Introductie tot het staalproductieproces in de elektrische vlamboogoven en belangrijkste bewerkingen
1. Opladen
Opladen is de initiële bewerking in het elektrische vlamboogoven (EAF) staalproductieproces, waarbij grondstoffen, voornamelijk staalschroot en soms ruwijzer (vloeibaar ijzer), in de oven worden geladen.
2. Slakvorming
Deze bewerking omvat het aanpassen van de samenstelling, basiciteit, viscositeit en reactiviteit van de slak. Tijdens het zuurstofblazen is het doel bijvoorbeeld om een slak te genereren met voldoende vloeibaarheid en basiciteit om zuurstof effectief over te brengen naar het metaaloppervlak. Dit vergemakkelijkt de reductie van zwavel en fosfor tot niveaus onder de gespecificeerde limieten voor de beoogde staalsoort, terwijl ook spatten en slakverlies worden geminimaliseerd.
3. Slakverwijdering
Afhankelijk van de specifieke smeltomstandigheden en doelstellingen wordt slakverwijdering of -vervanging in verschillende stadia uitgevoerd. Bijvoorbeeld:
Bij gebruik van een enkele slakpraktijk moet de oxiderende slak aan het einde van de oxidatieperiode worden verwijderd ("afgeroomd").
Bij gebruik van een dubbele slakpraktijk om een reducerende slak te creëren, moet de initiële oxiderende slak volledig worden verwijderd om fosforreversie te voorkomen (de terugkeer van fosfor van de slak naar het gesmolten staal).
4. Badroeren
Energie wordt aan het gesmolten bad toegevoerd om beweging in het gesmolten staal en de slak te induceren, waardoor de kinetiek van metallurgische reacties wordt verbeterd. Roeren kan worden bereikt via verschillende methoden, waaronder gasinjectie (bijv. inerte gassen zoals Ar of N₂), mechanische middelen of elektromagnetische inductie.
5. Defosforisatie
Dit is de chemische reactie die gericht is op het verminderen van het fosforgehalte in gesmolten staal. Fosfor is een schadelijke onzuiverheid, omdat hoge niveaus brosheid in staal kunnen veroorzaken bij lage temperaturen, bekend als "koude brosheid". Het broosmakende effect verergert met toenemend koolstofgehalte. Standaardspecificaties beperken fosfor doorgaans tot maximaal 0,045% voor gangbare soorten, met nog strengere limieten voor hoogwaardige staalsoorten.
6. EAF Bodemroeren
Gassen zoals N₂, Ar, CO₂, CO, CH₄ of O₂ worden via tuyères (sproeiers) die in de bodem van de oven zijn geïnstalleerd, in het gesmolten bad geïnjecteerd. Dit dient om het smelten te versnellen en metallurgische reacties te verbeteren. De voordelen van bodemroeren zijn onder meer:
Verminderde tijd van tik tot tik en lager energieverbruik.
Efficiëntere defosforisatie en ontzwaveling.
Verhoogde terugwinning van legeringselementen zoals mangaan.
Verbeterde homogenisering van staalsamenstelling en temperatuur, wat leidt tot betere kwaliteit, lagere kosten en hogere productiviteit.
7. Smeltperiode
Specifiek voor EAF-bewerkingen omvat de smeltperiode de periode van initiële inschakeling tot het moment dat de vaste lading volledig is vloeibaar gemaakt. De primaire doelstellingen zijn om de lading snel te smelten, de temperatuur te verhogen en een voorlopige slak te vormen.
8. Oxidatieperiode en ontkoling
In de conventionele EAF-praktijk begint de oxidatieperiode doorgaans na het smelten van de lading en duurt tot de verwijdering van de oxiderende slak. Een belangrijke taak is ontkoling, waarbij zuurstof reageert met koolstof om CO-gas te vormen. Voldoende ontkoling (vaak >0,2%) is cruciaal voor het verfijnen van de staalzuiverheid door gassen en insluitsels te verwijderen. De oxidatieperiode behandelt ook fosforverwijdering en badhomogenisering. Met de opkomst van secundaire metallurgie wordt veel van deze oxidatiereiniging nu vaak verschoven naar een lepel of afzonderlijke raffinage-eenheden.
9. Raffinageperiode
Deze algemene term verwijst naar processtadia waarin specifieke schadelijke elementen of verbindingen uit het gesmolten staal worden verwijderd. Dit wordt bereikt door chemische reacties die ze overbrengen naar de gasfase of ze laten drijven in een slaklaag voor verwijdering.
10. Reductieperiode
In de conventionele EAF-praktijk volgt de reductieperiode de oxidatieperiode en gaat deze vooraf aan het tappen. Het belangrijkste doel is om een reducerende slakatmosfeer te creëren voor definitieve deoxidatie, ontzwaveling, precieze samenstellingsaanpassing en temperatuurhomogenisering. Deze periode wordt grotendeels geëlimineerd in moderne hoogvermogen- en ultrahoogvermogen EAF-bewerkingen, die zich richten op snel smelten en het overbrengen van raffinagetaken naar externe eenheden.
11. Secundaire metallurgie (lepelraffinage)
Dit omvat het overbrengen van het primaire gesmolten staal van de EAF (of een ander primair staalproductievat) naar een apart vat voor verdere raffinage. Het staalproductieproces is dus verdeeld in twee stappen:
Primair smelten: Smelten, initiële defosforisatie, ontkoling en ruwe legering in een oxiderende atmosfeer.
Raffinage: Definitieve ontgassing, deoxidatie, ontzwaveling, verwijdering van insluitsels en fijnafstemming van de samenstelling, vaak onder vacuüm, inert gas of reducerende atmosferen.
Deze verdeling verbetert de staalkwaliteit, verkort de primaire oventijd en optimaliseert de kosten en procesflexibiliteit. Lepelraffinagemethoden variëren sterk, geclassificeerd op basis van druk (atmosferisch of vacuüm) en behandelingsaanpak (lepelverwerking versus speciale lepelovenraffinage).
12. Lepelroeren
Het roeren van gesmolten staal tijdens secundaire metallurgie is cruciaal. Het homogeniseert de temperatuur en samenstelling en versnelt raffinagereacties door de massatransfer aan fasegrensvlakken te verbeteren. Reacties die statisch 30-60 minuten kunnen duren (bijv. ontzwaveling) kunnen in 3-5 minuten worden voltooid met roeren. Roeren verhoogt ook dramatisch de snelheid waarmee niet-metalen insluitsels uit het staalbad drijven.
13. Lepeldraadvoeding
Deze techniek omvat het voeden van gevulde of massieve draden (bijv. met Ca-Si-legeringspoeder, aluminium of koolstof) in de lepel met gesmolten staal met behulp van een draadvoeder. Het maakt diepe ontzwaveling, calciumbehandeling (voor insluitingsvormcontrole) en precieze micro-legering of samenstellingsaanpassing mogelijk. Het draagt ook bij aan de definitieve deoxidatie en verbetert de staalzuiverheid.
Wij zijn een professionele fabrikant van elektrische ovens. Voor verdere vragen, of als u ondergedompelde boogovens, elektrische vlamboogovens, lepelraffinageovens of andere smeltapparatuur nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen via susan@aeaxa.com
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
