Werkstoffverbunde: Gemeinsam sind sie feuerfest

Hochtemperaturanlagen wie Schmelzöfen sind oft extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Um die Lebensdauer dieser Werkstoffe zu erhöhen haben Feuerfestforscher der TU Freiberg neuartige Werkstoffverbunde mit Hilfe der Flammspritztechnologie entwickelt. Diese wurden nun patentiert.

In einem Schmelzofen dienen Feuerfestwerkstoffe als Auskleidungsmaterial, um metallische Aggregate vor den hohen Prozesstemperaturen und vor Korrosion zu schützen. Die prozessbedingten Temperaturschwankungen vom Aufheizen bis zum Abkühlen erzeugen dabei thermische Spannungen, die die feuerfesten Auskleidungen schädigen können. Die neuartigen Werkstoffverbunde der Freiberger Feuerfestforscher*innen macht diese durch die flammgespritzte Schicht dank eines patentierten Verfahrens (Patentnummer: DE 10 2014 008 892) noch beständiger gegen Temperaturwechsel. So erhöht sich künftig nicht nur die Lebensdauer der damit ausgekleideten Anlagen, sondern ermöglicht zudem ein deutlich schnelleres und damit energieeffizienteres Hoch- und Herunterfahren.

Möglich wird das durch spezielle Werkstoffverbunde, die mit Hilfe der sogenannten Flammspritztechnologie hergestellt werden. Dafür werden feinkörnige Pulver aus Aluminiumoxid, Titandioxid oder Zirconiumdioxid vermischt und auf die aufgeraute, grobkörnige Oberfläche der Feuerfesterzeugnisse aufgebracht. Dort entwickeln die Verbundmaterialien dann beim Abkühlen ein spezielles Mikrorissnetzwerk.

Flammspritztechnik

„Damit erhöhen wir die Temperaturwechselbeständigkeit und machen nicht nur die Feuerfest-Werkstoffe beständiger gegen extreme Bedingungen, sondern verlängern gleichzeitig die Lebensdauer der teuren Hochtemperaturanlagen in der Feuerfest-Industrie“ erklärt Prof. Christos Aneziris vom Sonderforschungsbereich „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration“ (SFB 920) an der TU Freiberg. Mit der Flammschichttechnologie kann zudem für Reparaturzecke eingesetzt werden und beispielsweise Fugen an einem gemauerten Ofen versiegeln.

Feuerfeste Werkstoffe werden unter anderem in der Eisen- und Stahlindustrie, in Aggregaten der keramischen Industrie, der Zement- und Kalkindustrie, der Glasindustrie, der Nichteisen-Metallindustrie, der Chemie- und Erdölindustrie, der Energiewirtschaft sowie in Abfallentsorgungsanlagen angewendet. Das macht die patentierte Technologie aus Freiberg für vielfältige Industriebereiche interessant.