Schmelzöfen für Aluminium
Auf dem Bild 1 allgemeine Klassifizierung gezeigt Aluminiumschmelzöfen [1]. Schematisch dargestellt, wie wurden sie geboren, entwickelt und wie verschiedene Arten von Öfen miteinander verbunden sind - Herd (reflektierend), Tiegel und rotierend.
Bild 1 – Klassifizierung der Konstruktionen von Öfen zum Schmelzen von Aluminium [1]
Herdöfen sind die klassischen und ältesten metallurgischen Öfen. Sie wurden von unseren Vorfahren verwendet, die ihre Bronze einschmolzen, und später Eisen. Im Laufe der Jahrhunderte und sogar Jahrtausende, die seitdem vergangen sind, wurden viele verschiedene Designs entwickelt., für verschiedene Sonderzwecke verwendet. Darüber hinaus ist das Design des Ofens umso spezieller, desto schmaler wird es aufgetragen.
Backöfen mit reflektierenden Etagen
Moderne Herdöfen zum Schmelzen von Aluminium sind reflektierend Öfen. Sie werden so genannt, weil, dass in diesen Öfen das Metall hauptsächlich unter dem Einfluss von Strahlungsenergie geschmolzen wird, die von der rotglühenden Decke des Hochofens kommt.
Die Entwicklung des Designs von Flammschmelzöfen wurde ständig durch die Notwendigkeit der Industrie vorangetrieben, verschiedene Arten von Metallschrott zu verarbeiten., z.B, mit großer spezifischer Oberfläche, wie Späne. Solche Materialien können in herkömmlichen Flammöfen (Herdöfen) nicht effektiv eingeschmolzen werden.. Um dieses Problem in Flammöfen irgendwie zu lösen, bedecken Schmelzgeräte die Oberfläche der Schmelze mit einem schützenden Flussmittel.. Dies verringert jedoch stark die Effizienz der Erwärmung der Schmelze durch die Strahlung der Ofendecke, was ein intensives Mischen erfordert. Denn das Mischen von Aluminiumschmelze von Hand ist sehr anstrengend., dann kam die idee, den ofen selbst zu versetzen, nicht schmelzen. So, z.B, Drehrohröfen zum Schmelzen von Aluminiumschrott waren geboren (Abb 1.1).
Bild 1.1 – Drehrohrofen zum Umschmelzen von kontaminiertem Aluminiumschrott [2]
Stationäre Öfen
Der stationäre Flammherdofen (1.00) ist die Grundausführung für alle Flammöfen für die Aluminiumschmelze. Der Einsatz von Flammöfen als Warmhalteöfen führte zur Geburtsstunde der Kippöfen (1.21). Das Kippen des Ofens mit variabler Geschwindigkeit ist erforderlich, um eine konstante Metallzufuhrrate während des Gießens in Formen oder Formen sicherzustellen..
Bild 2 – Stationärer Hallofen (1.00) [1]
Bild 3 – Kippbarer Hallofen (1.21) [1]
Runde und ovale Öfen
Die rechteckige Form des Ofens ist nicht optimal, um den Wärmeverlust durch die Wände zu reduzieren. Insbesondere, wenn die Aufgabe des Ofens nur darin besteht, die vorgegebene Temperatur der Aluminiumschmelze aufrechtzuerhalten, dann bewältigt der Rundofen (1.22) diese Aufgabe besser und effizienter. Diese runde Bauform verbindet geringe Wärmeverluste durch die Ofenwände mit guten Voraussetzungen zur Läuterung der Metallschmelze.. Aufgrund der runden Form des Ofens sind die Abmessungen der Schlackentür sehr klein., und dies erschwert die Wartung des Ofens. Um dieses Problem zu lösen, wird der Querschnitt des Ofens "abgeflacht" und der Ofen wird oval (1.23). Beide Herdarten – rund und oval – sind immer kippbar ausgeführt.
Bild 4 – Runder Flammofen (1.22) [1]
Bild 5 – Ovaler Hallofen (1.23) [1]
Topladeröfen
Ein Standard-Hallofen wird durch eine Tür in einer der Wände beschickt. In den Anlagen zur Herstellung von gewalztem Aluminium kommt jedoch sehr oft interner Schrott - technologischer Abfall - in Form von "zotteligen" Metallpaketen aus Profilen und verschiedenen Schrotten in den Schmelzofen.. Das Laden solcher Packungen durch die Ofentüren ist sehr unbequem.. Daher sind hier Topladeröfen (1.11) sinnvoll.. Typischerweise haben solche Öfen ein oder mehrere Fenster um den Umfang herum zum Entfernen von Schlacke.. Andererseits, Verschärfte Umweltauflagen und steigende Energiepreise beschränken den Einsatz solcher Öfen mit Beschickung von oben nur noch auf einige spezialisierte Hüttenbetriebe.
