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.

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.

tph1Zur Prozessführung ist eine Mess- und Regelungseinheit mit einer Speicher – Programmierbaren – Steuerung (SPS) als Kernstück installiert, die Anzeige-instrumente, Bedienungselemente und Überwachungseinrichtungen, die zu einem sicheren Betrieb erforderlich sind, enthält. Verschiedenste Funktionen (Stromstärke, Gasver-brauch, 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.