Entwicklung eines Analyseverfahrens zur Charakterisierung heißer Stahlproben auf Basis der Funkenspektrometrie
This work focuses on the development of an application for the mix-up detection of hot non-prepared steel samples. Based on earlier work on the quantitative analysis of different materials at high temperatures, spark excited optical emission spectrometry was selected for the experiments. Optical emission spectrometry provides an almost non-destructive analysis of samples under consideration of all elements.
At the beginning of the investigations, the influence of sample temperature and composition on the course of the raw intensities was analysed. For this purpose, different steel samples were investigated in the temperature range from 20 °C to 500 °C. The development of the application logic for mix-up detection focusses on raw intensities to keep the temperature influence as low as possible. All intensities of samples investigated decrease with increasing sample temperature. However, pure metal samples behave contrarily. Their intensity increases with raising temperatures. The number and quantity of alloying elements have a strong influence on the course of the intensities.
The proposed mix-up check includes a data base comparison of an error quotient to identify the steel grade at different temperatures. The introduced error quotient incorporates the measured intensity as well as the standard deviation of the respective element.
In dieser Arbeit wird eine Anwendung zur Verwechslungserkennung heißer, nicht präparierter Stahlproben entwickelt. Basierend auf früheren Arbeiten zur quantitativen Analyse verschiedener Materialien bei hohen Temperaturen wurde für die Experimente die funkenangeregte optische Emissionsspektrometrie ausgewählt. Die optische Emissionsspektrometrie ermöglicht eine nahezu zerstörungsfreie Analyse von Proben unter Berücksichtigung aller Elemente.
Zu Beginn der Untersuchungen wurde der Einfluss von Probentemperatur und -zusammensetzung auf den Verlauf der Rohintensitäten analysiert. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Stahlproben im Temperaturbereich von 20 °C bis 500 °C untersucht. Die Entwicklung der Anwendungslogik zur Verwechslungserkennung konzentriert sich auf Rohintensitäten, um den Temperatureinfluss so gering wie möglich zu halten. Alle Intensitäten der untersuchten Proben nehmen mit zunehmender Probentemperatur ab. Reine Metallproben verhalten sich jedoch entgegengesetzt. Ihre Elementintensität nimmt mit steigender Temperatur zu. Die Anzahl und Menge der Legierungselemente haben dabei einen nennenswerten Einfluss auf den Verlauf der Intensitäten.
Die vorgeschlagene Verwechslungsprüfung umfasst den Datenbankvergleich eines Fehlerquotienten zur Identifizierung der Stahlgüte bei verschiedenen Temperaturen. Der eingeführte Fehlerquotient berücksichtigt sowohl die gemessene Rohintensität, als auch die Standardabweichung des jeweiligen Elements.