Im Rahmen des COMET K2 Projekts „CastingQPS – Modul 2“ werden Qualitätsvorhersagemodelle für den Formenguss kriechbeständiger Hochleistungsstähle mit Anwendung im Energiesektor entwickelt. Diese Initiative vereint universitäre Forschung am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie der Montanuniversität Leoben mit führenden Simulationsexperten von MAGMA Gießereitechnologie GmbH sowie praxisorientierter Umsetzung in renommierten österreichischen Industriebetrieben wie der voestalpine Foundry Group am Standort Linz.

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Ziel ist es, Kriterien zur Bildung von Heißrissen, die während der Erstarrung von Gussstücken mit einem beeindruckenden Gewicht von 10 – 150 Tonnen entstehen, zu eliminieren. Dadurch werden potenzielle Fehler während des Herstellungsprozesses minimiert und die Ressourceneffizienz für eine nachhaltige Zukunft optimiert. Diese Fortschritte ermöglichen es, aufwendige Nachbearbeitungsprozesse zu reduzieren und den Gießprozess zu optimieren.

Unsere Forschung umfasst die Untersuchung des Materialverhaltens verschiedener Legierungen, darunter hochwarmfeste Stähle mit Chromgehalten von bis zu 9 % sowie signifikanten Anteilen von Molybdän, Vanadium, Kobalt, Niob, Bor und Stickstoff. Insbesondere das kritische Element Bor steht im Fokus, da selbst minimale Gehalte zu schwerwiegenden Heißrissbildungen führen können.

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Im Anschluss an die thermodynamische und thermo-mechanischen Untersuchung der Stähle im Hochtemperaturbereich bis zu 1550 °C wird die Heißrissanfälligkeit in einem einzigartigen Heißzugversuch im Labormaßstab, entwickelt am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie, untersucht. Die Bildung der Fehler wird dabei systematisch unter Legierungsoptimierung in Abhängigkeit der mechanischen Belastung beobachtet.

Die Erkenntnisse fließen direkt in numerische Simulationen ein und werden aktuell in Testabgüssen bis zu 500 kg bei der voestalpine Foundry Group in Linz evaluiert. Hier konnten bereits deutliche Unterschiede der Heißrissneigung niedrig- und hochlegierter Stahlsorten aufgedeckt werden.

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Im finalen Schritt unseres Projekts werden diese Erkenntnisse direkt im Gießbetrieb angewendet und durch eine aussagekräftige statistische Analyse weiterentwickelt. Unser Ziel ist die Schaffung eines zuverlässigen Kriteriums zur Vorhersage von Heißrissen im Stahlguss.