Engagement développement durable - Saint Gobain PAM

Schmelzung/ Eisenbehandlung

Saint-Gobain PAM Deutschland

1. Erschmelzen des Eisens

Das Eisen für das Gießen von Rohrleitungsteilen wird nach modernsten metallurgischen Verfahren im Kupolofen erschmolzen. Der Kupolofen ist ein Schachtofen der von oben beschickt wird mit Koks als dem Energieträger, den Einsatzstoffen und den Zuschlagstoffen. Die Einsatzstoffe sind festes Roheisen, Kreislaufmaterial, Blechpakete und ein ausgesuchter Stahlschrott. Die Zuschlagstoffe Siliziumkarbid, Kies und Kalkstein dienen zur Einstellung des Siliziumgehaltes in der Eisenanalyse bzw. zur Bildung günstiger Fließeigenschaften der Schlacke.

Zur Gewährleistung der vorgegebenen Analyse  müssen entsprechend einem Gattierungsplan alle Komponenten gewogen werden.
Bei dem Schmelzprozess entstehen heiße Abgase sogenannte Gichtgase die in einem Winderhitzer verbrannt werden. Im Winderhitzer wird die über  mehrere Düsenstöcke dem Kupolofen zugeführte Verbrennungsluft auf ca. 550°C vorgewärmt. Zum Schutz des Ofenmantels gegen Überhitzung wird dieser mit Wasser gekühlt. Mit diesem warmen Wasser wird in einem Wärmetauscher das werkseitig genutzte Brauchwasser aufgeheizt. Insgesamt wird der Kupolofen in Bezug auf Energieausnutzung mit einem sehr hohen Wirkungsgrad betrieben. Im Vergleich zum Hochofenprozess hat er außerdem geringe Emissionen an Staub, CO und CO2 sowie Ablagerunge für die keine Verwendung vorhanden ist.

2. Entschwefelung

Durch die Verbrennung des Kokses hat das flüssige Eisen einen Schwefelanteil angenommen der für die weitere Verarbeitung störend wirkt. Das Eisen wird daher auf einer speziellen Schüttelstation durch Kalziumkarbid (auf weniger als 0,01 % Schwefel ) entschwefelt. Darüberhinaus wird auf dieser Station der Siliziumgehalt der Schmelze auf ca. 2 % eingestellt. Während dieser Behandlung über 20 Minuten verliert das flüssige Eisen an Temperatur von ca. 40 °C.

Induktionsrinnenofen als Speicher und zur Homogenierung
Das entschwefelte Eisen wird in den 130 Tonnen fassenden Induktionsrinnenofen eingefüllt, um das aus verschiedenen Abstichen stammende Eisen in seiner Analyse zu homogenisieren. In diesem elektrisch beheizten Rinnenofen ist eine Temperatursteigerung von 30 °C möglich somit ist auch eine Temperaturanpassung möglich.

3. Magnesiumbehandlung zur Ausbildung des Kugelgraphites

Würde das Eisen aus dem Induktionsrinnenofen direkt vergossen so würde es als Grauguss mit lamellarem Graphit erstarren. Für Rohre und Formstücke aus duktilem Gusseisen wird die kugelige Ausbildung des Graphits dadurch erreicht, dass unmittelbar vor dem Vergießen eine Impfung des flüssigen Eisens mit Magnesium erfolgt. Für diese Behandlung wird Magnesium an einer keramischen Tauchglocke befestigt und bis auf den Boden der mit flüssigem Eisen gefüllten Pfanne gedrückt.

Das Magnesium beeinflusst den Kristallisationsprozeß derart, dass die vorrangige Längenausdehnung des Graphitkristalls im Verhältnis zur Dicke von 10 : 1 bis 100 : 1 unterbunden wird. Es wird angenommen, dass sich die Magnesiumatome in das Eisengitter einlagern und die Längenausdehnung der Graphitkristalle so beeinflussen, dass sie gleichmäßig in allen Richtung wachsen. Der Graphit wandelt sich von der Lamellen- zur Kugelstruktur und gibt dem Eisen seine hohen Festigkeits-Eigenschaften. Neben der hohen Zugfestigkeit von 420 [N/mm²] hat der Werkstoff duktiles Gusseisen auch eine beträchtliche Bruchdehnung von 10 [%].

 

Diashow

Kupolofen
Erschmelzen des Eisens im Kupolofen
Entschwefelung
Entschwefelung
Magnesiumbehandlung
Magnesiumbehandlung zur Ausbildung des Kugelgraphites