Bueovn
Den elektriske lysbueovn (elektrisk lysbue ovn) er en industriel ovn, der anvendes , blandt andet til at smelte ned stålskrot til genanvendelse som et nyt stål produkt. Ekspertkredse taler ofte om EAF ( English Electric Arc Furnace ).
På den ene side kan stål fremstilles af jernmalm via højovn og konverterrute . Imidlertid er produktionen af stål i elektriske lysbueovne dyrere end i højovnsruten. Alle typer stål kan produceres med elektriske lysbueovne, men på grund af deres høje omkostninger bruges de primært til produktion af kvalitets- og rustfrit stål. Det er energisk gunstigt at smelte stålskrot i en lysbueovn. I 2017 blev der produceret 1688 millioner tons råstål på verdensplan, heraf 28% med elektriske lysbueovne. Andelen i Europa var 42%, Tyskland i 29% (oktober 2016).
Produkter
Den elektriske lysbueovn bruges til produktion af konstruktionsstål, kvalitetsstål og rustfrit stål.
Designet som en smeltereduktionsovn (engl.: Submerged Arc Furnace , SAF) er til smeltning af legeringskomponenter , ferrolegeringer eller såkaldte billeder, der anvendes. Produkterne fra smeltedæmpningsovne bruges hovedsageligt i metallurgi og dermed i metallurgi . Fremstillingen af calciumcarbid , metallurgisk silicium og syntetiske krystaller er mindre almindelig .
fungere
I den elektriske lysbueovnsproces kan kemisk energi også bruges til at smelte inputmaterialet ud over elektrisk energi. En stor del af den samlede energi omdannes til termisk energi (op til 3500 ° C), hvilket fører til smeltning af inputmaterialet; en anden del fører til opvarmning af ovnforingen. Varmen over buen , der brænder mellem elektroden og ladningen, overføres hovedsageligt til ladningen ved stråling. I AC-lysbueovnen brænder flere buer mellem ladningen (eller smelten) og spidsen af de tre elektroder. I tilfælde af en jævnstrømbue overføres lysbuen fra fire bundelektroder (+) gennem belastningen til en elektrode (-).
Ud over skrotstål kan svampejern eller svinejern også behandles i den elektriske stålproces . Ud over det flydende råstål dannes et lag slagg på smelten fra ikke-metalliske inputmaterialer (brændt kalk / magnesiumoxid) og oxider af legeringsmaterialerne . Dette har til opgave at binde uønskede komponenter og beskytte stålbadet mod yderligere oxidation og varmetab samt at beskytte ovnen mod overophedning. Kort før tappning drænes slaggen fra ovnen i en slaggespand og transporteres derefter væk med et specielt køretøj og tømmes ved slaggens seng. Det flydende stål hældes i en stålskovle, der står på en fjernstyret skovlevogn og transporterer stålet til skænkeovnene til videre forarbejdning .
Det plejede at være almindelig praksis at dræne smelten i en skovle, efter at de ønskede mængder legeringskomponenter var blevet introduceret i stålbadet og derefter støbe den i støbeanlægget. I dag bruges i de fleste tilfælde den elektriske ovn som en ren smelteenhed til at generere en basissmeltning med lavt kulstof- , svovl- og fosforindhold . Den endelige analyse foretages kun efter at have tappet i slebeovnen. Dette resulterer i en højere analysenøjagtighed og også en betydelig energibesparelse. På trods af de høje energiomkostninger for elektricitet såvel som for naturgas og ilt (for hjælpebrændere i beholderen) er denne proces meget fleksibel med hensyn til mængden af ståltyper, der skal produceres, og de forskellige stålkvaliteter.
Nedsmeltning tid, der i det væsentlige afhænger af den elektriske udgang af den ovntransformeren og typen og kvaliteten af det anvendte materiale, er afgørende for produktion . Typiske cyklustider (tiden mellem to tryk , tryk for at trykke) er mellem 45 og 90 minutter. Den rene smeltetid ved brug af en lysbue (opstartstid) er omkring 30 til 70 minutter. Forskellen mellem de to gange indeholder summen af slukningstiderne, hvor buen slukkes. Dette inkluderer z. B. opladnings-, prøveudtagnings- eller vedligeholdelsesarbejde. For at nå disse tider, mens ovnkapaciteten og inputmaterialet specificeres, skal ovntransformatoren dimensioneres på en sådan måde, at der opnås en specifik elektrisk effekt i området fra ca. 0,5 til 1,4 MVA / t.
Ovntransformatoren placeret direkte ved siden af ovnen er en speciel effekttransformator , normalt oliekølet og anbragt i sit eget hus til beskyttelse. Systemerne, der drives med trefaset vekselstrøm, opnår output på nogle få 10 MVA til over 100 MVA og har trinafbrydere til effekttransformatorer for at indstille underspændingen, der tilføres ovnen via elektrodeforbindelserne. Forsyningen foregår normalt i to faser: En strømtransformator, der omdannes fra højspændingsnetværket, f.eks. 110 kV-niveauet, til en mellemspænding på omkring 30 kV og normalt er placeret med det elektriske højspændingsudstyr uden for produktionshallen. Ovntransformatoren placeret direkte ved siden af ovnen transformerer den mellemliggende spænding til spændinger på nogle få 100 V op til et par kV, der føres direkte til elektroderne i AC-spændingsovne. Strømmen på elektrodersiden er nogle få 10 kA under drift, og i store ovne også over 100 kA, hvorfor forbindelsesskinnerne til elektroderne skal holdes så korte som muligt og er udformet som bølgeledere. Vand cirkulerer inde i bølgelederen til afkøling. Forbindelsen mellem transformeren og elektroderne foretages ofte ved hjælp af et Knapsack-kredsløb .
