Konverter-Stahlerzeugung – Kohlenstoffstahl

"Konverter-Stahlerzeugung – Kohlenstoffstahl — verbessern Sie Ihren Wettbewerbsvorteil mit Komplettlösungen von den Erfindern des Prozesses "

"Die Anforderungen an die Produktqualität und Anlagenproduktivität und ‑verfügbarkeit steigen ständig. LD(BOF)-Anlagen von Primetals Technologies besetzen in der Stahlindustrie eine Spitzenposition hinsichtlich Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit. "

Als die Ingenieure Anfang der 1950er Jahre nach Alternativen zum Siemens-Martin- und Thomas-Verfahren für die Stahlerzeugung suchten, hätten sie sich nicht träumen lassen, dass sie mit der Entwicklung des Linz-Donawitz- (LD-) Konverters (im englischen Sprachraum auch als „Basic Oxygen Furnace“ (BOF) bezeichnet) eine Revolution in der Stahlerzeugung auslösen würden. Heute basieren etwa 70% der Stahlerzeugung weltweit auf dieser Technologie. Über 200 LD(BOF)-Anlagen – darunter zahlreiche schlüsselfertige Projekte – wurden bisher von Primetals Technologies geplant, gebaut und in Betrieb genommen.


1952 wurde der Linz-Donawitz (LD)-Prozess – im englischsprachigen Raum auch als „BOF“-Prozess bezeichnet – in Österreich entwickelt. Schon bald wurde dieser Prozess zum Standard für die Stahlerzeugung auf Eisenerzbasis. Von seiner Erfindung an wurde der Prozess kontinuierlich optimiert und hinsichtlich seiner Verbrauchswerte, Produktivität und Wartungseigenschaften verbessert; heute kommt er weltweit in Stahlwerken erfolgreich zum Einsatz.

Ein wesentlicher Teil der Entwicklungs- und Verbesserungsarbeit am LD-Prozess stammt von Primetals Technologies und deren Vorgängerunternehmen. Heute ist Primetals Technologies einer der führenden Anbieter von Lösungen für die Stahlerzeugung – mit einem gewaltigen Erfahrungsschatz und einer Fülle von Referenzprojekten sowohl für komplett neu errichtete Anlagen als auch für hochgradig spezialisierte, kundenspezifische Umrüstungs- und Modernisierungsprojekte.

Obwohl der LD-Prozess bereits sehr ausgereift ist, investiert Primetals Technologies ständig in Entwicklungsmaßnahmen zur weiteren Verbesserung des Prozesses und der zugehörigen Ausrüstung. Moderne numerische Simulationsverfahren, Prozessmodelle, Logistiksimulationen und eine vollständige 3D-Modellierung sind nur einige der leistungsstarken Tools, die für diesen Zweck zum Einsatz kommen.

Die neuesten Entwicklungstrends sind eine genauere Prozesssteuerung und Prozessoptimierung mithilfe numerischer Modelle, eine Erhöhung des Automatisierungsgrades zur Verminderung des Personaleinsatzes in gefährlichen Bereichen sowie eine Optimierung der Ausrüstung zur Verlängerung ihrer Lebensdauer. All diese kleinen Schritte in Verbindung mit unserer langfristigen Erfahrung ermöglichen es Primetals Technologies, dem Wettbewerb immer einen Schritt voraus zu sein und unseren Kunden richtungweisende Lösungen anzubieten.
 

Spezialkonverter

Während für die Erzeugung von normalem Kohlenstoffstahl der LD-Prozess in nahezu allen integrierten Stahlwerken weltweit zum Einsatz kommt, werden für hochlegierte Stähle, zur Verarbeitung von hohen Schrott- und Eisenschwammanteilen und für die Verarbeitung von Roheisen mit sehr hohem Siliziumgehalt Spezialkonverter eingesetzt. Primetals Technologies verfügt über ein breit gefächertes Portfolio von Spezialkonvertern; die größte Bedeutung haben dabei die bodenblasenden Konverter, die auch eine Kalk- und Kohleeinblasung ermöglichen sowie kombinierte Blasekonverter. Kennzeichnend für diese Konverter ist die Bodeneinblasung mit erdgasgekühlten Düsen im Konverterboden und Vorrichtungen zur Kalk- und Kohleeinblasung. Die Bodeneinblasung bewirkt eine hervorragende Durchmischung des Stahlbads, durch die sich alle metallurgischen Reaktionen nahezu im Gleichgewicht befinden. Infolgedessen ist der Ertrag des Prozesses höher als bei einem nur von oben blasenden Konverter, und die Prozesssteuerung ist einfacher.

