Duplizieren

Metallurgy
Zweistufiger Schmelzbetrieb mit getrennten Öfen zum Schmelzen, Überhitzen und Warmhalten. Der Duplexbetrieb wird vor allem in der Eisengießerei angewandt. Das Schmelzen kann im Kupolofen, im Induktionstiegelofen oder im Lichtbogenofen erfolgen; das vorgeschmolzene Eisen wird anschließend in einem weiteren Ofen dupliziert, das heißt auf Bereitstellungstemperatur überhitzt, gespeichert und gegebenenfalls hinsichtlich seiner Zusammensetzung korrigiert. Der Duplexbetrieb bietet die Möglichkeit, die gestiegenen Ansprüche an die Qualität des Gusseisens wirtschaftlich zu erfüllen. Einige der wichtigsten Kombinationen seien im folgenden näher erläutert:

Kupolofen – Induktionstiegelofen



Das Kupolofeneisen wird bei niedriger Temperatur abgestochen und im Netzfrequenz-Induktionstiegelofen überhitzt. Dadurch ergibt sich eine Senkung des Kokssatzes für den Kupolofenbetrieb. Diese Art des Duplizierens ist in jüngster Zeit häufig beim Einsatz von kokslosen Kupolöfen anzutreffen. Das Rinneneisen fließt dem Induktionstiegelofen in der Regel kontinuierlich zu. Temperaturunterschiede des Rinneneisens sind ohne Bedeutung, da im Tiegelofen rasch auf die geforderte Bereitstellungstemperatur überhitzt wird. Ein Ausblocken des beim Anfahren des Kupolofens oder nach Betriebspausen relativ kalt anfallenden Rinneneisens erübrigt sich. Analysenkorrekturen können im Netzfrequenz-Induktionstiegelofen vorgenommen werden; die intensive Badbewegung fördert eine innige Durchmischung der Schmelze. Der Warmhalteenergieverbrauch ist jedoch beim Induktionstiegelofen höher als beim Rinnenofen. Günstiger in dieser Beziehung ist die Sonderausführung des Netzfrequenz-Induktionstiegelofens mit Kurzspule, die speziell als Warmhalteofen konzipiert ist.

Kupolofen – Induktionsrinnenofen



Bei dieser sehr häufig anzutreffenden Art des Duplizierens wird wie oben beschrieben verfahren. Die Vorteile sind die gleichen, wobei jedoch die Einrichtung einer derartigen Anlage in der Regel einen geringeren Kapitalbedarf erfordert. Allerdings muss das zugeführte Rinneneisen bereits auf den gewünschten Kohlenstoffgehalt eingestellt sein, da durch das Fehlen einer intensiven Badbewegung im Gegensatz zum Netzfrequenz-Induktionstiegelofen mehr Zeit für Analysenkorrekturen erforderlich wäre und eine Aufkohlung ohne besondere aufwendige Hilfsmittel undurchführbar sein dürfte; auch die Einhaltung eines annähernd entsprechenden Siliziumgehaltes im Rinneneisen ist erwünscht. Trotz der fehlenden Badbewegung gewährleistet der Induktionsrinnenofen dennoch einen vorzüglichen Temperaturausgleich im Bad.

Durch sein großes Fassungsvermögen wirkt der Rinnenofen als Mischer, der die Analysenschwankungen des Kupolofeneisens auszugleichen vermag. Das Bild zeigt einen Induktionsrinnenofen im Duplexbetrieb mit einer Kupolofenanlage. Das Eisen fließt kontinuierlich aus dem Kupolofen in den Rinnenofen, und gleichzeitig kann in Pfannen abgefüllt werden. Auch ein Kupolofenbetrieb mit zwei Rinnenöfen ist möglich, wenn bei größeren Produktionsraten zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit kurzfristig zwei verschiedene Ausgangseisen verfügbar sein müssen, das eine für ferritische Sorten ohne Kupfer und Mangan, das andere für perlitische Sorten mit Kupfer und Mangan. Im Kupolofenbetrieb ist das Duplizieren allgemeiner Standard geworden.

Induktionstiegelofen – Induktionsrinnenofen



Der Induktionstiegelofen ist, energiewirtschaftlich gesehen, ein ausgesprochenes Schmelzaggregat, das auch allein im Simplexbetrieb alle Ansprüche bezüglich Analysen- und Temperaturgenauigkeit erfüllt, während sich der Induktionsrinnenofen vor allem zum Duplizieren, Speichern und Vergießen eignet. Die Kombination beider Öfen ist daher auf ein ganz bestimmtes Ziel gerichtet, nämlich die große installierte Leistung des Induktionstiegelofens optimal zu nutzen, indem man die Anzahl der Eisenabstiche vermindert und durch die Reduzierung der damit verbundenen Betriebsunterbrechungen die Benutzungsdauer der elektrischen Anlage erhöht. Dies geschieht beispielsweise durch einen auf 24 h pro Tag ausgedehnten Schmelzbetrieb mit dem Induktionstiegelofen, wobei das flüssige Eisen in jeweils kleinen Portionen und bei niedriger Temperatur einem als Speicherofen entsprechend bemessenen Rinnenofen zufließt. Dieser Rinnenofen sammelt das in 24 h erschmolzene Eisen, das nunmehr überhitzt für den Gießbedarf einer 8 h-Schicht bereitgestellt wird.

Lichtbogenofen – Induktionsrinnenofen



Der Lichtbogenofen bietet Vorteile in der Verwendung unterschiedlichster Schrottqualitäten. Mit dem Chargenbetrieb sind Legierungswechsel von Charge zu Charge möglich. Jede Charge kann neu aufgebaut und einer Schlackenbehandlung unterzogen werden. Werden größere Flüssigmetallmengen benötigt, ist eine kontinuierliche Abgabe von Flüssigmetall oder Analysekorrekturen vorgesehen, so ist das Duplizieren mit dem Induktionsrinnenofen eine sinnvolle Kombination.