BIR-Herbsttagung, 25. - 26- Oktober 2010 in Brüssel - Metall-web.de

Bild 6: Industrieofen zur Überprüfung der am
Versuchsstand erzielten Ergebnisse
scher Heizleistung wie beim Versuchsstand
stark verkürzte. Das in Bild 3
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.
METALL | 64. Jahrgang | 12/2010
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 Bild 7). Im
Warmhaltebetrieb sind thermische
Ofenauslastung und Verlustwärmestrom
gering. Für die realisierten Tiegelfüllungen
zwischen 70 und 100 kg
ergaben sich spezifische Verlustwärmeströme
von 13 bis 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.
Bild 7: 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.
METALL-FORSCHUNG
Aufgrund des großen Tiegelinhaltes
des Industrieofens sank hier der spezifische
Verlustwärmestrom im Haltebetrieb
auf 6 bis 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
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 bis
50 %. Beim Einsatz von Reinigungssalz
lässt sich die Rückschmelzrate
sig nifikant 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.
(1) Andreas Niemann, Fachhochschule
Brandenburg
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