Thermodynamische Modellierung der Wasserstoffentfernung bei reduziertem Druck im VD-Prozess

Die sekundärmetallurgische Behandlung in Stahlwerken dient der Produktion von Stahlschmelzen höchster Qualität. Teil der Sekundärmetallurgie ist die Vakuumbehandlung. Diese wird durchgeführt um die angestrebte Schmelzenqualität einzustellen. Durch die Vakuumbehandlung werden die Konzentrationen der in der Schmelze gelösten Gase wie Wasserstoff und Stickstoff auf den erforderlichen Zielgehalt reduziert. Diese Dissertation konzentriert sich auf die Wasserstoffentfernung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein dynamisches Modell zur Wasserstoffentfernung im VD-Prozess erstellt. Das Modell basiert auf thermodynamischen Grundlagen und arbeitet unabhängig von empirisch ermittelten, anlagenspezifischen Kennwerten. Um das Modell nutzen zu können, ist allerdings eine online-Prozessdatenerfassung erforderlich.
Durch den Abgleich des Modells mit ermittelten Messwerten aus Versuchen unter Laborbedingungen am Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) und Messwerten aus der industriellen Produktion konnte das Modell evaluiert werden.
Die gute Übereinstimmung des IEHK-Modells mit den Messwerten aus den Stahlwerken und den Versuchen am IEHK erlaubte es eine Parameterstudie durchzuführen. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigten den bei der Auswertung der Messwerte gefunden Eindruck, dass für eine erfolgreiche Wasserstoffentfernung nicht unbedingt ein niedriger Vakuumgefäßdruck von 1 mbar notwendig ist. Vielmehr kann auch bei einem Druck von 10 mbar ein Wasserstoffendgehalt von unter 2 ppm erreicht werden, ohne die Behandlungsdauer zu erhöhen. Voraussetzung ist allerdings eine ausreichende und zuverlässige Bodenspülung.