0.6.1 Normal ljusbågsugn (singelugn)
Processen omfattar under tiden tappning till tappning följande tempon vid två-korgs chargering: chargering av första korgen, smältning, andra korgen, smältning, fosforraffinering, färskning, reducerande slagg med svavelraffinering och tappning samt avlagning. För att utnyttja tiden för inkoppling av tillgänglig effekt kan raffinering, desoxidation och slutjusterig av analys och gjuttemperatur förläggas utanför den egentliga ljusbågsugnen. Detta kallas skänkmetallurgi eller sekundärmetallurgi och kommer att behandlas i ett separat avsnitt.
En jämförelse mellan AC-ugnar och DC-ugnar visar att den senare har en elektrodförbrukning på 1-1,5 kg/ton mot AC-ugnens 2-3 kg/ton, men även värden under 2 kg/ton förekommer för det senare alternativet. Skillnaden i kostnaden för elektrodförbrukningen minskas dock av att AC-ugnar använder elektroder med en diameter på 600 mm, DC-ugnar använder ofta elektroder med en diameter mellan 700 och 750 mm vilka är cirka 20% dyrare. Förekomsten av bottenelektrod i DC-ugnarna medför högre kostnader för konstruktion och underhåll vilket till viss del kompenseras av lägre kostnader för eldfast material.
Både den inre och yttre ljudnivån runt en ljusbågsugn är mycket besvärande vid
korgchargering och när effekten är inkopplad. En DC-ugn orsakar 50-60% mindre
ljudnivå än en AC-ugn, men olika konstruktiva åtgärder pågår för att minska skillnaden. Personalen skyddas mot buller genom att ugnen styrs från ljudisolerade rum och det närliggande samhället avskärmas med hjälp av vallar och höga murar.
Omröring av stålbadet är viktigt för utjämning av temperatur och analys speciellt i
badets perifera delar. Vid kontinuerlig chargering är omröring av betydelse för att
undvika flytande klumpar av osmält material. I DC-ugnar fås en elektromagnetisk
omröring när strömmen passerar badet. I en AC-ugn krävs omröring med inert gas
genom dysor i ugnsbottnen för att badet skall bli lika homogent som i en DC-ugn.
Om kolpulver och syrgas injiceras via dysor under badytan skapas en effektiv omröring. Detsamma gäller när fossila bränslen och syrgas injiceras.
En ytterligare metod att förbättra ljusbågsugnens teknologi och därigenom minska tillverkningskostnaderna är att förbränna CO med syrgas inom ugnen. Samtidigt förbränns eventuellt förekommande vätgas. Processen kan styras online genom mätning av avgasernas analys. Utvecklingen av efterförbränning är en direkt följd av införandet av skummande slagg genom injektion av kolpulver och syrgas.
Många fördelar kan uppnås om ljusbågsugnen görs tät för att undvika inläckage av luft. Mängden kväve, som måste värmas, minskar, metallutbytet ökar genom minskad oxidation och energiförbrukningen för utsug av avgaser minskar.En ytterligare fördel är att både NOx och stoftmängden sjunker.
I Tabell 1 visas jämförande driftsresultat för en DC-ugn och en AC-ugn. Värdena har sammanställts från uppgifter i litteraturen. Av tabellen framgår den något högre elektrodförbrukningen för AC-ugn. I litteraturen anges den till 1,8-3 kg/ton. Vid samma ugnspraxis är energiförbrukningen ungefär densamma för de två ugnstyperna. Om efterförbränning tillämpas kan energiförbrukningen gå under 400 kW/ton och chargetiden bli kortare än en timme. Samtidigt ökar syrgasförbrukningen till över 30 m3/ton. Den kan uppgå till 50 m3/ton för efterförbränning och skummande slagg.
Produktionskapaciteten för moderna ugnar ligger strax under 1 miljon ton/år. Av litteraturen framgår att vid en kombination av efterförbränning och injektion av syrgas och fossila bränslen har en energibesparing gjorts på mer än 25 %. Verkligt låga värden 270 kWh/ton rapporteras från en 155 tons ugn där en viss mängd flytande tackjärn chargerades under nedsmältning av skrot och direktreducerat järn.
Tabell 1. Jämförelse mellan driftsdata.
