Die spezifischen Aufkohlungskosten ergeben sich aus dem Einstandspreis des Aufkohlungsmittels und der erzielten Kohlenstoffausbeute. Diese Kohlenstoffausbeute bei der Aufkohlung im Induktionstiegelofen steht in engem Zusammenhang mit folgenden Einflussgrößen:
1. Methode und Reihenfolge der Beschickung
- Zuerst Stahlschrott + Aufkohlungsmittel sukzessive zugeben
- Fahrweise mit Sumpf: Zunächst Verdünnung des Sumpfes durch Zugabe von Schrott, danach das Aufkohlungsmittel (AKM) zugeben
- Erste AKM-Zugabe bei ca. 800°C und dann in Schritten von ca. 100°C
- Nach der Stahlchargierung erfolgt die Zugabe der weiteren Einsatzmaterialien wie Kreislauf und Roheisen als auch der Legierungselemente
- Zugabe von FeSi-75 nach der AKM-Auflösung
- %CE=%C+1/3% SI (S und P erhöhen ebenfalls % CE)
- Im Falle von GJL: Schwefel gegen Ende der Schmelzreise hinzugeben, da Schwefel eine stark hemmende Wirkung auf die Kohlenstoffaufnahme hat.
2. Verschmutzungsgrad der eingesetzten Materialien
- Schlackenbildung minimieren: Rostiger Schrott und ungestrahlter Kreislauf erhöhen die Schlackebildung. Mit der Abschlackung geht teilweise das eingebrachte AKM verloren.
3. Gattierung
- I. % Sumpf (ja/nein)
- II. % Stahl, >40% bessere AKM-Aufnahme & Einsatz verschiedener AKM möglich
- III. % Kreislauf
- IV. % Roheisen
4. Ofentyp und 5. Badbewegung
- durch starke Badbewegung bei Netzfrequenztiegelöfen gute AKM-Auflösung
- bei Mittelfrequenztiegelöfen akzeptable Badbewegung und Ausbeute des Kohlenstoffs
- Abstand zwischen Oberkante Spule und maximalem Ofenfüllstand
- schwache Badbewegung und schwierigere AKM Auflösung bei einem Abstand >250mm
6. Ofenleistung
- 0,5 MW/t: Durch die hohe Anschluss-/Schmelzleistung bleibt dem AKM weniger Zeit zur Auflösung.
- Bei leistungsstarken Öfen hat das AKM zwischen dem Erreichen der ersten flüssigen Phase und der Entnahme der ersten Probe nur 15 – 20 Minuten Zeit, sich aufzulösen.
7. Andere Begleitelemente
- Während der AKM-Zugabe sollte der Anteil an metallischen Legierungselementen (Si, Cu, Mn, etc.) so niedrig wie möglich gehalten werden.
8. Schwefel
- Bei S-Gehalten >0,04% wird die Kohelnstoffaufnahme in starkem Maße behindert. Daher sollten schwefelhaltige Einsatzstoffe (z.B. GJL Kreislauf) und Aufschwefelungsmittel nach der Stahlaufkohlung zugegeben werden.
9. Größe und Kornform des AKM
- Die Korngröße sollte 5mm nicht überschreiten. Es sollte ein hohes Oberflächen- zu Volumenverhältnis angestrebt werden.
- Ideale Korngröße 0,1 – 3,00mm und Anteil >0,1mm vermeiden.
- “Besser etwas feiner als zu grob.“
- Poröse Aufkohlungsmittel sind besser löslich als Aufkohlungsmittel mit einer hohen Dichte.
10. Kohlenstoff-Zielwert
- Je höher der Kohlenstoffzielwert ist, desto gesättigter ist das Eisen mit Kohlenstoff, so dass die Kohlenstoffaufnahme umso schwieriger wird.