Die Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen basiert aufElektrodenUm Lichtbögen zu erzeugen, wird elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Im Lichtbogen schmilzt das Schmelzgut, Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor werden entfernt und notwendige Elemente (wie Kohlenstoff, Nickel, Mangan usw.) hinzugefügt, um Stahl oder Legierungen mit verschiedenen Eigenschaften zu schmelzen. Die elektrische Heizung ermöglicht eine präzise Temperaturregelung im Ofen und erzeugt Abgase mit niedriger Temperatur. Der Wirkungsgrad des Lichtbogenofens ist höher als der eines Konverters.
Die Entwicklung der EAF-Stahlherstellung blickt auf eine rund 100-jährige Geschichte zurück. Obwohl andere Verfahren stets mit Herausforderungen und Konkurrenz in der Stahlproduktion konfrontiert sind, insbesondere durch die hocheffiziente Sauerstofferzeugung, steigt der Anteil der EAF-Stahlproduktion an der weltweiten Stahlproduktion weiterhin kontinuierlich. Anfang der 1990er-Jahre machte EAF-Stahl weltweit ein Drittel der gesamten Stahlproduktion aus. In einigen Ländern war EAF die wichtigste Stahlherstellungstechnologie, und der Anteil des in diesem Verfahren produzierten Stahls lag dort um 70 % höher als in Italien.
In den 1980er Jahren verbreitete sich die Stahlproduktion im Elektrolichtbogenofen (EAF) durch Stranggießen und entwickelte sich allmählich zu einem energiesparenden Produktionsprozess, der die Schrottvorwärmung im Elektrolichtbogenofen, das Schmelzen, das Raffinieren, das Stranggießen und das kontinuierliche Walzen umfasste. Der Lichtbogenofen diente hauptsächlich der schnellen Verarbeitung von Anlagenschrott als Rohmaterial für die Stahlherstellung. Um die Instabilität des Lichtbogens, die Dreiphasen-Stromversorgung und die Stromunsymmetrie sowie die gravierenden Auswirkungen auf das Stromnetz von Wechselstrom-Lichtbogenöfen grundlegend zu überwinden, wurde die Entwicklung von Gleichstrom-Lichtbogenöfen vorangetrieben und diese im ersten Jahrhundert industriell eingesetzt.
Mitte der 1990er Jahre wurden Gleichstrom-Lichtbogenöfen mit nur einer Graphitelektrode weltweit weit verbreitet eingesetzt (bei einigen Gleichstrom-Lichtbogenöfen gab es auch Öfen mit zwei Graphitelektroden).
Die deutliche Reduzierung des Graphitelektrodenverbrauchs ist der größte Vorteil des Gleichstrom-Lichtbogenofens. Vor Ende der 1970er Jahre lag der Graphitelektrodenverbrauch in Wechselstrom-Lichtbogenöfen bei 5–8 kg pro Tonne Stahl, was 10–15 % der gesamten Stahlkosten ausmachte. Durch verschiedene Maßnahmen konnte der Graphitelektrodenverbrauch auf 4–6 kg bzw. die Produktionskosten auf 7–10 % gesenkt werden. Der Einsatz von Hochleistungs- und Ultrahochleistungs-Stahlerzeugungsverfahren reduziert den Elektrodenverbrauch auf 2–3 kg/T Stahl. Bei Gleichstrom-Lichtbogenöfen, die nur eine Graphitelektrode benötigen, lässt sich der Graphitelektrodenverbrauch auf unter 1,5 kg/T Stahl senken.
Sowohl Theorie als auch Praxis zeigen, dass der Verbrauch einer einzelnen Graphitelektrode im Vergleich zum Wechselstrom-Lichtbogenofen um 40 bis 60 % reduziert werden kann.
Veröffentlichungsdatum: 06.05.2022