Christian-Doppler-Labor eröffnet
Am Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH in Düsseldorf wurde nun das Christian-Doppler-Labor "Diffusions- und Segregationsvorgänge bei der Produktion hochfesten Stahlbands" eröffnet und letzte Woche in feierlichem Rahmen eingeweiht.
Die Christian Doppler Forschungsgesellschaft hat sich insbesondere die Förderung der wirtschaftlichen Umsetzung und Anwendung von Entwicklungen auf den Gebieten Naturwissenschaften, Technik und Ökonomie zur Aufgabe gemacht. Mit ihrer finanziellen Unterstützung ermöglicht sie gleichermaßen hochwertige Forschung wie Wissenstransfer.
In Kooperation mit der Technischen Universität in Wien und dem österreichischen Stahlhersteller Voestalpine AG sollen im bereits zweiten CD-Labor am MPI in Düsseldorf Vorgänge untersucht werden, die bei der Herstellung hochfesten Stahlbandes zu Problemen insbesondere an dessen Oberfläche führen.
Mit der Entwicklung der höher- bzw. höchstfesten Stahlsorten steht aufgrund der charakteristischen Legierungszusammensetzung die Produktion und Verarbeitung von Flachstahlprodukten vor neuen Herausforderungen, um den an diese Produkte gestellten Anforderungen gerecht zu werden. Es reicht nicht mehr aus, einen Stahl mit guten Materialkennwerten zu produzieren: die Stähle der Zukunft müssen nicht nur immer härter und korrosionsbeständiger werden, sondern zusätzlich eine möglichst fehlerfreie Oberfläche aufweisen. Diese muss aber auf dem Weg von der Bramme bis zum fertigen, verzinkten Flachstahlprodukt zahlreiche Produktionsschritte durchlaufen und wird von diesen stark beeinflusst.
Allgemein führen diese produktionsbedingten Prozesse zu Anreicherungen von bestimmten Elementen im Gefüge und an der Werkstoffoberfläche und beeinflussen damit signifikant die Qualität des Produktes. Eine Sonderstellung der nichtmetallischen Elemente nehmen der Sauerstoff und auch der Wasserstoff ein, da diese Agenzien bei den notwendigen Vor- bzw. Nachbehandlungsprozessen von Stahlblech auf der Oberfläche adsorbieren und dann in das Werkstoffgefüge diffundieren. Zum Beispiel werden beim Warmwalzen durch Reaktion mit Sauerstoff dicke Oxidschichten gebildet, so genannter Zunder, der anschließend in einem Beizschritt entfernt werden muss. Aufgrund von Segregation und Oxidation an den Korngrenzen der oberflächennahen Kornlagen, speziell von beizreaktiven Legierungselementen wie Phosphor und Silizium, resultiert eine unerwünschte, weil inhomogene, korngrenzendominierte Beizstruktur. Bei weiteren nasschemischen Reinigungsschritten und beim elektrolytischen Verzinken wiederum diffundiert Wasserstoff in den Stahl, der bei den hochfesten Stahlsorten zu Sprödbruch führen kann. Diese unerwünschten Nebeneffekte können nur innerhalb sehr enger Toleranzen akzeptiert werden.
Ein Problem in der Flachstahlproduktion ist, über lange Zeiten – und damit viele Meter – die Produktionsbedingungen innerhalb dieser oder besser noch kleinerer Toleranzen zu halten und damit verbesserte Eigenschaften bei konstanter Produktqualität zu erhalten.
Es ist das Ziel des CD Labors, sich mit den grundlegenden physiko-chemischen Phänomenen dieser Prozesse und deren Auswirkungen auf die Weiterverarbeitung zu befassen. Das Verständnis soll dabei durch gezielte Laborversuche und durch Simulation erzielt werden. Der designierte Laborleiter Dr. Michael Rohwerder ist Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH.