Stålframställning med elektrisk ljusbåge

Processen

Efter att ha tappat värme flyttas taket bort och härden inspekteras och vid behov repareras. En kran ovanpå laddar sedan ugnen med skrot från en cylindrisk hink som är öppen på ovansidan för laddning och försedd med en droppbotten för snabb laddning. Skrothinken laddas på ett sådant sätt att tungt skrot dämpas när lasten faller ner på härden för att få en god elektrisk ledningsförmåga i laddningen, låg risk för att elektroderna går sönder och ett bra skydd av ugnsväggarna vid smältning. Kol och slaggbildare tillsätts ibland till laddningen för att förhindra överoxidation av stålet och för att påskynda slaggbildningen. Efter att ha laddat en hink flyttas taket tillbaka till ugnen och elektroderna sänks ner. Smältningen börjar med en låg effektinställning tills elektroderna har bränt sig in i det lätta skrotet ovanpå laddningen, vilket skyddar sidoväggarna från överhettning under smältning med högre effekt. En del av skrotet lämnas osmält vid ugnsväggen för att skydda det, och en andra hink laddas och samma smältningsförfarande följs. För att smälta mycket lätt skrot krävs ibland att en tredje eller till och med fjärde hink laddas.

Efter nedsmältningen ligger kolhalten i stålet cirka 0,25 procent över den slutliga tappnivån, vilket förhindrar överoxidation av smältan. Vid denna tidpunkt har det bildats en basisk slagg, som vanligtvis består av 55 procent kalk, 15 procent kiseldioxid och 15 till 20 procent järnoxid. Slaggskum skapas ofta genom att man sprutar in kol eller en blandning av kalk och kol, som reagerar med järnoxiden i slaggen och producerar kolmonoxidgas. Detta skum skyddar sidoväggen och möjliggör en högre effektinställning. Vid behov minskas kolhalten i stålet antingen genom syreblåsning eller ökas genom kolinsprutning. Prover tas, temperaturen kontrolleras, tillsatser görs, och när alla förhållanden är bra tappas ugnen genom att den roteras framåt så att stålet rinner över pipan eller genom det vertikala tapphålet in i en stekpanna. När slagg uppträder, görs en snabb bakåtvändning och slaggen hälls ut genom ugnens bakre dörr i en slaggkärl. Vissa verkstäder lämnar 15 procent av det flytande stålet i ugnen. Denna ”hot heel”-metod möjliggör fullständig slaggseparation.

Väldigt rent stål – dvs. med låg syre- och svavelhalt – kan produceras i EAF med hjälp av en metod med två slagger. Efter avlägsnande av slagg från den första oxiderande smältningen tillsätts nya slaggbildare som innehåller kol eller aluminium eller båda som reduktionsmedel. Den nya reducerande slaggen kan bestå av 65 procent kalk, 20 procent kiseldioxid, kalciumkarbid eller aluminiumoxid (eller alla tre) och praktiskt taget ingen järnoxid. Legeringar, som lätt oxiderar, tillsätts vid denna tidpunkt för att minimera förlusterna och förbättra den metallurgiska kontrollen. Raffinering fortsätter under den reducerande slaggen tills värmen är klar för tappning. Den totala uppvärmningstiden är en till fyra timmar, beroende på vilken typ av stål som tillverkas – det vill säga hur mycket raffinering som tillämpas och hur mycket hjälpvärme som används. Många verkstäder tillämpar inte en metod med två slagger utan behandlar stålet, efter skrotsmältning och tappning, i skänkelbehandlingsstationer. Dessa sekundära metallurgiska anläggningar, som diskuteras nedan, gör att EAF endast kan köras som en mycket effektiv skrotsmältare.

Från och till, när ljusbågen eroderar deras spetsar och den högtempererade ugnsatmosfären oxiderar deras kroppar, läggs nya elektroder till i toppen av elektrodsträngarna vid ugnen. Elektroder förbrukas i en takt av tre till sex kilo per ton stål, beroende på typ av verksamhet.