Calciumoxid ist ein notwendiges Material für die Stahlherstellung

Bei der Eisen- und Stahlverhüttung dient Calciumoxid hauptsächlich als Schlackenbildner. Seine Hauptfunktion besteht darin, Verunreinigungen aus Eisenerz zu entfernen und die Reinheit und Qualität von Stahl zu verbessern.

1. Entfernung von Ganggestein (hauptsächlich bestehend aus SiO₂)

Neben Eisen enthält Eisenerz eine große Menge nichtmetallischer Verunreinigungen wie Siliziumdioxid, die als „Gangart“ bezeichnet werden.

Bei hohen Temperaturen reagiert Calciumoxid mit Siliziumdioxid im Ganggestein und bildet Calciumsilikat (CaSiO₃), das einen relativ niedrigen Schmelzpunkt hat.

Calciumsilikat hat eine viel geringere Dichte als geschmolzenes Eisen und schwimmt daher auf der Oberfläche des geschmolzenen Eisens unter Bildung von „Schlacke“. Abschließend wird die Schlacke abgetrennt und so die Trennung von Eisen und Verunreinigungen erreicht.

Die chemische Reaktionsgleichung lautet: CaO + SiO₂ → CaSiO₃ (unter Hochtemperaturbedingungen).

2. Anpassen der Schlackenbasizität zur Optimierung der Schmelzumgebung

Die „Basizität“ der Schlacke (das Verhältnis von basischen Oxiden zu sauren Oxiden) ist ein Schlüsselparameter beim Schmelzen von Eisen und Stahl, der sich direkt auf die Schmelzeffizienz und die Stahlqualität auswirkt.

Calciumoxid ist ein stark basisches Oxid. Bei Zugabe kann es die Basizität der Schlacke erhöhen und überschüssige saure Substanzen im Ofen neutralisieren.

Eine entsprechende Basizität kann die Entschwefelungs- und Entphosphorisierungsfähigkeiten der Schlacke verbessern. Gleichzeitig wird verhindert, dass saure Schlacke die Ofenauskleidung des Stahlofens erodiert, wodurch die Lebensdauer des Ofenkörpers verlängert wird.

3. Unterstützung bei der Entschwefelung und Entphosphorung zur Verbesserung der Stahlqualität

Schwefel und Phosphor sind schädliche Elemente im Stahl. Sie können im Stahl Fehler wie „Warmbruch“ und „Kaltbruch“ verursachen und müssen daher beim Schmelzen entfernt werden.

Entschwefelung: Calciumoxid kann mit Eisensulfid in geschmolzenem Eisen unter Bildung von Calciumsulfid (CaS) reagieren. Calciumsulfid löst sich in der Schlacke auf und wird ausgetragen, wodurch der Schwefelgehalt im Stahl verringert wird.

Entphosphorung: In einer alkalischen Schlackenumgebung kann sich Calciumoxid mit Phosphoroxiden zu stabilem Calciumphosphat (Ca₃(PO₄)₂) verbinden. Ebenso wird es zusammen mit der Schlacke abgetrennt, wodurch die Entphosphorung des Stahls erfolgt.