Vlamboogoven: alles wat u moet weten

Vlamboogovens zijn erg belangrijk in de industriële staalproductie. Meer dan 95% elektrisch staal wordt gemaakt door vlamboogovens. Laten we aan de slag gaan In deze blog krijg je inzicht in de werking van een vlamboogoven, de onderdelen en voordelen ervan, de belangrijke vlamboogovenmaterialen die worden gebruikt en hoe vlamboogovens zich verhouden tot andere soorten ovens.

Wat Is een vlamboogoven (Electric Arc Furnace, EAF)?

Electric Arc Furnace (EAF) is een oven die metaal smelt in een elektrische boog met hoge temperatuur, vooral voor het smelten van staal. De groep EAF-elektroden genereert een vlamboog die hitte produceert en ladingsmetaal smelt. Vergeleken met kolengestookte hoogovens zijn elektrische vlamboogovens het hele jaar door flexibeler en schoner. De productie van staal met een vlamboogoven gaat efficiënt om met hulpbronnen; het minimaliseert afval in vergelijking met staalbronnen en het gebruik van gerecyclede materialen Initial Feedback.

Recycleerbaar schrootstaal wordt verwerkt door EAF-ovens in minimolens. Deze flexibiliteit in de input van grondstoffen maakt de vlamboogovens ideaal voor milieuvriendelijke en economische staalproductie. Stripe casting kan een breed scala aan samenstellingen en staal van hoge kwaliteit leveren, waardoor het geschikt is voor speciale staalsoorten en legeringen.

Hoe werkt een vlamboogoven?

• Opladen

Het eerste deel van het proces in je vlamboogoven - is de lading, of het toevoeren van grondstoffen in de oven. Als belangrijkste grondstoffen worden schrootstaal, ruwijzer en soms direct gereduceerd ijzer (DRI) gebruikt. Deze materialen worden in de oven gebracht door het laadsysteem. Recente ontwikkelingen in laadsystemen zorgen voor een hoge mate van automatisering, waardoor materialen kunnen worden toegevoegd met een chemische samenstelling die zowel nauwkeurig als effectief is. Het is mogelijk om het laden in batches uit te voeren met behulp van grote containers die "korven" worden genoemd. Deze worden geladen met schroot en vervolgens gelijktijdig - of continu via transportbanden - in de oven geplaatst.

• Smelten

Nadat de oven is opgeladen, is smelten de volgende stap. In dit proces worden de elektroden (in plaats van op grafiet gebaseerd materiaal) in de oven geplaatst en wordt er een hoog voltage doorheen geleid. Dit creëert een vlamboog die het metaal oververhit tot een punt waarop het smelt. De temperatuur in de vlamboogoven zelf kan oplopen tot 3.500°C - meer dan voldoende om het schroot en andere grondstoffen te smelten. De elektrische oven maakt gebruik van de vlamboog, de warmte die ontwikkeld wordt tussen de elektroden en de ladingen; het slakkensysteem beschermt de chemische samenstelling van het smeltbad met behulp van een heldere laag als afdekking en zorgt zo voor de hoogste smeltdoorvoer.

• Verfijnen

De volgende stap is het raffineren van het metaal zodra het gesmolten is. Raffineren is het proces waarbij het metaal in geduldige, gesmolten vorm wordt gezuiverd. Tijdens het raffineren wordt er meestal zuurstof via een lans in de oven geblazen om onzuiverheden zoals koolstof, fosfor of zwavel te oxideren en te verwijderen. Het zijn de dichte onzuiverheden die samen met ander fluxmateriaal, zoals kalk en vloeispaat, een slak vormen die onzuiverheden uit het metaal opvangt. Deze functionaliteit wordt doorgaans geregeld door verschillende geavanceerde sensoren en regelsystemen en is essentieel voor het genereren van staal met een hoge resolutie en unieke eigenschappen.

