Argon syreavkolning

Raffinering av ett 9,5 % CrMoWVNbN stål i ett argon, syreavkolningskärl (AOD)

Argon oxygen decarburization ( AOD ) är en process som främst används vid tillverkning av rostfritt stål och andra högkvalitativa legeringar med oxiderbara element som krom och aluminium . Efter initial smältning överförs metallen sedan till ett AOD-kärl där den kommer att utsättas för tre raffineringssteg; avkolning , reduktion och avsvavling .

AOD-processen uppfanns 1954 av Lindé Division av The Union Carbide Corporation (som blev känd som Praxair 1992).

Bearbeta

AOD-processen är vanligtvis uppdelad i tre huvudsteg: avkolning, reduktion och avsvavling.

Avkolning

Före avkolningssteget bör ytterligare ett steg tas i beaktande: avsilikonisering , vilket är en mycket viktig faktor för eldfast foder och ytterligare förfining.

Avkolningssteget styrs av förhållandet mellan syre och argon eller kväve för att avlägsna kolet från metallbadet. Förhållandena kan göras i valfritt antal faser för att underlätta reaktionen. Gaserna blåses vanligtvis genom en topplans (endast syre) och munstycken i sidorna/bottnen (syre med en inert gashölje). Blåsningsstegen tar bort kol genom kombinationen av syre och kol som bildar CO-gas.

4 Cr _(bad) + 3 O ₂ → 2 Cr ₂ O _{3 (slagg)}

Cr ₂ O _{3 (slagg)} + 3 C _(bad) → 3 CO _(gas) + 2 Cr _(bad)

För att driva reaktionen till bildandet av CO sänks partialtrycket av CO med argon eller kväve. Eftersom AOD-kärlet inte är externt uppvärmt används blåsstegen även för temperaturkontroll. Förbränningen av kol ökar badtemperaturen. I slutet av denna process finns cirka 97 % av Cr kvar i stålet.

Minskning

Efter att en önskad kol- och temperaturnivå har uppnåtts går processen till reduktion. Reduktion återvinner de oxiderade elementen såsom krom från slaggen. För att uppnå detta görs legeringstillsatser med element som har en högre affinitet för syre än krom, med antingen en kisellegering eller aluminium. Reduktionsblandningen innehåller även kalk (CaO) och flusspat (CaF ₂ ). Tillsatsen av kalk och flusspat hjälper till att reducera Cr ₂ O ₃ och hantera slaggen, vilket håller slaggvätskan och volymen liten.

Avsvavling

Avsvavling uppnås genom att ha en hög kalkkoncentration i slaggen och en låg syreaktivitet i metallbadet.

S _(bad) + CaO _(slagg) → CaS _(slagg) + O _(bad)

Så tillsatser av kalk tillsätts för att späda ut svavel i metallbadet. Dessutom kan aluminium eller kisel tillsättas för att avlägsna syre. Andra tillsatser av trimlegering kan läggas till i slutet av steget. Efter att svavelnivåerna har uppnåtts avlägsnas slaggen från AOD-kärlet och metallbadet är klart för tappning. Det tappade badet skickas sedan antingen till en omrörningsstation för ytterligare kemisk trimning eller till en gjutmaskin för gjutning.