Dokumentation und Bewertung der Raffinations-Phase und der Vakuumkohlenstoffdesoxidation im VIDP

Zur Herstellung höchstreiner Sonderlegierungen ist ein Schmelzen und Behandeln im Vakuuminduktionsofen (VIDP) unumgänglich. Zielsetzung dieser Arbeit ist eine detaillierte Beschreibung sowie ein tieferes theoretisches Verständnis der Vakuummetallurgie und der Vakuumkohlenstoffdesoxidation im VIDP, im Speziellen deren Prozessgleichgewichte und Limitierungen. Die Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte von fünf verschiedenen Legierungen, die eine Kohlenstoffbandbreite von 0,001 bis 0,82%C abdecken, wurden zu vier verschiedenen Zeitpunkten in der Raffinationsphase untersucht. Versuche zeigten, dass sich die Schmelze zum Raffinationsende im Prozessgleichgewicht befindet. Dabei liegen diese CO-Prozessgleichgewichte zum Raffinationsende bei Legierungen mit niedrigsten C-Gehalten im Bereich von 1mbar und als Produkt a[C]*a[O] stellen sich Werte bis zu 10^-6 ein. Von diesen tiefen CO-Partialdrücken, die sich bei niedrigsten C-Gehalten einstellen, geht ein starkes Reduktionspotential aus, wobei Al2O3 und MgO bereits bei CO-Partialdrücken unter 5,33mbar (bei 1600°C) reduziert werden und es dadurch zu einer ständigen Sauerstoffnachlieferung kommt. Das heißt die Vakuumkohlenstoffdesoxidation ist in diesem Bereich vollständig ausgereizt. Es können rein thermodynamisch keine tieferen Werte erreicht werden. Diese Ergebnisse werden mit den theoretischen Gleichgewichtsberechnungen und Werten aus der Literatur verglichen und diskutiert.