Der Begriff von inerten Anoden ist eng mit der Aluminiummetallurgie und insbesondere mit dem Einsatz von kohlenstofffreien Anoden bei der Aluminiumschmelzflusselektrolyse verbunden. Die Aluminiumschmelzflusselektrolyse ist einer der energieintensivsten, metallurgischen Prozesse mit hohem Verbrauch an Kohlenstoffanoden. Inerte Anoden für die Aluminiumschmelzflusselektrolyse werden u.a. in den letzten Jahrzehnten intensiv untersucht und Kupfer/Nickel/Eisen-Legierungen bzw. ihre Oxide sind potenzielle Werkstoffkandidaten u.a. wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit als auch wegen ihrer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit im Bad der Aluminiumschmelzflusselektrolyse.

Erfindungsgemäß werden kohlenstofffreie Elektroden für die Metallurgie, z.B. für die Eisen-, Stahl-, Aluminium-, Kupfer- oder Silizium-Metallurgie, in Aggregaten für die Bereitstellung von metallischen Schmelzen bzw. für die Behandlung von metallischen Schmelzen und/oder Schlacken, z.B. in Elektrolichtbogenofen oder Pfannenofen, auf der Basis von Metall oder Metallen und Oxid oder Oxiden ohne oder in Kombination mit Wasserkühlung offenbart.

Erfindungsgemäß werden kohlenstoffärmere Elektroden für die Stahlmetallurgie auf der Basis von Metall oder Metallen und Oxid oder Oxiden mit Zusätzen auf Kohlenstoff und/oder SiC und/oder B4C und/oder TiB2 offenbart.

Erfindungsgemäß dienen bei den kohlenstofffreien Elektroden als Metall Stahl oder Eisen, Eisen- und Stahllegierungen, Cu, Ni, Ti, Mo, W, Ta, Nb und weitere Refraktäre Metalle.

Erfindungsgemäß dienen als Oxide MgO, CaO, AI2O3, MgAhO4, ZrÜ2 und deren Kombinationen, z.B. Calciumaluminate.

Erfindungsgemäß dienen zu den Oxiden weitere Oxidzusätze wie z.B. TiÜ2, SiÜ2.

Erfindungsgemäß werden die kohlenstoffarme bzw. die kohlenstofffreie Elektroden mittels der bildsamen Formgebung bei Raumtemperatur oder bei leicht erhöhter Temperatur bis ca. 300 °C als Wabenkörpergeometrie extrudiert, anschließend thermisch wärmebehandelt und bei Temperaturen zwischen 600 bis 2000 °C gesintert.

Damit entsteht erfindungsgemäß ein Elektroden-Wabenkörper-Werkstoffverbund.

Erfindungsgemäß kann der Elektroden-Wabenkörper-Werkstoffverbund einen Kanal oder mehrere Makro-Kanäle beinhalten. Erfindungsgemäß können diese Makrokanäle mit weiteren Schlickern oder Giessmassen oder bildsamen Massen aus Metall oder Metallen, Oxid oder Oxiden oder Kombinationen aus Metallen und Oxiden gefüllt werden.

Erfindungsgemäß können die Kanäle des Wabenkörpers nach seiner Sinterung oder im „grünen“ nicht gebrannten Zustand mit Schlicker, Giessmassen oder weiteren bildsamen Massen gefühlt werden und anschließend gebrannt werden oder erfindungsgemäß folgt die Sinterung erst während des Einsatzes.

Erfindungsgemäß werden feinkörnige (unter 100 pm) oder grobkörnige (über 100 pm bis 100 mm) Ausgangspulver auf Basis von Metall oder Metallen, Oxid oder Oxiden oder Kombinationen von beiden eingesetzt.

Erfindungsgemäß bei den kohlenstofffeien Elektroden auf der Basis von Metall oder Metallen und Oxid oder Oxiden werden nach der Urformgebung, die Verbund- bzw. Werkstoffverbunde in reduzierter oder geschützter (z.B. Argon) Atmosphäre gesintert.

Erfindungsgemäß bei den kohlenstofffeien Elektroden auf der Basis von Metall oder Metallen und Oxid oder Oxiden werden nach der Urformgebung, die Verbund- bzw. Werkstoffverbunde in reduzierter oder geschützter (z.B. Argon) Atmosphäre gesintert und nachträglich in einem Temperaturbereich von 700 bis 1800 °C in sauerstoffreicher Atmosphäre oder Luft aufoxidiert.

