Nach einem zögerlichen Beginn des Austauschs von Dampfejektoren für die Stahlentgasung durch mechanische Vakuumpumpen sind Letztere zum Stand der Technik in der Vakuumentgasung und zunehmend auch in Anlagen zur Vakuum-Sauerstoff-Entkohlung geworden.
Auch wenn es anfangs Bedenken hinsichtlich der Eignung der mechanischen Vakuumpumpe für die Produktion gab, hat sie sich in der weltweiten Stahlindustrie, in vielen Fällen mit einer hohen Anzahl an Produktionszyklen, als zuverlässig erwiesen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die anfänglich höheren Investitionen machen sich durch deutlich niedrigere Betriebskosten und geringere Ausfallzeiten schnell bezahlt, und die bessere CO2-Bilanz kommt den Anforderungen moderner Stahlwerke hinsichtlich der Einhaltung von Umweltbelangen und gesetzlichen Vorschriften entgegen.
Beim Ruhrstahl-Heraeus-Verfahren (RH) ist die Situation etwas anders. Die erforderliche Pumpleistung des Systems ist in der Regel sehr groß, und die Produktion läuft kontinuierlich rund um die Uhr, oft mit zwei Entgasern. RH-behandelter Stahl stammt in der Regel aus einem Sauerstoffofen, der bei der Abkühlung der Gase aus dem Ofen als Nebenprodukt Dampf erzeugt. Aufgrund der Verfügbarkeit von Dampf und der erhöhten Leistungsanforderungen bei niedrigem Prozessdruck kann ein Dampfejektor eine gute Lösung sein. Dennoch wächst der Markt für trockenlaufende mechanische Pumpen für das RH-Verfahren.
Mechanische Vakuumpumpen sind eine gute Option für Dampfejektoren und haben sich in der Produktion seit 2009 als zuverlässig erwiesen. Die Hauptgründe für den Umstieg sind niedrigere Betriebskosten und eine bessere CO2-Bilanz.
Schema zur VD- (VOD) und Ruhrstahl-Heraeus-Veredelungsstation (RH-OB)
Vakuumbehandlungen in der Sekundärmetallurgie haben gemein, dass mit niedrigem Druck Verunreinigungen wie Stickstoff und Wasserstoff aus geschmolzenem Stahl entfernt werden, indem der Partialdruck gesenkt wird. Diese Reaktion findet an der Oberfläche des Bades statt, manchmal mit Hilfe von Sauerstoff, um Kohlenstoff zu entfernen. Die Anforderung an die Leistung der Vakuumpumpe wird in erster Linie durch den Prozessgasstrom bestimmt, aber auch durch unterstützende Gase wie Argon zum Rühren, Kameraschutzgas, Sauerstoffblasen, sofern angewandt, und die Leckrate der Veredelungsstation. Der zweite Parameter ist die Stillstandzeit der Pumpe für die Druckverarbeitung, um die Chargenfolgezeit kurz zu halten, die Temperatur des flüssigen Stahls im richtigen Bereich für das Gießen zu halten und den Produktionsfluss aufrechtzuerhalten. Die Aufgaben des Vakuums eines Entgasers für Vakuumtanks, das VD- (VOD) und RH-Verfahren (RH-OB) sind in gewisser Weise ähnlich (Abbildung 1). Die Verarbeitungsdauer beträgt in der Regel 20 Minuten, der Prozessdruck 0,5 Torr (0,67 mbar) und die erwartete Stillstandzeit der Pumpe bei leerem Behälter oder Tank 5 bis 6 Minuten. Die Hauptunterschiede bei den Leistungsanforderungen sind:
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