Edelstahlherstellungsprozess

1. Lichtbogenofen (EAF)
Funktion
Die primäre Schmelzausrüstung für das Edelstahl-Schmelzen, die Stahlschrott, Ferrolegierungen (wie Ferrochrom, Ferronickel) und andere Rohstoffe zu geschmolzenem Stahl schmilzt und die Zusammensetzung (wie Cr-, Ni-Gehalt) vorläufig anpasst.
Aufbau und Funktionsweise
Elektrodensystem: 3 Graphitelektroden werden mit Hochspannungsstrom versorgt, um einen Lichtbogen zu erzeugen (die Temperatur kann über 3000℃ erreichen), der die Rohstoffe im Ofen direkt erhitzt.
Ofenkörper: Feuerfeste Auskleidung (Magnesia-Kohlenstoff-Ziegel oder Aluminiumoxid-Ziegel), die zum Ablassen von Stahl gekippt werden kann.
Zusatzsystem
Sauerstofflanze: Unterstützt das Schmelzen und oxidiert Verunreinigungen (wie Phosphor und Silizium).
Entstaubungssystem: Behandelt die beim Schmelzen entstehenden Rauchgase (einschließlich Schwermetallpartikel)
Merkmale des Edelstahl-Schmelzens
Rohstoffe: Es muss kohlenstoffarmer Stahlschrott oder direktreduziertes Eisen (DRI) verwendet werden, um zu vermeiden, dass Verunreinigungen (wie Kupfer und Zinn) die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen.
Legierungszugabe: Ferrochrom, Ferronickel usw. in der späteren Phase des Schmelzens hinzufügen, um eine gleichmäßige Zusammensetzung zu gewährleisten.
Typische Parameter
Kapazität: 50~150 Tonnen/Ofen
Schmelzzeit: 60~90 Minuten

Stromverbrauch: 350~500 kWh/Tonne Stahl

2. AOD-Ofen (Argon-Sauerstoff-Entkohlungsofen)
Funktion
Die Kernausrüstung der Edelstahlraffination, durch Einblasen von Argon-Sauerstoff-Gasgemisch kann sie eine tiefe Entkohlung und Chromerhaltung (Vermeidung von Chromoxidationsverlusten) erreichen und die Zusammensetzung und Temperatur genau steuern.
Aufbau und Funktionsweise
Ofenkörper: Konverterstruktur, feuerfeste Auskleidung (Magnesia-Chrom-Ziegel), 360° Drehung.
Gaseinspritzsystem
Seitenwand- oder Bodendüse: O₂, Ar, N₂-Gasgemisch einspritzen (einstellbares Verhältnis).
Reaktionsprinzip
Stufe 1 (hoher Sauerstoffgehalt): O₂ oxidiert Kohlenstoff zu CO-Blasen, Entkohlung.
Stufe 2 (hoher Argongehalt): Ar verdünnt den CO-Partialdruck, um die bevorzugte Kohlenstoffoxidation zu fördern (Chromerhaltung).
Legierungszufuhrsystem: Feinabstimmung der Zusammensetzung (wie Mo, Ti) in der späteren Phase der Raffination.
Vorteile des Edelstahl-Schmelzens
Chromrückgewinnungsrate: kann mehr als 98 % erreichen (herkömmlicher Konverter nur 80 %).
Niedrige Kohlenstoffkontrolle: kann ultra-kohlenstoffarmen Edelstahl herstellen (wie 304L, C≤0,03 %).
Typische Parameter
Verarbeitungszeit: 40~60 Minuten/Ofen
Gasverbrauch: O₂ 15~25 Nm³/Tonne, Ar 10~20 Nm³/Tonne
Temperaturkontrolle: 1600~1700℃

3. Stranggießanlage
Funktion
Der raffinierte geschmolzene Stahl wird kontinuierlich zu Brammen (Dicke 150~250 mm) gegossen, um Rohstoffe für das anschließende Warmwalzen bereitzustellen.
Aufbau und Prozessablauf
Pfannenturm: trägt die Pfanne und injiziert kontinuierlich geschmolzenen Stahl in den Zwischenbehälter.
Zwischenbehälter: verteilt den Stahlfluss, stabilisiert die Gießgeschwindigkeit und filtert Einschlüsse.
Kristallisator:
Kupferwassergekühlte Form, in der der geschmolzene Stahl anfänglich zu einer Brammenhülle erstarrt.
Elektromagnetisches Rühren (EMS): verbessert die Erstarrungsstruktur von legierten Stählen wie Edelstahl.
Sekundärkühlzone: Wasserspray beschleunigt die Erstarrung der Brammenhülle, und die Stützrolle steuert die Form der Bramme.
Brammenrichtmaschine: zieht die Bramme heraus und richtet sie aus.
Schneidausrüstung: Flammen- oder hydraulische Scheren werden in Brammen fester Länge geschnitten.
Schlüsseltechnologien für das Stranggießen von Edelstahl
Schutzgießen: Argon-Gasabdichtungen zur Verhinderung der Oxidation von geschmolzenem Stahl (insbesondere Ti- und Al-Stähle).
Geringe Überhitzungskontrolle: verringert die Mittenentmischung (z. B. 304 Edelstahl Überhitzung ≤ 20°C).
Elektromagnetische Bremse (EMBr): hemmt den Strahl vor dem Auswaschen des Kristallisators und verbessert die Oberflächenqualität.
Typische Parameter
Gießgeschwindigkeit: 0,8~1,5 m/min (abhängig von der Querschnittsgröße)
Brammengröße: Breite 1000~2000 mm, Dicke 150~250 mm

4. Beispiel für den Geräte-Synergieprozess
EAF-Schmelzen: Stahlschrott + Ferrochrom → anfängliches Schmelzen, C-Gehalt beträgt etwa 1,5~2,0 %.
AOD-Raffination: Entkohlung auf 0,02~0,08 %, Cr/Ni auf den Zielwert einstellen (z. B. 304 Stahl: 18Cr-8Ni).
Stranggießen: geschmolzener Stahl → Bramme → warmgewalztes Coil.

5. Hauptunterschiede und Industrieanwendungen
Lichtbogenofen vs. AOD-Ofen:
Der EAF konzentriert sich auf das Schmelzen und die anfängliche Zusammensetzungsanpassung, während der AOD auf die Raffination (Entkohlung, Feinabstimmung) spezialisiert ist.
Einige Stahlwerke verwenden "EAF+VOD (Vakuum-Desoxidation)", um AOD zu ersetzen, aber AOD ist immer noch der Mainstream.
Edelstahl-Stranggießen vs. gewöhnliches Kohlenstoffstahl-Stranggießen:
Edelstahl hat eine hohe Viskosität und erfordert eine höhere Knüppelausziehkraft;
Empfindlich gegenüber Rissen (wie austenitischer Stahl), strenge Kühlkontrolle ist erforderlich.
Die präzise Koordination dieser Geräte ist die Kern-Garantie für die Herstellung von hochwertigen Edelstahl-Coils.