MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
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FORSCHUNGSPROGRAMM
COMET K
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MPPE
Highlights
Werkstoffcharakterisierung für
Feuerfestmaterialien
Neues Verfahren zur Ermittlung der Scherfestigkeit bei hohen Temperaturen
Als feuerfeste Werkstoffe bezeichnet man keramische Werkstoffe mit einer Einsatz-
temperatur von etwa 1.500° C. Hauptanwendungsgebiete sind Ofenauskleidungen in
der Eisen- und Stahl-, Glas-, Aluminium- und Zementindustrie. Weltweit werden jähr-
lich mehr als 10 Mio. Tonnen erzeugt. Die Feuerfestmaterialien werden durch hohe
Temperaturwechsel thermo-mechanisch beansprucht. Durch entsprechende Werk-
stoffparameter kann die Temperaturwechselbeständigkeit beurteilt und beschrieben
werden. Die Ermittlung der Scherfestigkeit bei hohen Temperaturen ermöglicht die
Berücksichtigung dieses Verhaltens bei der Dimensionierung feuerfester Ausklei-
dungen. Die Scherfestigkeit wird üblicherweise mit einem Triax-Test ermittelt, der
für hohe Temperaturen jedoch nicht geeignet ist. Das neue Verfahren ermöglicht die
Messung der Scherfestigkeit bei Temperaturen bis 1.500° C und somit die Berück-
sichtigung dieser Eigenschaft in Finite-Elemente Simulationen und damit die Progno-
se des Materialverhaltens in industriellen Hochtemperaturanwendungen.
Bei Hochtemperaturprozessen, etwa in der Stahlerzeugung, treten in Feuerfestaus-
kleidungen unterschiedlichste Spannungszustände und Scherbeanspruchungen auf,
die unter anderem zu Materialversagen führen können. Üblicherweise erfolgt die Er-
mittlung der Scherfestigkeit mit dem Triax-Test. Dabei wird über eine Prüfmaschine
und eine Hydraulikflüssigkeit von allen Seiten Druck auf eine zylindrische Probe auf-
gebracht. Aufgrund der Verwendung einer Flüssigkeit ist dieses Verfahren für hohe
Temperaturen nicht geeignet. Ziel war es also, ein neues Verfahren zu entwickeln, um
die Scherfestigkeit bei Temperaturen bis 1.500° C ermitteln zu können.
Konverter in der Stahlindustrie
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