Elektrische boogstaalfabricage

Het proces

Na het aftappen van een warmtebron wordt het dak weggeschoven en wordt de vuurhaard geïnspecteerd en zo nodig gerepareerd. Een bovenloopkraan laadt vervolgens de oven met schroot uit een cilindervormige emmer die aan de bovenkant open is om te laden en voorzien is van een druppelbodem om snel te kunnen laden. Schrootemmers worden zodanig geladen dat zwaar schroot wordt opgevangen wanneer de lading op de vuurhaard valt, om een goede elektrische geleiding van de lading te verkrijgen, een laag risico van elektrodebreuk en een goede bescherming van de ovenwand tijdens het smelten. Soms worden koolstof en slakvormers aan de lading toegevoegd om overoxidatie van het staal te voorkomen en de slakvorming te versnellen. Na het laden van één emmer wordt het dak terug naar de oven gebracht, en worden de elektroden neergelaten. Het smelten begint met een laag vermogen totdat de elektroden zich hebben ingebrand in het lichte schroot bovenop de lading, waardoor de zijwanden worden beschermd tegen oververhitting tijdens het smelten met een hoger vermogen. Er wordt een tweede emmer geladen, waarbij dezelfde smeltprocedure wordt gevolgd, terwijl er ter bescherming nog wat schroot aan de ovenwand blijft zitten. Het smelten van zeer licht schroot vereist soms het vullen van een derde of zelfs vierde emmer.

Na het smelten ligt het koolstofgehalte in het staal ongeveer 0,25 procent boven het uiteindelijke tapniveau, waardoor overoxidatie van de smelt wordt voorkomen. Tegen die tijd heeft zich een basisslak gevormd, die gewoonlijk bestaat uit 55 procent kalk, 15 procent kiezelzuur en 15 tot 20 procent ijzeroxide. Schuimvorming in de slak wordt vaak veroorzaakt door injectie van koolstof of een kalk-koolstofmengsel, dat met het ijzeroxide in de slak reageert en koolmonoxidegas produceert. Dit schuim schermt de zijwand af en maakt een hogere vermogensinstelling mogelijk. Naar behoefte wordt het koolstofgehalte van het staal verlaagd door zuurstof te blazen of verhoogd door koolstofinjectie. Er worden monsters genomen, de temperatuur wordt gecontroleerd, er worden toevoegingen gedaan, en als alle omstandigheden goed zijn, wordt de oven afgetapt door hem naar voren te draaien, zodat het staal over de uitloop of door het verticale tapgat in een gietpan stroomt. Wanneer er slak verschijnt, wordt een snelle terugkanteling toegepast en wordt de slak door de achterdeur van de oven in een slakkenpot gegoten. Sommige bedrijven laten 15 procent van het vloeibare staal in de oven. Deze “hete hak”-praktijk maakt volledige scheiding van de slakken mogelijk.

Zeer schoon staal – d.w.z. met een laag zuurstof- en zwavelgehalte – kan in de hoogovens worden geproduceerd door middel van een twee-slakmethode. Na verwijdering van de slak uit de eerste oxiderende smelt, worden nieuwe slakvormers toegevoegd die koolstof of aluminium of beide als reductiemiddel bevatten. De nieuwe reducerende slak kan bestaan uit 65 procent kalk, 20 procent silica, calciumcarbide of aluminiumoxide (of alle drie), en praktisch geen ijzeroxide. Legeringen, die gemakkelijk oxideren, worden op dit moment toegevoegd om verliezen te minimaliseren en de metallurgische controle te verbeteren. Het raffineren gaat door onder de reducerende slak totdat de hitte klaar is om afgetapt te worden. De totale verhittingstijd bedraagt één tot vier uur, afhankelijk van het soort staal dat wordt gemaakt, d.w.z. van de mate van raffinage en de gebruikte hulpverwarming. Veel bedrijven passen geen twee-slagmethode toe, maar behandelen het staal, na het smelten van het schroot en het aftappen, in panbehandelingsstations. Deze secundaire metallurgische installaties, die hieronder worden besproken, maken het mogelijk de vlamboogoven alleen als een zeer efficiënte schrootsmelter te laten werken.

Van tijd tot tijd, als de boog hun uiteinden erodeert en de hoge-temperatuur ovenatmosfeer hun lichamen oxideert, worden nieuwe elektroden toegevoegd aan de bovenkant van de elektrodenreeksen bij de oven. De elektroden worden verbruikt met een snelheid van drie tot zes kilogram per ton staal, afhankelijk van het soort bewerking.