07.12.2018 | Ausgabe 11/2018

Korrosionsmechanismen in Schmelz- und Warmhalteöfen in der Aluminiumindustrie

Korundwachstum entlang der Metalllinie nach 6 h Fingertest bei 1000 °C / Quelle:Wanja Reichert, Thorsten Tonnesen, Rainer Telle

Korundwachstum entlang der Metalllinie nach 6 h Fingertest bei 1000 °C / Quelle:Wanja Reichert, Thorsten Tonnesen, Rainer Telle

Die Aluminiumindustrie und die Behandlung von Aluminiumkrätzen liefern verschiedene schnelle Wege zur Zerstörung der Feuerfestzustellungen. Obwohl die Prozesstemperaturen im Vergleich beispielsweise zur Eisen- und Stahlmetallurgie relativ niedrig sind, gibt es anspruchsvolle Anforderungen an die Feuerfestmaterialien. Da ist zuerst die hohe Benetzbarkeit zwischen dem flüssigen Aluminium und dem Feuerfestmaterial, die zu Infiltrationserscheinungen führen kann, in deren Folge es zu chemischen Reaktionen von Oxiden aufgrund der hohen Affinität von Aluminium gegenüber Sauerstoff kommt. Insbesondere moderne Legierungen mit hohen Gehalten an Silizium, Zink und Magnesium tragen erheblich zur Zerstörung der Ofenauskleidungen bei. Während die Aluminiumlegierungen komplexer werden, sind Feuerfestlösungen, die den aggressiven Aluminiumschmelzen längere Zeit standhalten können begrenzt.

Anbackungen oder Abplatzungen sind typische Beispiele für Materialschädigung, wenn die Infiltration anstelle der Auflösung des Feuerfestmaterials begünstigt ist. Wenn Korrosion durch Penetration von Flüssigkeiten stattfindet, dann sinkt deren Rate langsam in Abhängigkeit zum thermischen Gradienten quer zur Feuerfestzustellung und fördert den Auflösungsprozess der Feuerfestkristalle (Anstieg der Viskosität). Der Korrosionsvorgang ist beendet, wenn die Schmelzefront erstarrt ist. Übergänge von physikalischen Zuständen und Phasenübergänge mit sinkender Temperatur resultieren in Volumensprüngen, welche die Ursache für die Entstehung von Scherspannungen parallel zur heißen Feuerfestoberfläche sind. Wenn diese Spannungen ein bestimmtes Level erreichen, kann dies zu Fehlern in Form von Absprengungen, Abschälungen oder chemischen bzw. strukturellen Aullösungen führen [1].

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