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TECHNIK
Abb. 15: Ofen nach Entleerung über
Bodenablass und vor der Reinigung
Abb. 16: Messeinrichtung zur Erfassung
der Energieverbrauchswerte der Tauchheizkörper
einen Tiegelofen mit drei Tauchheizkörpern
à 7 kW und 800 kg Schmelzeinhalt
und Stopfenverschluss zur
Restentleerung (Abb. 15). Das Gesamtnettogewicht
des Ofens liegt bei ca.
1,3 Tonnen. Die Ofenverlustleistung
sollte unter 1 kW pro 100 kg Schmelzeinhalt
liegen. Für das Aufheizen der
Schmelze bei geschlossenem Ofen
standen somit mindestens 13 kW Heizleistung
zur Verfügung.
Aufgrund der positiven Resonanz
und der bereits vorliegenden Erfahrungen
mit Tauchheizern wurden die
Kenndaten dieses Versuchsträgers ermittelt.
Dazu wurden die Steuerparameter
des Ofenreglers und die tatsächlichen
Leistungswerte mit einem
in der Heizerzuleitung eingeschleiften
Mess-System (Abb. 16) erfasst und
aufgezeichnet.
Der Ofen wurde lediglich mit den
Tauchheizkörpern vorgeheizt und
nach Erreichen der Vorheiztemperatur
mit Schmelze befüllt. Aufgrund
der limitierten Schmelzkapazität der
Versuchseinrichtung konnte der Ofen
am ersten Tag nur mit 300 kg und erst
am zweiten Tag mit weiteren 300 kg
befüllt werden.
Der geschlossene Ofen mit 600 kg
Schmelzeinhalt zeigt eine Verlustleistung
von ca. 4,5 kWh und eine sehr
konstante Temperaturführung bei T =
730 °C (Abb. 17).
Die Infrarotaufnahme
des
Versuchsofens
nach einer
Woche Betriebszeitbestätigt
die geringeVerlustleistung
(Abb.
18). Wegen des
geringen Energiebedarfs
und
vorhandener
Leistungsreserven
würde
der Ofen auch
bei Ausfall
eines der drei
Heizer nicht einfrieren. Der Austausch
eines defekten Heizers ist bei
gefülltem Ofen möglich.
Zur Ermittlung der Aufheizrate
und des Energiebedarfs wurde die
Schmelze zunächst auf 700 °C abgekühlt.
Die 600-kg-Schmelze wurde
dann auf 750 °C aufgeheizt. Bei einer
Heizrate von 0,6 K/min wurden 19
kWh benötigt (Abb. 19).
Bei offenem Deckel steigt der Energieverbrauch
von 4,5 kWh auf 13 kWh.
Das ist eine Strahlungsverlustleistung
von ca. 8,5 kWh für 0,5 m² Badoberfläche.
Bei sämtlichen Versuchen war
die Grenztemperatur des Heizdrahtes
auf 900 °C limitiert. Damit konnte
eine maximale Schmelzetemperatur
von 800 °C erreicht. Durch Erhöhung
der Grenztemperatur kann sowohl
die Aufheizrate als auch die Maximal-
Schmelzetemperatur noch gesteigert
werden. Dieses Potenzial sollte aber
nur in Ausnahmefällen genutzt werden,
da dies die Lebensdauer der Heizer
negativ beeinflusst.
Der Ofen wurde
nach einer Woche
Testbetrieb über einen
Stopfenverschluss am
Boden entleert. Wegen
der konstruktiven Trennung
von Ofengehäuse
und Heizung wäre eine
Entleerung auch mit
Hilfe eines Staplers mit
Dreheinrichtung über
eine Ausgießschnauze
möglich. Die noch
verbleibende dünne
Aluminiumhaut konnte
Abb. 17: Energieverbrauch im Warmhaltebetrieb bei T = 730 °C
nach Abkühlung leicht aus dem Ofen
entfernt werden.
Zusammenfassung und Ausblick
Aufgrund der vorliegenden Resultate
haben sich die Entwicklungspartner
entschlossen, diese Technologie zu
vermarkten bzw. einzusetzen. Die
vorgestellte Technologie ist flexibel,
um Schmelzebehälter in nahezu jeder
gewünschten Form nach kundenspezifischen
Vorgaben anzufertigen.
Derzeit wird diese Heiztechnik bei
verschiedenen Betrieben in der Aluminiumbranche
getestet.
Seit Anfang dieses Jahres steht eine
weiterentwickelte Heizergeneration
mit gesteigertem Leistungspotenzial
zur Verfügung. Durch eine verbesserte
Keramik wurde der Heizeinsatz
auf die Kundenbedürfnisse angepasst.
Ein größerer Windungsdurchmesser
des Heizdrahteinsatzes erlaubt eine
Verkürzung der Heizzone bei iden-
Abb. 18: Infrarotbild bei 600 kg Schmelzeinhalt und 730 °C
Schmelzetemperatur. Wegen des geringen Emissionsgrades
wurde zur Messung der tatsächlichen Oberflächentemperatur
ein Emissionslack (senkechter Streifen) aufgesprüht.
68 ALUMINIUM · 6/2007