Funktionalisierung von MgO–C-Erzeugnissen auf Basis von Rezyklaten und deren Einfluss auf den Reinheitsgrad von Stahlschmelzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt wurde der Einsatz von Rezyklaten aus gebrauchten Magnesia-Carbon-Feuerfeststeinen (MgO-C) als Sekundärrohstoff für MgO-C-Feuerfestmaterialien, die unter anderem als Auskleidungsmaterial für Stahlgießpfannen dienen, erforscht. Zwei von einer Firma ereitgestellte Rezyklatsorten, R94A1 und R92A4,5, wurden für die experimentellen Untersuchungen ausgewählt. MgO-C-Probekörper mit unterschiedlichem Rezyklatgehalt von bis zu 83 Ma.-% und rezyklatfreie Referenzproben wurden im Labormaßstab hergestellt. Mit zunehmendem Rezyklatanteil waren eine Erhöhung der Porosität und Verringerung der Festigkeit nicht zu vermeiden, während sich die Thermoschockbeständigkeit verbesserte. Das Druckerweichungsverhalten war bei Verwendung des Rezyklats R94A1 bis zu einem Rezyklatgehalt von 40 Ma.-% ähnlich dem des Referenzmaterials. Der Einsatz des Rezyklates R92A4,5 erforderte eine Anpassung bei der Herstellung der MgO-C-Proben, konkret eine thermische Vorbehandlung des Rezyklats bei 380 °C oder den Austausch des modifizierten Steinkohlenteerpeches in der verwendeten Binderkombination durch ein Novolakpulver, um eine starke Volumenzunahme der Proben während des Verkokens zu vermeiden. Insgesamt ist auf der Basis der hier erzielten Ergebnisse das Rezyklat R94A1 als der geeignetere Sekundärrohstoff für MgO-C-Feuerfestmaterialien einzuschätzen. Durch den Zusatz von Multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) in Kombination mit nanoskaligem Al2O3 konnte im Labormaßstab ein MgO-C-Material mit signifikant verbesserter Thermoschockbeständigkeit erzeugt werden. Dabei erwies sich die Mischreihenfolge als entscheidend, was das Up-Skaling auf den industriellen Maßstab schwierig macht. Der ebenfalls getestete Zusatz von n-leitendem Silicium ließ im Fall der untersuchten MgO-C-Materialien keinen Vorteil erkennen. Untersuchungen von R94A1- und von R92A4,5-haltigen MgO-C-Proben in Kontakt mit 16MnCr5-Stahl und einer Schlacke, beides bereitgestellt von der Deutschen Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG, in einem Stahlgusssimulator lieferten keinerlei Hinweis auf einen negativen Einfluss der Rezyklate hinsichtlich der Anzahl und der Größenverteilung der nichtmetallischen Einschlüsse im Stahl. Unter Verwendung zweier ausgewählter rezyklathaltiger Rezepturen wurden bei der Firma Refratechnik MgO-C-Steine hergestellt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Investigations on the influence of recycled materials in magnesia-carbon refractories on the non-metallic inclusions in steel. Vortrag, ICR®2022 – 65th International Scientific Colloquium on Refractories, Aachen, 28.–29. September 2022
Moritz, K.; Dudczig, S.; Veres, D.; Endres, H.G.; Herzog, D.; Schwarz, M.; Schöttler, L.; Schemmel, T. & Aneziris, C. G.
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Magnesia-carbon-refractories from recycled MgO-C materials. Vortrag (virtuell), Unified International Technical Conference on Refractories (UNITECR) 2022, 17th Biennial Worldwide Congress on Refractories, Chicago (Illinois, USA), 15.–18. März 2022
Moritz, K.; Dudczig, S.; Endres, H.G.; Herzog, D.; Schwarz, M.; Schöttler, L.; Veres, D. & Aneziris, C.G.
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Magnesia‐carbon refractories from recycled materials. International Journal of Ceramic Engineering & Science, 4(1), 53-58.
Moritz, Kirsten; Dudczig, Steffen; Endres, Hans Georg; Herzog, Daniel; Schwarz, Matthias; Schöttler, Leandro; Veres, Daniel & Aneziris, Christos G.
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Use of recycled materials for producing magnesia-carbon refractories. Vortrag, REFRA PRAGUE 2022, 21st Conference on modern refractory materials and key achievements in high temperature technologies, Prag, 18.–20. Mai 2022
Moritz, K.; Dudczig, S.; Endres, H.G.; Herzog, D.; Schwarz, M.; Schöttler, L.; Schemmel, T. & Aneziris, C.G.
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Investigation of recyclate-containing magnesia-carbon refractories in a steel casting simulator. Vortrag, KERAMIK 2023 / CERAMICS 2023, 98. DKG-Jahrestagung, Jena / Hermsdorf, 27.–30. März 2023
Moritz, K.; Dudczig, S.; Schwarz, M.; Schemmel, T. & Aneziris, C. G.
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Recyclate-containing magnesia-carbon refractories – Influence on the non-metallic inclusions in steel. Open Ceramics, 16, 100450.
Moritz, Kirsten; Kerber, Florian; Dudczig, Steffen; Schmidt, Gert; Schemmel, Thomas; Schwarz, Matthias; Jansen, Helge & Aneziris, Christos G.
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Recyclate-containing magnesia-carbon refractories – Influence on the non-metallic inclusions in steel. Vortrag, Unified International Technical Conference on Refractories (UNITECR) 2023, 18th Biennial Worldwide Congress on Refractories, Frankfurt am Main, 26.–29. September 2023
Moritz, K.; Kerber, F.; Dudczig, S.; Schmidt, G.; Schwarz, M.; Schemmel, T.; Jansen, H. & Aneziris, C. G.
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Studies on the use of two different magnesia-carbon recyclates as secondary raw material for MgO–C refractories. Open Ceramics, 15, 100426.
Moritz, Kirsten; Brachhold, Nora; Küster, Felix; Dudczig, Steffen; Schemmel, Thomas & Aneziris, Christos G.
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The influence of the MgO-C refractories with different types of magnesia and recyclates on non-metallic inclusions in steel melts. Vortrag, XVIIIth International Conference of the European Ceramic Society (XVIII ECerS), Lyon (France), 02.–06. Juli 2023
Kerber, F.; Moritz, K.; Hubálková, J.; Stadtmüller, T.M.J.; Jansen, H. & Aneziris, C.G.
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Utilization of Recycled Material for Producing Magnesia–Carbon Refractories. Ceramics, 6(1), 30-42.
Moritz, Kirsten; Brachhold, Nora; Hubálková, Jana; Schmidt, Gert & Aneziris, Christos G.
