GRK 2802 - Kohorte I

Cermet composites based on MgO-recyclates and 316L stainless steel as carbon-free anodes for the Hall-Héroult-Process

Summary:

This work investigates MgO-316L composites as candidate inert anodes for aluminium electrolysis in cryolite melts, focusing on the influence of processing and pre-oxidation on microstructure and functional properties. The composites exhibit a two-phase structure, with conductivity governed by the metallic network. Pre-oxidation alters phase composition and porosity, promoting oxide formation and increasing brittleness. Electrolysis at 1000 °C shows that MgO undergoes fluorination and dissolution; however, corrosion progresses gradually, maintaining electrical contact through continuous exposure of the metallic phase. Intermediate pre-oxidation reduces corrosion, while excessive oxidation impairs conductivity. The results demonstrate that stable operation is achieved through controlled degradation governed by thermodynamics and microstructure.

 

Thermophysical Properties of Molten High-Silicon Electrical Steels and Related Interactions with Carbon-Bonded MgO Refractories Based on Recyclates and Environmentally Friendly Binders

Zusammenfassung:

Im Rahmen des GRK 2802 wurden neuartige MgO-C Feuerfestmaterialien auf Basis von Rezyklaten und umweltfreundlichen Bindern entwickelt. Deren chemisch-physikalische Kompatibilität mit flüssigen Stählen stellt eine essenzielle Voraussetzung dar, um eine gleichbleibend hohe Stahlqualität sicherzustellen. Zur Bewertung dessen wurden Finger-Eintauch-Prüfungen durchgeführt, bei denen MgO-C mit Elektrostählen in Kontakt gebracht wurde. Die Stähle variieren insbesondere hinsichtlich ihres Siliziumgehalts und besitzen eine hohe technologische Relevanz im Kontext der Energiewende und Elektromobilität. Für eine fundierte Analyse der Wechselwirkungen ist zudem die Erforschung der thermophysikalischen Eigenschaften der flüssigen Stähle von Bedeutung. Es wurden für beruhigte und unberuhigte Elektrostähle die Viskosität (Vibrationsfinger- und Schwingtiegelviskosimetrie), Dichte und Oberflächenspannung (Maximum-Bubble-Pressure-Methode) erforscht.