Bogen ofen

Arcbögenöfen-Typen

Ein Arcbogenofen ist eine Art elektrischer Ofen, der das Schmelzen und die Rückführung von Materialien mit einem Lichtbogen durchführt. Er spielt eine sehr wichtige Rolle in der Metallurgie. Das zu schmelzende Material wird in der Regel zwischen zwei oder mehr Elektroden platziert oder direkt auf die Elektrode gelegt. Der hochfließende elektrische Strom erzeugt Wärme durch Elektrodenstrahlung sowie durch Lichtbogenentladung. Die Erde ist in der Regel die Sekundärelektrode. Darüber hinaus verwenden Elektrobogenöfen eine Vielzahl von Stahlherstellungstechniken, um flüssigen Stahl in Rohstahl für die Stahlindustrie zu verwandeln.

Die folgenden Absätze beschreiben mehrere Elektrobogenöfen im Detail:

• Conarc-Öfen

  Der Conarc-Elektrobogenofen-Transformator mit einem Kippofen oder einem Kippofen, der üblicherweise als Primärbehälter zum Schmelzen und Raffnieren von Stahl aus Schrott oder DRI (direkt reduziertes Eisen) als Hauptinputmaterial verwendet wird. Conarc-Öfen verwenden eine Kombination aus Lichtbögen und schäumender Schlacke, um den Stahl gleichzeitig im selben Behälter zu raffnieren. Dies wird auch als "Schmelzen mit Schlacke" bezeichnet, ein einzigartiges Merkmal von Conarc-Öfen. Die Transformatoren, die in Conarc-Öfen verwendet werden, sind entscheidend für die Versorgung mit dem elektrischen Strom, der für den Lichtbogenschmelzprozess benötigt wird. Sie passen die Spannung und den Strom an die Elektroden an und stellen so eine effiziente und kontrollierte Stahlproduktion sicher. Elektrobogen-Transformatoren wandeln Wechselstrom (AC) aus dem Stromnetz in Drehstrom (AC) um, um den Ofen zu versorgen. Der verarbeitete Stahl hat eine Vielzahl von Anwendungen.

• Drehstrom-Lichtbogenöfen

  Diese Arten von Arcbögenöfen/Öfen werden auch als konventionelle EAFs bezeichnet. Sie bestehen aus einem elektrischen Versorgungsleiter sowie drei Elektroden für Elektroofen, die in der Regel im oberen Bereich des Ofendachs befestigt und später in den Ladeschmelzofen getaucht werden. Der so zwischen den Elektroden und der Ladung erzeugte Lichtbogen führt zur Aufschmelzung der Ladung. Drehstrom-Lichtbogenöfen zeichnen sich durch ihre Elektrodenkonfiguration und die drehstrombetriebenen AC-Stromquellen aus, die zahlreiche industrielle Anwendungen unterstützen.

• Sechsphasen-Lichtbogenöfen

  Diese Öfen verwenden sechs Elektrodenanschlüsse anstelle von Dreielektrodensystemen. Die Abgriffe sind in Gruppen von zwei an gemeinsamen Elektrodenstützen angeschlossen, wodurch die Lichtbogenlänge erhöht und die Leistungsverteilung über die Ladung verbessert wird. Solche Öfen haben in der Regel niedrige Betriebskosten und bieten eine hohe Effizienz.

• Untergetauchte Lichtbogenöfen

  Ein Elektrobogenofen (EAF) für die Stahlherstellung oder die Produktion anderer Metalle besteht aus einem Behälter in Form eines umgekehrten, abgeschnittenen Kegels, der mit feuerfestem Material bei hohen Temperaturen ausgekleidet ist. Das Ladungsmaterial wird durch den Lichtbogen zwischen den Kohlenstoff- oder graphitierten Elektroden und dem durch die Wärme des Lichtbogens gebildeten Flüssigkeitsbecken elektrisch erhitzt. Bei der untergetauchten Lichtbogenheizung wird die Elektrode in das Ladungsmaterial eingetaucht, um die Energieübertragung zu verbessern.

