Elektroschmelzofen
Ein Elektrolichtbogenofen ist ein extrem heißer geschlossener Raum, in dem Wärme durch elektrischen Lichtbogen erzeugt wird, um bestimmte Metalle wie Schrottstahl ohne Veränderung der elektrochemischen Eigenschaften des Metalls zu schmelzen.
Hier wird zwischen den Elektroden ein elektrischer Lichtbogen erzeugt. Dieser elektrische Lichtbogen wird zum Schmelzen des Metalls verwendet. Lichtbogenöfen werden zur Herstellung von Ministahlschienen und Stahlstäben eingesetzt. Der Elektroofen hat die Form eines vertikalen Gefäßes aus Feuerfestziegeln. Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Elektroöfen. Diese sind Wechselstrom- (AC) und Gleichstrom- (DC) betriebene Elektroöfen.
Gleichstrom-Lichtbogenofen
Der Gleichstrom-Lichtbogenofen ist im Vergleich zum Wechselstrom-Lichtbogenofen neuer und fortschrittlicher. Im Gleichstrom-Lichtbogenofen fließt der Strom vom Kathoden zum Anoden. Dieser Ofen hat nur eine einzige Graphitelektrode, und die andere Elektrode ist am Boden des Ofens eingebettet. Es gibt verschiedene Methoden, um die Anode am Boden des Gleichstromofens zu befestigen.
Die erste Anordnung besteht aus einer einzelnen Metallanode, die am Boden platziert ist. Sie wird gekühlt, da sie sich schnell erhitzt. In der nächsten Anordnung ist die Anode das leitfähige Herdgestein mit C-MgO-Beschichtung. Der Strom wird an die Kupferplatte, die am unteren Teil positioniert ist, gegeben. Hier erfolgt die Kühlung der Anode durch Luft. In der dritten Anordnung fungieren Metallstäbe als Anode. Sie sind in MgO-Masse eingebettet. In der vierten Anordnung sind die Anoden dünne Blätter, die in MgO-Masse eingebettet sind.
Vorteile des Gleichstrom-Lichtbogenofens
Reduzierung des Elektrodenverbrauchs um 50%.
Fast gleichmäßiges Schmelzen.
Reduzierung des Energieverbrauchs (5 bis 10%).
Reduzierung des Flickerns um 50%.
Reduzierung des Verbrauchs von Feuerfestmaterialien.
Verlängerung der Lebensdauer des Herdes.
Wechselstrom-Lichtbogenofen
Im Wechselstrom-Elektroofen fließt der Strom zwischen den Elektroden durch die Ladung im Metall. In diesem Ofen werden drei Graphitelektroden als Kathoden verwendet. Der Schrott selbst wirkt als Anode. Im Vergleich zum Gleichstrom-Lichtbogenofen ist dieser kostengünstiger. Dieser Ofen wird am häufigsten in kleinen Öfen eingesetzt.
Konstruktion des Lichtbogenofens
Wie oben erwähnt, ist der Elektroofen ein großes, mit Feuerfestziegeln ausgekleidetes aufrechtes Gefäß. Dies wird in Abbildung 2 dargestellt.
Die Hauptteile des Elektroofens sind das Dach, der Herd (unterer Teil des Ofens, wo das flüssige Metall gesammelt wird), die Elektroden und die Seitenwände. Das Dach verfügt über drei Löcher, durch die die Elektroden eingeführt werden. Das Dach besteht aus Aluminiumoxid- und Magnesit-Chromit-Ziegeln. Der Herd enthält Metall und Schlacke. Die Neigungsmechanik wird verwendet, um das flüssige Metall in die Krippe zu gießen, indem der Ofen verschoben wird. Für das Entfernen der Elektroden und das Beladen des Ofens (Auffüllen von Schrottmaterialien) ist eine Dachrückzugmechanik integriert. Um die Gesundheit der Bediener zu schützen, wird auch eine Rauchabzugseinrichtung rund um den Ofen vorgesehen. Im Wechselstrom-Elektroofen werden drei Elektroden verwendet. Diese sind kreisrund. Graphit wird als Elektrodenmaterial verwendet, da es eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Kohlenstoffelektroden werden ebenfalls verwendet. Das Positioniersystem für die Elektroden hilft, die Elektroden automatisch hoch- und runterzufahren. Die Elektroden oxidieren stark, wenn die Stromdichte hoch ist.
Transformator: –
Der Transformator liefert die elektrische Versorgung für die Elektroden. Er befindet sich in der Nähe des Ofens und ist gut geschützt. Die Leistung eines großen Lichtbogenofens kann bis zu 60 MVA betragen.
Funktionsprinzip des Elektrolichtbogenofens
Das Funktionieren des Elektroofens umfasst das Beladen der Elektroden, die Schmelzperiode (Schmelzen des Metalls) und die Raffination. Der schwere und leichte Schrott in einem großen Korb wird mit Hilfe von Abgasen vorgeheizt. Um die Bildung der Schlacke zu beschleunigen, werden gebrannter Kalk und Spat zugefügt. Das Beladen des Ofens erfolgt, indem das Dach des Ofens bewegt wird. Je nach Bedarf findet auch das Beladen mit flüssigem Metall statt.
Nächste Phase ist die Schmelzperiode. In dieser Periode werden die Elektroden auf den Schrott heruntergefahren. Dann wird zwischen der Elektrode und dem Metall ein Lichtbogen erzeugt. Aus Schutzgründen wird eine niedrige Spannung gewählt. Nachdem der Lichtbogen durch die Elektroden abgeschirmt ist, wird die Spannung erhöht, um den Schmelzvorgang zu beschleunigen. In diesem Prozess werden Kohlenstoff, Silicium und Mangan oxidiert. Für die Erzeugung eines großen Lichtbogens ist ein geringerer Strom erforderlich. Der Wärmeverlust ist hierbei auch geringer. Der Schmelzvorgang kann durch tiefes Eintauchen der Elektroden beschleunigt werden.
Die Raffinationsphase beginnt während des Schmelzens. Bei der Einphasen-Schlackenpraxis ist die Entfernung von Schwefel nicht notwendig. Nur die Entfernung von Phosphor ist erforderlich. Bei der Zweiphasen-Schlackenpraxis müssen jedoch sowohl Schwefel als auch Phosphor entfernt werden. Nach der Deoxidation wird in der Zweiphasen-Schlackenpraxis die oxidierende Schlacke entfernt. Anschließend wird mit Hilfe von Aluminium oder Ferromangan oder Ferrosilicium deoxidiert. Wenn die Badchemie und die erforderliche Temperatur erreicht sind, wird das Bad deoxidiert. Dann ist das flüssige Metall bereit für den Abzapf.
Zur Kühlung des Ofens können tubuläre Druckpaneele oder Hohlraum-Sprühvorrichtungen verwendet werden.
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