Technische Definition
Der Lichtbogenofen (EAF) ist eine Schlüsselkomponente im integrierten System der Direktreduktion (DRI) und der Stahlherstellung im Lichtbogenofen. Seine Hauptfunktion besteht darin, festes Einsatzmaterial – entweder direktreduziertes Eisen (DRI/HBI) oder Stahlschrott – mithilfe von Hochleistungs-Lichtbögen zu schmelzen, die zwischen Graphitelektroden und dem Einsatzmaterial erzeugt werden. Der Ofen wandelt dieses Einsatzmaterial in flüssigen Stahl um, der dann für weitere Raffinations- und Gießprozesse bereit ist. Der EAF arbeitet als Chargenprozess, wobei jede Charge (Schmelze) typischerweise 50–120 Tonnen Schrott oder DRI aufnimmt. Der Ofenmanteldurchmesser reicht von 5 bis 7 Metern, und das Gesamtgewicht einschließlich feuerfester Auskleidung und Strukturkomponenten liegt typischerweise zwischen 300 und 600 Tonnen. Die Transformatorenleistung, die die Schmelzrate bestimmt, beträgt typischerweise 60–150 MVA, mit Elektrodendurchmessern von 500–700 mm, um den Stromdichteanforderungen zu entsprechen. Während des Betriebs beträgt der Elektrodenstrom pro Phase typischerweise 60–100 kA, und die Lichtbogenspannung liegt zwischen 300 und 600 V, um die Lichtbogenstabilität zu gewährleisten. Die Abstichtemperatur beträgt typischerweise 1600–1650°C, was für eine ordnungsgemäße Pfannenmetallurgie erforderlich ist. Der Stromverbrauch hängt von der Schrottqualität ab und liegt typischerweise zwischen 500 und 700 kWh pro Tonne flüssigen Stahls. Die Abstich-zu-Abstich-Zeit, vom Chargieren bis zum Abstich, beträgt typischerweise 45–60 Minuten. Der Kühlwasserfluss für Paneele und Decke beträgt typischerweise 200–400 m³/h. Der Betriebsdruck, typischerweise 1,0–1,6 MPa, muss eingehalten werden; Abweichungen davon könnten die Dichtungsleistung beeinträchtigen. Alle Werte sind typische Referenzbereiche und müssen für das spezifische Modell und die Anwendung verifiziert werden. Normen wie IEC 60076 für die Transformatorenleistung, nicht als Konformitätsnachweis. Bestätigen Sie immer modellspezifische Werte und Normen mit dem Hersteller oder Lieferanten.
Funktionsprinzip
Elektrische Energie wird über einen Lichtbogen in thermische Energie umgewandelt. Hochstrom wird durch Graphitelektroden geleitet, wodurch ein intensiver Lichtbogen entsteht, der Temperaturen über 3000°C erreicht. Dieser Lichtbogen erhitzt und schmilzt das metallische Einsatzmaterial (DRI/Schrott) direkt im feuerfest ausgekleideten Gefäß. Der Ofen arbeitet chargenweise, wobei die Elektroden abgesenkt werden, um den Lichtbogen zu zünden, und die Wärme durch Strahlung und Konvektion auf das Einsatzmaterial übertragen wird. Der flüssige Stahl wird abgestochen, sobald die gewünschte Temperatur und Zusammensetzung erreicht sind.
