TY - THES

T1 - Vergleich impedanzspektroskopischer Methoden zur Leitfähigkeitsmessung an Schlackeschmelzen

AU - Moll, Simon

N1 - nicht gesperrt

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt die Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer Schlackenschmelze im System Al2O3-CaF2-CaO (Elektroschlacke-Umschmelzschlacken, ESU-Schlacken) unter Anwendung unterschiedlicher Elektrodenanordnungen und Auswertungsmethoden. Es wird ein Zwei-Elektroden-Koaxial-Aufbau, sowie ein Vier-Elektroden-van der Pauw-Aufbau aus entsprechend gegenüber der Schlacke beständigen Materialien umgesetzt. Durch die Erfassung eines (Koaxialfall) oder mehrerer (van der Pauw) Impedanzspektren pro Eintauchtiefe, Extraktion des Elektrolytwiderstandes mittels Ersatzschaltbildapproximation, sowie der exakten Messung der Eintauchtiefendifferenz, wird die Leitfähigkeit mittels Zellkonstanten und mathematisch-analytischen Modellen ermittelt. Durch die Verfügbarkeit von Impedanzspektroskopie können dabei neue Erkenntnisse auf dem Gebiet generiert werden. In Vorbereitung für Leitfähigkeitsbestimmungen an Eisenoxid-haltigen Schlacken erfolgen Überlegungen hinsichtlich verwendbarer Elektroden- und Tiegelwerkstoffen. Die Ergebnisse der Messungen an ESU-Schlacke mit der angewandten Koaxialanordnung unterscheiden sich stark von jenen, die mit der van der Pauw-Methode gefunden werden. Basierend auf diesen Ergebnissen und den Erfahrungen aus den Versuchen wird ein Kriterienkatalog für reproduzierbare Leitfähigkeitsbestimmungen an mineralischen Schmelzen erstellt. Abschließend wird ein Ausblick auf die Bedeutung von ionischen und elektronischen Leitungsphänomenen für die Stahlmetallurgie und auf Weiterentwicklungen hinsichtlich potentiostatischer Aktivitätsmessungen gegeben.

AB - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt die Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer Schlackenschmelze im System Al2O3-CaF2-CaO (Elektroschlacke-Umschmelzschlacken, ESU-Schlacken) unter Anwendung unterschiedlicher Elektrodenanordnungen und Auswertungsmethoden. Es wird ein Zwei-Elektroden-Koaxial-Aufbau, sowie ein Vier-Elektroden-van der Pauw-Aufbau aus entsprechend gegenüber der Schlacke beständigen Materialien umgesetzt. Durch die Erfassung eines (Koaxialfall) oder mehrerer (van der Pauw) Impedanzspektren pro Eintauchtiefe, Extraktion des Elektrolytwiderstandes mittels Ersatzschaltbildapproximation, sowie der exakten Messung der Eintauchtiefendifferenz, wird die Leitfähigkeit mittels Zellkonstanten und mathematisch-analytischen Modellen ermittelt. Durch die Verfügbarkeit von Impedanzspektroskopie können dabei neue Erkenntnisse auf dem Gebiet generiert werden. In Vorbereitung für Leitfähigkeitsbestimmungen an Eisenoxid-haltigen Schlacken erfolgen Überlegungen hinsichtlich verwendbarer Elektroden- und Tiegelwerkstoffen. Die Ergebnisse der Messungen an ESU-Schlacke mit der angewandten Koaxialanordnung unterscheiden sich stark von jenen, die mit der van der Pauw-Methode gefunden werden. Basierend auf diesen Ergebnissen und den Erfahrungen aus den Versuchen wird ein Kriterienkatalog für reproduzierbare Leitfähigkeitsbestimmungen an mineralischen Schmelzen erstellt. Abschließend wird ein Ausblick auf die Bedeutung von ionischen und elektronischen Leitungsphänomenen für die Stahlmetallurgie und auf Weiterentwicklungen hinsichtlich potentiostatischer Aktivitätsmessungen gegeben.

KW - Elektrochemische Impedanzspektroskopie

KW - EIS

KW - Schlacke

KW - Leitfähigkeit

KW - van der Pauw

KW - koaxial

KW - Elektroschlacke-Umschmelzschlacke

KW - ESU

KW - Electrochemical Impedance Spectroscopy

KW - EIS

KW - Slag

KW - Conductivity

KW - van der Pauw

KW - coaxial

KW - Electroslag Remelting

KW - ESR

U2 - 10.34901/mul.pub.2023.211

DO - 10.34901/mul.pub.2023.211

M3 - Masterarbeit

ER -