0.11 Svavelrening

Svavel kommer in i råjärnet genom koksen. Eftersom svavel är mycket negativt för
stålets egenskaper måste halterna hållas låga. I masugnen fördelas svavlet mellan råjärnet och slaggen. Om slaggens basicitet är hög ökar svavelkapaciteten hos slaggen. Masugnsslaggens basicitet måste dock begränsas för att inte minska slaggens möjligheter att ta upp alkali (Na + K). När slaggens volym dessutom bör minimeras av energiskäl innebär detta att svavelupptagningen i masugnsslaggen inte räcker för att nå erforderliga nivåer utan en separat svavelrening måste göras.

Den teoretiska bakgrunden för svavelrening beskrivs i relationsformeln
S + MeO → MeS + O. Detta är en så kallad utbytesreaktion som bestämmer svavelfördelningen mellan en flytande oxidisk slagg och ett svavelhaltigt järnbad. MeO står för någon metalloxid i slaggen och MeS för någon metallsulfid i badet medan S och O står för löst svavel och löst syre i slagg respektive bad. För att nå maximal svavelfördelning, det vill säga få reaktionen att gå åt höger, krävs i första hand en låg syrepotential i järnbadet och en stark bindning av svavel till metallen. Ett kolmättat råjärn ger låga syrepotentialer och därför är svavelrening lämplig att utföra på råjärnet efter tappning från masugnen. Starka svavelbindare är Ce, Ca, Mg och Na. De tre sista används praktiskt vid svavelrening. Vanligast är bränd kalk CaO. Svavelrening med kalk är billig och ger goda resultat om den utförs vid låg syreaktivitet, det vill säga reducerande förhållanden. Även soda (Na₂CO₃) används för svavelrening. Den är dock dyrare än kalk men det är möjligt att nå låga svavelhalter med soda även vid relativt höga syreaktiviteter. Andra vanliga medel är kalciumkarbid (CaC₂) och magnesium (Mg). Båda är dyra men effektivare än kalk och soda. Dominerande praktisk metod är idag injektion genom lans i torpedo eller skänk. Eftersom detta processteg kommer före färskningen i LD-ugn kallas det ofta för förbehandling av råjärn, se Figur 10.