Anwendungen
Primärer Flussbildner im Blasstahlwerk (BOF) zur Schlackebildung, SiO₂-Neutralisation und Phosphorentfernung bei 1600–1700°CElektrolichtbogenofen (EAF) Schlackekonditionierung und Basizitätskontrolle während oxidierender und reduzierender PeriodenPfannenofen-Entschwefelungsschlackebildung mit hoher CaO-Aktivität für die Reaktion S + CaO → CaS + ORoheisenvorbehandlung zur vorläufigen Entschwefelung und Entphosphorung vor der Konverterbehandlung
Branntkalk (Calciumoxid, CaO) ist der grundlegende basische Flussbildner in der Stahlherstellung, unerlässlich für Schlackebildung, Verunreinigungsentfernung und metallurgische Prozesskontrolle. Hergestellt durch Brennen von hochreinem Kalkstein (CaCO₃) bei 900–1100°C in Schacht- oder Drehrohröfen, dissoziiert Branntkalk in seine reaktive Oxidform unter Beibehaltung der physikalischen Struktur des Ausgangsgesteins. Beim Chargieren in den Stahlherstellungsofen löst sich Branntkalk in der sich bildenden Schlacke und liefert CaO — das basische Oxid, das saures SiO₂ aus der Siliciumoxidation neutralisiert und die chemische Umgebung für die Entfernung von Phosphor und Schwefel schafft.
Die metallurgischen Funktionen von Branntkalk in der Schlacke sind dreifach: Flussmittelwirkung, Phosphorentfernung und Entschwefelung. Als Flussmittel reagiert CaO mit SiO₂ zu Dicalciumsilicat (2CaO·SiO₂) und Tricalciumsilicat (3CaO·SiO₂). Die Phosphorentfernungsreaktion erfordert eine basische Schlacke mit hoher CaO-Aktivität: 2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) → (3CaO·P₂O₅) + 5Fe. Diese Reaktion wird durch hohe Schlackenbasizität (CaO/SiO₂ >3,0), hohen FeO-Gehalt (15–25%) und moderate Temperaturen begünstigt. Typische Entphosphorungseffizienzen von 85–95% werden im BOF-Prozess erreicht.
Die Entschwefelung erfolgt über die Schlacke-Metall-Reaktion: (CaO) + [S] → (CaS) + [O], angetrieben durch hohe CaO-Aktivität und niedrige Sauerstoffaktivität. Bei der Pfannenofenbehandlung wird typischerweise eine Basizität (CaO/SiO₂) von 2,5–3,5 angestrebt. Unser Branntkalk wird unter kontrollierten Ofenbedingungen weichgebrannt, um konstant hohe Reaktivität bei ausreichender physikalischer Festigkeit zu erreichen.
Die Branntkalk-Reaktivität, gemessen mit dem ASTM C110 Löschtest, ist ein kritischer Qualitätsparameter. Hochreaktiver (weichgebrannter) Kalk mit Löschzeiten unter 2 Minuten löst sich aufgrund seiner hohen Porosität und kleinen CaO-Kristallitgröße schnell in der Stahlwerksschlacke. Ordnungsgemäße Lagerung in versiegelten, wetterfesten Silos ist unerlässlich, da Branntkalk hygroskopisch ist. Wareneingangsprüfungen sollten CaO-Gehalt, Glühverlust, Reaktivität, Korngrößenverteilung und Schwefelgehalt umfassen.
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