Research Directory of the Brandenburg University of Applied Sciences

Versuche am Industrieschmelzofen
Die erzielten Versuchsergebnisse wurden in einer abschließenden
Versuchsreihe bei gleichbleibender Methodikam
Industrieofen (siehe Abb. 3.10) überprüft, jedoch
unter Verzicht auf Reinigungssalz und Behandlungszeiten
über 2 Stunden. Das Verhältnis vorgelegter
Schmelze zu eingesetzter Ofenkrätze lag aufgrund der
Ofengröße mit 5 - 7:1 deutlich auf Seiten der Schmelze,
wodurch sich die Aufschmelz- und Erwärmungszeit
trotz gleicher spezifischer Heizleistung wie beim Versuchsstand
stark verkürzte. Das in Abb. 3.7 gezeigte
Verhalten der Rückschmelzrate konnte bestätigt werden.
Bei Verzicht auf eine Krätzeentnahme bis zur blanken
Schmelze ließ sich die Rückschmelzrate auf durchschnittlich
47 % steigern. Als Ursache hierfür kommt
vorrangig die verringerte Verschleppung nutzbarer
Schmelze in Betracht. Dabei konnte zu keiner Zeit die
vom Ofenpersonal befürchtete Krustenbildung am Tiegel
beobachtet werden, da Einbauten und schwer zugängliche
Bereiche mit ihrem Potential für Ankrustungen
im Ofen fehlten.
Energetische Betrachtungen
Die energetische Betrachtung der Rückschmelzversuche
lieferte eine praktische Unabhängigkeit des Verlustwärmestroms
von der Tiegelfüllung. Entscheidend
ist vielmehr die thermische Auslastung des Ofens, d.h.
ein Teil- oder Vollastbetrieb. Die Messungen ergaben
für den Versuchsofen einen linearen Anstieg des Verlustwärmestroms
mit der thermischen Auslastung
(siehe Abb. 3.11). Im Warmhaltebetrieb sind thermische
Ofenauslastung und Verlustwärmestrom gering. Für die
realisierten Tiegelfüllungen zwischen 70 und 100 kg
ergaben sich spezifische Verlustwärmeströme von 13 -
18 W/kg. Der spezifische Energiebedarf hängt dann von
der angestrebten Behandlungs- bzw. Warmhaltezeit ab.
Schmelz- und Aufheizbetrieb führen wegen hoher thermischer
Ofenauslastung zu hohen Verlustwärmeströmen.
Der spezifische Energiebedarf hierfür einschließlich
der Wärmeverluste betrug 0,18 kWh/kg Ofenkrätze.
Im Rückschmelzprozess überwiegen jedoch die Haltezeiten
deutlich, so dass der spezifische Energiebedarf
je nach Tiegelfüllung bei längeren Warmhaltezeiten die
Größenordnung des zum Schmelzen erforderlichen
Betrages erreicht bzw. übersteigt. Energetisch besonders
uneffektiv ist es, wenn der Rückschmelzprozess
nur unregelmäßig durchgeführt werden kann und lange
Vorhaltezeiten dazwischen liegen.
Aufgrund des großen Tiegelinhaltes des Industrieofens
sank hier der spezifische Verlustwärmestrom im Haltebetrieb
auf 6 - 7 W/kg. Für das Aufschmelzen und Erwärmen
eingesetzter Ofenkrätze wurde nur noch 0,1
kWh/kg Ofenkrätze benötigt. Der Wert lässt sich jedoch
beim betriebsbegleitenden Rückschmelzen reduzieren,
da die Krätzemasseln hier direkt nach der Entnahme
aus den Gießereiöfen bei einer Temperatur wenig unter
dem Schmelzpunkt in den Rückschmelzprozess gegeben
werden können. Dazu lassen sich Beschickungseinrichtungen
nutzen.
Zusammenfassung
Wissenschaftliche Beiträge – Fachbereich Technik
Scientific Articles – Department of Engineering
Die Untersuchungen zum betriebsinternen Zinkrecycling
haben gezeigt, dass sich mit betriebsüblichen Mitteln
kurzfristig nachsorgende Maßnahmen realisieren
lassen. Hier kommt das betriebsbegleitende Rückschmelzen
der metallhaltigen Ofenkrätze in Betracht.
Ohne Einsatz von Reinigungssalz liegen die Rückschmelzraten
im Industrieofen bei 45 - 50 %. Beim Einsatz
von Reinigungssalz lässt sich die Rückschmelzrate
signifikant steigern. Ursache ist die stark verbesserte
Trennung nicht rückschmelzbarer Anteile von der verbleibenden
Schmelze. Dieser gesteigerten Rückgewinnung
steht eine noch nicht abschließend untersuchte
Beeinflussung der Schmelze durch salzartige Einlagerungen
gegenüber. Von der Nutzung dieser Schmelze
für hochwertige Gussteile ist daher nach derzeitigem
Kenntnisstand abzuraten. Zudem greift das Reinigungssalz
Schmelztiegel und Schmelzebehandlungsgeräte
stark an, so dass gegenüber dem Verzicht auf das Salz
ein starker Verschleiß zu beobachten ist und vorzeitige
Ersatzinvestitionen die Folge sind. Zudem ist das
Ofenpersonal durch die Gasentwicklung beim Salzeinsatz
gesundheitlichen Gefahren ausgesetzt, denen
durch zusätzliche technische Vorkehrungen entgegenzuwirken
wäre.
Abb. 3.11: Leistungsbedarf zum Ausgleich von Wärmeverlusten des
Versuchsofens in Abhängigkeit von der thermischen Ofenauslastung,
dargestellt durch die Einschaltzeit in %. 25 % Einschaltzeit
waren zum Warmhalten mindestens erforderlich.
Forschungsbericht Research Report 2007 – 2010 79