturen die Entstehung und chemische Veränderung (durch Assimilation von Korund) der Glasphase zu analysieren. (HS)
- Bestimmung des temperaturabhängigen Schmelzphasenanteils mittels MMH und Raman-Mikroskopie und begleitende gefügekundliche Untersuchungen am Licht- und Rasterelektronenmikroskop. (FGF, HS)
- Ermittlung der Korrosionsbeständigkeit gegen Stahl und Stahlwerksschlacken sowie der Erosionsbeständigkeit mittels Heißstrahlabrieb und begleitende gefügekundliche Untersuchungen. (FGF, HS)» weiterlesen» einklappen