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Sauerstoffblasverfahren

Beim Sauerstoffblasverfahren im Konverter, auch LD-Verfahren oder Oxygenstahl-Verfahren genannt, wird flüssiges Roheisen in einen kippbaren Konverter gegeben. Es können bis zu 20 % Stahlschrott hinzugegeben werden. Hauptziel des Prozesses ist die Reduktion des Kohlenstoffanteils im Roheisen. Über eine Lanze wird Sauerstoff in das System geblasen und es wird Kalk zur Erzeugung einer Schlackephase zugeschlagen. Eine Oxidationsreaktion führt zur Ausbildung von Eisenoxiden, Kohlenstoffoxiden (CO und CO2) und Oxidation der Begleitstoffe (Silizium, Mangan, Phosphor, etc.) bei einer Temperatur von 2500-3000 °C am Brennfleck sowie zur Durchmischung des Metallbades. Das gebildete Gas entweicht aus dem Prozess. Das oxidierte Eisen (FeO) reagiert mit oxidierbaren Beimengungen und Eisen (Fe) fällt aus. Es bildet sich eine Schlacke aus Oxiden und Kalk. Durch die Reaktion wird die Temperatur des Roheisens von 1300 °C auf die Stahlschmelztemperatur von 1600 °C erhöht, sodass der zugegebene feste Eisenschrott geschmolzen wird. Weiterhin kann Eisenschrott zu Kühlzwecken nachträglich zugeschlagen werden. Anschließend werden Stahl und Schlacke abgegossen. [1][2]

Elektrolichtbogen-Verfahren

Beim Elektrolichtbogen-Verfahren wird Elektroenergie zu Wärmeenergie umgewandelt. Dabei kann bis zu 100 % Schrott eingesetzt werden, um Stahl herzustellen. In den Ofengefäßen befinden sich drei Graphitelektroden. Zunächst wird Schrott eingeschmolzen, um anschließend Zuschläge (Kalk und Flussspat) hinzuzugeben. Es folgt eine Begasung mit Sauerstoff für einen Frischprozess, bei welchem oxidierbare Verunreinigungen verschlackt werden und anschließend eine Reduktionsphase zum Sauerstoff- und Schwefelabbau. Bei Bedarf kann ein Legierungselement zugegeben werden. Wertvolle Legierungen werden beim Elektrolichtbogen-Verfahren weniger verschlackt als beim Sauerstoffaufblaskonverter. [2]

Direktreduktion

Eine energiesparende, aber auch weniger produktive Alternative zu den Standardverfahren, bietet die Direktreduktion. Hierbei wird ein Schachtofen mit Stückerz und Pellets gefüllt und mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff begast[3]. Alternative Verfahren nutzen Drehrohr- oder Wirbelschichtöfen [4] . Es kommt zur Reduktion der Eisenoxide, wodurch der enthaltene Sauerstoff aus dem Eisenerz herausgelöst und somit Eisen, Kohlenstoffdioxid und Wasser gebildet und ein sogenannter Eisenschwamm entsteht[3]. Anschließend wird der Eisenschwamm abgekühlt, um Rückoxidationen zu vermeiden. Verunreinigungen werden anschließend durch ein Elektrostahlverfahren entfernt, wobei der eigentliche Rohstahl aus dem Eisenschwamm entsteht[3]. Der Eisenschwamm kann im Elektrostahlverfahren gemeinsam mit Stahlschrott zu Stahl verarbeitet werden [5].

Schmelzreduktion

Die Schmelzreduktion, auch Corex-Prozess genannt, bietet ebenfalls eine alternative Verfahrensweise zur Stahlproduktion. In einer Vorreduktion werden Stückerz und Pellets im Gegenstromverfahren mit einem Reduktionsgas auf ca. 90 % mineralisiert, wodurch ein Eisenschwamm entsteht. Anschließend werden die Komponenten im Einschmelzvergaser eingeschmolzen und vollständig reduziert. Es werden eine Schlacke und Metallphase gebildet. Die Metallphase kann anschließend im Sauerstoff-Konverter zu Stahl prozessiert werden. [6]

Seit den 2000er Jahren wird ca. ein Drittel des Stahls mittels Elektrostahlverfahren und zwei Drittel über das Oxygenstahlverfahren hergestellt (vgl. Abbildung 5).

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