Spezifikation und Wartung

• Flexibilität: Der Produktionsplan ist flexibel, so dass die Bediener und Werksleiter den Zeitplan an die wechselnden Bedürfnisse des Marktes anpassen können. Die Arbeit kann in mehreren Schichten geleistet werden, und einige Prozesse können gestoppt oder geändert werden, um in einer anderen Phase zu laufen.
• Kapazität: Die Kapazität einer Elektrobogenofen-Stahlherstellung umfasst die Berücksichtigung der monatlichen Kapazität, der Schrottmischverhältnisse, der Energiefaktoren und der Sender-Einstellungen. Die Umsetzung einer Strategie zur Steigerung der Kapazität bei gleichzeitiger Senkung der Energiekosten kann von Vorteil sein.
• Qualität: Das chemische Verhalten des Schrotts, des Warmmetalls und des in einem Elektrobogenofen hergestellten Stahls wird durch die statische und dynamische Anpassung des Elektrodenverbrauchs beeinflusst. Reduzierte Energiekosten sind ebenfalls das Ergebnis intelligenter Anpassungen.
• Konstruktion: Elektrobogenöfen (EAF) sind mit einem Rahmen ausgestattet, der den Ofenbehälter, das Dach, den Ladebehälter, die Elektrodenstützen und die Hydrauliksysteme trägt. Der Ofenbehälter besteht aus einem Stahlschmelztiegel oder einer Wanne, die mit Isoliermaterial und feuerfestem Material ausgekleidet ist, um die Umgebung vor Hitze zu schützen. Eine Elektrode, die aus drei Graphitstäben besteht, leitet elektrische Energie. Ein Kühlwassersystem verhindert eine Überhitzung während des Betriebs, und die Abwärme wird über ein Wärmerückgewinnungssystem genutzt.
• Produktionsprozess: Die vom Elektrobogenofen verwendeten Produktionsprozesse umfassen das Schmelzen von Stahl, die Raffination und die Schlackenbildung. Beim Schmelzen wird Stahlschrott in einem Sauerstoff-Schrott-Gemisch gebadet, und Oxidation findet statt, wenn Legierungselemente entfernt werden. Schlacke entsteht, wenn Verunreinigungen an den Legierungselementen im flüssigen Stahl aufschwimmen.
• Sicherheitsvorkehrungen: Sicherheitsvorkehrungen während des Betriebs in einem Elektrobogenofen umfassen die Sicherstellung, dass das gesamte Kühlwasser fließt, das Zuhören auf Änderungen im Lichtbogen-Sound, das Beobachten des Elektrodenverschleißes, das Überprüfen von feuerfesten und isolierenden Ausfällen sowie das Beachten aller Änderungen in den Schmelzeigenschaften und das sofortige Reagieren. Die Einbindung und Aufsicht menschlicher Bediener ist unerlässlich.

Allgemeine Wartung für einen EAF:

• Elektrode: Eine überwachte Verbrauchsrate ist entscheidend, um Ausfallzeiten und Elektrodenwechsel zu minimieren.
• Feuerfestmaterialien: Sie sollten regelmäßig inspiziert und sofort repariert werden, wobei ein Ersatz oder eine Reparatur von Feuerfestmaterialien so schnell wie möglich erfolgen sollte.
• Kühlsysteme: Die Wasserdurchflussraten werden überwacht, um eine Überhitzung und Beschädigung von Bauteilen zu verhindern, und Lecks oder Verstopfungen werden sofort inspiziert und behoben.

Durch die Einhaltung dieser Spezifikationen und Wartungsempfehlungen können die Leistung und Zuverlässigkeit des Elektrobogenofens verbessert werden.

Branchenszenarien

• Schmelzen industrieller Materialien

  Die Hauptanwendung von Elektrobogenöfen ist das Schmelzen industrieller Materialien wie Metalle (insbesondere Stahl), Glas und Keramik. Dies wird durch die Erzeugung eines Lichtbogens zwischen Graphitelektroden und dem im Zentrum des Ofens befindlichen Einsatzmaterial erreicht. Diese Öfen sind in der Stahlindustrie weit verbreitet, insbesondere für Spezialstahlsorten, die präzise chemische Zusammensetzungen und Temperaturregelungen erfordern.

• Metallurgische Anwendungen

  Neben dem Schmelzen übernehmen Elektrobogenöfen weitere wichtige Aufgaben in der Metallurgie, wie z. B. die Raffination von Metallen. Durch die Anpassung der Temperatur, des Sauerstoffgehalts und anderer atmosphärischer Steuerungen im Ofen können Verunreinigungen entfernt werden, um eine verbesserte Qualität zu gewährleisten. Elektrobogenöfen produzieren auch Nichteisenmetalle wie Kupfer, Zink und Aluminium. Diese werden typischerweise mit Elektrobogenöfen gekoppelt, die spezielle Extraktions- und Verarbeitungseinheiten für diese Metalle enthalten.

• Keramik- und Glasproduktion

  Die Glasproduktionsindustrie (ob für Behälter, Flachglas oder Glasfasern) ist stark auf Modelle des Elektrobogenofens angewiesen, die für Glas ausgelegt sind. Dies führt zu einem makellosen Glas ohne Einschlüsse. Außer den Lichtbögen wird nichts verwendet, um die erforderliche Schmelztemperatur zu erreichen. Elektrobogenöfen gewährleisten so die Exzellenz des Endprodukts, indem die Glasschmelzbecken in einer schadstofffreien Umgebung erhalten bleiben.

