Stahlentgasung

Wie funktioniert es?

Für jeden Elementtyp sind unterschiedliche Prozesse erforderlich:

VD/RH: Verfahren der Vakuumentgasung (Vacuum Degassing; VD) und Ruhrstahl Heraeus (RH) werden hauptsächlich zur Reduzierung des Wasserstoffanteils in der Schmelze eingesetzt. Das System muss in wenigen Minuten auf 0,67 mbar abgepumpt werden. Während des Prozesses ist ein Saugvermögen von bis zu 1 Million m3/h erforderlich, um die Prozessgase, die Leckrate des Systems und den anfallenden Staub aus der Schlacke abzusaugen.

VOD: Der Vakuum-Sauerstoff-Entkohlungsprozess (Vacuum Oxygen Decarburisation; VOD) wird verwendet, um den Kohlenstoffanteil der Schmelze zu reduzieren. Für dieses Verfahren sind höhere Drücke erforderlich, so dass der Einsatz von explosionsgeschützten Pumpen erforderlich ist. In diesem Prozess wird Sauerstoff in die Pfanne geblasen. Zusammen mit dem Kohlenstoff aus der Stahlschmelze werden CO und CO2 erzeugt und ausgestoßen. Der typische Betriebsdruck liegt im Bereich von 10-120 mbar und die erforderliche Pumpleistung zwischen 20.000 und 120.000 m3/h.

Häufig werden diese Prozessschritte in derselben Pfanne mit derselben Pumpeinheit durchgeführt, was eine kundenspezifische Pumpeinheit und einen breiten Arbeitsbereich erfordert. Die typische Kammergröße für VD- und VOD-Prozesse einschließlich Rohrleitungssystem und Taschenfilter liegt im Bereich von 50 bis 500 m3.

VIM: Das Vakuuminduktionsschmelzen (Vacuum Induction Melting; VIM) wird zum Schmelzen und Behandeln von hochwertigem Stahl unter Vakuum verwendet. Der gesamte Prozess läuft in mehreren Kammern unterschiedlicher Größe ab, wie z. B. Schmelzkammern, Gusskammern oder Beschickungskammern. Der Schmelzprozess geschieht im Hochvakuum bei etwa 1E-3 bis 1E-4 mbar Betriebsdruck, während andere Prozesse im Druckbereich von 1E-2 mbar ablaufen.

VAR: Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen (Vacuum Arc Remelting; VAR) wird zur Herstellung von Superlegierungen verwendet, wofür eine abschmelzende Elektrode mittels eines Lichtbogens im Vakuum eingesetzt wird. Die Elektrode schmilzt den Stahl und wird im Prozess gleichzeitig Teil der Legierung. Verschmutzungen aus dem ehemaligen Stahl gelangen in die Schlacke. Der Prozess läuft im Hochvakuum (Bereich 1E-4 mbar) ab, um die Struktur zu veredeln und auch kleinste Lufteinschlüsse im Endmaterial zu entfernen. Die Kammergröße für einen solchen Prozess liegt im Bereich von 5 m3.

Produktportfolio

Pfeiffer bietet eine Komplettlösung für Stahlentgasungsanwendungen – von Vakuumpumpanlagen bis hin zu RGAs einschließlich Druckmessgeräten. Durch die Berechnung des erforderlichen Saugvermögens und die Definition kundenspezifischer Pumpanlagen unterstützt Pfeiffer Sie mit Vakuumtechnik, die perfekt auf die Anforderungen jedes einzelnen Schrittes im Produktionsprozess abgestimmt ist. Je nach Druckbereich und Größe der Pumpeinheit sind mehrere Konzepte umsetzbar, die auf zwei-, drei- oder sogar vierstufigen Wälzkolbenpumpeinheiten in Kombination mit Drehschieberpumpen oder ölfreien Schraubenpumpen als Vorpumpen basieren. Mehrstufige Konzepte bieten den Vorteil eines geringeren Stromverbrauchs und eines niedrigeren Basisdrucks. Unsere einzigartige OktaLine G-Reihe hat den Vorteil, dass sie dank des gasgekühlten Arbeitsprinzips hohe Einlassdrücke und hohe Differenzdrücke bewältigen kann. Eine solche Konstruktion ist besonders für die Anforderungen von VOD-Prozessen geeignet. Turbopumpen können bei VIM- und VAR-Prozessen eingesetzt werden, um in den Schmelzkammern dank ihres ölfreien Arbeitsprinzips ein Hochvakuum ohne jegliche Ölverschmutzung zu erzeugen. Zur besseren Prozesssteuerung ist es notwendig, die Zusammensetzung der Prozessgase zu überwachen. Für solche Anforderungen bieten wir ein breites Sortiment von Gasanalysesystemen an, die mit Quadrupol-Technologie arbeiten.