Verfahren im Unterpulverofen (SAF).

Der Prozess des Unterlichtbogenofens (SAF)

Der Unterlichtbogenofen-Prozess arbeitet durch die intermittierende Zugabe von Rohmaterialien in den Ofen unter Verwendung eines Beschickungssystems. Eine Abstichmaschine sorgt dafür, dass das Materialbett auf dem geeigneten Niveau bleibt. Geschmolzene Legierung wird periodisch aus dem Ofen abgestochen und fließt in Pfannen oder andere Behälter, bevor sie zum Gießen in Formen transportiert wird. Das Endprodukt nimmt nach dem Abkühlen Gestalt an. Eisenschlacke wird intermittierend durch eine spezielle Schlackeabstichöffnung abgeführt.

Hauptausrüstung des Unterlichtbogenofens

Das SAF-System umfasst mehrere Schlüsselkomponenten:

Ofenkörper & Auskleidung
Ofendeckel
Kurzschlussnetzwerk
Wasserkühlsystem
Abgas- & Entstaubungssystem
Abwärmenutzungssystem
Elektrodenhülse
Elektrodenhalte-, -gleit- und -hebesystem
Beschickungs- & Entnahmesystem
Steuerungssystem
Durchbrenneinrichtung
Hydrauliksystem
SAF-Transformator und zugehörige elektrische Ausrüstung

Ofenkörper

Der Ofenkörper besteht aus einer Stahlhülle und einer feuerfesten Auskleidung:

Ofenhülle‌: Bestehend aus einer Bodenplatte, Seitenplatten, Verstärkungsreifen und Rippenplatten. Er hat typischerweise eine kreisförmige Ausführung mit dicken Stahlseitenplatten, die von einem in Beton verankerten Kanalstahlrahmen getragen werden.
Auskleidung‌: Hergestellt aus hochtonerde-, magnesia- und kohlenstoffbasierten Feuerfestmaterialien. In der Nähe der Abstichöffnung werden erstklassige Magnesiasteine und -materialien verwendet, oft in Kombination mit anderen Feuerfestmaterialien wie kohlenstoffhaltigen Kieselsäuresteinen.
Anforderungen an die Hülle‌: Muss ausreichend Festigkeit aufweisen, um der starken Wärmeausdehnung der Auskleidung standzuhalten, Heiz- und Kühlzyklen zu bewältigen und materialeffizient und herstellbar zu sein. Die Hülle enthält eine integrierte Abstichöffnung.
Ofendeckel

Der Deckel auf abgedichteten Öfen wird aus feuerfesten Steinen und Materialien hergestellt, wobei wassergekühlte Stahlträger als Gerüst dienen. Er verfügt über drei Elektrodenanschlüsse für die Elektrodenhalter, die vom Deckel isoliert sind. In der feuerfesten Mauerwerk werden Temperaturmessbuchsen mit Schutzrohren installiert, um die Ofenatmosphärentemperatur unter dem Deckel zu überwachen.

Rauchhaube

Die Haube dichtet die Ofenöffnung ab, enthält Strahlungswärme und erfasst Rauchgase, die während des Schmelzens entstehen, wodurch die Arbeitsumgebung verbessert wird. Sie ist eine geschweißte Stahlkonstruktion (oft sechseckig), bestehend aus Deckplatten, Seitenwänden, Türen und einem Stützgerüst, das auf der Bedienplattform sitzt.

Abgasauslassrohr

Dieses System erzeugt einen Unterdruck innerhalb der Haube (über natürliche Zugluft oder ein Gebläse), um Rauch abzusaugen. Jeder Ofen hat typischerweise zwei Rauchfänge, die aus Stahlplatten und -profilen bestehen. Eine Rauchfangbaugruppe umfasst einen unteren wassergekühlten Abschnitt, der auf der Haube sitzt, einen Verbindungsrohrabschnitt, der nach außen führt, und ein Glockenventil (betrieben von einem Hydraulikzylinder) zum Öffnen/Schließen des Rauchfangs. Im geschlossenen Zustand werden die Gase zum Entstaubungssystem geleitet.

Elektrodenhalter

Dies ist eine Kernkomponente des SAF, bestehend aus:

Leitfähige Vorrichtung‌: Umfasst traditionell Schleifringe (zur Stromverteilung und -ausgleich), leitfähige Kupferrohre und Kupferfliesen (wassergekühlt, Rotguss). Kupferfliesen übertragen Strom auf die Elektrode.
Haltevorrichtung‌: Übt Druck über Kupferfliesen auf die Elektrodenhülse aus.
Gleit- & Hebevorrichtungen‌: Werden zur Elektrodenlängenanpassung und -positionierung verwendet.
Haltezylinder‌: Auch als Elektrodenaußenzylinder bezeichnet, er hält den Halter und die Elektrode auf, wodurch eine vertikale Bewegung ermöglicht wird.
Elektrodenhülse‌: Enthält die Elektrodenpaste, die zum Sintern der Verbrauchselektrode dient.

Der Kontaktdruck der Kupferfliese zur Elektrode beträgt typischerweise 0,05–0,15 MPa. Die Elektroden-Sinterzone ist ein kritischer Bereich für die Festigkeit.

Elektrodenhebevorrichtung

Diese Vorrichtung passt die Elektrodenlichtbogenlänge an, um den Schaltungswiderstand und den Strom zu steuern. Die Hubgeschwindigkeit variiert mit der Ofenleistung und dem Elektrodendurchmesser (z. B. 0,2–0,5 m/min für Durchmesser >1 m). Der typische Hubweg beträgt 2,1–2,6 Meter.

Kurzschlussnetzwerksystem

Das Kurzschlussnetzwerk überträgt Niederspannungs-Hochstrom-Leistung vom Transformator zu den Elektroden. Seine Auslegung ist entscheidend für die elektrische Effizienz und die Minimierung des Verbrauchs von NE-Metallen. Die wichtigsten Anforderungen sind:

Ausreichende Strombelastbarkeit.
Minimierter Widerstand.
Geringe induktive Reaktanz.
Ausreichende Isolierung und mechanische Festigkeit.
Kompensation des Kurzschlussnetzwerks

Das Kurzschlussnetzwerk trägt etwa 70 % der Reaktanz des Systems bei, was zu einem niedrigen natürlichen Leistungsfaktor (oft 0,7–0,8) führt. Dies reduziert die Transformator-Effizienz, verschwendet Energie und kann zu Strafen durch die Energieversorger führen. Die Implementierung einer Kompensation (Blindleistungskompensation und Phasenausgleich) ist ein wirksames Mittel zur Senkung des Energieverbrauchs und zur Verbesserung der Schmelzeffizienz.

Hochspannungs-Stromversorgungssystem

Dieses System umfasst Hochspannungsisolatoren, Spannungs-/Stromwandler und Vakuumleistungsschalter. Es gewährleistet eine zuverlässige Stromversorgung des Ofens und gleichzeitig die Aufrechterhaltung der Sicherheit und der Betriebskontrolle.

Wir sind ein professioneller Elektroofenhersteller. Für detailliertere Informationen und technischen Support wenden Sie sich bitte an unseren Vertriebsingenieur unter susan@aeaxa.com.