Lichtbogenofen

Der Lichtbogenofen (LLO) ist ein Hochtemperaturofen, der durch den elektrischen Lichtbogen zwischen Kohleelektroden das Metall schmilzt. Hauptanwendung ist die Stahlherstellung aus Stahlschrott; als Ladegut kommen zudem Direct Reduced Iron (DRI) oder Pig Iron zum Einsatz.

Aufbau und Funktionsweise: Der Ofen besteht aus einem feuerfest ausgekleideten Reaktor, der in Schacht- oder Topfform ausgeführt ist und durch Elektroden verbunden ist. AC-Lichtbogenöfen arbeiten typischerweise mit drei oder vier Elektroden und Wechselstrom; DC-Ofen nutzen zwei Elektroden und Gleichstrom. Die Beladung aus Schrott, DRI oder Roheisen wird in den Schmelzraum eingeführt. Zusätzlich werden Schlacke, Zuschläge und Legierungselemente eingesetzt.

Prozess: Der Schmelz erfolgt durch den Lichtbogen; währenddessen und danach erfolgen Desoxidation, Entschwefelung und Legierungszugaben. Eine Schlackenschicht trennt das flüssige Metall von Verunreinigungen. Nach dem Erreichen der gewünschten Stahlspezifikation wird der Stahl ausgegossen und weiter veredelt, z. B. durch Desoxidation oder Legierungen.

Betrieb und Umwelt: Moderne EAFs arbeiten mit elektrischen Leistungen von einigen zehn bis über hundert MVA. Der Energieverbrauch liegt typischerweise zwischen 350 und 750 kWh pro Tonne Stahl, abhängig von Schrottqualität und Prozessführung. Vorteile sind hohe Flexibilität, die Nutzung überwiegend recycelten Materials und kurze Rüstzeiten; Nachteile sind hoher Energiebedarf, Abhängigkeit vom Strompreis sowie Emissionen aus Staub, Flugasche und Gasreinigung, die durch Filtration reduziert werden.

Historischer Kontext: Der EAF wurde im 20. Jahrhundert entwickelt und hat sich seit den 1950er Jahren in der Stahlindustrie etabliert. Er dient heute weltweit als zentrale Methode der Stahlerzeugung aus Schrott und wird oft in hybriden Anlagen eingesetzt.