Modern acélgyártási folyamatok

Az acélgyártás módszerei az ipari termelés 19. század végi megindulásával jelentősen fejlődtek. A modern módszerek azonban a Bessemer-eljáráson alapulnak.

A World Steel Association szerint 2011-ben a nyersacéltermelés új rekordot ért el, 1,527 milliárd tonnát. Ennek mintegy kétharmadát BOS (oxigénalapú acélgyártás), egyharmadát pedig EAF (elektromos ívkemencében) állították elő.

Acélgyártás – EAF-eljárás

Más eljárásokkal ellentétben az elektromos ívkemencés eljárás magas hőmérsékletet hoz létre elektromos áram segítségével. Az első ilyen kemencét Paul Heroult tervezte. Ez a technológia 100%-ban acélhulladékot használ.

A kemence három részre oszlik: a burkolatra, a tűzhelyre és a tetőre. A folyamat a tető és az elektródák kiemelésével, az acélhulladék, a redukálószerek és az ötvözőelemek betöltésével kezdődik, majd az elektródák behelyezése és a tető elhelyezése következik.

Ennek a három grafitelektródának a segítségével körülbelül 3500 Celsius fokos hőmérséklet jön létre, és megtörténik az olvadási folyamat. Miután a teljes töltet megolvadt, mintát vesznek, amelyet elemeznek, hogy meghatározzák a finomítás során kifújt oxigén mennyiségét. Finomítás, amelynek során a kémiai összetételt a termék követelményeinek megfelelően állítják be. Az elektromos ívkemence kapacitása 300 tonna, a gyártási folyamat körülbelül 40-60 percet vesz igénybe.

Ennek az eljárásnak az az előnye, hogy a folyamatot le lehet állítani és el lehet indítani, anélkül, hogy nagy kapcsolódó költségek merülnének fel. További előnye, hogy csak újrahasznosított anyagokat használhat fel. Ezen okok miatt az EAF-eljárás az elmúlt 50 évben folyamatosan fejlődött, és ma már az acélgyártás mintegy 33%-át alkalmazzák világszerte.

Acélgyártási módszer – BOF

Az 1960-as években az oxigén nitrogénből történő ipari méretű leválasztására szolgáló módszer kifejlesztése lehetővé tette az oxigénégető kemence fejlesztésének jelentős előrelépését. A nagyüzemi termelés nagy része az oxigénes alapolvasztási eljárással történik.

Az olvadt vasat az újrahasznosított hulladékkal együtt egy nagy, hőálló téglákkal bélelt konverterbe öntik. Ezután egy vízhűtéses csövet vezetnek be, amíg a cső hegye az olvadt fém fölé nem ér. Ezen a csövön keresztül tiszta oxigént fújnak be, amely reakcióba lép a vasban lévő szénnel, és elegendő hőt termel ahhoz, hogy az olvadt drótot a helyén tartsa.

Az 1600 Celsius-fokos hőmérséklet fenntartása érdekében fokozatosan adjunk hozzá égetetlen meszet. Szükség szerint más folyósító anyagokat is. Amikor az oxigén elkezd kifújódni, szén-monoxid és más gázok szabadulnak fel, és salak keletkezik. Egy 400 tonnás konverterhez 20-30 perc fúvási időre van szükség.  A gázokat ventilátorok szívják be, és a folyamat végén a salakot eltávolítják. A keletkező acélt vagy öntőformákba öntik az öntvények gyártásához, vagy öntvényekbe öntik, amelyeket hengerelnek. Ez tűnik a legelőnyösebb eljárásnak, mivel amellett, hogy gyors, az üzemanyag-fogyasztás is nagyon alacsony.