Aufkohlungsmittel und ihre Anwendungen
Aufkohlungsmittel dienen dem Zweck, den richtigen Kohlenstoffgehalt in flüssigem Eisen einzustellen. Es gibt verschiedene Arten von Aufkohlungsrohstoffen, die sich in Kornformen, Korngrößen usw. unterscheiden. Die nachfolgende Tabelle gibt typische Analyseergebnisse der Rohstoffe wieder.
Chemische Zusammensetzung (typische Werte)
| Aufkohlungsrohstoff | Kohlenstoffgehalt | Schwefel | Stickstoff | Asche | Flüchtige Bestandteile | Feuchte |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Niedriger Schwefelgehalt LS | ||||||
| Hochreiner, synthetischer Graphit | 99,00% | 0,015% | 0,01% | 0,10% | 0,10% | 0,01% |
| Synthetischer Graphit | 99,00% | 0,004% | 0,03% | 0,50% | 0,20% | 0,30% |
| Petrolkoks mit niedrigem Schwefelgehalt | 99,55% | 0,100% | 0,07% | 0,05% | 0,20% | 0,20% |
| Graphitisierter Petrolkoks | 98,90% | 0,070% | 0,04% | 0,50% | 0,40% | 0,20% |
| Naturgraphit | 87,30% | 0,100% | 0,10% | 11,0% | 1,00% | 0,70% |
| Acetylenkoks, Pellets u. Granulat | 97,50% | 0,050% | 0,05% | 2,50% | 0,40% | 0,25% |
| Pellets mit niedrigem Schwefelgehalt | 98,10% | 0,080% | 0,050% | 0,50% | 1,30% | 0,10% |
| Mittlerer Schwefelgehalt MS | ||||||
| Elektrisch kalzinierter Anthrazit | 95,57% | 0,250% | 0,400% | 4,00% | 0,23% | 0,20% |
| Kohlenstoffpellets | 98,80% | 0,700% | 0,500% | 0,10% | 1,00% | 0,10% |
| Hoher Schwefelgehalt HS | ||||||
| Petrolkoks mit erhöhtem Schwefelgehalt | 99,30% | 1,200% | 1,000% | 0,20% | 0,30% | 0,20% |
| Petrolkoks mit hohem Stickstoffanteil | 98,90% | 1,100% | 1,750% | 0,40% | 0,50% | 0,20% |
| Hochofenkoks | ||||||
| Hochofenkoks | 85,20% | 1,000% | 0,800% | 13,00% | 1,50% | 0,30% |
Löslichkeit des Kohlenstoffs
Die Löslichkeit des Kohlenstoffes richtet sich nach dem Zusammenspiel des Sättigungsgrades, der Temperatur und der Zeit. Weitere Einflussgrößen sind die Badbewegung des Ofens, der Schlackeanteil in der Schmelze, der Schwefelgehalt von Legierung und Aufkohlungsmittel sowie die Kohlenstoffstruktur.
Schwefelgehalt des Aufkohlungsmittels
Bei Aufkohlungsmittel legt man in der Praxis besonderen Wert auf den Schwefelgehalt. Dabei gilt als Grundregel, je geringer der Schwefelgehalt, desto höher die Rohstoffkosten. Dabei wird immer wieder festgestellt, dass viel zu geringe Schwefelwerte verlangt werden, womit keine zusätzliche Wertschöpfung bei der Herstellung von Gusseisen oder Stahl erzielt wird.
Im Idealfall sollte neben der Löslichkeit auch der Schwefelgehalt im Aufkohlungsmittel auf den Anwendungsfall abgestimmt werden.
Das Diagramm unten links und die nachfolgende Beispieltabelle zeigen die Aufschwefelung des Basiseisens durch Aufkohlungsmittel mit <0,05% S, 0,15% S bis <0,5% S. Es wird deutlich, dass ein Aufkohlungsmittel wie Procarb LS mit <0,15% S, also ein Produkt im mittleren Preissegment, ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis aufweist als die Aufkohlung mit Premco SG mit 0,05% S, einem Produkt mit höheren Rohstoffkosten.
| Anteil in kg | Anteil in % | S-Gehalt % in Gattierung | kg S aus Gattierung | |
|---|---|---|---|---|
| GJS Gattierung mit Aufkohlungsmittel <0,05%S – z.B. Premco SG | ||||
| Stahlschrott | 5000 | 50,00% | 0,010% | 0,50 |
| Kreislauf | 3500 | 35,00% | 0,008% | 0,28 |
| Roheisen | 1100 | 11,00% | 0,010% | 0,11 |
| FeSi und andere Legierungen | 250 | 2,50% | 0,000% | 0,00 |
| Aufkohlungsmittel | 150 | 1,50% | 0,050% | 0,08 |
| Summe | 10000 | 100% | 0,0097% | 0,97 |
| GJS Gattierung mit Aufkohlungsmittel <0,15%S – z.B. Procarb LS | ||||
| Stahlschrott | 5000 | 50,00% | 0,010% | 0,50 |
| Kreislauf | 3500 | 35,00% | 0,008% | 0,28 |
| Roheisen | 1100 | 11,00% | 0,010% | 0,11 |
| FeSi und andere Legierungen | 250 | 2,50% | 0,000% | 0,00 |
| Aufkohlungsmittel | 150 | 1,50% | 0,150% | 0,23 |
| Summe | 10000 | 100% | 0,0112% | 1,12 |
| GJS Gattierung mit Aufkohlungsmittel <0,5%S – z.B. Procarb 99 | ||||
| Stahlschrott | 5000 | 50,00% | 0,010% | 0,50 |
| Kreislauf | 3500 | 35,00% | 0,008% | 0,28 |
| Roheisen | 1100 | 11,00% | 0,010% | 0,11 |
| FeSi und andere Legierungen | 250 | 2,50% | 0,000% | 0,00 |
| Aufkohlungsmittel | 150 | 1,50% | 0,500% | 0,75 |
| Summe | 10000 | 100% | 0,0164% | 1,64 |