Späneofen

Schmelzofen oder Einrichtung eines Schmelzofens zum Rückschmelzen von Metallspänen.

Die Gießereien haben in den zurückliegenden Jahren umfangreiche Investitionen zur spanenden Gussteil-Nachbearbeitung getätigt. Dies war und ist eine Reaktion insbesondere auf die Forderung der Automobilhersteller, dass Gussteile möglichst komplett bearbeitet geliefert werden sollen. Damit hat der Späneanfall in einigen Gießereien eine Größenordnung erreicht, dass ein In-House-Recycling eine wirtschaftlichere Alternative als ein Verkauf der Späne an externe Recycling-Unter-nehmen bzw. an Sekundärhütten darstellt.

Generell wird das Aggregat zum Späne-Schmelzen von den Gießereien schwerpunktmäßig unter dem Aspekt der Metall-Ausbeute begutachtet, weil der finanzielle Bonus einer gesteigerten Metallausbeute die Amortisationszeit der Anlage drastisch verkürzt. Hauptfaktoren der Metallausbeute sind die Legierung sowie die Form und Beschaffenheit der Späne. Je höher der Feinanteil in der Spänefracht und je kleiner die Spandicke, umso geringer ergibt sich die Metallausbeute. Ein technisch ausgereiftes System des Späne-Einschmelzens umfasst die Analyse dieser kritischen Merkmale des Spans.

Für das Rückschmelzen der Späne im Schmelzofen muss eine Späneaufbereitungsanlage integriert werden, welche einen möglichst trockenen Span bereitstellt. Feuchte Späne reduzieren nicht nur die Metallausbeute, sondern führen auch zu einer starken Rauchentwicklung und Rußbildung, so dass die entstehenden Abgase gereinigt werden müssen.

Rückschmelzen in einem Induktionstiegelofen

Späne können auch in Induktionstiegelöfen eingeschmolzen werden. Durch die starke Badbewegung mit ihrer axialen Komponente werden die Späne schnell unter die Badoberfläche gezogen. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für einen geringen Metallabbrand.

Für Aluminium-Späne wurden als Alternativen gasbeheizte Mehrkammeröfen entwickelt, bei denen die Warmhaltekammer um eine Ofentasche (offener Vorherd) zur Zugabe von Spänen erweitert ist. In Bild 1 ist ein System aus Umwälzpumpe und speziellem Feuerfest-Block zum Einschmelzen von Spänen dargestellt. Der Feuerfest-Block und die Pumpe bilden eine verfahrenstechnische Einheit. Die Pumpe saugt das Metall aus der Warmhaltekammer des Ofens an und drückt es in den Block (Bild 2). Die Kammer ist auf Stahlträgern montiert und kann zu Wartungs- oder Reinigungszwecken leicht aus der Schmelze gehoben werden. Im vorgelagerten Block wird ein Strudel erzeugt, der die dosierten Späne in Analogie zum Tauchschmelzen schnell unter die Metalloberfläche zieht und unter Luftabschluss aufschmilzt. Die Zirkulation des Metalls führt zu einer thermischen und auch chemischen Homogenisierung der Schmelze. Infolge der kontinuierlichen Schmelzebewegung ergibt sich ein reduzierter Energiebedarf zum Erhitzen der Schmelze auf den Sollwert und eine hohe Konstanz der Abstichtemperatur. Mit diesem System werden Metallausbeuten von über 98 % erreicht. Diese Werte beruhen auf Leistungsmessungen an Späneöfen mit einer Schmelzleistung von rd. 800 kg/h. Die Aluminium-Späne - es handelt sich vorwiegend um Drehspäne - sind hinsichtlich der Legierung sowie in ihrer Form und Beschaffenheit zum Einschmelzen gut geeignet. Am Ende der Schmelzreise bildet sich in der Badkammer nur eine geringe Krätzemenge auf der Schmelze-oberfläche (Bild 3). Diese Krätze kann problemlos über die Reinigungstür abgezogen werden. Das Restmetall wird unter Zugabe einer geringen Menge Abkrätzsalz ausgerührt, wodurch eine relativ trockene Krätze über die Schwelle aus dem Ofen entfernt werden kann.

Rückschmelzen in einem Schachtschmelzofen

Fortschrittliche Mehrkammeröfen ermöglichen das Einschmelzen von Spänen zusammen mit dem Einschmelzen von Block- und Kreislaufmaterial. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Aluminium-Schachtschmelzöfen mit vorgelagerter Spänetasche (Schema in Bild 4, Ofen mit Spänetasche in Bild 5). Die Vorteile dieses Kombi-Ofens liegen im geringen spezifischen Energieverbrauch, außerdem kann mit diesem Schmelzaggregat die gesamte erforderliche Produktion einer Legierung auf relativ kleinem Raum durchgeführt werden. Im Falle von unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen der Späne oder bei feuchten Spänen führt das Mischen der beiden Schmelzen in einer Warmhaltekammer zu Nachteilen, da die Metallqualität beeinträchtigt wird. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Späne separat zu erschmelzen.

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