Chromverschlackung bei der Erzeugung von chromhaltigen Schmelzen im Elektrolichtbogenofen und die Möglichkeiten zu deren Verringerung

Innerhalb der Prozesskette Elektrolichtbogenofen-AOD-Konverter, zur Erzeugung von hochchromhaltigen Stählen, finden prozessbedingt Chromverluste statt. Der Hauptanteil dieser Verluste erfolgt am Elektrolichtbogenofen durch die Metalloxidation des Chroms und der anschließenden Überführung der Oxide in die Prozessschlacke. Die Untersuchung der Mechanismen, die zu der Verschlackung von Chrom führen, war in der Vergangenheit Bestandteil von Untersuchungen im Labormaßstab und in industriellen Tests. Daraus abgeleitete Erkenntnisse auf individuelle Prozesse zu übertragen ist komplex. In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse von Betriebsuntersuchungen vorgestellt, mit denen die Verschlackung von Chrom im Elektrolichtbogenofen bei der Erzeugung von hochchromhaltigen Vorschmelzen, nachhaltig abgesenkt werden kann. Dazu wird zunächst die Auswirkung von Chromoxidanhaftungen und Metalloxidanhaftungen an den Einsatzstoffen, auf den Chromoxidgehalt in der Prozessschlacke, untersucht. Daraus ist zu entnehmen, dass Metalloxidanhaftungen, die verstärkt über Kreislaufstoffe in den Schmelzprozess eingetragen werden, zu höheren Chromoxidkonzentrationen in der Schlacke führen. Der Einfluss von Chromoxidanhaftungen an dem Einsatzmaterial Ferro Chrome HC (Charge Chrome) auf die Chromoxidkonzentration in der Schlacke kann dagegen nicht nachgewiesen werden. Die Betrachtung des Einflusses von unterschiedlichen Prozessführungen auf die Chromverluste durch Verschlackung hat ergeben, dass mit der Begrenzung des Einsatzes an oxidhaltigen Kreislaufstoffen in den Ofen, die Reduzierung des Sauerstoffeinsatzes, der Beginn des Sauerstoffeinblasens innerhalb der Flüssigphase der Schmelze und die Einhaltung eines vorgegebenen Bereiches für die Schlackenbasizität in Verbindung mit der Einstellung einer flüssigen Ofenschlacke, zu einer nachhaltig niedrigen Chromverschlackung führt. Aus der Untersuchung des Einsatzes von unterschiedlichen Ofenabstichkonstruktionen geht hervor, dass die Abstichkonstruktion, die zwangsweise eine Vermischung von flüssiger Ofenschlacke und Schmelze während des Abstichvorganges bewirkt, einen hohen Reduktionsgrad der Chromoxide aus der Schlacke heraus ermöglicht. Der zusätzliche Einsatz von Aluminium und Ferrosilizium als Reduktionsmittel bewirkt bei der Aluminiumzugabe eine deutliche Verbesserung des Reduktionseffektes. Bei der Zugabe von Ferrosilizium konnte keine Verbesserung, hinsichtlich der Reduktion des Chromoxids in der Schlacke, ermittelt werden. Die Reduktion mit Aluminium bewirkt die Optimierung des Auslaugverhaltens der chromhaltigen Schlacke und damit die Verbesserung der Umweltverträglichkeit der E-Ofenschlacke aus der Produktion hochchromhaltiger Stähle. Mittels einer Online-Visualisierung des Entkohlungsprozesses durch die Analyse der Kohlenstoffgehalte im Abgas des Elektrolichtbogenofens, konnten Zusammenhänge zwischen der Entkohlung und der Chromverschlackung im Elektrolichtbogenofen nachgewiesen werden. Die daraus abgeleitete mathematische Beziehung kann zur Prozesssteuerung angewendet werden, um die Chromverschlackung im Elektrolichtbogenofen zu reduzieren.