• Tikken op

Het tapproces is de laatste stap in het elektroovenproces. Tijdens stap drie wordt gesmolten staal (dat zich in de oven bevindt) naar gietpannen getransporteerd; de vaten die worden gebruikt om vloeibaar staal door de staalfabriek te transporteren voor verwerking, zoals gieten en verder vormgeven. Het tapproces is ook een zeer subtiel proces en vereist controle omdat we een specifieke hoeveelheid gesmolten staal moeten aftappen en het meesleuren van slak moeten beperken. De temperaturen bij het aftappen worden nauwkeurig bewaakt met deze knoppen om ervoor te zorgen dat de temperatuur van het gesmolten staal op het juiste niveau is voor de verdere verwerking.

Capaciteit en soorten vlamboogovens

Indirecte vlamboogoven

Een AC vlamboogoven (AC Electric Arc Furnace, AC EAF) maakt gebruik van wisselstroom (AC) die door de grafietelektroden stroomt om de vlamboog te produceren die gebruikt wordt om te smelten. AC vlamboogovens zijn het populairste oventype dat gebruikt wordt voor het smelten van staal en door hun flexibiliteit kunnen ze voor meerdere toepassingen gebruikt worden. Deze ovens zijn vrij eenvoudige ontwerpen en kunnen bijna elk type schroot smelten. AC-ovens zijn een zeer veelzijdig type elektrische oven die snel aan- en uitgezet kunnen worden, ideaal voor staalproductie op kleine tot middelgrote schaal.

Directe vlamboogoven (DC EAF)

De vlamboog wordt geproduceerd met gelijkstroom (DC) in een DC Electric Arc Furnace (DC EAF). Een DC EAF heeft minder elektroden nodig dan een AC EAF, wat weer kosten bespaart. Gewoonlijk is er maar één grafietelektrode in een DC-oven, die langer op zijn plaats blijft en de boog stabieler maakt. Bovendien zijn gelijkstroomovens meestal stiller en kunnen ze energiezuiniger zijn. Maar terwijl ze over het algemeen structureel gecompliceerder zijn, kunnen de aanloopkosten voor installatie ook hoger zijn.

Elektrische vlamboogoven

Een vlamboogoven (SAF) is een specifiek soort oven dat voornamelijk wordt gebruikt voor de productie van ferrolegeringen of andere metalen. Elektroden worden gedeeltelijk ondergedompeld in de ladingsmaterialen om een reducerende atmosfeer te creëren die geschikt is voor sommige metallurgische reacties in bijvoorbeeld SAF. SAF's worden niet gebruikt voor het smelten van staal, zoals het geval is bij standaard EAF's, maar eerder voor het verwerken van ertsen zoals mangaan of chroom om legeringscomponenten te produceren. Gespecialiseerde ondergedompelde vlamboogovens kunnen worden ontworpen om hoge smelttemperaturen te bereiken, wat het vinden van geschikte profielen voor legeringen met de gewenste eigenschappen vergemakkelijkt.

Belangrijkste onderdelen van een vlamboogoven

Romp en dak

Het ovenhuis wordt meestal gelast uit stalen platen en heeft een bepaalde sterkte en stijfheid. De constructie is meestal van zwaar staal om bestand te zijn tegen de hoge temperaturen die door de oven lopen. Het dak is afneembaar en wordt gebruikt om grondstoffen in de oven te laden. Bovendien bevinden zich in het dak elektrodenpoorten waardoor de elektroden de oven binnendringen.

Ovenbekleding

Vuurvast materiaal Ovenbekleding bevat vuurvaste materialen die zeer hittebestendig zijn. Het beschermt het omhulsel van de oven en voorkomt dat het door gesmolten metaal wordt geprijsd. Daarnaast helpt vuurvaste bekleding bij het isoleren van de oven, waardoor warmte verder behouden blijft en de energie-efficiëntie toeneemt. Uiteindelijk moet de bekleding worden vervangen om optimaal te kunnen presteren.

