Feuerfestprodukte weisen einen großen CO2-Fußabdruck auf und stellen einen wesentlichen Kostenfaktor in der Stahlproduktion dar. Daher ist es erklärtes Ziel die Haltbarkeit von Feuerfestprodukten zu erhöhen.
Das Wissen über das Korrosionsverhalten feuerfester Komponenten in unterschiedlichen Schlacken ist daher essentiell und die zuverlässige und korrekte Bestimmung von Kenngrößen des Verschleißes besonders bedeutend. Im Rahmen dieses Projektes konnte eine akkurate und zuverlässige Bestimmung von Diffusionskoeffizienten feuerfester Komponen-ten in Schlacken entwickelt werden. Dazu kamen zwei unterschiedliche Messmethoden zum Einsatz: Ein neuartiger Korrosionstests und Partikelauflösungs-versuche.
Für die Korrosionstests bei Temperaturen bis 1550°C wurde eine neue Testanlage (Continuous Wear Testing Device – CWTD) entwickelt. Ein Sichtfenster im Ofen ermöglicht dem integrierten Laser-Messsystem die automatisierte Vermessung der gesamten 3D-Probenoberfläche bei Prüftemperatur. Dies macht das Messsystem neu- und einzigartig und liefert im Vergleich zu einer üblichen manuellen Vermessung der korrodierten Proben im abgekühlten Zustand exaktere und vollständigere Daten. Aus den Ergebnissen dieser Experimente gepaart mit Computersimulationen lässt sich der Diffusionskoeffizient für das untersuchte Feuerfest / Schlacken-System bestimmen, eine Kenngröße, die maßgeblich für die Korrosion ist und einen wichtigen Eingangsparameter für das computergestützte Design der Ausmauerung von Industrieaggregaten darstellt.
Zur Validierung wurde der Diffusionskoeffizient auch aus Partikelauflösungsversuchen ermittelt. Dabei wurde der Einfluss der sich bei der Auflösung bewegenden fest/flüssig Grenze berücksichtigt, was zu einer korrekteren Bestimmung des Wertes führt. Es ergeben sich vergleichbare Diffusionskoeffizienten aus beiden Experimenten.
Wirkungen und Effekte
Durch die Forschungstätigkeiten im Rahmen dieses Projekts wurde die Möglichkeit geschaffen, Diffusionskoeffizienten feuerfester Komponenten in Schlacken korrekt und zuverlässig zu bestimmen. Die akkurate Bestimmung von Kenngrößen des Verschleißes feuerfester Materialien ist essentieller Teil des Know-hows und liefert die Basis für Materialverbesserungen und –neuentwicklungen.
Im Jahr 2020 wurde der Markt feuerfester Baustoffe weltweit mit rund 50 Millionen Tonnen bewertet, wobei pro Tonne etwa 1.82 Tonnen CO2 emittiert werden. Dies zeigt das Potential von Materialverbesserungen und Verlängerung von Haltbarkeiten um Hochtemperaturprozesse kosteneffizienter, emissionsreduzierter und ressourcenschonender im Hinblick auf den Rohstoffverbrauch und die Abfallproduktion zu gestalten.
Projektkoordination (Story)
Dr. Sandra Vollmann
Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde
Montanuniversität Leoben
T +43 (0) 3842 402-3244
sandra.vollmann(at)unileoben.ac.at
IC-MPPE / COMET-Zentrum
Materials Center Leoben Forschung GmbH
Roseggerstrasse 12
8700 Leoben
T +43 (0) 3842 45922-0
mclburo@mcl.at
www.mcl.at
Projektpartner
• RHI Magnesita GmbH, Österreich
• voestalpine Stahl GmbH, Österreich
• voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG, Österreich
• Montanuniversität Leoben, Österreich