Flammenführung

Metallurgy
Regelung der Zufuhr von Verbrennungsluft zu den Gas- oder Ölbrennern einer Ofenfeuerung. Bei Luftmangel bleiben unverbrannte Brennstoffbestandteile, insbesondere Wasserstoff, in den Feuerungsabgasen, während bei einer Brennereinstellung mit Luftüberschuss eine vollständige Verbrennung gesichert ist, (Feuerungsabgase).

Bei brennstoffbeheizten Schmelzöfen spielt die Flammenführung eine wichtige Rolle, da die Feuerungsabgase gleichzeitig auch die Ofenatmosphäre bilden, in der geschmolzen und das flüssige Metall überhitzt oder warmgehalten wird. Dabei kommt es vor allem darauf an, dass das Metall keiner Wasserstoffbegasung aus der Ofenatmosphäre unterworfen ist. Bevorzugt werden daher Brennereinstellungen mit Luftüberschuss, die die sicherste Gewähr bieten, dass die Feuerungsabgase keine unverbrannten Bestandteile, insbesondere keinen Wasserstoff, enthalten. Dagegen besteht bei einer Feuerung mit Luftmangel stets die Gefahr einer Wasserstoffaufnahme aus der Ofenatmosphäre.

Eine Feuerung mit Luftüberschuss wird als oxidierend, jene mit Luftmangel als reduzierend bezeichnet. Falls die Brennereinstellung so vorgenommen wird, dass weder Luftmangel noch Luftüberschuss herrscht spricht man von einer neutralen Flammenführung, die aber erfahrungsgemäß nur schwer einstellbar ist und ohne spezielle Regelgeräte auf die Dauer nicht aufrechterhalten werden kann. Eine neutrale Flammenführung bietet an sich auch keine Vorteile, da hier dennoch die Möglichkeit einer unvollständigen Verbrennung und damit die Gefahr einer Wasserstoffaufnahme gegeben ist.

Bei oxidierender Flammenführung enthalten die Abgase zwar keinen Wasserstoff, wohl aber Sauerstoff, der ebenfalls in die Schmelze gelangt und dort eine Oxidation beziehungsweise Sauerstoffanreicherung hervorruft. Durch entsprechende Einstellung des Luftüberschusses kann eine proportional hohe Sauerstoffaufladung des Schmelzbades erreicht werden, ein Verfahren, das beim so genannten oxidierenden Schmelzen bestimmter Kupferwerkstoffe angewandt wird. Bei allen übrigen Gusswerkstoffen, auch Aluminiumlegierungen, wird jedoch nur eine schwach oxidierende Flammenführung mit geringem Luftüberschuss eingestellt, der gerade ausreicht, dass eine vollständige Verbrennung gesichert bleibt und die Abgase keinen Wasserstoff mehr enthalten.

Die Kontrolle der Flammenführung, die in jedem Falle unerlässlich ist, wird durch Beobachtung der Flammenfärbung oder andere einfache Kontrollen vorgenommen. Grünfarbige Flammenspitzen beim Schmelzen von Kupferwerkstoffen weisen auf eine oxidierende Schmelzführung hin, während rötlichgelbe Flammenkegel, eventuell verbunden mit einer gewissen Qualmentwicklung, stets Luftmangel anzeigen, der unter allen Umständen zu vermeiden ist. Diese Art der Kontrolle ist jedoch nicht immer zuverlässig, zumal sie über den Oxidationsgrad nichts aussagt. Besser ist daher die sogenannte Zinkprobe. Hierzu wird ein Stück kaltes, blankes Zinkblech in die Flamme gehalten, und zwar bei Tielgelöfen in der Nähe des Tiegelrandes und bei Flammöfen unmittelbar über die Schmelze. Wird das Blech schwarz verfärbt, liegt eindeutig eine reduzierende Atmosphäre vor, das gleiche gilt auch dann, wenn die Probe matt strohfarben wird, da hier die Ofenatmosphäre immer noch schwach reduzierend oder knapp neutral ist. Richtige Brennereinstellung mit schwach oxidierender Flammenführung ist daran zu erkennen, wenn das Zinkblech innerhalb von etwa 5 Sekunden noch keinen Farbwechsel zeigt und blank bleibt. Eine stark oxidierende Ofenatmosphäre schließlich führt zur Bildung von Zinkoxid, so dass sich die Blechprobe rasch weiß verfärbt.

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