Kurzbeschreibung der Problemstellung:

Benetzungsphänomene spielen eine wichtige Rolle in der Stahlerzeugung, beispielsweise bei der Abscheidung von nichtmetallischen Einschlüssen oder dem Feuerfestverschleiß. Der Grad der Benetzung ist dabei unter anderem von der Stahlzusammensetzung, dem feuerfesten Material sowie der Temperatur abhängig. Niedrige Benetzungswinkel des Stahls gegenüber unterschiedlichen oxidischen Grundstoffen führen zu schlechter Abscheidbarkeit nichtmetallischer Einschlüsse, während sie jedoch das Cloggingverhalten eines Stahls positiv beeinflussen.

Der Einfluss einiger üblichen Spurenelemente, die im Stahlprozess nicht oder nur schlecht entfernt werden können, ist bisher kaum auf deren Auswirkung auf Benetzungs- und andere Oberflächenphänomene untersucht. Eine bekannte Norm, die Grenzen für Spurenelemente in Schienenstählen festsetzt, ist die DIN EN 13674. Das Einhalten dieser Norm stellt, unter anderem ausgelöst durch steigenden Schrotteinsatz, eine zukünftige Herausforderung für einige Stahlqualitäten dar.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen ausgehend von einem höherkohligen Stahl Legierungen mit ausgewählten Spurenelementen/-kombinationen im Labormaßstab erzeugt werden. Die Bereiche der Legierungszusammensetzung sollen dabei heutige und zukünftige Werte bei steigendem Schrotteinsatz darstellen. Daher soll von bereits durchgeführten Experimenten mit hohen Verunreinigungsgraden ausgehend stufenweise der Einfluss bis zu normgerechten Gehalten untersucht werden. Diese Stähle werden in weiterer Folge auf ihr Benetzungsverhalten auf unterschiedlichen oxidischen Substraten mittels Tropfenkonturanalyse bewertet sowie die Proben nach der Versuchsdurchführung metallographisch untersucht.

Projektinhalt:

• Literaturrecherche Benetzungsverhalten/Einfluss Spurenelemente
• Auswahl technisch problematischer Spurenelemente wie Kupfer oder Molybdän
• Auswahl technisch relevanter Stahlzusammensetzungen
• Herstellung ausgewählter Kleinschmelzen im Labor
• Bewertung des Benetzungsverhaltens der hergestellten Legierungen auf unterschiedlichen oxidischen Substraten
• Metallographische Untersuchungen des Stahls und des Substrates
• Auswertung der Daten
• Diskussion der Ergebnisse