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Tiegelofen

Metallurgie

Schmelz- oder Warmhalteofen, bei dem sich der zu schmelzende Metalleinsatz beziehungsweise die warmzuhaltende Schmelze in einem Tiegel befindet. In der Ausführungsform wird grundsätzlich zwischen beweglichen und fest eingeformten Tiegeln unterschieden. Letztere bilden einen festen Bestandteil des Ofens und werden vor allem in Induktionsschmelzöfen verwendet. Öfen dieser Art werden durch Kippen entleert.

In widerstandsbeheizten und brennstoffbeheizten Tiegelöfen bildet der Tiegel eine Einheit für sich und wird in den Ofen eingesetzt. Er kann nach Ofenkonstruktion ausgehoben werden und auch bedarfsweise ausgewechselt werden. Je nach Betriebstemperatur und zu schmelzendem beziehungsweise warmzuhaltendem Metall werden Graphittiegel, Siliziumcarbidtiegel oder Tiegel aus Gusseisen, Sondergusseisen, Stahlguss beziehungsweise auch Stahlblech verwendet.

Widerstands- oder brennstoffbeheizte Tiegelöfen sind so konstruiert, dass der Schmelztiegel im Ofen verbleibt und das flüssige Metall entweder durch Kippen entleert (Bild 1), der Tiegel aus dem Ofen ausgehoben und direkt zum Gießen verwendet wird (Bild 2) oder durch Schöpfen mit dem Gießlöffel, zum Beispiel beim Kokillen- oder Druckgießen, das Flüssigmetall entnommen wird. Unterschiede bestehen dabei auch in der Art der Beheizung. Brennstoffbeheizte Tiegelöfen sind gas- oder ölgefeuert. Diese Tiegelöfen werden im Folgenden näher beschrieben.

Bild 3 zeigt die Prinzipanordnung eines gas- oder ölbeheizten Tiegelofens. Der Tiegel ruht auf einem zylindrischen feuerfesten Untersatz. Eine Öffnung am Boden des Ofens bietet die Möglichkeit, dass im Falle eines Tiegelbruches das flüssige Metall abfließen kann. Der Gas- oder Ölbrenner ist zusammen mit seinem Gebläse seitlich am Ofenmantel angebaut. Der Feuerungsraum ist normalerweise nach oben abgeschlossen, und die Feuerungsabgase, die den Tiegel kreisförmig umströmen, werden durch einen seitlichen Fuchs nach außen abgeleitet. Der Ofen ist kippbar und kann somit vollständig entleert werden.

Bild 1: Schmelzofenanlage mit zwei kippbaren Öfen und einer Arbeitsbühne© Nabertherm GmbH, Lilienthal/Bremen
Bild 2: Ausheben des Tiegels mit flüssigem Metall aus dem Ofen© Nabertherm GmbH, Lilienthal/ Bremen
Bild 3: Prinzip des brennstoffbeheizten Tiegelofens© Nabertherm GmbH, Lilienthal/Bremen

Die Schmelze wird in Transport- oder Gießpfannen aufgenommen. Der Kippofen kann sowohl zum Schmelzen gießfertiger Metalle als auch zum Vorschmelzen verwendet werden. Das Haupteinsatzgebiet erstreckt sich auf die NE-Metallgießereien.

Feststehende, nicht kippbare Tiegelöfen, dienen als Warmhalte- und Schöpföfen in Kokillen- und Druckgießereien. Obgleich sie auch zum Kaltaufschmelzen geeignet sind, sollten sie dennoch nur als ausgesprochene Warmhalteöfen verwendet werden, weil nur so Temperaturschwankungen im Dauerbetrieb vermeidbar sind. Gerade beim Kokillen- und Druckgießen kommt es sehr darauf an, dass die Gießtemperatur und damit auch die Warmhaltetemperatur der Schmelze konstant gehalten werden. Das Nachsetzen kalter Einsatzmetalle in die gießfertige Warmhalteschmelze erbringt in jedem Fall einen Temperaturabfall, der sich störend auf den Gießbetrieb auswirkt. Daher wird der Warmhalteofen zweckmäßigerweise mit bereits vorgeschmolzenem Metall nachgefüllt und mit einer automatischen Temperaturregelung ausgerüstet. Zum Vorschmelzen eignen sich getrennt aufgestellte, kippbare Tiegelöfen mit einem vollautomatischen Rekuperatorbrenner. Durch die rekuperative Vorwärmung der Verbrennungsluft erzielt man hohe Brennstoffeinsparung in der Größenordnung von 25 bis 38 % gegenüber einem Kaltluftbrennersystem. Zum Vorschmelzen größerer Metallmengen werden auch Wannen- oder Herdschmelzöfen eingesetzt.

Kippbare Tiegelöfen werden mit einem Fassungsvermögen von circa 50 bis 1000 kg Leichtmetall beziehungsweise 150 bis 1200 kg Schwermetall gebaut; bei feststehenden Tiegelöfen beträgt das Fassungsvermögen im Allgemeinen 30 bis 1800 kg Leichtmetall und 5 bis 2000 kg Schwermetall.

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