Calciumsilizium-Legierung 30/60 — Verbunddesoxidationsmittel und Einschussmodifikator

Die Calciumsiliziumlegierung (CaSi) ist eine legierte Eisenlegierung von entscheidender Bedeutung in der modernen Stahlerzeugung, die der doppelten Zweckbestimmung der Verbunddesoxidation und Einschussmodifikation dient. Die Standardqualität CaSi 30/60 mit einem Gehalt von 28–32 % Calcium und 55–65 % Silizium führt beide Elemente gleichzeitig in das flüssige Stahlbad ein. Silizium wirkt als starkes Desoxidationsmittel, indem es gelösten Sauerstoff zu Kieselsäure (SiO₂) reduziert, während Calcium die ebenso wichtige Aufgabe übernimmt, feste, hochschmelzende Tonerdeeinschlüsse (Al₂O₃) in flüssige Calciumaluminate mit Schmelzpunkten unter 1400 °C umzuwandeln. Diese Einschulstransformation ist für aluminiumberuhigte Stahlsorten unerlässlich, bei denen sich Tonerde-Cluster sonst an der Stranggussdüse ansammeln und Verstopfungen, Oberflächenfehler und kostspielige Gussunterbrechungen verursachen würden. Unsere CaSi-30/60-Legierung wird mit engen Calcium- und Siliziumbereichen, niedrigem Aluminium- und Phosphorgehalt sowie konsistenter Körnung produziert, um vorhersehbare Ausbeute und zuverlässige Einschusskontrolle zu gewährleisten.

Der Mechanismus, durch den Calciumsilizium die Stahlreinheit verbessert, ist in der metallurgischen Praxis gut belegt. In aluminiumberuhigtem Stahl reagiert gelöstes Aluminium mit Sauerstoff unter Bildung fester Tonerdeeinschlüsse, die als harte, unregelmäßige Cluster mit Schmelzpunkten über 2050 °C vorliegen. Diese Cluster verformen sich beim Warmwalzen nicht und bilden zeilenförmige Einschlüsse, die die Ermüdungsfestigkeit, Zähigkeit und Oberflächenqualität beeinträchtigen. Wenn Calcium aus CaSi eingebracht wird, reagiert es mit diesen Tonerde-Clustern unter Bildung von Calciumaluminatverbindungen (wie 12CaO·7Al₂O₃, bekannt als Mayenit), die bei Stahlerzeugungstemperaturen flüssig sind. Diese flüssigen Einschlüsse sind kugelförmig und verformen sich beim Walzen leicht, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften und saubererem Stahl führt. Die gleichzeitige Siliziumzugabe bietet eine Reserve-Desoxidation und stellt einen niedrigen Gesamtsauerstoffgehalt im Endprodukt sicher. Dieser doppelt wirkende Mechanismus macht CaSi zum bevorzugten Behandlungsmedium für Reinstahlqualitäten einschließlich IF-Stahl (interstitialsfreier Stahl), ULC-Stahl (ultra-niedrig kohlenstoffhaltiger Stahl), Wälzlagerstahl und Rohrstahl.

Calciumsilizium wird in der Stahlerzeugung hauptsächlich über zwei Methoden angewendet: direkte Zugabe als Stücklegierung in den Pfannenofen und Injektion als Fülldraht. Bei Pfannenofenanwendungen wird Stück-CaSi (typischerweise 10–50 mm) nach Abschluss der Aluminiumdesoxidation im Raffinationsstadium zugegeben, mit typischen Zugaberaten von 0,5–2,0 kg pro Tonne Stahl, abhängig vom Zielcalciumgehalt und der Stahlsorte. Die Ausbeuteraten bei Stückzugabe liegen typischerweise bei 15–25 % aufgrund der geringen Dichte und des hohen Dampfdrucks von Calcium bei Stahlerzeugungstemperaturen. Die Fülldrahtinjektion bietet eine deutlich höhere und gleichmäßigere Calciumausbeute (30–40 %), indem das CaSi direkt in die Badtiefe eingebracht wird, wo der ferrostatische Druck die Calciumverdampfung unterdrückt. Unser Calciumsilizium ist sowohl in Stück- als auch in Pulverform erhältlich, wobei Pulverqualitäten (0–3 mm) speziell für die Fülldrahtbefüllung kalibriert sind und zuverlässige Förderung sowie gleichmäßige Calciumfreisetzung bei beiden Anwendungsverfahren gewährleisten.