Raffination von Stahl mit einer Calcium/Magnesium-Legierung

Die Raffination eines unlegierten, aluminiumberuhigten Baustahls mit Ca/Mg, speziell der Verbindung CaMg₂, wurde theoretisch unter Verwendung eines thermochemischen Datenbanksystems (Therdas Datenbanksystem²)) und experimenteller Laborschmelzen untersucht. Die theoretisch aufgezeigten Entschwefelungs- und Desoxidationseigenschaften wurden durch die Schmelzversuche bestätigt, bei denen Gehalte von 15 ppm Sauerstoff und 20 ppm Schwefel eingestellt werden konnten. Die Reaktionsprodukte und die möglichen Einschlußmodifikationen konnten durch die Berechnung weitestgehend vorhergesagt werden. Schon bei CaMg₂-Zugaben von 0,01 % werden die Tonerdeeinschlüsse instabil und durch das Behandlungsmittel zu 12CaO · 7Al₂O₃ bzw. MgO · Al₂O₃ umgesetzt. Eine geringfügige Erhöhung der Raffinationsmittelangebote auf 0,03 % reicht in der Regel aus, damit auch diese Spinelle und Aluminate ihre Stabilität verlieren. Die für die Anisotropie der Zähigkeitswerte im Ausgangswerkstoff verantwortlichen langgestreckten, separaten Mangansulfide werden bereits durch geringe Mengen des Behandlungsmittels (≤ 0,1%) beseitigt und liegen nach der Behandlung nur noch vereinzelt in Form kleiner, runder bzw. teilweise elliptisch verformter Einschlüsse der Größenordnung 1–3 μm vor. Andere, nach der Behandlung im Stahl verbleibende Einschlüsse, wie globulare Calcium-Aluminate, eckige Magnesia-Tonerde-Spinelle und besonders häufig meist runde Formen von Kombinationen dieser Komponenten liegen im Bereich von 1–4 μm vor. Der hohe Reinheitsgrad des Werkstoffes führt zu einer Verminderung der Anisotropie der mechanischen Eigenschaften. Da die geringe Löslichkeit von Calcium und Magnesium im flüssigen Stahl keinen Aufbau eines Reaktionsmittelvorrates in der Schmelze erlaubt, sollte die Raffinationsmittelzugabe kontinuierlich erfolgen, wozu sich verfahrenstechnisch Injektionsanlagen und Drahtspulsysteme anbieten.