Oplaadsysteem

Het laadsysteem voert grondstoffen zoals schroot rechtstreeks in de oven. In dit systeem worden doorgaans kranen en laadbakken gebruikt om het schroot snel en veilig in de oven te laden. Recentere laadsystemen kunnen transportbanden zijn of andere geautomatiseerde systemen die continu laden mogelijk maken, wat de productiviteit en efficiëntie verhoogt.

Elektrische boogoven transformator

De vlamboogoventransformator zet de benodigde stroom om en transporteert deze naar de elektroden. Hij transformeert ook de hoogspanningsstroom van het elektriciteitsnet in een lagere spanning die geschikt is voor de vlamboog. De stroomregeling door de transformator is belangrijk om stabiele boogomstandigheden mogelijk te maken en het smelten onder controle te houden. Een goed ontworpen transformator zorgt ervoor dat de gebruikte energie behouden blijft en in een veilige omgeving wordt gebruikt.

Koelsysteem

Omdat de temperaturen die een vlamboogoven produceert uitzonderlijk hoog zijn, is er een koelsysteem nodig om smelten te voorkomen. Over het algemeen vindt de koeling plaats door middel van watergekoelde panelen. Deze absorberen overmatige hitte en houden de temperatuur van de oven op een veiliger niveau. Effectieve koeling verlengt de levensduur van het apparaat en voorkomt oververhitting van elektroden, dak- en zijpanelen.

Vlamboogoven stofsysteem

Tijdens het gebruik van een bijproduct van de vlamboogoven wordt stof geproduceerd. Dit stof bevat schadelijke stoffen zoals metaaloxiden en andere materialen. Een deel van dit stof wordt opgevangen door een stofverzamelingssysteem, waar de schadelijke bestanddelen worden afgescheiden en vernietigd of waardevolle metalen worden gerecycled. Effectief stofbeheer is daarom essentieel om te kunnen voldoen aan de milieuwetgeving en om een veilige werkomgeving te behouden.

Voordelen van het gebruik van vlamboogovens

Efficiëntie recycling

Dit maakt elektrische ovens van EAF uiterst belangrijk in de circulaire economie, omdat ze schroot efficiënt kunnen recyclen. Door schroot te gebruiken, wordt de noodzaak om nieuw erts te delven en te raffineren verminderd, waardoor zowel natuurlijke hulpbronnen als energie worden bespaard.

Flexibiliteit

Elektrische vlamboogovens zijn eenvoudig te starten of te stoppen, wat perfect geschikt is voor de productie van staal in kleine batches. Dit is een echt voordeel vergeleken met hoogovens, die continu moeten draaien.

Lagere koolstofuitstoot

Vlamboogovens zijn veel koolstofarmer dan hoogovens. Ze helpen de uitstoot van broeikasgassen te verlagen, vooral als ze worden gevoed met hernieuwbare energie, omdat ze afhankelijk zijn van elektriciteit in plaats van cokes.

Belangrijkste materialen gebruikt in EAF

Schroot

De vlamboogovens zijn een soort staaloven die staalschroot als belangrijkste grondstof gebruikt. Het komt van verschillende plaatsen, waaronder autowrakken, verwoeste huizen en fabrieksafval. Het recyclen van schroot is een groenere manier om de natuurlijke hulpbronnen van de aarde te gebruiken en helpt afval te verminderen.

Boogovenelektroden

De vlamboog die het schroot smelt, wordt gecreëerd door elektriciteit door deze vlamboog te laten gaan. grafietelektroden. Door het smeltproces krijgen deze elektroden echter te maken met hoge temperaturen in de vlamboogoven en worden ze geleidelijk afgebrand. Elektroden moeten regelmatig worden vervangen, waardoor er nog een kostencomponent bijkomt voor continu gebruik van een vlamboogoven.

Vlamboogovenslak

Slakken zijn het resultaat van onzuiverheden uit grondstoffen. Het is een residu dat zich bovenop het gesmolten metaal vormt en tijdens het raffinageproces wordt verwijderd. We hebben ook gezien dat slak wordt gebruikt op andere gebieden zoals de bouw, samen met cement en wegenbouwmateriaal.

