Elementspezifische Analyse primärverzunderter Stranggussstähle mit Laser-Emissionsspektroskopie (PDF)

Über 40 Millionen Tonnen Stahl in mehr als 2000 Güten werden in Deutschland jährlich produziert. Die Spezialisierung der einzelnen Güten ermöglicht auf der einen Seite hochwertige Produkte, birgt jedoch auf der anderen Seite die Gefahr von Materialverwechslungen. Um solche Verwechslungen innerhalb der Produktionslinie erkennen zu können, sind schnelle Prüfverfahren erforderlich.
Die Laser-Emissionsspektroskopie (LIBS) ist ein Verfahren, das die chemische Zusammensetzung von Stoffen schnell und berührungslos misst. Um primärverzunderte Stahlblöcke auf einem Rollgang analysieren zu können, ist ein lokaler Abtrag der nicht-repräsentativen Deckschichten notwendig. In dieser Dissertation werden beide Schritte mit derselben Laserstrahlungsquelle durchgeführt.
Zunächst werden die Deckschichten der Walzblöcke im Hinblick auf Beschaffenheit und Ablationsverhalten untersucht. Anschließend wird der Einfluss der durch den Laserabtrag entstehenden Kavität auf das Laserplasma betrachtet. Der Einfluss der Materialverschleppungen zwischen Grundmaterial und Deckschicht sowie der indirekten Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Kraterwand auf das LIBS-Ergebnis hängt dabei vom Abtragsverfahren ab. Auf diesen Untersuchungen aufbauend, wird eine inlinefähige Prüfsequenz zur Analyse von Walzblöcken erstellt und an einem Satz verzunderter Proben getestet. Bei einer Rate von einer Messung pro Minute können die Konzentrationen der wesentlichen Legierungselemente simultan bestimmt werden.