Primetals Technologies ist der führende Anbieter für Spezialkonverter und hat in den letzten Jahren mehrere Referenzprojekte realisiert. Insbesondere die Ausrüstung und die Automatisierung für die Bodenblastechnik wurden in den letzten Jahren verbessert und optimiert, um die vollständige Einhaltung der aktuellen Standards sicherzustellen. Eine der neuesten Entwicklungen für Spezialkonverter ist der „Jet Process“, der einen bodenblasenden Konverter mit einem Heißwindsystem kombiniert. Der von oben eingeleitete Heißwind sorgt dafür, dass die eingeblasene Kohle vollständig verbrennt und nahezu die gesamte Wärme auf das Stahlbad übertragen wird. Ddurch wird ein Gesamtwirkungsgrad von über 50 % erreicht, und eine große Bandbreite von Schrottanteilen kann mit hoher Produktivität verarbeitet werden. Ein erstes Referenzprojekt für den Jet Process wurde  bei einem Kunden in Asien realisiert.
 

Intelligente Automatisierung für die Stahlherstellung 

Für Erzeugung von Qualitätsstahl auf dem neuesten Stand der Technik sind standardisierte, reproduzierbare Prozesse Voraussetzung. Die Prozessautomatisierung von Primetals Technologies gewährleistet, dass diese Anforderungen erfüllt werden, und sorgt so für eine bessere Einhaltung der Kohlenstoffanteil- und Temperaturvorgaben, einen geringeren Verbrauch an Flussmitteln, höhere Erträge und optimierte Produktionszeiten. Eine dynamische Produktionssteuerung wird durch die Verwendung von Steel Expert gewährleistet – einer umfangreichen Sammlung von metallurgischen Prozessmodellen.

Unsere Prozessmodelle optimieren und steuern den Stahlerzeugungsprozess während der gesamten Behandlung in BOF-Konverteranlagen anhand flexibler Produktionspläne, die sich nach der gewünschten Stahlqualität richten.

Das Vorberechnungsmodell – Steel Expert Prediction – simuliert den kompletten BOF-Prozess vor und nach der Beschickung mit Schrott und Roheisen. Es ermittelt die optimale Einblas- und Spülstrategie sowie die hinzuzufügenden Fluss- und Abstichlegierungsmaterialien. Während des Einblasvorgangs berechnet Steel Expert Supervision zyklisch die im Stahlbad und in der Schlacke ablaufenden Reaktionen. Wenn eine Sublanze zur Verfügung steht, ermittelt das Inblow-Modell Korrekturmaßnahmen auf der Grundlage der Messwerte, um die erforderliche Kohlenstoffkonzentration und Stahlbadtemperatur zu erreichen. Wenn eine kontinuierliche Abgasmessung (z. B. Lomas) zur Verfügung steht, wird das Dynacon-Modell zur dynamischen Erkennung des Endes des Einblasvorgangs angewandt. Anhand der Abgas-Istdaten berechnet Dynacon den Kohlenstoffgehalt des Stahlbads und empfiehlt den optimalen Blaseendpunkt.
 

Weitere  Technologiepakete:

  • Lomas – Vollautomatische kontinuierliche Abgasmessung und ‑analyse
  • AutoTap – Automatischer, standardisierter und sicherer Stahlabstich 
  • Advanced Tracking System – Automatische elektronische Verfolgung der metallurgischen Gefäße an den Behandlungsstationen
  • Acoustic Expert – Akustische Anlagenüberwachung und Wartungsunterstützung
     
    • Abb. 1: HMI von Steel Expert Supervision
    • Abb. 2: Modernste Steuerung des BOF-Prozesses
    • Abb. 3: Acoustic Expert auf Mobilgeräten

ECO Solutions für die Kohlenstoffstahlerzeugung im Konverter — Ressourcen einsparen, Mehrwert schaffen

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Gas Reinigung

  • Dry Dedusting System (DDS) zur Trockenentstaubung Mehr dazu
  • Wet Dedusting System (WDS) zur Nassentstaubung Mehr dazu
  • Secondary Dedusting System (SDS) zur Sekundärentstaubung Mehr dazu​​​​​​​

Energieeffizienz

  • Gasrückgewinnung Mehr dazu
  • Kühlturm – hocheffiziente Energierückgewinnung Mehr dazu​​​​​​​

Recycling von Nebenprodukten

  • GasFerm – Generierung von Mehrwert mit Abgasen Mehr dazu
  • BSSF-Technologie zur Schlackenverarbeitung Mehr dazu​​​​​​​

Wasseraufbereitung

ECO Consulting

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    • Abb. 1: Hocheffiziente Gasreinigung
    • Abb. 2: Energierückgewinnung
    • Abb. 3: Brikettprodukt

Integrierte Anlagen und Lösungen für die Kohlenstoffstahlerzeugung im Konverter — Erfahrung, die zählt

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Referenzprojekt

Austausch von drei LD-Konvertern bei voestalpine