Stahlentgasung

Stahlentgasungsprozesse erfordern robuste und zuverlässige Vakuumsysteme. Mit unseren Vakuumgeräten können Sie eine nachhaltige Stahlentgasungsanlage zusammenstellen.

Vakuumlösungen für Stahlentgasungsprozesse

Stahlentgasungsanlagen finden Verwendung bei der Herstellung hochwertiger Stähle. Sie wurden entwickelt, um durch einen Prozess, der als Vakuumentgasung bezeichnet wird, Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff aus dem geschmolzenen Stahl zu entfernen.

Während der Vakuumentgasung wird der flüssige Stahl durch ein Vakuum, erzeugt in einem Vakuumpumpensystem, behandelt.

Der Prozess der Stahlentgasung kann – je nach Anlagendesign, metallurgischen Routen und gewünschter Qualität des Endprodukts – sehr spezifische Anforderungen haben.

Stahlentgasungsverfahren lassen sich in drei Hauptarten unterteilen:

VD (Vacuum Degassing) – Vakuumentgasung
VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) – Vakuum-Sauerstoff-Entkohlung
RH – Ruhrstahl-Heraeus-Verfahren

VD (Vacuum Degassing) – Vakuumentgasung

Vakuumbehandlung von geschmolzenem Stahl, bei dem ein Vakuum in einer speziellen Kammer angewendet wird (Entgaser mit einer Pfanne aus geschmolzenem Stahl im Inneren). Die typischerweise angestrebten Betriebsdrücke reichen von 1,33 mbar (1 Torr) bis 0,67 mbar (0,5 Torr).

VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) – Vakuum-Sauerstoff-Entkohlung

Vakuumprozess, bei dem in einem Druckbereich von 50 bis 200 mbar reiner Sauerstoff auf die Oberfläche des geschmolzenen Stahls geblasen wird. Der Kohlenstoffgehalt des Stahls wird oxidiert und in ein gasförmiges CO/CO₂-Gemisch umgewandelt, das dann über das Vakuumsystem evakuiert wird. In der Regel folgt nach dem Grobvakuum-VOD-Prozessschritt ein VD-Verfahren bei niedrigem Druck, der diese beiden Schritte im selben Entgaser kombiniert.

RH – Ruhrstahl-Heraeus-Verfahren

Hochproduktives Stahlentgasungsverfahren. Der Stahl zirkuliert in einer Entgasungskammer, die in die Stahlpfanne eingetaucht ist. Durch Vakuum wird der Stahl in die Entgasungskammer eingesaugt und die Entgasung selbst sichergestellt (wie bei VD). Die hohe Zirkulationsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls wird durch das Einblasen von Argon in einen der Saugkanäle gewährleistet. Ein RH-Entgaser kann auch zur Entkohlung verwendet werden, indem während eines Grobvakuumschrittes reiner Sauerstoff auf die zirkulierende Schmelze geblasen wird. Dieser Prozess wird dann als RH(O)-Verfahren bezeichnet.

Das Vakuumsystem ist eine wichtige Komponente für die Stahlentgasung, da es die Erzeugung und Aufrechterhaltung des erforderlichen Vakuumwertes in der Kammer ermöglicht. Es gibt zwei konkurrierende Arten von Vakuumlösungen in Stahlentgasungsanlagen. Früher wurden Dampfejektor-Vakuumsysteme (oft mit Flüssigkeitsringvakuumpumpen) eingesetzt. Heutzutage sind mechanische Vakuumsysteme eine kostensparende und umweltfreundliche Alternative und bestehen aus Wälzkolbenpumpen in Kombination mit trockenverdichtenden Schraubenvakuumpumpen.

Leybold bietet ein optimales Portfolio an Komponenten für eine moderne und effiziente Stahlentgasungsanlage:

