Borfreie umweltfreundliche Schutzglasuren für kohlenstoffgebundene isostatisch gepresste feuerfeste Funktionalbauteile

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christos G. Aneziris; Dr.-Ing. Patrick Gehre
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465144480

Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht die Erforschung von umweltfreundlichen, borfreien - Schutzglasuren für kohlenstoffgebundene isostatisch-gepresste feuerfeste Funktionalbauteile und deren Wirkungsmechanismen. Dies betrifft den kompletten Ersatz von Borax, ein borhaltiger Zusatz, welcher als Flussmittel leichtschmelzenden Glasuren zugegeben wird. Natriumtetraborat ist seit 2010 als besonders besorgniserregender Gefahrstoff eingestuft, der die Fruchtbarkeit beeinträchtigt und als fruchtschädigend gilt. Es wird eine Werkstofferforschung von kohlenstoffgebundenem Al2O3-C als Funktion von CaO-MgO-Al2O3- und CaO-MgO-SiO2-Zusätzen in Kombination mit weiteren Schlüsselelementen (z.B. P, K) angestrebt, die in der Lage sind, ohne umweltschädliche Zusätze im Gefüge Schutzglasurzusammensetzungen bereitzustellen. Die Erkenntnisse fließen in die Herstellung modellhafter Bauteile (Monoblockstopfen- und Düsengeometrie) ein, anhand derer die Schutzschichtbildung sowie die Wechselwirkung (Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit sowie Clogging-Verhalten) mit flüssigem Stahl in einem Stahlgusssimulator erforscht werden können. Die Mechanismen der Schutzschichtausbildung sollen dabei mit den Methoden der Erhitzungsmikroskopie, Hochtemperatur-Röntgendiffraktometrie und Rasterelektronen-mikroskopie erforscht und mit Änderungen der mechanischen Kennwerte in Abhängigkeit von der Verfahrensvariation (drei unterschiedliche Pressregime, a) ohne Pulsation, b) mit Pulsation beim Arbeitsdruck und c) mit pulsierendem Druckaufbau) und Korngrößenverteilung modellhaft anhand der Beschreibung des Gefüges mit Paarkorrelation-Funktionen und Ordnungsparameter erforscht werden. Qualitative und quantitative EBSD-Analysen an geschliffenen Oberflächen bzw. im FIB-Modus ermöglichen die Interpretation der Ergebnisse hinsichtlich des Beitrages neugebildeter Phasen zur Schutzschichtausbildung. Darüber hinaus soll mit Hilfe von ASPEX-Messungen der Einfluss der neuen Schutzglasuren auf die Chemie, Größe und Population von Einschlüssen in der eingefrorenen Stahlschmelze erforscht werden

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen