Basisches Verfahren
Englisch: basic process
Bessemer- oder Siemens-Martin-Verfahren zur Stahlherstellung mit basischem oder nicht kieselsäurehaltigem Futter, wobei während der Behandlung basische Stoffe zum flüssigen Charge zugegeben werden.
Grundverfahren: Stahlherstellung mit basischen Ofenauskleidungen
Das Grundverfahren ist ein Stahlherstellungsverfahren, bei dem die Ofenauskleidung und die Zuschlagstoffe aus basischen (alkalischen) Materialien bestehen, typischerweise Kalk, Dolomit oder Magnesit, anstelle von Kieselsäure (saure) Materialien wie Sand oder Schamotte. Diese grundlegende Wahl der Auskleidungschemie verändert, welche Reaktionen während der Stahlherstellung ablaufen können und welche Verunreinigungen aus dem flüssigen Metall entfernt werden können.
Im basischen Siemens-Martin-Ofen ermöglicht die basische Auskleidung dem Stahlbad, Kalk und andere basische Zuschlagstoffe aufzunehmen, ohne die Ofenwände anzugreifen. Während sich die Beschickung schmilzt und raffiniert wird, wird Kalk hinzugefügt, um Schlacken zu bilden, die Phosphor und Schwefel aufnehmen und sie in Verbindungen umwandeln, die an die Oberfläche aufsteigen und entfernt werden können. Die Chemie ist unmittelbar: Phosphor oxidiert zur Bildung von Phosphat, das sich mit Kalk zu Dikalziumphosphat und anderen Verbindungen verbindet, die sich in der Schlacke ansammeln und nicht im Stahl verbleiben.
Das basische Bessemer-Verfahren, in Europa auch Thomas-Verfahren genannt, funktioniert nach ähnlichen Grundsätzen, aber in einem Konverter mit Bodeneinblasung. Luft wird durch die flüssige Beschickung gepresst, und Kalk ist entweder in die Konverterauskleidung eingebaut oder wird während des Blasens hinzugefügt. Dieses Verfahren war historisch entscheidend, weil es Stahlherstellern ermöglichte, phosphorhaltiges Roheisen zu verarbeiten, was das frühere saure Bessemer-Verfahren nicht konnte. Die Schlackenchemie bleibt zentral: basische Bedingungen stellen sicher, dass Phosphor auf akzeptable Werte entfernt wird, typischerweise unter 0,10 Prozent im fertigen Stahl.
Warum Auskleidungschemie wichtig ist
Eine saure Ofenauskleidung aus Kieselsäure würde sich in einer Schlacke, die reich an Kalk und Eisenoxid ist, auflösen, den Stahl verunreinigen und den Ofen vorzeitig zerstören. Durch Umkehrung dieses Prinzips: eine basische Auskleidung in einer basischen Schlackenumgebung verwenden, bleiben beide stabil. Der Nachteil ist, dass basische Auskleidungen teurer sind und schneller verschleißen als Kieselsäureauskleidungen und häufiges Neuauskleiden erfordern. Sie verlangen auch eine strengere Kontrolle der Beschickungszusammensetzung und Schlackenchemie.
Das Grundverfahren wurde in der großtechnischen Stahlherstellung dominant, weil es phosphorhaltige Erze und Schrott verarbeiten konnte, die den meisten Herstellern zur Verfügung standen, und weil es sauberen Stahl für konstruktive und mechanische Anwendungen lieferte. Moderne Sauerstoffaufblas-Konverter (BOF) und Lichtbogenöfen verlassen sich weiterhin auf basische Feuerfestmaterialien und Schlackenchemie, wobei die im Grundverfahren etablierten metallurgischen Grundsätze heute Grundlagen der Stahlproduktion sind.