Vad är en bågugn?
En bågugn, även känd som en elektrisk bågsugn (EAF), är en installation som använder en elektrisk båge för att värma material, vanligtvis metaller, till smältpunkten. En typisk bågugn smälter materialet, eller "laddning" som det är känt, genom att leda en elektrisk ström genom laddningen via en uppsättning elektroder. En kombination av värmen som genereras av den aktuella passagen och ljusbågen på laddningsytan smälter materialet. EAF finns i forsknings- och tandproteslaboratorier, gjutjärngjuterier och stålproduktionsanläggningar och kan ha inre kapacitet som sträcker sig från ett par kilo till 400 ton eller mer. Bågugnar har flera distinkta fördelar jämfört med andra ugnstyper.
En elektrisk bågugn består vanligtvis av ett skal med sidoväggar och en skål i botten. En infällbar taksektion, genom vilken grafitelektroderna sänks, täcker ugnen. Skålens skåldel är fodrad med ett skikt av eldfast material känt som härden. Kranen eller pipen som används för att tömma bort den smälta metallen är antingen monterad på skalets sida eller i botten av skålen. Elektroderna är generellt runda i tvärsnitt och består av gängade sektioner som gör det möjligt att lägga till nya sektioner när elektroden brinner bort.
Antingen växelström (AC) eller likström (DC) kraftkällor kan användas i en bågugn. Den genomsnittliga bågugnen i stålverk fungerar på en 400 till 900 volt strömförsörjning vid 44 000 ampere eller mer från transformatorer med en klassificering av cirka 60 000 000 volt ampère (60 MVA). En bågugn av denna typ kan producera cirka 80 ton smält stål per timme. Bågugnar sträcker sig i storlek från små enheter som används i forskningslaboratorier som håller omkring ett kilo laddning till massiva stålanläggningar som kan smälta hundratals ton material. Den största av dessa ugnar har en kapacitet på över 300 ton och använder kraftförsörjning på 300 MVA eller mer.
Processen med bågsmältning är ganska enkel. När ugnsskålen eller eldstaden har fyllts med råmaterial sänks elektroderna tills de kommer i kontakt med laddningen. Den elektriska strömmen appliceras sedan, vanligtvis vid lägre spänningar för att starta processen. Strömflödet genom laddningen i samband med strålningsenergin från ljusbågen höjer laddningsvärmen till en punkt där den smälter. När laddningen helt har smält, kontrolleras dess temperatur och kemiska sammansättning via fjärrprober eller lanser; om allt är korrekt kan den smälta metallen tappas eller hällas av.
De råvaror som används i ugnarna kompletteras ofta genom tillsats av svinjärn, bränd kalk och dolomit. Dessa tillsatser främjar den korrekta kemiska balansen i det smälta stålet och bildar ytslagg som flyter ut föroreningar och isolerar laddningen. Bågugnsinstallationer erbjuder mycket mer flexibilitet än andra ugnstyper; de kan använda en exklusiv leverans av skrotmaterial och deras produktion kan varieras efter behov. Bågsugnar kan också snabbt stängas av och starta om, vilket inte är fallet med masugnar. De är också billigare att installera och använda mindre kraft för att använda per ton färdig produkt.