Was ist ein Lichtbogenofen?
Ein Lichtbogenofen, auch bekannt als Lichtbogenofen (EAF), ist eine Anlage, bei der ein Lichtbogen verwendet wird, um Materialien, typischerweise Metalle, auf den Schmelzpunkt zu erwärmen. Ein typischer Lichtbogenofen schmilzt das Material oder die sogenannte "Ladung", indem über einen Elektrodensatz elektrischer Strom durch die Ladung geleitet wird. Eine Kombination aus der durch den Stromdurchgang erzeugten Wärme und dem Lichtbogen auf der Ladungsoberfläche schmilzt das Material. EAFs sind in Forschungs- und Zahnersatzlabors, Gusseisengießereien und Stahlproduktionsstätten zu finden und können interne Kapazitäten von einigen Pfund bis zu 400 Tonnen oder mehr aufweisen. Lichtbogenöfen haben gegenüber anderen Ofentypen mehrere deutliche Vorteile.
Ein Elektrolichtbogenofen besteht normalerweise aus einer Schale mit Seitenwänden und einer Schüssel am Boden. Ein versenkbarer Dachabschnitt, durch den die Graphitelektroden abgesenkt werden, deckt den Ofen ab. Der Schalenabschnitt der Schale ist mit einer Schicht aus feuerfestem Material ausgekleidet, die als Herd bekannt ist. Der Hahn oder Auslauf zum Ablassen des geschmolzenen Metalls befindet sich entweder an der Seite der Schale oder am Boden der Schüssel. Die Elektroden haben im Allgemeinen einen runden Querschnitt und bestehen aus Gewindeabschnitten, die das Hinzufügen neuer Abschnitte ermöglichen, wenn die Elektrode abbrennt.
In einem Lichtbogenofen können Wechselstrom- oder Gleichstromquellen verwendet werden. Der durchschnittliche Lichtbogenofen eines Stahlwerks wird mit einer Spannung von 400 bis 900 Volt bei 44.000 Ampere oder mehr betrieben, die von Transformatoren mit Nennleistungen von etwa 60.000.000 Voltampere (60 MVA) gespeist werden. Ein Lichtbogenofen dieses Typs kann ungefähr 80 Tonnen geschmolzenen Stahl pro Stunde erzeugen. Die Größe der Lichtbogenöfen reicht von kleinen Einheiten, die in Forschungslabors für etwa ein Pfund Ladung verwendet werden, bis hin zu massiven Stahlwerksanlagen, in denen Hunderte Tonnen Material geschmolzen werden können. Die größten dieser Öfen haben eine Kapazität von mehr als 300 Tonnen und verwenden Stromversorgungen mit einer Leistung von 300 MVA oder mehr.
Der Prozess des Lichtbogenschmelzens ist relativ einfach. Sobald die Schüssel oder der Herd des Ofens mit Ausgangsmaterial gefüllt ist, werden die Elektroden abgesenkt, bis sie die Ladung berühren. Der elektrische Strom wird dann typischerweise bei niedrigeren Spannungen angelegt, um den Prozess zu starten. Der Stromfluss durch die Ladung in Verbindung mit der Strahlungsenergie des Lichtbogens erhöht die geladene Wärme bis zu einem Punkt, an dem sie schmilzt. Sobald die Charge vollständig geschmolzen ist, wird ihre Temperatur und chemische Zusammensetzung über entfernte Sonden oder Lanzen überprüft; Wenn alles in Ordnung ist, kann die Metallschmelze abgezapft oder abgegossen werden.
Die in den Öfen verwendeten Rohstoffe werden häufig durch die Zugabe von Roheisen, gebranntem Kalk und Dolomit ergänzt. Diese Additive fördern das richtige chemische Gleichgewicht in der Stahlschmelze und bilden Oberflächenschlacke, die Verunreinigungen herausschwimmt und die Ladung isoliert. Lichtbogenofenanlagen bieten viel mehr Flexibilität als andere Ofentypen. Sie können ein exklusives Angebot an Altmaterial verwenden und ihre Produktion kann je nach Bedarf variiert werden. Lichtbogenöfen können auch schnell heruntergefahren und neu gestartet werden, was bei Hochöfen nicht der Fall ist. Sie sind auch billiger zu installieren und verbrauchen weniger Strom pro Tonne Endprodukt.