Raffination und Refiner in der Werkstoffaufbereitung

In der Werkstofftechnik bezeichnet der Begriff Refiner allgemein Aggregat und Prozessstufe zur Raffination eines Werkstoffs, d. h. zur gezielten Veränderung seiner chemischen, physikalischen oder strukturellen Eigenschaften. Der zugehörige Prozess wird als Raffination (engl. refining) bezeichnet. Typische Ziele sind die Abreicherung schädlicher Begleitelemente, die Einstellung definierter Reinheiten sowie die Modifikation von Gefügeparametern wie Korngröße oder Faserlänge.

In der Metallurgie dienen Refiner-Prozesse z. B. der Entschwefelung, Entgasung oder Kornfeinung von Stahlschmelzen und Aluminiumlegierungen. Hierbei kommen sekundärmetallurgische Aggregate (Pfannenraffination, Vakuumentgasung, Stranggießmodifikatoren) als „Refiner“ zum Einsatz. Kornfeinungsmittel wie Al–Ti–B-Masterlegierungen werden teils ebenfalls als grain refiners bezeichnet, da sie durch heterogene Keimbildung die Erstarrungsmikrostruktur gezielt verfeinern.

In Faser- und Verbundwerkstoffen beschreibt der Begriff Refiner häufig Maschinen zur mechanischen Aufbereitung faseriger Rohstoffe (z. B. Scheiben- oder Konus-Refiner zur Fibrillierung von Zellstofffasern), mit dem Ziel einer definierten Fasergeometrie und Oberflächenmorphologie. Diese beeinflussen maßgeblich die späteren mechanischen und rheologischen Eigenschaften des Werkstoffs.

Wissenschaftlich relevant sind bei Refiner-Prozessen insbesondere Thermo- und Fluiddynamik der Schmelze bzw. Suspension, Reaktionskinetik (Massentransport, Entgasungs- und Reaktionsraten), Mikrostrukturentwicklung sowie die Kopplung von Prozessparametern (Temperaturführung, Scherung, Verweilzeit) mit den resultierenden Gefüge- und Eigenschaftsprofilen.

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