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Metallurgy Application

Stahlentgasung

Leybold bietet hochgenormte Lösungen für die Stahlbehandlung unter Vakuum.

Mechanische Vakuumsysteme für sekundärmetallurgische Stahlentgasungsprozesse

Die Vakuumbehandlung von Stahl wird eingesetzt, um den Gehalt an flüchtigen Gasen (z. B. Wasserstoff oder Stickstoff) im Stahl zu reduzieren oder den Kohlenstoffanteil anzupassen, um die Eigenschaften zu verbessern. Die Anwendung stellt viele Herausforderungen an das Vakuumsystem. Was vor allem in Betracht gezogen werden muss, sind die enormen Gasströme, eine schnelle Evakuierung, hohe Staubbelastungen und hohe Gastemperaturen. Das Vakuumsystem muss robust genug sein, um diese Prozessanforderungen zu erfüllen.

Während der Entgasung werden die Gießpfannen in der Regel einem Vakuumdruck von <1 mbar ausgesetzt. Innerhalb weniger Minuten muss das Vakuumsystem die von der Schmelzoberfläche freigesetzten Gase entfernen. Um die Schmelze aufzufrischen, wird das Flüssigbad mit Argon durchmischt, das über einen "porösen Stopfen" unten an der Pfanne nach oben geführt wird. Davon abgesehen, sind solche Entgaser nie wirklich vakuumfest. Bei der Abdichtung der Tanks in einer derart schmutzbelasteten Umgebung treten häufig Luftlecks im Bereich von 10 bis 100 kg/h auf.

Das Vakuumsystem muss so ausgelegt sein, dass es die durch Ausgasung, Argon und Lecks erzeugten enormen Gasströme bewältigen kann. Leybold kann die Systeme so dimensionieren, dass sie genau den Anforderungen an die Förderleistung entsprechen.

Wenn der Kohlenstoffanteil im Stahl reduziert werden muss, wird Sauerstoff mit typischerweise ca. 100 mbar Druck einige Minuten lang auf die Schmelze geblasen. Dadurch ergeben sich weitere Herausforderungen für das Vakuumsystem, das mehr oder weniger kontinuierlich bei groben Drücken betrieben wird. Die Handhabung heißer Gase bei derart hohen Drücken wird bei falsch ausgelegten Vakuumsystemen schnell zum thermischen Problem.

 

Bei der Vakuumbehandlung tritt Metalldampf aus der Stahlschmelze aus. Dieser kühlt ab, kondensiert und bildet feinen Metallstaub, der dann zum Vakuumsystem getragen wird. Diese Staubbildung ist bei Sauerstoffzufuhr (z. B. beim Vakuumfrischen oder RH-Entgasen) deutlich höher. Daher wird eine Staubfilterung benötigt, um die im Prozess entstehenden großen Staubmengen aufzufangen, bevor sie in das Vakuumsystem gelangen. Da die Staubpartikel häufig pyrophor sind, muss das Filtersystem entsprechend ausgelegt sein. Keine Filtration kann Staub zu 100 Prozent abfangen, sodass der Reststaub dennoch in das Vakuumsystem gelangt. Die von Leybold eingesetzten DRYVAC- und RUVAC-Pumpen sind für den Umgang mit solch trockenem Staub ausgelegt. Außerdem wurde bei der Konstruktion des Systems das Eindringen von Staub berücksichtigt. Es gibt keine „Staubfänger“, und alle internen Rohrleitungen des Systems können bei Bedarf einfach gereinigt werden.

Die Herausforderung bei der Stahlentgasung besteht darin, dass die Entgaser keine Heizvorrichtung haben. Dadurch kühlt die Schmelze kontinuierlich ab, und es wird eine kurze, ununterbrochene Behandlung benötigt, um die Schmelze zu erwärmen. Die Vakuumsysteme von Leybold sind so konzipiert, dass sie die spezifischen Evakuierungsanforderungen des einzelnen Entgasers erfüllen. Eine zu schnelle Evakuierung kann jedoch zu Schlackenschaumbildung, starkem Gasaustritt und Spritzern führen. Daher bietet Leybold eine hochpräzise Förderleistungssteuerung an, sodass der Anwender die Evakuierung kontrolliert durchführen und an seine spezifischen Schmelzeanforderungen anpassen kann.

Genormte Systemlösungen

Mechanical vacuum systems combining Roots blowers and dry screw vacuum pumps are the currently accepted industrial standard. These modern mechanical pump solutions help to reduce operating costs and CO2 emissions while providing new process control options.

Standard vacuum components are produced in large quantities, thereby offering low cost, quick availability and the highest quality, ensured by stringent ISO9001 production standards.

Unsere Systemlösungen

Leybold DRYVAC and RUVAC-WH lines are combined into standardized skids. To reach the optimal combination of high pumping speed and low power consumption, a three-stage system design is applied.

Our standard vacuum components are produced in large quantities, thereby offering low cost, quick availability and high quality, ensured by stringent ISO9001 production standards.

By installing standard pumps like DRYVAC and RUVAC-WH in multiple arrangements, Leybold can offer vacuum solutions even for the biggest degassers at a competitive price.”

Vorteile der Leybold-Lösungen

Leybold’s mechanical vacuum systems offer push-button availability without the need for power consuming stand-by operation. They provide guaranteed pumping speeds and pump-out times and are the most compact solutions with the lowest noise emissions on the market.

  • Quickest availability of optimized systems along with Leybold’s standards provide the best steel degassing products on the market.
  • Easily extendable to adapt to your changing needs.
  • Redundant design, ensuring vacuum treatment even in the unlikely case of individual pump failures
  • Minimal total cost of ownership. Our vacuum pumps and customized systems are optimized for the lowest possible power consumption, maintenance and service needs
  • Modern electrical cabinet includes highly innovate software to offer you Industry 4.0 standards
  • Programmed evacuation ramps by utilization of variable FC-controlled rotary pump speeds and by-pass pressure regulation to prevent slag foaming during pump-down.
Vacuum Systems for Tertiary Metallurgy

PDF    544.4 kB

Mechanical Vacuum Systems

PDF    1.1 MB

Heat Treatment Furnaces

PDF    1,017.7 kB

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