Koolstofvermeerderaar

Koolstoftrekker Aangezien de hoeveelheid koolstof in staal varieert van 0 - 2,1 % is het essentieel dat deze stap zorgvuldig wordt uitgevoerd, omdat het resulteert in verschillende staalsoorten met verschillende hardheid en eindsterkte.

Vuurvaste bekleding

Vuurvaste bekleding is het belangrijkste materiaal dat wordt gebruikt om de oven te beschermen en ervoor te zorgen dat de oven de warmte vasthoudt. Om de oven heel te houden, moet de voering bestand zijn tegen verhoogde temperaturen, chemische reacties en mechanische slijtage.

Algemene toepassingen voor vlamboogovens

Staalfabricage

EAF wordt voornamelijk gebruikt voor staalfabricage. De oven is geschikt voor koolstofstaal tot speciaal gelegeerd staal. Deze fijne controle over de samenstelling is de reden waarom vlamboogovens zowel bulkstaal als speciale staalproducten kunnen produceren. Daarnaast kunnen vlamboogovens ijzererts smelten en wordt het ijzererts geleidelijk gesmolten in de oven, waarna het metaal wordt gescheiden.

Productie legering

Vlamboogovens werken ook om legeringen te maken door verschillende metalen met elkaar te mengen. Een vlamboogoven kan worden gebruikt voor het produceren van legeringen zoals roestvrij staal (chroom en nikkel). Hierdoor kunnen gemakkelijk materialen voor verschillende industrieën zoals de bouw, de auto-industrie en de luchtvaart worden gemaakt.

Prijzen vlamboogovens

De prijs van een vlamboogoven varieert volgens capaciteit, bruikbare eigenschappen en technologie. Minimolens zullen meestal kleinere vlamboogovens gebruiken, die in prijs variëren van enkele miljoenen tot tientallen miljoenen dollars, terwijl grotere volledig geautomatiseerde systemen meer dan $100 miljoen kunnen kosten. Andere kosten zoals het verbruik van elektroden, elektriciteit, onderhoudskosten en het gebruik van grondstoffen worden in rekening gebracht.

Vergelijking tussen vlamboogovens en andere elektrische ovens

Vlamboogoven vs. Hoogoven

Energiebron

Vergeleken met BF werken EAFs flexibeler en gebruiken ze elektriciteit als hun belangrijkste energiebron, waardoor het ook mogelijk is om ER toe te voegen. Hoogovens daarentegen gebruiken cokes, een soort steenkool die meer koolstofintensief is. Bij hoge temperaturen reageert de koolstof met de zuurstof in het ijzererts om ijzer te produceren.

Grondstoffen

In tegenstelling tot hoogovens, die ijzererts en cokes als grondstof gebruiken, is schroot de belangrijkste grondstof voor de productie van EAF-staal. Het recyclingaspect zorgt voor een lagere EAF-milieu-impact.

Inductieoven vs. vlamboogoven

Inductieovens werken volgens het principe van elektromagnetische inductie, vlamboogovens gebruiken de vlamboog tussen de elektroden. De inductieoven wordt gebruikt voor kleinere hoeveelheden metaal en kan een nauwkeurige temperatuur bereiken, terwijl de vlamboogoven wordt gebruikt voor grootschalige staalproductie.

Onderhoud vlamboogovens

Een vlamboogoven heeft regelmatig onderhoud nodig om veilig en efficiënt te werken. Oven voeringen moeten regelmatig worden gecontroleerd, omdat ze na verloop van tijd langzaam eroderen doordat ze herhaaldelijk worden blootgesteld aan gesmolten metaal. De elektroden moeten ook worden gecontroleerd, omdat ze na verloop van tijd slechter worden. Oververhitting kan schade of defecten veroorzaken, dus het koelsysteem moet in de gaten worden gehouden om dit te voorkomen. Hoewel dit onderhoudsregime je een extra revisielevensduur biedt en plotselinge storingen voorkomt, zijn de daadwerkelijke plannen en uitvoering altijd onzeker.

