Vergleich impedanzspektroskopischer Methoden zur Leitfähigkeitsmessung an Schlackeschmelzen

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

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.
Titel in ÜbersetzungComparison of impedance spectroscopic methods for measuring the conductivity of slag melts
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Christian, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung20 Okt. 2023
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Elektrochemische Impedanzspektroskopie
  • EIS
  • Schlacke
  • Leitfähigkeit
  • van der Pauw
  • koaxial
  • Elektroschlacke-Umschmelzschlacke
  • ESU

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