Bild 6 – Toplader-Hallofen [1]
Schachtöfen
Die hohen Energiekosten sind der Hauptgrund für die Auslegung des Schachtschmelzofens (1.17). Diese Öfen verwenden relativ viel Abwärme, die den Ofen durch den Schornstein verlassen. Das zu schmelzende Material – die Charge – fällt vor der Beschickung direkt in den Ofen in den sogenannten Schacht, durch die der Strom heißer Rauchgase des Ofens strömt. Die Kapazität und Schmelzrate solcher Öfen sind relativ gering.. Daher werden sie hauptsächlich in Fabriken zur Herstellung von Aluminiumgussteilen verwendet..
Bild 7.1 – Schachthallofen (1.17) [1]
Bild 7.2 – Schema eines Schachtofens zum Umschmelzen von Aluminiumschrott [2]
Backofen mit trockenem Boden
Ein ähnlicher Ansatz wird bei den sogenannten Trockenherdöfen (1.15) verwendet.. Diese Öfen sind gebraucht, wenn es notwendig ist, Aluminium von anderen Metallen mit einem höheren Schmelzpunkt zu trennen, als Aluminium, wie Messing, Kupfer oder Eisen. Die Verbrennungsprodukte des Ofens schmelzen zunächst Aluminium in der Charge, die auf einem geneigten "trockenen" Boden liegt. Geschmolzenes Aluminium fließt den Abhang hinab in den Ofenraum, das nennt man Hamsterer. Ofenbediener entfernen dann die feuerfesteren Metalle, die von Aluminium befreit wurden, aus dem Trockenherd..
Bild 8 – Trockenherd-Hallofen (1.15) [1]
Bild 8.1 – Schrägherdofen zum Umschmelzen von Aluminiumschrott [2]
Ofendesign 1.16 ist eine Kombination aus Schachtofen und Trockenherdofen. Es nutzt auch die Wärme aus den Abgasen, um die Ladung zu erhitzen.. Auch solche Öfen werden überwiegend nur in Betrieben zur Herstellung von Aluminiumgussteilen eingesetzt..
Bild 9 – Flammofen mit trocken beheiztem Herd (1.16) [1]
Öfen mit Grube
Der Standard-Herdofen eignet sich sehr gut zum Schmelzen von Großbarren und Masseln., brikettierter Schrott, geklebte Aluminiumprofile und dergleichen. In solchen Öfen führt das Schmelzen einer Charge mit großer spezifischer Oberfläche jedoch zwangsläufig zu großen Metallverlusten aufgrund ihrer erhöhten Oxidation.. Wenn dieses "kleine Ding" – diese "Samen" – direkt in flüssiges Metall laden, dann wird der Kontakt dieses Metalls mit Abgasen und Umgebungsluft minimiert. Daher werden Herdöfen oft mit einem seitlichen Beschickungsschacht (1.13) geliefert.. Allerdings, auch wenn so ein Ladeschacht eine gute Abdeckung hat, der Energieverlust dadurch ist zu groß und daher die Schmelzgeschwindigkeit eher gering.
Bild 10 – Ofen mit Außengrube (1.13) [1]
Bild 10.1 – Flammofen mit offener Grube [2]
Doppelkammeröfen
Um die Mängel des externen Ladeschachts zu überwinden, wurde ein Ofendesign mit einem internen Schacht entwickelt.. Dazu haben wir den Ofen einfach mit einer Trennwand in zwei Kammern geteilt: eine Kammer - Beladung - zum Beladen der Charge, eine weitere Kammer - Heizung - zum Schmelzen. Diese beiden Kammern sind durch ein gemeinsames Bad aus flüssigem Aluminium verbunden.. Aluminium fließt ungehindert von einer Kammer zur anderen.. Solche Öfen nennt man Zweikammeröfen (1.14).
Das Gemisch wird durch das Seitenfenster in den Ladeschacht geladen und schmilzt unter dem Einfluss des Kontakts mit flüssigem Metall. Geschmolzenes Aluminium wird aus dem Ofen durch ein Loch im Boden der Heizkammer abgelassen..
Bild 11 – Reflektierender Zweikammerofen (1.14) [1]
Eine Quelle:
1. CH. Schmitz, Handbuch des Aluminiumrecyclings, – Standardtechnik, 2014.
2. TALAT 1102
um seine erneute Oxidation aufgrund der Turbulenz der Strömung zu vermeiden
Freisetzung von Verbrennungsprodukten und anderen Schadstoffen im Arbeitsbereich des Ofens // ASM-Handbuch- Volumen 15Freisetzung von Verbrennungsprodukten und anderen Schadstoffen im Arbeitsbereich des Ofens