Vorvakuumpumpen – Trockenverdichtende Schraubenpumpe DRYVAC DV 1200 – DV 1600
Hochmoderne trockenverdichtende Schraubenvakuumpumpe mit beispielloser Robustheit und höchster Zuverlässigkeit. DRYVAC-Vakuumpumpen sind die bewährte Lösung für viele raue Anwendungen und daher perfekt für die Anforderungen von Stahlentgasungsanwendungen geeignet.
Vorvakuumpumpen – RUVAC WH 7000
Hochleistungs-Wälzkolbenpumpe – hermetisch abgedichtet, ohne Verschleiß der Wellendichtungen, angetrieben durch Frequenzwandler (FW). Die Wälzkolbenpumpen ermöglichen in Kombination mit den DRYVAC-Vorvakuumpumpen das erforderliche Saugvermögen.
Konzept der Vakuumpumpstation – Vakuum-Skids
Leybold kombiniert die einzelnen Pumpen in modularen Systemen mit einem skalierbaren Konzept. Der modulare Aufbau des Systems bietet volle Flexibilität für die optimale Konfiguration der einzelnen Entgasungsanforderungen: In der Regel werden 3-stufige oder 4-stufige Skids gewählt, und je nach erforderlichem Saugvermögen werden mehrere Skids parallel installiert.
Leistungs- und Steuersystem
Unser intelligentes Steuersystem ermöglicht eine präzise Abstimmung des Betriebs aller Pumpen anhand ihrer Frequenzumrichter. Das System gibt der Haupt-SPS die Möglichkeit, alle Pumpen in einem System als eine virtuelle Pumpe zu steuern. Das System bietet mehrere Betriebsmodi für den Entgaser, um das erforderliche Saugvermögen zu erhalten und Schlackenschaumbildung zu vermeiden. Dadurch wird selbst bei Dauerbetrieb ein sicherer Betrieb aller Komponenten gewährleistet.
Gaskühler
Je nach Temperatur der Gase, die während der VD-/VOD- bzw. RH-Verfahren vom Entgaser kommen, müssen die Gase abgekühlt werden, um eine Überhitzung der Staubfilter oder Vakuumpumpen zu vermeiden. Temperatursensoren ermöglichen dem Benutzer, einen vollständigen Überblick über den Betriebszustand der Gaskühler zu erhalten.
Staubfilter
Staubfilter sind essenziell für den Schutz des Vakuumsystems gegen das Eindringen von Metall- oder Metalloxidpartikeln, da sie die Partikel effektiv aus dem Pumpstrom trennen. Der oftmals pyrophore Staub stellt eine große Herausforderung für Staubfilter dar. Um Schäden am Filterbeutel zu vermeiden, ist ein ordnungsgemäßes Filtermanagement einschließlich eines Reinigungsprozesses mit Inertgas von größter Bedeutung.
Armaturen und Rohrleitungen
Insbesondere das zwischen Entgaser und Filter installierte Rohgasventil muss so ausgelegt sein, dass es dem während des Verfahrens auftretenden abrasiven Staub standhält. Rohrleitungen müssen so ausgelegt sein, dass Staubansammlungen vermieden werden und sie bei der Wartung gereinigt werden können.
Abgasanalysator
Um den Ausstoß von umweltschädlichen entgasten Komponenten zu verhindern, kann ein mit der Hauptsteuerung verbundener Gasanalysator die Abgaszusammensetzung überwachen. Um solche Komponenten zu neutralisieren, ist häufig eine Gasfackel in die Abgasleitung des Vakuumsystems integriert.
Kühlsystem
Um den Kühlwasserverbrauch der Vakuumpumpen zu reduzieren, kann optional ein geschlossener Kühlwasserkreislauf einschließlich eines Kühlers installiert werden.

Stahlentgasungsanlagen sind meist mit Dampfejektorpumpen ausgerüstet. Diese haben relativ niedrige Investitionskosten, erfordern jedoch eine enorme Menge an Ressourcen wie Dampf und Wasser. Darüber hinaus erzeugen sie eine große Menge an Abwasser, das aufbereitet werden muss. Der Dampf wird hauptsächlich mit einem Dampfkessel erzeugt, der mit Erdgas betrieben wird, was immense CO₂-Emissionen erzeugt.

Die heutige Notwendigkeit von Energieeinsparungen, dem Wandel hin zu umweltfreundlichen Prozessen und einer Wirtschaft ohne Kohlenstoffemissionen stellt die metallurgische Industrie vor enorme Herausforderungen. Jedes Stahlwerk muss die richtige Strategie entwickeln, um auf dem Markt zu bestehen. Die Modernisierung von Dampfejektorsystemen durch ein mechanisches Vakuumsystem ist ein verlässlicher Schritt für die metallurgische Industrie, energieeffizienter zu werden und weniger CO₂ auszustoßen.

Leybold kann diesen Wandel mit einem Angebot für eine „Komplettumrüstung“ fördern und bietet Ihnen Unterstützung wie:

Vollständige und genaue Analyse vorhandener Vakuumsysteme
Umfangreichen Support für Modernisierungsprojekte
Effiziente, im Einsatz bewährte und zuverlässige Pumpen
Komplettumrüstlösungen für Dampfejektoren
Berechnung von ROI, CO₂-Einsparungen und Pumpzykluszeiten

Leybold ist ein marktführender Anbieter von Vakuumsystemen für die Stahlentgasung. Unsere bewährten Lösungen können in die Gestaltung neuer Stahlentgasungsanlagen integriert oder durch unser Angebot für eine „Komplettumrüstung“ für bestehende Entgaser nachgerüstet werden. Wir bieten komplette Modernisierungslösungen für Stahlentgasungsanlagen, um alte, energieintensive Dampfejektorsysteme durch moderne, robuste und effiziente mechanische Vakuumsysteme zu ersetzen.