TÃ¤tigkeitsbericht /Activity Report 2011/2012 - BFI.de

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Prozesstechnik | Oberflächentechnik und Stahlveredelung Herstellung hochwertiger Metallerzeugnisse eine immer genauere und ressourceneffizientere Wärmebehandlung zur Einstellung der geforderten qualitätsrelevanten Materialeigenschaften. Die unerwünschte Randentkohlung, aber auch die Oxiddeckschichtbildung der Nutzgüter ist dabei eine negative Begleiterscheinung der Wieder- und Nacherwärmung im Rahmen der Wärmebehandlung, die zu einer Verschlechterung bzw. Schädigung der Oberflächenqualität führt. Ziel laufender Arbeiten ist die Entwicklung eines neuartigen Entkohlungsmodells als Herzstück eines neuen Simulationswerkzeuges, das die Entkohlungstiefenverläufe der Nutzgüter direkt von den tatsächlich herrschenden Wärmebehandlungsbedingungen, d. h. aus Partialdruck- und Temperaturmessungen im Wärm- bzw. Wärmebehandlungsofen, jederzeit berechnet. Korrosionsuntersuchungen im Betrieb und im Labor sowie metallografische Analysen schaffen hierfür die notwendige Datenbasis für die Simulation der Korrosionskinetik. Durch die Kenntnis der Entkohlungstiefenverläufe für alle Nutzgüter können die Produktionsabläufe, die Materialeinsatzplanung und die Prozessführungsstrategien bei der Wärmebehandlung optimiert werden. Die einzelnen Nutzgüter werden somit genauer bedarfsgerecht wärmebehandelt. Es wird damit ein praxistaugliches und in Wärmebehandlungsbetrieben universell einsetzbares Instrument geschaffen. Damit sind sowohl eine wesentlich exaktere Planung der Bearbeitungszuschläge für die Wärmebehandlung als auch eine nutzgutspezifische Wärmebehandlung möglich. Es wird eine höhere Produktqualität bei vermindertem Ressourceneinsatz und geringerem Risiko von Qualitätsschwankungen erreicht. Das neue Simulationswerkzeug ist universell für eine Vielzahl von unterschiedlichen Wärm- bzw. Wärmebehandlungsöfen und für eine breite Auswahl von Stahlqualitäten, wie Wälzlager-, Vergütungs-, Schmiedestahl und Federstahllegierungen, einsetzbar. tion of high-quality metal products calls for ever more precise and resource-efficient heat treatment to adjust the required quality-relevant material properties. Decarburization and oxidation at the surface of the products are two undesired sideeffects of reheating and post heating during heat treatment which cause the surface quality to deteriorate. The aim of ongoing work is to develop a novel kind of decarburisation model as the core of a new simulation tool which will make it possible to compute decarburisation depth profiles for the products directly from the heat treatment conditions prevailing at any time, i.e. partial pressure and temperature measurements in reheating and heat treatment furnaces. Corrosion studies under mill operating conditions and in the laboratory, as well as metallographic analyses will establish the necessary data basis for simulating the corrosion kinetics. Gaining knowledge of the decarburisation depth profiles of all the charged materials will help to optimise production sequences, product logistics and process management strategies during heat treatment. As a result, the stock will be heat treated more precisely according to the specific needs. This will create a tool that is fit for industrial use and can be used in any heat treatment facility. It will permit much more precise planning of surcharges for heat treatment as well as tailoring of heat treatment specifically for the stock being treated. This will improve product quality while using less resources as well as reducing the risk of variations in quality. The new simulation tool can be used for a large variety of different reheating and heat treatment furnaces and for a broad range of steel grades, such as ball bearing steel, quenched and tempered steel, forging steel and spring steel alloys. Entwicklung und Einsatz von Zunderschutzschichten zur Verringerung von Hochtemperaturkorrosion Durch Hochtemperaturkorrosion bei der Wiedererwärmung von Stahl vor Warmumformprozessen entsteht an der Oberfläche der Rohteile Zunder. Der Materialverlust durch die Zunderbildung verursacht deutliche wirtschaftliche Verluste. Wird der Zunder außerdem vor der Warmumformung nicht Development and use of anti-scale coatings to reduce high-temperature corrosion High-temperature corrosion during the reheating of steel before hot forming processes causes scale to form on the surface of the raw parts. The loss of material due to scale formation results in considerable economic losses. Moreover, if the scale is not removed completely before hot forming, surface 82 © VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH
Process | Surface Technology and Finishing vollständig entfernt, entstehen Oberflächendefekte durch Einpressen nicht entfernter Zunderstücke. Bei Anhaftungen von Zunderstücken an den Umformwerkzeugen können neben verschleißbedingten Schäden am Umformwerkzeug weitere Oberflächendefekte am Werkstück durch Einprägendes Zunders entstehen. defects will arise due to residual scale being pressed into the base material. When fragments of scale adhere to forming tools, this will not only cause wear-related damage to the tools but also lead to further surface defects on the forming stock as the scale becomes impressed there. Bild / Figure 71 Rundblöcke bei der Wiedererwärmung in einem Chargenofen Round ingots during reheating in a batch furnace Bild / Figure 72 Anwenderoberfläche des Korrosionsprogramms zur simultanen Berechnung der Korrosionsvorgänge aus Deckschichtverzunderung und Randentkohlung User interface of the corrosion program for simultaneous computation of corrosion processes due to scale formation and surface decarburisation © VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH 83
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