Elektroofen

Elektroofen, elektrisch beheizter Ofen, der im großtechnischen Maßstab eingesetzt wird und zum Schmelzen von Metallen oder zum Brennen von Keramik dient. In der Technik bezeichnet man diese Vorrichtungen auch als elektrothermische Öfen.

Die einfachste Ausführung ist der so genannte Widerstandsofen. Bei dieser Ofenart wird Wärme auf zwei verschiedene Weisen erzeugt: Bei der einen Bauart wird Strom durch ein den Ofen umgebendes Widerstandselement geleitet. Die andere Bauart nutzt den elektrischen Widerstand des zu erwärmenden Materials aus. Das Heizelement in einem von außen beheizten Ofen kann unterschiedlich aussehen. Bei der einen Variante ist Metalldraht in Form einer Spule um ein Rohr aus feuerfestem Material gewickelt. Die andere Variante ist ohne Wicklung, und das Rohr besteht aus Metall oder einem anderen widerstandsfähigen Material wie z. B. Carborund (Siliciumcarbid). Widerstandsöfen sind besonders für solche Anwendungen geeignet, bei denen kleine Ofenabmessungen exakt steuerbare Temperaturen erfordern. Kleine Modelle verwendet man häufig in Labors und in Werkstätten zur Wärmebehandlung von Werkzeugen. Größere Öfen benutzt man zum Brennen von Keramik und zum Schmelzen von Messing. Mit Widerstandsöfen lassen sich Maximaltemperaturen von 4 100 °C erreichen. Ein technisches Anwendungsbeispiel ist die Herstellung von Graphit.

Zur Herstellung von hochwertigen Legierungen, wie z. B. Qualitätsstählen, dient der Lichtbogenofen. Sein Fassungsvermögen liegt zwischen 225 Kilogramm und 180 Tonnen. Bei diesen Öfen wird die Hitze durch einen Lichtbogen zwischen dem Metallgut und einer oder mehrerer darüber befindlichen Elektroden erzeugt. Der klassische Vertreter dieses Ofentyps hat drei Elektroden, die mit Drehstrom versorgt werden und je einen Lichtbogen aussenden. Die Elektroden bestehen entweder aus Graphit oder Kohle (siehe Kohlenstoff).

Eine jüngere technische Entwicklung ist der Induktionsofen. Er besteht aus einem Schmelztiegel, in dem das Metallgut durch induzierte Wirbelströme erhitzt wird. Der Tiegel ist mit einer Spule umwickelt, durch die hochfrequente Wechselströme geleitet werden. Das Magnetfeld dieser Spule erzeugt Wirbelströme im Schmelzgut. Induktionsöfen haben eine Reihe von Vorteilen: Das Metallgut wird schnell geschmolzen. Bei vergleichsweise niedrigen Frequenzen rühren die induzierten Wirbelströme das geschmolzene Metall um. Da höhere Frequenzen zum Erhitzen effektiver sind, haben manche Induktionsöfen zwei Spulen, eine für hochfrequente und eine für niederfrequente Ströme. Die ersten Modelle arbeiteten mit Frequenzen zwischen 60 und 60 000 Hertz (Schwingungen je Sekunde). Heute gibt es moderne Öfen, die für Frequenzen von einer Million Hertz oder mehr ausgelegt sind.

Ein ganz spezieller Ofentyp ist der so genannte elektrolytische Ofen. Dieser Spezialtyp wird zur Herstellung von Aluminium, Magnesium und Natrium eingesetzt. Durch die Hitze eines Starkstroms wird im Ofen ein Metallsalz geschmolzen. Eine elektrolytische Zerlegung ist unmittelbar damit verbunden. Die Folge ist eine Ablagerung des reinen Metalls an einer Elektrode.