Sähkökaariteräksen valmistus

Prosessi

Lämmön napauttamisen jälkeen katto siirretään pois, ja tulisija tarkastetaan ja tarvittaessa korjataan. Tämän jälkeen nosturi täyttää uunin romulla sylinterimäisestä kauhasta, joka on ylhäältä avoin lastausta varten ja varustettu pudotuspohjalla nopeaa lastausta varten. Romukauhat täytetään siten, että raskas romu pehmennetään, kun kuorma putoaa tulisijaan, jotta saadaan aikaan hyvä sähkönjohtavuus latauksessa, pieni elektrodien rikkoutumisriski ja hyvä uunin seinämän suojaus sulatuksen aikana. Joskus panokseen lisätään hiiltä ja kuonanmuodostajia teräksen ylihapettumisen estämiseksi ja kuonan muodostumisen nopeuttamiseksi. Kun yksi kauha on täytetty, katto siirretään takaisin uuniin ja elektrodit lasketaan alas. Sulatus aloitetaan pienellä tehoasetuksella, kunnes elektrodit ovat polttaneet itsensä panoksen päällä olevaan kevyeen romuun, mikä suojaa sivuseinämiä ylikuumenemiselta suuremman tehon sulatuksen aikana. Jättämällä jonkin verran romua sulamatta uunin seinämälle sen suojaksi, ladataan toinen kauha ja noudatetaan samaa sulatusmenettelyä. Hyvin kevyen romun sulattaminen vaatii joskus kolmannen tai jopa neljännen kauhan täyttämistä.

Sulatuksen jälkeen teräksen hiilipitoisuus on noin 0,25 prosenttia yli lopullisen hanan tason, mikä estää sulan ylihapettumisen. Tähän mennessä on muodostunut peruskuona, joka koostuu tyypillisesti 55 prosentista kalkkia, 15 prosentista piidioksidia ja 15-20 prosentista rautaoksidia. Kuonan vaahtoaminen saadaan usein aikaan ruiskuttamalla hiiltä tai kalkki-hiiliseosta, joka reagoi kuonan rautaoksidin kanssa tuottaen hiilimonoksidikaasua. Tämä vaahto suojaa sivuseinää ja mahdollistaa korkeamman tehoasetuksen. Tarvittaessa teräksen hiilipitoisuutta vähennetään joko happipuhalluksella tai lisätään hiilen ruiskutuksella. Näytteitä otetaan, lämpötila tarkistetaan, lisäyksiä tehdään, ja kun kaikki olosuhteet ovat kunnossa, uunista otetaan hana kääntämällä sitä eteenpäin niin, että teräs valuu nokan yli tai pystysuoran hana-aukon kautta kauhaan. Kun kuonaa ilmestyy, kallistetaan nopeasti taaksepäin ja kuona kaadetaan uunin takaoven kautta kuonakattilaan. Jotkin tehtaat jättävät 15 prosenttia nestemäisestä teräksestä uuniin. Tämä ”kuuma kantapää” -käytäntö mahdollistaa kuonan täydellisen erottumisen.

Erittäin puhdasta terästä – toisin sanoen terästä, jonka happi- ja rikkipitoisuus on alhainen – voidaan valmistaa EAF:ssä kahden kuonan käytännöllä. Kun kuona on poistettu ensimmäisestä hapettavasta sulatuksesta, lisätään uusia kuonanmuodostajia, jotka sisältävät hiiltä tai alumiinia tai molempia pelkistävinä aineina. Uusi pelkistävä kuona voi koostua 65-prosenttisesti kalkista, 20-prosenttisesti piidioksidista, kalsiumkarbidista tai alumiinioksidista (tai kaikista kolmesta) eikä käytännössä lainkaan rautaoksidista. Seoksia, jotka hapettuvat helposti, lisätään tässä vaiheessa hävikin minimoimiseksi ja metallurgisen hallinnan parantamiseksi. Jalostus jatkuu pelkistävän kuonan alla, kunnes lämpö on valmis napautettavaksi. Kokonaislämmitysaika on yhdestä neljään tuntia riippuen valmistetun teräksen tyypistä eli käytetyn jalostuksen ja lisälämmityksen määrästä. Monet tehtaat eivät sovella kahden kuonan käytäntöä, vaan käsittelevät teräksen romun sulatuksen ja annostelun jälkeen kauhakäsittelyasemilla. Nämä sekundääriset metallurgiset laitokset, joita käsitellään jäljempänä, mahdollistavat sen, että valokaariuuni toimii vain erittäin tehokkaana romusulattona.

Aika ajoin, kun valokaari syö niiden kärkiä ja korkealämpöinen uunin ilmakehä hapettaa niiden rungot, uusia elektrodeja lisätään uunin elektrodijänteiden yläosaan. Elektrodeja kuluu toimintatyypistä riippuen kolmesta kuuteen kiloa terästonnia kohti.