Pilotlichtbogenofen

Das IOB betreibt im Tech­no­lo­gie­park Her­zo­gen­rath (TPH) einen Licht­bo­gen­ofen im Pilotmaßstab.

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Das Unter­ge­fäß des Licht­bo­gen­ofens ver­fügt über ein effek­ti­ves Fas­sungs-ver­mö­gen von ca. 40 Litern, was etwa 200 kg flüs­si­gem Stahl ent­spricht. Je nach Zustand der Aus­maue­rung beträgt die Bad­hö­he im Gefäß damit etwa 10 bis 15 cm.

Die maxi­ma­le Wirk­leis­tung beträgt 600 kW bei einem Bogen­strom von maxi­mal 2000 A. Die Anla­ge kann ent­we­der im Gleich- oder Wech­sel­strom­be­trieb mit einer Elek­tro­de und einer im Unter­ge­fäß ein­ge­setz­ten Boden­elek­tro­de oder mit zwei Elek­tro­den im Wech­sel­strom­be­trieb gefah­ren wer­den. Der Auf­bau der Anla­ge gestat­tet dar­über hin­aus den Ein­satz von gebohr­ten Gra­phit­elek­tro­den im Gleich­strom­be­trieb in einem für die betrieb­li­che Anwen­dung rele­van­ten Maßstab.

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Alter­na­tiv kann der Licht­bo­gen­ofen mit Plas­ma­bren­nern betrie­ben wer­den. Ein mit Plas­ma­bren­nern aus­ge­rüs­te­ter Schmelz­ofen ist für die Unter­su­chung der metall­ur­gi­schen Effek­te beson­ders geeig­net, da, im Gegen­satz zu Gra­phit­elek­tro­den, mit was­ser­ge­kühl­ten Metall­bren­nern gas­dich­te Öfen mög­lich sind. Die Haupt­elek­tro­den bestehen aus tho­rier­tem Wolf­ram. Zwi­schen ihnen und dem Bad wer­den mit Argon sta­bi­li­sier­te Licht­bö­gen erzeugt.

Der Ofen­raum ist über pneu­ma­ti­sche Dich­tun­gen gas­dicht abge­schlos­sen, so dass die Atmo­sphä­re nahe­zu belie­big gewählt wer­den kann. Eine Ring­lei­tung um den Ofen ermög­licht seit­li­ches Ein­bla­sen belie­bi­ger Zusatz­ga­se, deren Ein­blas­ra­te mit Hil­fe von Mas­sen­durch­fluss­reg­lern ein­ge­stellt wird. Ein Abgas­ana­ly­se­sys­tem steht zur kon­ti­nu­ier­li­chen Ana­ly­se, zur Kon­trol­le und zum Pro­to­kol­lie­ren der Gas­at­mo­sphä­re wäh­rend der Ver­su­che zur Ver­fü­gung. Die kom­plet­te Schmelz­an­la­ge ist wassergekühlt.

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Der Ofen kann mit einem (Wech­sel­strom­be­trieb) bzw. zwei Spül­stei­nen (Gleich­strom­be­trieb), die im Tie­gel­bo­den ein­ge­baut wer­den, aus­ge­rüs­tet wer­den, so dass die ther­mi­sche und die che­mi­sche Homo­ge­ni­sie­rung der Schmel­ze durch Rüh­ren mög­lich ist.

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Zur Pro­zess­füh­rung ist eine Mess- und Rege­lungs­ein­heit mit einer Spei­cher-Pro­gram­mier­ba­ren-Steue­rung (SPS) als Kern­stück instal­liert, die Anzei­ge­instru­men­te, Bedie­nungs­ele­men­te und Über­wa­chungs­ein­rich­tun­gen, die zu einem siche­ren Betrieb erfor­der­lich sind, ent­hält. Ver­schie­dens­te Funk­tio­nen (Strom­stär­ke, Gas­ver­brauch, Kühl­was­ser­tem­pe­ra­tur usw.) wer­den simul­tan über­wacht und/oder geregelt.

Für die Doku­men­ta­ti­on der Ver­su­che ist ein rech­ner­ge­stütz­tes Sys­tem zur Erfas­sung, Spei­che­rung und Aus­wer­tung der Mess­da­ten instal­liert. Damit wer­den Para­me­ter, wie zum Bei­spiel Leis­tungs­ein­trä­ge, Tem­pe­ra­tu­ren, Drü­cke und Durch­flüs­se, dokumentiert.