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TECHNIK
Alternatives Ofenkonzept für die Aluminiumgießerei
W. Müller, Bonn; S. Jais, Hamburg; F. Reusch, Diez
Energie und Rohstoffpreise sind
die zunehmenden Kostenfaktoren
in Aluminiumgießereien. Der
Energiekostenanteil beeinflusst
die Kalkulation und somit die
Wettbewerbsfähigkeit der Gießereien.
In dieser Branche werden
überwiegend elektrisch beheizte
Gießöfen eingesetzt. Neben dem
Energieverbrauch muss der Kunde
auch für die vom Stromversorger
bereitgestellte Anschlussleistung
zahlen. In der Praxis wird sie
ungleichmäßig abgerufen und
bei Überschreitung vorgegebener
Leistungslimits treten zusätzliche
Kosten auf.* Zukünftig werden
Gießereien mit weiter steigenden
Energiepreisen rechnen müssen.
Ursache ist die Zunahme des weltweiten
Energiebedarfs und die begrenzten
Ressourcen fossiler Energieträger.
Der Einsatz intelligenter
Technologien trägt bei richtigem
Umgang zu einer effizienten und
flexiblen Nutzung teurer Energieträger
bei.
Abb 1: Ofen teilgefüllt mit 3 Tauchheizern
Typische Gießöfen im Formguss
sind außenbeheizte Tiegelöfen oder
deckenbeheizte Wannenöfen als
ND- oder Dosierofen (Abb. 2 und 3).
Diese sind in der Regel fest mit der
Gießanlage verbunden, so dass die
Versorgung der Öfen mittels Transportpfannen
erfolgt. Der zusätzliche
* Einen guten Einblick liefert die Studie Effiziente
Energieverwendung in der Industrie – Teilprojekt
„Metallschmelzbetriebe“ des Bayerischen Landesamtes
für Umweltschutz. Nähere Infos unter:
(http://www.bayern.de/lfu//luft/index.html).
Abb. 2: Niederdruck-Wannenofen Abb. 3: Tiegelofen
Umfüllvorgang führt zu einem Mehraufwand
in der Gießerei und häufig
auch zu einem Temperatur- und Qualitätsverlust.
Aufbauend auf den Erfahrungen mit
Tauchheizern in ND-Öfen bei Hydro
Aluminium in Bonn haben die Firmen
Drache Umwelttechnik und Thermocoax
ein alternatives Ofenkonzept für
den Schwerkraftguss entwickelt, das
für die rauhen Bedingungen in den
Gießereien geeignet ist.
Die Energieeinbringung bei
Gießöfen erfolgt in der Regel mittels
Wärmestrahlung, als Beispiel häufig
verwendeter Gießöfen sind ein
Niederdruck-Wannenofen und ein
Tiegelofen dargestellt. Hohe Aufheizraten
erfordern hohe Temperaturen
der Heizelemente, um die benötigten
Wärmemengen in die Schmelze
übertragen zu können. Diese hohen
Temperaturen erfordern einen entsprechenden
Aufwand hinsichtlich
der Isolierung, so dass ein relativ
großes Ofengehäuse die Folge ist. Im
ND-Guss bedeutet das einen unnötig
hohen Gasverbrauch zur Druckapplikation.
Durch die indirekte Beheizung
bei Tiegelöfen ist eine hohe Wärmeleitung
beim Tiegelmaterial notwendig.
Die eingesetzten Materialien haben
nur begrenzte Standzeiten und ver-
Abb. 4: Prinzipskizze für Tiegelofen mit
Tauchheizkörper
lieren über die Zeit an Wärmeleitung.
Bei Tiegelbruch oder Heizungsausfall
muss der Ofen aus der Produktion genommen
werden.
Tauchheizung
Das in Abb. 4 dargestellte Tauchheizkonzept
vermeidet die genannten
Nachteile und wird in modifizierter
Form in einem ND-Ofen seit mehreren
Jahren bei Hydro in Bonn erfolgreich
betrieben. Bei diesem Ofentyp
ist die Heizung direkt in der Schmelze
positioniert und die benötigte Leistung
wird durch Wärmeleitung in
die Schmelze übertragen. Dies findet
bevorzugt im unterem Bereich des
Ofens statt, der die Schmelze mit der
höheren Dichte (niedrigere Temperatur)
aufweist.
Erste Versuche mit Tauchheizern
wurden bei der F&E in Bonn bereits
2000 mit verfügbaren Systemen
durchgeführt. Es wurden zwei unterschiedliche
Heizertypen getestet:
Variante 1 mit einem metallischen
Heizdraht, Variante 2 mit einem SiC-
Abb. 5: Infrarotaufnahme der Tauchheizer
mit SiC-Einsatz (2 Heizlängenvarianten)
64 ALUMINIUM · 6/2007
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