13.4.1 Ljusbågsugnar
Elektrisk energi tillförs via en transformator. Ljusbågsugnen matas med tre-fasväxelström eller likström. Mycket höga strömstyrkor kan förekomma. Ugnsfatet kan vickas framåt och bakåt för att möjliggöra tappning av stålet respektive avslaggning. Många ugnar är utrustade med en induktiv omrörare under ugnsbotten för att underlätta bland annat avslaggning. Valvet med elektroderna kan svängas åt sidan för att möjliggöra chargering, som sker i etapper genom att en korg med skrot sänks ned i ugnsfatet. Tackjärn och legeringar kan ingå i beskickningen. Tackjärn eller råjärnspellets tillsätts innan tappning under blåsning med syrgas för att höja temperaturen i badet och få en högt skummande slagg.
13.4.2 Historia
Ljusbågsugnen uppfanns av fransmannen Pichon med ett patent 1883 där han beskrev att metoden var en utmärkt metod att smälta metaller och mineraler.
För smältning av stålskrot med elektrisk energi lanserade Sir William Siemens 1879 en ugn med två horisontellt liggande elektroder med ljusbågen ovanför smältan. Utbytet av energitillförsel till smältan var inte den bästa och även infodringen försvann fort. Omkring 1890 började Heroult att utveckla en smältugn för framställning av ferrolegeringar. Ugnen utvecklades sedan och blev till smältugnen som idag benämns som ljusbågsugn. Följande bild visar på ett schematisk vis hur utvecklingen av en elektrisk ugn såg ut till en början
Heroult installerade i början av 1900-talet två små ljusbågsugnar i Kortfors-Ödvalla utanför Karlskoga. Hur en sådan ugn kunde se ut visas i följande bild som är tagen av Jonas Sjöholm. Ugnen från 1909 finns att beskåda i Ljungby.
13.4.3 Ljusbågsugnens konstruktion
Storleken på ljusbågsugnar varierar från 5 ton upp till 150 ton för växelströmsugnar medan den största ugnen för likström är på 480 ton.
Ljusbågsugnen består av en plåtmantel för väggar och botten med eldfast material ofta i form av magnesit-, kromit-, eller dolomittegel. Ovanför smältan är det vattenkylda paneler monterade liksom de flesta ugnar även har i valvet. Ugnen har en inspektionslucka som kan öppnas och tappa av slagg när ugnen tippas bakåt ca 15°. Öppningen används även för tillsats av vissa legeringsmaterial under raffineringsfasen. Tappsnyten är på de flesta moderna ugnar ersatt med ett excentriskt bottenhål i det som tidigare var tappsnyt (se bild) Det excentriska bottentapphålet fyller två funktioner dels att uppnå en kontrollerad tappning dels att få ett slaggfritt stål. Det senare uppnås genom att strax innan tappning rulla in en eldfast boll med en densitet lite högre än slaggens. Därmed stänger bollen tapphålet när nästan allt stål har runnit ut ur ugnen.
Valvet har öppningar för elektroder, tre vid växelström och en till fyra vid likström. Det är hål för rökgaser och ett femte hål för chargering med järnsvampspellets. Utvecklingen går mot en kontinuerlig smältmaskin där skrot förvärmas i höga skackt av rökgasen med skroten förs ned mot ugnen. När skrotet smälts ner tillsätts en sammansättning av material som får slaggen att skumma.
Förutom den metallurgiska effekten är detta för att uppnå effektivare värmeöverföring mellan grafitelektroderna och smältan och undvika för stor värmpåverkan på de vattenkylda panelerna. Samma sak gäller när så kallad lansning sker under raffineringen.
Följande principskiss visar hur en ljusbågsugn kan ut vid ett stålverk.
http://www.iipinetwork.org/wp-content/Ietd/content/electric-arc-furnace.html
