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Abb. 2: Konvektiv-gasbeheizte Bolzenerwärmung (KBE G)
vestition, Platzbedarf) und Nutzen
(Energieeinsparung) in einer Wirtschaftlichkeitsberechnunggegenübergestellt
werden.
Der Vollständigkeit halber sei auf
verschiedene Ansätze hingewiesen,
in denen in der Vergangenheit Sonderanlagen
mit sauerstoffbetriebenen
Brennern vorgeschlagen wurden.
Diese haben sich jedoch nicht auf
dem Markt durchgesetzt und werden
daher hier nicht weiter diskutiert.
Anlagen, bei denen das Nutzgut
mit zwangsumgewälztem Heißgas
beaufschlagt wird
Diese Anlagen sind wie die brennstoffbeheizten
Erwärmungsanlagen
mit direkter Flammenbeaufschlagung
als Mehrbolzenöfen konzipiert und
dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung
der Aluminiumbolzen fast
ausschließlich durch erzwungene
Konvektion erfolgt (KBE: Konvektive
Bolzenerwärmung, siehe Abb. 2), indem
die Aluminiumbolzen von Heißgas
mit Geschwindigkeiten von 50 bis
60 m/s durch angepasste Rohr- oder
Schlitzdüsensysteme angeströmt und
erwärmt werden. Das Heißgas wird
in Heizkanälen, die von den Aluminiumbolzen
getrennt sind, auf Temperatur
gehalten und von Ventilatoren
umgewälzt. Die Aluminiumbolzen
werden nicht direkt mit Flammen beaufschlagt.
Auf der Basis gasförmiger Brennstoffe
können zum Beispiel rekuperative
Brenner (KBE G ) mit einer Leis-
ALUMINIUM · 4/2010
ALUMINIUMSTRANGPRESSINDUSTRIE
tung von 100 bis 400 kW pro Brenner
zum Einsatz kommen. Der erreichbare
Anlagenwirkungsgrad beträgt
deutlich mehr als 70 Prozent in jedem
Lastzustand.
Alternativ ist die Installation einer
elektrischen Widerstandsbeheizung
(KBE E ) möglich, wobei der Anlagenwirkungsgrad
hierbei auf circa 90
Prozent ansteigt, weil die gesamte
zugeführte Energie bis auf die Wandverluste
dem Nutzgut zugeführt wird.
Diese Variante stellt in Bezug auf den
Wirkungsgrad das technisch erreichbare
Optimum dar. Die Wirtschaftlichkeit
dieser Beheizungsart hängt
alleine von den Bezugskosten für
Strom im Vergleich zu Gas ab.
Wegen des dominierenden kon-
vektiven Wärmeübergangs und gegenüber
der direkten Flammenbeaufschlagung
geringen Übertemperaturen
liegt die übertragbare Leistungsdichte
dieses Anlagentyps deutlich
unterhalb von 100 kW/m 2 Nutzgutoberfläche,
was im Vergleich zur
GBE einen größeren Platzbedarf zur
Folge hat. Die Durchsatzminderung
bei abgedrehten Bolzen fällt gegenüber
der GBE deutlich geringer aus.
Die Güte der Temperaturführung
wird bei diesem Anlagentypen ebenfalls
durch die Anzahl der Regelzonen,
aber im Wesentlichen durch
den Umstand erreicht, dass die letzte
Regelzone auf die Endtemperatur des
Nutzgutes eingestellt wird. Damit ist
die Gefahr partieller Anschmelzungen
praktisch ausgeschlossen und es lässt
sich eine besonders hohe Temperaturgenauigkeit
erzielen. Schnelle
Temperaturwechsel lässt das System
konstruktionsbedingt nicht zu.
Induktive Bolzenerwärmung
Der Teil, in dem die Beheizung der
Aluminiumbolzen erfolgt, besteht bei
diesem Anlagentyp aus einer wassergekühlten
Spule, die zur Erzielung
möglichst hoher Wirkungsgrade der
Bolzengeometrie angepasst wird
(Abb. 3). Die Energie wird dadurch
übertragen, dass das durch die Spule
erzeugte magnetische Feld im Aluminiumbolzen
einen Strom induziert
und diesen erwärmt.
Die Ausführung als Einbolzenofen
ist hierbei die Regel, Mehrbolzen- �
Abb. 3: Aufbau einer induktiven Bolzenerwärmung (IBE) mit fünf einzelgeregelten
Teilspulen
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