Moderne trends in EAF-technologie

Ontwerp vlamboogoven

Recente ontwerpen van de vlamboogoven leggen de nadruk op een langere levensduur, een hogere verwerkingscapaciteit en een lagere energie-intensiteit. Er worden geavanceerde materialen gebruikt om de levensduur van de vuurvaste bekleding te verlengen en de efficiëntie te verhogen.

Elektrisch boogoven rendement

Efficiëntie is een kritieke factor in moderne EAF-technologie. Deze omvatten meer controle over de elektroden, verbeterde boogstabiliteit en geavanceerde bewakingssystemen voor een draaitijdanalyse om het energieverbruik en de verliezen te optimaliseren.

Elektriciteitsverbruik

Het verlagen van het elektriciteitsverbruik is een belangrijke stap om EAFs zuiniger te maken. Moderne vlamboogovens bevatten transformatoren en stroomregelsystemen om energie-efficiëntere processen te verkrijgen en zo de totale kosten te minimaliseren.

Energieverbruik

Tegenwoordig worden verschillende nieuwere methoden gebruikt om energie te besparen, zoals het onttrekken van de warmte aan heet schroot voordat het de oven ingaat. Voorverwarmen bespaart ook tijd en energie, waardoor een duurzamer productieproces ontstaat door sneller smelten in minder tijd.

Veiligheid en explosieveilige prestaties

Er zijn ook verbeterde veiligheidsvoorzieningen toegevoegd aan moderne vlamboogovens, zoals gasbewakingssystemen en explosieveilige ontwerpen. Omdat veiligheid de hoogste prioriteit heeft, worden er ook nieuwe normen geïmplementeerd om het risico op ongevallen tijdens bedrijf te minimaliseren.

Elektrische vlamboogoven Geavanceerde raketten

Electric Arc Furnace voor geavanceerde raketten wordt onderzocht, waarbij gereedschappen van EAF-technologieën worden gebruikt in de ruimte. Bijvoorbeeld het gebruik van vlamboogovens voor voortstuwing of materiaalverwerking en andere fabricageprocessen in omstandigheden zonder zwaartekracht.

FAQS:

Hoeveel elektriciteit verbruikt een vlamboogoven?

Vlamboogovens verbruiken veel elektriciteit, meestal zo'n 500 kilowattuur (kWh) elektriciteit om één ton staal te smelten. Dit verbruik varieert echter afhankelijk van het ladingmetaal, de ovencapaciteit en de productietechnologie.

Is vlamboogovenstof gevaarlijk afval?

Ja, EAF-stof bevat zware metaaloxiden zoals lood, zink en natrium, die vervuilend kunnen zijn. Maar om de vervuiling te verminderen, gebruiken staalfabrieken technologie om stof te recyclen voor hergebruik.

Conclusie

Vandaag de dag is de vlamboogoven een wendbaar werkpaard van de moderne staalproductie. Deze methode creëert een vlamboog die efficiënt schrootstaal smelt en raffineert, waardoor het perfect is voor recycling en duurzame staalproductiemethoden. Dit kan een ander type EAF zijn, AC EAF, DC oven, ondergedompelde vlamboogoven enz. afhankelijk van de geschikte toepassing. Om het gebruik te optimaliseren, bevat het ovenontwerp componenten zoals de ovenschaal, vuurvaste bekleding, laadsysteem en koelsysteem. De koolstofvoetafdruk is laag, het stelt ons in staat om veel materialen efficiënt en flexibel te recyclen, en dit zijn slechts enkele van de vele voordelen die Elektrische EAF-ovens bieden. Naarmate moderne technologieën en innovaties zich ontwikkelen, blijven vlamboogovens zich ontwikkelen op het gebied van efficiëntie, veiligheid en duurzaamheid - waardoor ze een integraal onderdeel zijn geworden van de staalindustrie wereldwijd.