November 22, 2025
Vergleich zwischen Lichtbogenöfen und Mittelfrequenz-Induktionsofen
Mittelfrequenz-Induktionsofen weisen im Vergleich zu herkömmlichen Lichtbogenöfen (EAFs) ausgeprägte Raffinierungsfähigkeiten und Prozessanpassungsfähigkeit auf. Im Folgenden werden ihre wichtigsten Unterschiede in Bezug auf die Raffinierungsleistung und die Betriebseigenschaften umrissen.
1. Raffinierungskapazität
- Entphosphorung und Entschwefelung:
EAFs übertreffen Induktionsofen bei der Entfernung von Phosphor und Schwefel, hauptsächlich aufgrund der Schlackenbedingungen. In EAFs erhitzt der Lichtbogen die Schlacke direkt („heiße Schlacke“), was aktive Schlacke-Metall-Reaktionen ermöglicht, die Verunreinigungen effektiv entfernen. Induktionsofen verlassen sich auf die Wärmeübertragung vom geschmolzenen Metall („kalte Schlacke“), was zu weniger reaktiver Schlacke und begrenzter Entschwefelungs-/Entphosphorungsfähigkeit führt.
- Gasgehalt und Legierungsrückgewinnung:
EAFs neigen dazu, höhere Stickstoffgehalte zu liefern, da die Lichtbogenionisation Stickstoffmoleküle dissoziiert, die dann vom Schmelzbad absorbiert werden. Induktionsofen erzeugen im Allgemeinen Stahl mit geringerem Stickstoff-, aber höherem Sauerstoffgehalt. Die Legierungsrückgewinnungsraten sind typischerweise in Induktionsofen höher, da die durch den Lichtbogen verursachten Verdampfungs- und Oxidationsverluste reduziert werden.
2. Ausbeute an Legierungselementen
Legierungselemente weisen in Induktionsofen eine höhere Rückgewinnung auf, da die Oxidations- und Verdampfungsverluste geringer sind. In EAFs fördern hohe Lichtbogentemperaturen die Oxidation, insbesondere beim Schmelzen von Rückläufen (Recycling-Schrott). Zum Beispiel:
- Aluminiumrückgewinnung: Induktionsofen 92‑96 % vs. EAF 85‑90 %
- Wolframrückgewinnung: Induktionsofen 90‑94 % vs. EAF 85‑90 %
Induktionserwärmung minimiert das Abbrennen und macht sie effizienter für die Rückgewinnung wertvoller Legierungen aus Rückläufen.
3. Kohlenstoffkontrolle
Die Induktionserwärmung führt keinen externen Kohlenstoff ein, was die Herstellung von Schmelzen mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt (z. B. bis zu 0,020 % C) ermöglicht. Im Gegensatz dazu verwenden EAFs Graphitelektroden, die unweigerlich den Kohlenstoffgehalt erhöhen (typischerweise ≥0,06 % C). Dies macht Induktionsofen besonders geeignet für kohlenstoffarme, hochlegierte Stähle und Speziallegierungen.
4. Rühren und Reaktionskinetik
Induktionsofen erzeugen ein inhärentes elektromagnetisches Rühren, das die Reaktionskinetik verbessert, die Temperatur- und Zusammensetzungshomogenisierung beschleunigt und die Einschlussschwimmfähigkeit verbessert. Während EAFs mit elektromagnetischen Rührwerken ausgestattet werden können, bleibt ihre Rührwirkung im Allgemeinen unter der von Induktionssystemen. Übermäßiges Rühren in Induktionsofen kann jedoch die Entfernung von Einschlüssen behindern und den Feuerfestverschleiß beschleunigen.
5. Prozesskontrolle
Induktionsofen ermöglichen eine präzisere Kontrolle über Temperatur, Raffinierungszeit und Rührintensität. Bediener können während des gesamten Prozesses problemlos konstante Temperaturen aufrechterhalten und Parameter anpassen, was im Vergleich zu EAFs eine größere Flexibilität bietet.
6. Anwendungen
Angesichts ihrer Vorteile bei der Legierungsrückgewinnung, der Kohlenstoffkontrolle und dem Rühren werden Mittelfrequenz-Induktionsofen häufig für hochlegierte Stähle, Edelstähle, Werkzeugstähle, elektrische Legierungen, Präzisionslegierungen und Hochtemperaturlegierungen verwendet. Sie können als eigenständige Schmelzeinheiten dienen oder in Duplex-Raffinierungsrouten mit sekundären Raffinierungsprozessen (z. B. Elektroschlacke-Umschmelzen, Argon-Sauerstoff-Entkohlung) kombiniert werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass EAFs eine stärkere oxidative Raffinierung und Verunreinigungsentfernung bieten, während Induktionsofen sich durch präzise Zusammensetzungskontrolle, hohe Legierungsausbeute und kohlenstoffarmes Schmelzen auszeichnen – wodurch sie für unterschiedliche metallurgische Anforderungen geeignet sind.
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