13.1 Ugnstyper

13.1 Ugnstyper

I dagens mindre gjuterier dominerar de elektriska smältugnarna både räknat i tonnage och antalet ugnar. På större gjuterier för smältning av gjutjärn dominerar kupolugnen som smältugn även om storleken på elektriska ugnar uppgår till uppemot 60 tons smältkapacitet har kupolugnen en fördel genom sin ”kontinuerliga” smältning. För framställning av tackjärn som insatsvara är masugnen viktig att kunna tillverka ett bra gjutgods av gjutjärn. För framställning av stålgjutgods fanns det i Sverige tidigare ett antal ljusbågsugnar för smältning av stål till framställning av stålgjutgods idag är det främst HF-ugnar som används för framställning av stålgjutgods.

 

Skriv ut
Innehållsförteckning

    13.1.1 Översikt och Ugnstyper

    13.1.1.1 Översikt

    Ugnstyperna brukar delas in efter vilken typ av energikälla som används för att värma upp ugnen. Huvudsakligen skiljer man mellan elektriska ugnar och bränsleeldade ugnar (koks och gas, oljeeldade förekommer sällan). Till elektriska ugnar räknas induktionsugnar, ljusbågsugnar och motståndsvärmda ugnar. Bränsleeldade ugnar omfattar kupolugnar, schaktsmältugnar och gaseldade degelugnar. Figuren nedan ger en översikt över de olika ugnstyperna.

    Figur 1. Översikt ugnsutrustningar i gjuterier.

    Ugnstyperna är ofta relaterade till specifika material där lätt- och tungmetaller är kopplade till bränsleeldade ugnar även om det sker en förflyttning till motståndsvärmda ugnar i icke-järnmetallgjuterier. Användningen av den ugnstypen har ökat starkt under senare år på bekostnad av oljeeldade ugnar. Ljusbågsugnar svarade tidigare för en stor del av smältkapaciteten för stålgjutgods men även för att smälta järn. Högfrekvensugnar är den dominerande smältugnen idag för järn- och stålgjuterier medan låg- och medelfrekvensugnar används som varmhållningsugnar och avgjutningsugnar för framställning av gjutjärnsmaterial.

    Följande film från Otto Junker visar exempel på hur en smältugn och en avgjutningsugn fungerar.

    Schmelzofen und Gießofen / Melting Furnace and Pouring furnace.

    13.1.1.2 Ugnstyper

    Här följer en jämförelse av smältning av gjutjärn i kupolugn och degelugn som beaktar respektive smältmetods för- och nackdelar:

     

    Investeringskostnad

    En modern kupolanläggning är en stor investering och kräver – givetvis beroende på omständigheterna – en produktion på cirka 40 000 ton per år eller mer för att vara lönsam jämfört med degelugnarna.

    Figur 2. Chargering sker vanligtvis med en chargeringsvagn.

    Råmaterial

    Generellt kan ett mer lågvärdigt och därmed billigare skrot användas i kupolugnen än i degelugnen. Det beror på att atmosfären i kupolugnen gör att halten av järnoxid kan reduceras. Det är inte fallet i en degelugn där oxider blir slagg.

    En degelugn är också känslig för fuktiga chargeringsmaterial då dessa kan ge upphov till att järn stänker ur ugnen då fukten explosionsartat omvandlas till ånga av den höga temperaturen.

    Vid uppkolning av smälta måste rent kol i form av grafit tillsättas i degelugnen. Detta behövs inte i kupolugnen. Emellertid kan torrt bearbetningsspån användas i degelugnen, vilket är ett billigt alternativ om man har tillgång till det. Nackdelen är att spånet sänker smälthastigheten något.

    Vill man använda spån i en kupolugn måste det briketteras först för att undvika att det lätta spånet följer med ut i utsuget för ugnens avgaser.

    Sammantaget brukar råmaterialkostnaden vara fem till tio procent dyrare för degelugnen.

    Bemanning

    Smältning i degelugn är något mer personalintensiv än smältning i kupolugn. På större anläggningar kan driften av kupolugnen kräva en till två operatörer mer per skift.

    Processtabilitet

    I en elektrisk degelugn, som arbetar satsvis, kan man avvakta förprovsanalyser på kritiska ämnen innan smältan tappas. Vidare kan temperaturen justeras med hänsyn till speciella önskemål. Vidare kan ett konditionsdiagram över resistans och induktans användas för att mäta degelugnens slitage.

    I en kupolugn är smältprocessen betydligt mer komplicerad. Skulle till exempel en analysavvikelse upptäckas tar det över en timmas smältning innan en chargejustering ger effekt eftersom kupolens pipa innehåller så pass mycket redan chargerat material.

    Infodringskostnad

    I degelugnar för gjutjärn används med få undantag kvartsitmaterial. Detta är förhållandevis billigt, men har å andra sidan kort livslängd.

    Kupolugnar är infodrade med mer högvärdiga material, oftast aluminiumoxid med inslag av kiselkarbid och grafit för att bättre motstå slaggangrepp.

    13.2 Degelugnar