Lichtbogenöfen

Lichtbogenöfen sind elektrothermische Schmelzanlagen, in denen ein Lichtbogen zwischen einer oder mehreren Elektroden und dem zu schmelzenden Werkstoff elektrischen Strom trägt und so Hitze erzeugt. Die Schmelzzone liegt in einer feuerfest ausgekleideten Kammer, deren Boden und Wände hohen Temperaturen und chemischen Belastungen standhalten. Hauptanwendungsbereich ist die Stahlerzeugung aus Schrott oder Direktreduktionsmaterial, aber auch Nicht-Eisenmetalle können mit Lichtbogenöfen geschmolzen werden.

Funktionsweise und Aufbau: In der Kammer wird der Werkstoff zusammen mit Zuschlägen durch den erzeugten Lichtbogen erhitzt, geschmolzen und gegebenenfalls legiert. Die Elektroden bestehen meist aus Graphit oder anderen kohlenstoffhaltigen Materialien. Der Stromfluss kann als Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) erfolgen; DC-Öfen ermöglichen oft eine stabilere Schmelzführung und gezieltere Temperaturregelung. Die Schmelze wird schließlich durch Abführen der Gas- und Schmelzzwecke (Gießen) in einen Tiegel oder Gießpfannen überführt.

Typen und Betrieb: Es gibt überwiegend AC- und DC-Lichtbogenöfen. Im Vergleich zu anderen Primärprozessen bieten Lichtbogenöfen hohe Flexibilität, kurze Rüstzeiten und die Möglichkeit, mit recyceltem Material zu arbeiten. Sie eignen sich besonders für kleinere bis mittlere Produktionsmengen und zur Herstellung von Legierungen.

Umwelt- und Wirtschaftsaspekte: Lichtbogenöfen können CO2-Emissionen pro erzeugter Tonne Stahl reduzieren, insbesondere wenn recycelte Materialien verwendet werden und der Strom aus niedrigen Emissionsquellen stammt. Der Energieverbrauch ist hoch, daher spielen Energieeffizienz, Recyclingquote und Strompreis eine zentrale Rolle für die Wirtschaftlichkeit.

Geschichte: Die Entwicklung der Lichtbogenöfen begann im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert und fand insbesondere nach dem Zweiten Weltkrieg größeren Verbreitung in der Stahlerzeugung.