Wie funktioniert ein elektrischer Lichtbogenofen?

Elektrolichtbogenöfen (oder Lichtbogenöfen) sind Hochtemperaturöfen, die elektrische Hochspannungsströme als primäres Heizelement verwenden. Diese Öfen wurden 1907 in Frankreich erfunden und sind ein wesentlicher Bestandteil des Eisen- und Stahlrecyclings. Sie sind in "Mini-Mühlen" zu sehen, die Eisenschrott zur Wiederverwendung recyceln. Lichtbogenöfen werden auch bei der Stahlherstellung eingesetzt. Das Design dieser Öfen macht sie so einfach, dass sie auch von Bastlern zu Hause gebaut werden können.

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Vier Ofentypen

Heutzutage gibt es in Gießereien vier Haupttypen von Öfen: Kupolöfen, Induktionsöfen, Tiegelöfen und Lichtbogenöfen. Jede von ihnen verwendet unterschiedliche Methoden, um die gleiche allgemeine Aufgabe zu erfüllen - Metall oder Schrott mit einer unglaublichen Menge an Wärme einzuschmelzen, so dass es geformt und für alles verwendet werden kann, von der Konstruktion über die Elektronik bis hin zu üblichen Haushaltsgegenständen. Die spezifischen Verwendungszwecke jedes Ofentyps hängen von seiner Funktionsweise und der primären Wärmequelle ab. So werden beispielsweise Kupolöfen durch Verbrennung von Koks, Kohle und Kalkstein beheizt und eignen sich vor allem für die Verarbeitung von Eisenerz, während Induktions- und Tiegelöfen, die mit elektrisch geladenen Kupferspulen bzw. Heizplatten beheizt werden, eine effiziente und kontrollierte Leistung erbringen Hitze, die sie perfekt für die Bearbeitung von Metallen wie Messing, Aluminium, Kupfer und Gold macht. Lichtbogenöfen fungieren als eine Art Mittelweg. Indem sie sowohl Elektrizität als auch optional festen Brennstoff als Wärmequelle verwenden, können sie sowohl Eisenschrott als auch Eisenerz zu Stahl verarbeiten.

Bogenkomponenten

Ein Elektrolichtbogenofen ist im Wesentlichen ein riesiger hitzebeständiger Kessel, der von drei Graphitspitzen angetrieben wird. Der Ofen hat einen abnehmbaren wassergekühlten Deckel, der die Graphitspitzen hält und an große Stromleitungen angeschlossen ist, die als Elektroden dienen. Wenn der Deckel angehoben ist, kann der Ofen mit einer beliebigen Kombination aus Eisenschrott, Eisenerz, Flussmittel und festen Brennstoffen beladen werden. Wenn die Elektroden geschlossen und dicht befestigt sind, können sie in den Schrott abgesenkt werden, um den Schmelzprozess zu starten.

Metal machen

Lichtbogenöfen schmelzen Schrott und Erz mithilfe ihrer Graphitelektroden ein. Wenn Strom in den Ofen eingespeist wird, springt der Strom zwischen den beiden stromführenden Elektroden und in die neutrale, geerdete Elektrode. Die elektrischen Hochspannungslichtbögen, die durch diese Graphitspitzen erzeugt werden, geben große Mengen an direkter und Strahlungswärme ab, die den Inhalt des Ofens schmelzen. Wenn auch feste Brennstoffe in den Ofen gegeben wurden, überträgt sich die Wärme von den Elektroden auf den Brennstoff und setzt ihn in Brand, wodurch die Gesamtwärme erhöht wird. Wenn das geschmolzene Metall gebrauchsfertig ist, kann es zum Gießen und Schmieden durch eine spezielle Öffnung am Ofen abgelassen werden. Der gesamte Vorgang kann nur eine Stunde dauern.

Nachteile des Lichtbogenofens

Obwohl Lichtbogenöfen nützlich sind und große Mengen von Altmetall in relativ kurzer Zeit verarbeiten können, haben sie aufgrund ihrer Eigenschaften einige Nachteile, die vor ihrer Verwendung berücksichtigt werden müssen. Lichtbogenöfen verbrauchen vor allem unglaublich viel Elektrizität - bis zu dem Punkt, an dem die Verwendung von industriellen Lichtbogenöfen bekanntermaßen zu Stromflimmern in der Region führt und die Nutzungszeiten in der Regel auf Zeiten begrenzt sind, in denen Elektrizität nicht häufig verwendet wird. Sie sind ebenso wie andere Ofentypen laut und erfordern ein nahe gelegenes Stahlwerk oder eine andere Metallverarbeitungsanlage, um die darin hergestellten Produkte effektiv zu nutzen.

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