Erfindungsgemäß führt diese Aufoxidation zur Bildung von Passivierungsschichten u.a. auf die Bildung von Spinellen oder Mischspinellen aus den Oxiden der Metalle und deren Legierungselementen mit den vorhandenen in der Mischung Oxiden, z.B. auf der Basis vonMgO, CaO, AI2O3, MgAhO4, ZrÜ2 etc.

Erfindungsgemäß wird eine metallischer Elektroden-Wabenkörper-Werkstoffverbund mit einer keramischen Masse auf der Basis MgO, CaO, AI2O3, MgAhO4, ZrÜ2 beschichtet oder getränkt und bindet mit der Hilfe von gängigen Bindemitteln aus der Feuerfestindustrie, wie. z.B. erfindungsgemäß Zement, Calciumaluminat-Zemente, Phosphate, Phenolharze (Novolake oder Resole), Aluminium- oder Magnesiumhydroxide, Alpha-Bond etc. ab.

Erfindungsgemäß können durch den Elektroden-Wabenkörper-Werkstoffverbund aus Metall oder Metallen und Oxid oder Oxiden Gase oder weitere Feststoffzusätze in die Schmelze während des metallurgischen Prozesses zugeführt werden.

Erfindungsgemäß kann der Elektroden-Wabenkörper-Werkstoffverbund aus Metall oder Metallen und Oxid oder Oxiden als Plasmabrenner dienen.

Erfindungsgemäß kann der Elektroden-Wabenkörper-Werkstoffverbund aus Metall oder Metallen und Oxid oder Oxiden gezielt chemisch mit der Schmelze aus Schlacke und/oder Metall reagieren und der Schlacke Oxide zur Steuerung der Chemie der Schlacke zuführen bzw. das Metall aus der Elektrode aufoxidieren und gezielt Schlackenbildner oder notwendige Reagens zuführen.

Erfindungsgemäßes Beispiel 1

Es wird eine bildsame Masse aus Kupfer-, Eisen- und Nickel-Partikeln mit Korngrößen im Bereich 0-50 pm, 0-1 mm und 0-3 mm in einem doppel-Schnecker-Extruder in einen Wabenkörper mit Vier-Makrokanälen überführt. Methylzellulose und Mehl dienen als organische Bindemittel für die Extrusion. Der Wabenkörper wird erfindungsgemäß im Temperaturbereich von 800 bis 1300 °C gesintert und anschließend bei 800 °C in Luftatmosphäre aufoxidiert. Der Werkstoffverbund kann als Elektrodenmaterial eingesetzt werden und wird als Elektroden-Wabenkörper- Werkstoffverbund gekennzeichnet.

Erfindungsgemäßes Beispiel 2

Es wird eine bildsame Masse bestehend aus 65 Vol. % aus Kupfer-, Eisen- und Nickel-Partikeln und 35 Vol. % aus Magnesiumaluminatspinell mit Korngrößen im Bereich 0-50 pm, 0-1 mm und 0-3 mm in einem Wabenkörper in einem doppel-Schnecker-Extruder in einen Wabenkörper mit Vier-Makrokanälen überführt. Methylzellulose und Mehl dienen als organische Bindemittel für die Extrusion. Der Wabenkörper wird erfindungsgemäß im Temperaturbereich von 800 bis 1300 °C gesintert und anschließend bei 800 °C in Luftatmosphäre aufoxidiert. Der Werkstoffverbund kann als Elektrodenmaterial eingesetzt werden.

Erfindungsgemäßes Beispiel 3

Es wird eine bildsame Masse bestehend aus 65 Vol. % aus Kupfer-, Eisen- und Nickel-Partikeln und 35 Vol. % aus Magnesiumaluminatspinell mit Korngrößen im Bereich 0-50 pm, 0-1 mm und 0-3 mm in einem Wabenkörper in einem doppel-Schnecker-Extruder in einen Wabenkörper mit Vier-Makrokanälen überführt. Methylzellulose und Mehl dienen als organische Bindemittel für die Extrusion. Um die Leitfähigkeit gezielt zu erhöhen, wird in den Makrokanälen vor der Sinterung bildsame Masse nur aus Kupfer-, Eisen- und/oder Nickel-Partikeln mit Korngrößen im Bereich 0- 50 pm, 0-1 mm und 0-3 mm zugeführt. Der Wabenkörper wird erfindungsgemäß im Temperaturbereich von 800 bis 1300 °C gesintert und anschließend bei 800 °C in Luftatmosphäre aufoxidiert. Der Werkstoffverbund kann als Elektrodenmaterial eingesetzt werden.