- Elektrostahl
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Der Lichtbogenofen (Elektrolichtbogenofen) ist ein Aggregat (Ofen) zum Einschmelzen von Stahlschrott zur erneuten Verwendung als Stahl-Neuprodukt.
Stahl kann zum einen aus Eisenerz über die Route Hochofen und Konverter hergestellt werden. Energetisch günstiger ist es jedoch, ihn im Lichtbogenofen aus Stahlschrott zu erschmelzen. 2004 wurden in Deutschland 46,4 Mio. Tonnen Rohstahl produziert, davon 31 % mit Lichtbogenöfen, 2003 waren es 44,8 Mio. Tonnen. Für das Jahr 2010 wird von einem Anteil bis zu 40 % ausgegangen.
Lichtbogenofen in einem StahlwerkInhaltsverzeichnis
Produkte
Der Lichtbogenofen wird zur Herstellung von Baustählen, Qualitätsstählen und Rostfreistählen genutzt. Auch wird er zur Herstellung von Kalziumkarbid, Silizium und synthetischen Kristallen verwendet.
Funktion
Beim Lichtbogenofenprozess wird elektrische und chemische Energie zum Aufschmelzen des Einsatzgutes eingesetzt. Dabei wird ein großer Teil der Gesamtenergie in thermische Energie (bis 3500ºC) umgesetzt, die zum Aufschmelzen des Einsatzgutes führt; ein weiterer Anteil führt zur Erwärmung der Ofenzustellung. Die Wärme über dem Lichtbogen, der zwischen der Elektrode und dem Einsatzgut brennt, wird hauptsächlich durch Strahlung auf das Einsatzgut übertragen. Beim Wechselstrom-Lichtbogenofen brennen mehrere Lichtbögen zwischen dem Einsatzgut (bzw. der Schmelze) und der Elektrodenspitze, beim Gleichstrom-Lichtbogen nur einer.
Beim Elektrostahlverfahren wird aus Stahlschrott und weiteren Einsatzstoffen (wie Eisenschwamm) Stahl erschmolzen. Neben dem flüssigen Rohstahl bildet sich aus den nichtmetallischen Einsatzstoffen und Oxiden der Legierungsstoffe eine Schlackenschicht auf der Schmelze. Diese hat die Aufgabe, unerwünschte Bestandteile zu binden und das Stahlbad zu schützen.
Früher war es üblich, nach Einbringen der gewünschten Mengen an Legierungsbestandteilen in das Stahlbad, die Schmelze in eine Pfanne abzulassen und anschließend in der Gießanlage zu vergießen. Heute wird in den meisten Fällen der Elektro-Ofen als reines Einschmelzaggregat zur Erzeugung einer Basisschmelze mit niedrigen Kohlenstoff-, Schwefel- und Phosphor-Gehalten benutzt. Die endgültige Analyse wird erst nach dem Abstechen im Pfannenofen erstellt. Hierdurch ergibt sich eine höhere Analysengenauigkeit und zudem eine erhebliche Energieersparnis. Trotz hoher Energiekosten für Strom sowie für Erdgas und Sauerstoff (für Hilfsbrenner im Gefäß) ist dieses Verfahren sehr flexibel hinsichtlich der Menge der zu erzeugenden Stahlsorten und der verschiedenen Stahlqualitäten.
Bauformen
Der Lichtbogenofen kann als Gleichstromofen (bestehend aus einer Schmelzelektrode und einer Bodenelektrode) oder als Wechselstromofen (bestehend aus drei Schmelzelektroden) ausgeführt werden. Die Lichtbogenlänge wird mittels eines Elektrodenreglers geregelt. An die Stromversorgung der Öfen werden hohe Anforderungen gestellt, die aus dem ungleichmäßigen Brennen des Lichtbogens herrühren; es besteht die Gefahr von unerwünschten Netzrückwirkungen.
Das Ofengefäß selbst besteht aus einem aus Feuerfestmaterial gemauerten Bodengefäß sowie aus einem mit Kühlkörpern versehenen Obergefäß und einem schwenkbaren Deckel. Im Obergefäß sind meist Hilfsbrenner (Erdgas/Sauerstoff) installiert. Bei aufgeschwenktem Deckel werden Schrott und Zusatzstoffe (z. B. Legierungsmittel wie Chrom etc.) über Körbe in den Ofen chargiert. Der Abstich des Stahls erfolgt in eine Pfanne, die Schlacke wird in einen Schlackenkübel abgelassen. Durch neuere Verfahren verzichtet man mittlerweile auf Schlackekübel. Die entstehende Schlacke wird an der gegenüberliegenden Seite des Abstichloches in eine Ebene oder Mulde übergeben, von wo sie entfernt und abtransportiert wird. Dafür wird der ganze Ofen hydraulisch gekippt.
Emissionen
Der Lichtbogenofenprozess emittiert gas- und staubhaltige Stoffe. Erforderlich sind daher wirkungsvolle Absauganlagen und Filter.
Weblinks
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