Short Description
Der Multikathodenplasmaofen stellt ein größeres experimentelles Schmelzsystem dar. Er ist mit drei Graphitelektroden ausgestattet, die jeweils von einer unabhängigen Gleichstromquelle gespeist werden, was eine flexible Lichtbogensteuerung und Verteilung der elektrischen Energie innerhalb des Ofens ermöglicht. Das System arbeitet in einem Leistungsbereich von 5–60 kW bei 25–200 V und bis zu 3 × 275 A und liefert damit ausreichend Energie für Schmelz- und Hochtemperatur-Reduktionsprozesse.
Der Ofen hat eine Schmelzkapazität von etwa 15 kg Stahl oder 7 kg Oxidschmelze. Eine zentrale Lanze ermöglicht die Einleitung von Prozessgasen und festen Materialien, wie Reduktionsmitteln oder Flussmitteln, direkt in die Reaktionszone, um industrielle Schmelzbedingungen zu simulieren. Zusätzliche Öffnungen im Ofendeckel ermöglichen die optische und spektroskopische Beobachtung der Lichtbögen und erleichtern die Prozessdiagnostik sowie deren Charakterisierung. Der gesamte Ofenkörper kann zum Abgießen von geschmolzenem Material gekippt werden, was ein kontrolliertes Abgießen und die anschließende metallurgische Behandlung ermöglicht.
Der Multikathodenplasmaofen kann in verschiedenen Betriebsmodi arbeiten. Im Lichtbogenofenmodus (EAF) wird er zum Schmelzen von Metallschrott oder direkt reduziertem Eisen (DRI) verwendet. Im Schmelzmodus (ESF) ermöglicht das System das Schmelzen, Reduzieren und Aufkohlen von DRI oder Oxidmaterialien in einer reduzierenden Atmosphäre. Im HPSR-Modus kann das Aggregat zur Herstellung von Eisen in einem Schritt mit Wasserstoffplasma verwendet werden.
Contact Person
Daniel Ernst
Research Services
Reduktionsversuche mit Wasserstoff
EAF Untersuchungen im Labormaßstab
ESF Untersuchungen im Labormaßstab
Methods & Expertise for Research Infrastructure
Die methodische Kernkompetenz liegt in der Durchführung komplexer metallurgischer Verfahren unter kontrollierten Atmosphären. Über eine zentrale Lanze sowie ein Rotationschargiersystem können Prozessgase und Feststoffe, wie beispielsweise Reduktionsmittel, kontinuierlich und direkt in die aktive Reaktionszone eingebracht werden. Ein wesentlicher Bestandteil der Infrastruktur ist dabei die umfassende Prozessanalytik: Während die kontinuierliche Aufzeichnung von Strom und Spannung eine exakte energetische Bilanzierung ermöglicht, dient ein Massenspektrometer der detaillierten Echtzeit-Charakterisierung der Abgaszusammensetzung. Um die physikalischen Vorgänge im Ofeninneren tiefgreifend zu verstehen, wird das Schmelz- und Lichtbogenverhalten zusätzlich mittels hochauflösender Kameraaufnahmen dokumentiert.
Nach Abschluss der Versuche gewährleistet das Kippsystem des Ofenkörpers einen kontrollierten, schmelzflüssigen Abguss von Schlacke und metallischer Phase, was eine präzise metallurgische Untersuchung der Ergebnisse sicherstellt.
Die wissenschaftliche Betreuung sowie die technische Wartung der Anlage erfolgen durch ein erfahrenes Team, bestehend aus einem Senior Scientist und drei Promotionsstudierenden. Diese Experten verfügen über tiefgreifende Forschungserfahrung in der Plasmametallurgie und der Hochtemperaturchemie. Ihre Expertise in der Charakterisierung komplexer metallurgischer Reaktionen bildet die Grundlage für eine erfolgreiche Prozessentwicklung und bietet Partnern aus Wissenschaft und Industrie eine fundierte Basis für gemeinsame Forschungsprojekte.
Allocation to research infrastructure
Auftragsforschung
Geförderte Projekte