Einschmelzen von chargiertem Schrott im Elektrolichtbogenofen

Schmelzen von geladenem Schrott im Elektrolichtbogenofen

Die Schmelzphase stellt den Kern der Stahlherstellung im Elektrolichtbogenofen (EAF) dar. Moderne EAF -Konstruktionen priorisieren die Maximierung der Schmelzeffizienz durch optimierte Energiezufuhr, die sowohl elektrisch als auch chemisch erfolgen kann.

Elektrische Energiezufuhr  

Elektrische Energie wird über Graphitelektroden zugeführt und dient typischerweise als primäre Schmelzenergiequelle. Der Betrieb beginnt mit einer mittleren Spannungseinstellung, wodurch die Elektroden in den Schrott eindringen können. Leichter Schrott wird oft oben platziert, um dieses anfängliche Eindringen zu beschleunigen, wobei etwa 15 % des Schrotts schmelzen. Sobald die Elektroden ausreichend vergraben sind, schaltet der Ofen auf eine Hochspannungs-Langbogen-Einstellung um. Dies maximiert die Energieübertragung auf den Schrott und minimiert gleichzeitig die Strahlungsschäden am Dach. Bald bildet sich ein geschmolzener Metallpool im Herd. Obwohl der Lichtbogen anfangs unregelmäßig ist, stabilisiert er sich, wenn sich der Ofen aufheizt und der geschmolzene Pool ausdehnt, was eine höhere durchschnittliche Energiezufuhr ermöglicht.

Chemische Energiezufuhr  

Chemische Energie ergänzt den Schmelzprozess durch:

- Sauerstoff-Brenner, die Erdgas mit Sauerstoff (oder sauerstoffangereicherter Luft) verbrennen und den Schrott durch Flammenstrahlung und Konvektion erhitzen.

- Sauerstofflanzen, bei denen Sauerstoff injiziert wird – oft durch ein Verbraucherrohr – um Schrott thermisch zu „schneiden“, indem heißes Eisen oxidiert und intensive lokale Wärme freigesetzt wird.

Sobald ein geschmolzenes Bad hergestellt ist, kann Sauerstoff direkt in den Stahl gelanzt werden. Dies fördert exotherme Reaktionen mit Elementen wie Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Aluminium und Phosphor und erzeugt zusätzliche Wärme, um verbleibenden Schrott zu schmelzen. Die resultierenden Metalloxide gelangen in die Schlacke. Die Reaktion von Sauerstoff mit Kohlenstoff erzeugt Kohlenmonoxid, das entweder im Ofen verbrennt oder extrahiert und vom Abgassystem behandelt wird.

Beschickung und Prozesskontrolle  

Nachdem genügend Schrott geschmolzen ist, um eine zweite Charge aufzunehmen, wird der Ofen neu beschickt. Wenn die letzte Charge fast geschmolzen ist, müssen die freiliegenden Seitenwände vor intensiver Lichtbogenstrahlung geschützt werden. Dies wird entweder durch Absenken der Spannung oder, effektiver, durch Erzeugung einer schaumigen Schlacke erreicht, die den Lichtbogen verdeckt, das Feuerfestmaterial abschirmt und die thermische Effizienz verbessert.

Übergang zur Raffination  

Sobald das vollständige Schmelzen erreicht ist (Bedingungen des „flachen Bades“), werden Temperaturmessungen und Badproben durchgeführt. Die chemische Analyse bestimmt die erforderliche Sauerstoffblasrate für die Raffinationsstufe und ermöglicht die vorläufige Berechnung der Massenlegierungszusätze, die nach der Raffination finalisiert werden.

Durch den koordinierten Einsatz von elektrischer und chemischer Energie sowie sorgfältiger Prozesskontrolle wandelt der EAF Schrottstahl effizient in ein geschmolzenes Bad um, das für die anschließende Raffination und das Abstechen bereit ist.

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