Kurzbeschreibung der Problemstellung

Um die Stahlindustrie nachhaltiger und kohlenstoffarm zu gestalten, ist die Entwicklung von Prozessen notwendig, die anstelle der karbothermischen Reduktion wasserstoffbasierte Reduktionsverfahren nutzen. Der Wasserstoffplasma-Schmelzreduktionsprozess (HPSR) ist eine vielversprechende alternative Stahlherstellungstechnologie, die seit 1995 am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie entwickelt wird.
Ziel dieser Arbeit ist es, das Beeinflussungspotenzial der Dynamik eines Plasmalichtbogens während des Schmelz- und Reduktionsprozesses systematisch zu untersuchen. Im Fokus stehen dabei sowohl die Wirkung eines einzelnen Elektromagneten als auch die eines Multi-Magnet-Systems auf die Stabilität und Bewegung des Lichtbogens.
Im ersten Schritt wird das bereits vorhandene, flüssigkeitsgekühlte Versuchssystem eingesetzt, um den Einfluss variabler Stromstärken des Elektromagneten auf das Lichtbogenverhalten zu analysieren. In diesem Zusammenhang erfolgen auch Messungen der Magnetfeldstärke in Abhängigkeit vom axialen Abstand zwischen Elektromagnet und Kathode.
Darauf aufbauend ist die Konstruktion und Fertigung eines wassergekühlten Kupfertiegels für den Einsatz eines Multi-Magnet-Systems vorgesehen. Erste experimentelle Untersuchungen mit diesem Aufbau sollen Aufschluss über die gezielte Steuerbarkeit des Lichtbogens durch mehrere Magnetfelder geben.