Desoxidationsmitteleinsatz

Entwicklung eines Verfahrens zur Effizienzsteigerung des Desoxidationsmitteleinsatzes in Stahlwerken, Teilprojekt CFD-Modellierung von Partikel-Fluid-Strömungen beim Desoxidationsmittelzusatz

Kooperationspartner

  • Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Eisen- und Stahltechnologie
  • E.S.C.H. Engineering Service Center und Handel GmbH, Unterwellenborn

 Gefördert durch

  • ZIM Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Inhalt:

Stahlschmelzen enthalten insbesondere nach dem Frischen Sauerstoff, welcher gebunden und entfernt werden muss. Zu diesem Zweck werden dem flüssigen Stahl Reduktionsmittel zugesetzt. Diese sogenannten Desoxidationsmittel (wie z. B. Kohle, Aluminium, Ferrosilicium und Silikomangan) werden während des Abstichs händisch in die Gießpfanne zugegeben. Die eingesetzten Desoxidationsmittel unterscheiden sich je nach Stahlart bzw. -qualität voneinander. Infolge der geringeren Dichten der Desoxidationsmittel im Vergleich zum Stahl kommt es bei der gegenwärtig angewandten Zugabetechnik zum "Aufschwimmen" des Reduktionsmittel in der Schmelze. Dabei tritt eine unerwünschte Teilreaktion mit dem Luftsauerstoff auf. Ein Teil des Desoxidationsmittels nimmt bereits vor dem Kontakt mit dem Stahlbad Sauerstoff aus der Luft auf und ist deshalb nicht mehr wirksam.
 
Mittels einer neuer Einbringtechnologie soll diese Oxidation weitgehend vermieden und so eine nahezu vollständige Reaktion der kostenintensiven Reduktionsmittel mit dem im Stahlbad gelösten Sauerstoff gewährleistet werden. Die beabsichtigte Entwicklung besteht in einem neuen innovativen Verfahren zur Dosierung, Förderung und Injektion der Desoxidationsmittel direkt in den Abstichstrahl mittels pneumatischer Förder- und Einblastechnik. Der flüssige Stahlstrahl fördert das Desoxidationsmittel in die Schmelze und sorgt für dessen Verwirbelung. Dadurch erhöht sich dessen Wirkung, was zur Verminderung der Einsatzmenge führt. Auf diese Art und Weise können Ressourcen geschont und Kosten eingespart werden.
 
Zur Umsetzung dieser Zielstellung sind Untersuchungen des Strömungsverhalten des Abstichstrahls, der Luft und des Desoxidationsmittels, welches in Form von Partikeln dargestellt wird, durchzuführen. Hierzu kommen jeweils unterschiedliche numerische Verfahren zum Einsatz. Durch Variation von Parametern und Vergleich mit experimentellen Untersuchungen (welche von den Kooperationspartner durchgeführt werden) kann deren Einfluss und Relevanz mit Hilfe von CFD-Simulationen abgeschätzt werden und eine strömungstechnische Optimierung erfolgen.