• Bau- und Feuerfestindustrie

  Die Bauindustrie verwendet in großem Umfang Materialien, die in Elektrobogenöfen hergestellt werden, wie z. B. Stahl und Keramik (einschließlich feuerfester Materialien). Diese Materialien spielen eine entscheidende Rolle in der Infrastrukturentwicklung, einschließlich Wohn-, Gewerbe- und Industrieprojekten. Darüber hinaus spielt der Elektrobogenofen eine Schlüsselrolle bei der Zementherstellung. Der Hauptrohstoff, Klinker (zusammen mit anderen Zuschlagstoffen), wird häufig in Elektrobogenöfen verarbeitet und gesintert. Die hohen Temperaturen, die in diesen Öfen erreicht werden, ermöglichen die Bildung von Zementklinker, der für die Zementherstellung unerlässlich ist. Elektrobogenöfen sind in der Zementindustrie von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei der Herstellung von Schlackenzement.

So wählen Sie einen Arcbogenofen

Es gibt viele Möglichkeiten, einen Lichtbogenofen auszuwählen. Einige basieren auf dem Ansatz der industriellen Anwendungsbedürfnisse, während andere sich auf technische Spezifikationen stützen.

• Industrielle Anwendung: Diese Methode stimmt die physikalischen Anforderungen des beabsichtigten Materials mit den Eigenschaften des Ofens ab. So kann ein Stahlwerk einen Lichtbogenofen mit großer Kapazität bevorzugen, um das Schmelzen von Hochvolumenschrottstahl zu bewältigen.
• Verarbeitetes Material: Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften, die spezifische Lichtbogenofen-Typen erfordern. So benötigt Zirkonoxid einen Gleichstrom-Lichtbogenofen, da er instabile Kristalle erzeugt, wenn er auf über 1.000 Grad erhitzt wird.
• Elektroden: Wählen Sie die geeigneten Lichtbogenofen-Elektroden, die genügend Strom leiten können, um das Material zu erhitzen. So benötigt eine Titandioxidschlacke eine selbstgebackene Elektrode, um Titandioxid zu produzieren. (Eine selbstgebackene Elektrode ist eine Elektrode, die während des Schmelzprozesses gebildet und verbraucht wird.)
• Temperaturanforderungen: Stimmen Sie den Ofentyp auf den Schmelzpunkt des Materials ab. So erfordert ein Material mit einem Schmelzpunkt von 1.800 Grad einen Ofen, der für diese Temperatur und darüber hinaus ausgelegt ist.
• Ofenkapazität: Wählen Sie eine Ofengröße basierend auf der benötigten Tonnage pro Stunde der Produktion. Wenn beispielsweise die Produktionsanforderungen ausreichen, um monatlich 500 Tonnen Material zu verarbeiten, dann würde ein 10 MT (metrische Tonnen) Elektrobogenofen mit einer geeigneten Wärmemenge gewählt, um diese monatliche Kapazität zu erreichen.
• Energiequelle: Es muss eine Energiequelle gewählt werden, wie z. B. Elektrizität für einen Elektrobogenofen oder Holz für einen indirekten Lichtbogenofen. Die Energiequelle sollte genutzt werden, um wirtschaftliche Nachhaltigkeit zu gewährleisten.
• Alter: Neu oder alt, das Alter des Lichtbogenofens beeinflusst Faktoren wie Technologie, Effizienz und Wartungsverlauf. Ein moderner Lichtbogenofen ist aufgrund seiner schnelleren Schmelzzeiten und niedrigeren Energiekosten zu bevorzugen.
• Wirtschaftlichkeit: Eine wirtschaftliche Analyse muss durchgeführt werden, indem die Kosten pro Tonne verarbeitetem Material berechnet werden, um den Kaufpreis, die Energiekosten sowie den Elektroden- und Elektrodenverbrauch pro Tonne Material zu berücksichtigen. Dies ist der wichtigste Faktor, der dem Käufer bei der endgültigen Entscheidung hilft.

Arcbogenofen-Fragen und Antworten

F1 Gibt es andere Bezeichnungen für einen Lichtbogenofen?

A1 Ja. Manche nennen ihn Elektrobogenofen oder Elektrobogenöfen.

F2 Wer hat den Elektrobogenofen erfunden?

A2 Die Erfindung des Elektrobogenofens geht auf Dr.-Ing. Stassano im Jahr 1907 zurück.

F3 Was sind die Trends auf dem Markt für Elektrobogenöfen?

A3 Der Markt für Elektrobogenöfen bewegt sich in Richtung nachhaltigerer Praktiken. Die Hersteller streben nach Öfen mit höherer Energieeffizienz. Die Nachfrage nach Öfen, die Schrott in Kombination mit anderen Rohstoffen verwenden können, steigt. Es gibt auch eine zunehmende Bevorzugung von Öfen mit intelligenten Öfen, die über Automatisierungs- und Überwachungsfunktionen verfügen.

F4 Welche Herausforderungen stehen dem Markt für Elektrobogenöfen bevor?

A2 Die wichtigsten Herausforderungen für den Markt sind die hohen Anschaffungskosten für die Installation von Elektrobogenöfen. Nicht alle Gebiete der Welt verfügen über eine stabile Stromversorgung. Dies macht den Elektrobogenofen zu einer weniger geeigneten Option. Die Qualität des Stahlschrotts kann variieren, wenn der Hersteller des Elektrobogenofens keine direkte Kontrolle über die Lieferkette hat.