Sekundärmetallurgie

Die Sekundärmetallurgie bezeichnet unterschiedliche Prozesse zur Nachbehandlung von Stahl im Zuge der Stahlherstellung, um die Stahlqualität zu erhöhen. Die Prozessschritte beginnen direkt beim Abgießen des flüssigen Stahls aus dem Sauerstoffblaskonverter oder dem Elektrolichtbogenofen und enden an der Stranggießanlage sowie dem Blockguss. Somit gliedert sich die Sekundärmetallurgie zwischen der Primärstahlherstellung und dem Vergießen von Stahl in den Prozess der Stahlherstellung ein. In Tabelle 1 sind die wesentlichen Aufgaben und Maßnahmen der Sekundärmetallurgie dargestellt.

Tab. 1: Wesentliche Aufgaben und Maßnahmen der Sekundärmetallurgie
Aufgaben der Sekundärmetallurgie	Einstellung der gewünschten chemischen Zusammensetzung der Legierung
	Einstellung einer einheitlichen Temperatur des flüssigen Stahls
	Verringerung des Sauerstoffgehaltes des Stahls, d. h. Desoxidation
	Entgasung
	Entkohlung
	Verringerung des Gehaltes an unerwünschten Begleitelementen wie z. B. Schwefel und Phosphor, d. h. Entschwefelung und Entphosphorung
Maßnahmen der Sekundärmetallurgie	Trennung von Stahl und Schlacke beim Abstich
	Mischen und Homogenisieren
	Zugabe von Legierungselementen sowie Mitteln zur Desoxidation, Entschwefelung oder Entphosphorung
	Vakuumbehandlung
	Pfannenbehandlung
	Sonderschmelzverfahren

Der erste Schritt der Sekundärmetallurgie beginnt direkt beim Abgießen des flüssigen Stahls aus dem Sauerstoffblaskonverter oder dem Elektrolichtbogenofen. Dabei wird beim sogenannten Abstich eine Trennung von Stahl und Schlacke vorgenommen, um die in der Schlacke gebundenen unerwünschten Begleitelemente nicht erneut in den Stahl gelange zulassen.

Die wesentlichen Aufgaben der Sekundärmetallurgie werden im Zuge der sogenannte Pfannenbehandlung und der Vakuumbehandlung bewerkstelligt. Hierbei handelt es sich um diverse Anlagen in denen der flüssige Stahl von unerwünschten Begleitelementen gereinigt wird. Dies geschieht durch Zugabe von speziellen Mitteln, welche die Begleitelemente in Form von Schlacke binden. Durch eine Behandlung unter Vakuum lassen sich die Anteile dieser Elemente weiter reduzieren. Bei diesen Behandlungen wird der Stahl auch gemischt und homogenisiert. Zusätzlich werden hierbei dem Stahl wichtige Legierungselemente wie z. B. Chrom, Molybdän, Nickel, Titan usw. hinzugefügt. Diese Elemente haben das Ziel die Eigenschaften des fertigen Stahls zu verbessern. So wird beispielsweise durch die Zugabe von Chrom die Beständigkeit gegenüber Korrosion erhöht.

Im Zuge der Hochofenroute wurde bereits ein Großteil des Schwefelgehaltes im Hochofen und einer daran anschließenden Roheisenvorbehandlung entfernt. Für viele Stahlgüten sind die dabei erzielten Schwefelgehalte allerdings noch zu hoch. Daher erfolgt in der Sekundärmetallurgie durch Zugabe von beispielsweise Kalk oder Soda eine Nachentschwefelung. Ebenso kann der Sauerstoffgehalt des Stahls durch Zugabe von z. B. Aluminium reduziert werden. Der Großteil des Kohlenstoffgehaltes des Stahls wurde im Zuge der Primärstahlherstellung im Sauerstoffblaskonverter entfernt. Eine weitere Entkohlung kann zusätzlich noch unter Vakuum erfolgen. Beispiele für Anlagen der Sekundärmetallurgie sind die Pfannendurchlaufentgasung, Pfannenstandentgasung, Abstichentgasung, Vakuumpfanne, Vakuumentgasung (VD) oder Vakuumfrischverfahren (VOD).

Im Gegensatz zu den restlichen Prozessen der Sekundärmetallurgie wird bei dem Sonderschmelzverfahren nicht der flüssige Stahl behandelt, sondern es werden bereits erstarrte Stahlblöcke erneut geschmolzen. Dieses Verfahren wird als Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren (ESU) bezeichnet, wobei stets nur ein kleiner Teil des Blockes geschmolzen wird und wieder erstarrt. Auf diese Weise lassen sich sehr reine Stahlqualitäten erzeugen.

Der letzte Schritt der Sekundärmetallurgie ist der Gießstrahlschutz beim Abgießen des flüssigen Stahls in die Verteilerpfanne der Stranggießanlage oder der Blockgussanlage. Dabei soll besonders ein erneuter Sauerstoffeintrag in den Stahl verhindert werden. Somit soll gewährleistet sein, dass bei dem nachfolgenden Vergießen der Stahl in der erforderlichen Güte erstarrt.

Synonym(e):

Pfannenmetallurgie, Nachbehandlung von Stahl

Englische Übersetzung(en):

secondary metallurgy, secondary steelmaking, ladle metallurgy, secondary processing of liquid steel