0.9 Ugnar med kontinuerlig chargering

Denna nya generation av ljusbågsugnar är utrustade för kontinuerlig chargering av skrot och andra järnråvaror och ibland även slaggbildare. Olika konstruktiva lösningar för skrotets förvärmning förekommer.

Fördelarna med kontinuerlig chargering är:

• Mindre energiförbrukning
• Effektutnyttjning upp emot 100%
• Mycket jämn elektrisk funktion
• Möjlighet till kontinuerlig tillverkning

Eftersom ugnen ej behöver öppnas vid chargering och man kan förutse kontinuerlig tappning är denna ugnstyp en tänkbar framtida enhet i en löpande produktionskedja från skrot till färdig produkt.

Under början av 1990-talet installerades några ugnar enligt Consteel processen, Figur 11. Råvarorna chargeras via ett horisontellt transportband som går genom en förvärmningsugn utrustad med en sluss på ingångssidan.

Skrotet värms till 500-6000°C av fysiskt och kemiskt värme av avgaserna från ljusbågsugnen varefter skrotet faller ned i ugnen. Både AC- och DC-utförande förekommer. Processen har stor flexibilitet när det gäller val av råvaror. Även flytande tackjärn kan chargeras kontinuerligt. Elektrisk energiförbrukning anges vara mellan 310-390 kWh/ton, syrgasförbrukningen 30-35 m³/ton och produktiviteten för en 180 tons ugn 230 ton/h.

En variant med ett centralt vertikalt schakt för inmatning och förvärmning av skrotet samt ett ovalt ugnsfat med två vertikala elektroder har utvecklats av IHI och ABB i ett DC-utförande, Figur 12. Skrotet förvärms till 8000ºC och avgaserna lämnar schaktet med en temperatur av 2000ºC. Ett system finns för inmatning av det förvärmda skrotet i utrymmet mellan elektroderna där energin från ljusbågarna är koncentrerad. Därför krävs ej vattenkylda paneler i väggarna.

Fördelarna med denna lösning anges vara:

• Elektrisk energiförbrukning cirka 250 kWh/ton
• Samtidigt med injektion av 25 kg/ton kolpulver och 33 m³/ton syrgas
• Lägre ljudnivå
• Ökad ljusbågsstabilitet
• Minskat utsläpp av stoft

Mannesmans Demag har en variant som fått namnet Contiarc, Figur 13. I prototypstadiet är det en DC-ljusbågsugn med ett vertikalt cirkulärt schakt som omger den centrala grafitelektroden.

Skrot tillförs i det cirkulära schaktet i samma takt som smältningen sker. Vid passagen genom schaktet förvärms skrotet av ugnens avgaser, som lämnar schaktet och går till gasrening. Eftersom det alltid finns skrot som skyddar ugnsväggarna kan ljusbågseffekten vara maximal utan problem för det eldfasta materialet. Ugnen är i det närmast tät vilket medför lågt inläckage av luft, den tappas via bottnen och effekten kan vara inkopplad nästan 100% av tiden.

Även Voest-Alpine har en variant, som har testats i pilotskala, Figur 14. Den har ett vertikalt centralt schakt för skrotförvärmning ovanpå en tippbar ljusbågsugn i DCutförande med fyra elektroder, som sitter i valvet utanför förvärmningsschaktet och lutar cirka 45º mot vertikalplanet. De riktas mot det kontinuerligt inmatade skrotet. Man planerar att sätta in syrgaslansar för efterförbränning.