Design
Den elektriske lysbueovn kan designes som en jævnstrømsovn (bestående af en smelteelektrode og en bundelektrode) eller som en vekselstrømsovn (bestående af tre smelteelektroder). Buelængden reguleres ved hjælp af en elektroderegulator . Der stilles høje krav til ovnens strømforsyning, der skyldes ujævn afbrænding af buen; der er risiko for uønskede netværksforstyrrelser .
Ovnbeholderen selv består af tre dele (bundkar, øvre kar, låg) og kan vippes hydraulisk. Stålkonstruktionerne er normalt vandkølet udefra og foret med ildfast materiale på indersiden . Kapaciteten (ovnkapacitet) er angivet i tons og refererer normalt til mængden af flydende stål, dvs. H. hanens vægt. Størrelsesområdet strækker sig fra omkring 1 t (mindre støberier ) til 300 t (stort stålværk ).
Den nederste beholder , som skal holde hele mængden af flydende stål, er foret med brikformede ildfast materiale på indersiden. Den indeholder også vandhaneåbningen, gennem hvilken det flydende stål hældes i gryden. Denne åbning er designet enten som en langstrakt 'snude' med en dræningskanal eller som en excentrisk bundåbning. Sidstnævnte har den fordel, at ovnen ikke behøver at vippes så meget under tappning. Excentrisk aftapning forhindrer også, at slaggen, der er tilbage i ovnen, løber ind i skovlen, hvilket er særligt ønskeligt til den videre behandling af smelten i skoven. I moderne processer forbliver en rest af flydende stål i ovnen (hot heel) efter tappning, således at bedre lysbueantændelsesforhold hersker i den efterfølgende proces, og bundkarret er bedre beskyttet mod buestråling. I nyere versioner er der også installeret dyser, der injicerer ilt som en reaktionsgas eller skylningsgasser såsom argon eller nitrogen under højt tryk via en porøs gulvsten ( Tuyeres ).
Ud over bundbeholderen skal den øverste beholder holde den faste ladning . Det er også foret indvendigt eller forsynet med vandkølet kobbervarme, hvis overflade er forseglet ved ildfast kanonblanding og også ved sprøjtning af processlagge. Hjælpebrændere (naturgas / ilt) er normalt installeret i den øverste beholder . Overfor vandhullet er slaggedøren i det øverste kar. I ældre processer blev slaggen hældt i en separat slaggespand via tappedysen. I mellemtiden drænes den resulterende processlagge gennem denne slaggedør ved at vippe ovnen i den modsatte retning i et separat niveau eller trug, hvorfra den fjernes og transporteres væk. Den låsbare dør tjener også andre formål, f.eks. B. prøveudtagning af flydende stål, temperaturmåling, manuel tilsætning af additiver, visuel inspektion og yderligere procesbehandling ved hjælp af eksterne svingbare iltlanser , som ofte kombineres med kulstoflanser.
Hængslet låg er også foret med ildfast materiale på indersiden. Når låget svinges op, fyldes skrot, svampejern, flydende svinejern og additiver (f.eks. Legeringsmidler som krom osv.) I ovnen. Kurve med bundklapp bruges til skrot og andre faste tilsætningsstoffer. Flydende svinejern oplades ved hjælp af vippelige ildfaste pander. Når låget lukkes, flyttes grafitelektroderne ind i ovnbeholderen gennem åbninger. I nogle designs, finere stykke varer, såsom. B. svampejern, kan spores kontinuerligt via en ekstra dækselåbning og et transportbåndsystem.
I moderne processer suppleres den elektriske energi, afhængigt af energitilgængeligheden og omkostningerne, med kemisk energi (ilt, også i forbindelse med kulstof eller naturgas). Et specielt design er CONARC-ovnen (CON = Converter, ARC = Arcing) fra SMS Siemag AG , hvor begge energier bruges effektivt. Ovnen består af to beholdere og kombinerer fordelene ved den elektriske lysbueovn og den klassiske omformerblæsningsproces . Mens ladningen i den ene beholder behandles elektrisk ved hjælp af drejelige grafitelektroder, kan ladningen i den anden beholder afkobles ved hjælp af en toplanse, der også kan drejes ved hjælp af iltinjektion.
Emissioner
Bueovnsprocessen udsender gas og støvholdige stoffer. Effektive udsugningssystemer og filtre er derfor påkrævet. Derudover er der lydemissioner og elektromagnetisk stråling ( lysbue og radiobølger fra lysbueantændelsesprocesser). På grund af de høje elektriske elektrodestrømme opstår der også stærke alternerende magnetfelter . Sammenlignet med rå stålproduktion sparer den elektriske lysbuevej ca. 55% energi.
Se også
litteratur
- Manfred Jellinghausen: Stålproduktion i en elektrisk lysbueovn . Verlag Stahleisen, Düsseldorf, ISBN 3-514-00502-8 .
Individuelle beviser
- ↑ verden Steel Association: Verden Stål i figurerne 2017
- ^ The European Steel Association (EUROFER): European Steel in Figures. 2016-udgave, der dækker 2011-2015.
- ↑ Stahl-online.de: Rå stålproduktion i november 2016. Medieoplysninger fra 13. december 2016.
- ^ Tamini AC- eller DC-ovntransformatorer , adgang til 6. marts 2019
- ↑ Siemens-brochure om industrielle transformere , tilgængelig den 10. maj 2019
- ^ Tamini Group: Electric Arc Furnace Transformers (PDF, engelsk) ( Memento fra 20. marts 2013 i internetarkivet ).
