ZPF GmbH

Materialmix: Neue Ofenanlage ermöglicht gleichzeitiges Einschmelzen von Aluminiumspänen und Masseln. Aufgrund der verschiedenen Formen von Masseln, Rücklaufmaterial und Aluminiumspänen wurden für das Aufschmelzen des jeweiligen Materials bisher unterschiedliche Ofentypen benötigt. Separate Anlagen für die unterschiedlichen Materialarten rechnen sich jedoch für Druckgießereien mit einem zu geringen Aufkommen von Aluminiumspänen oder Rücklaufmaterial nicht, so dass ausschließlich Masseln eingeschmolzen werden. Die ZPF GmbH hat nun einen Schmelzofen entwickelt, der sowohl zum Einschmelzen von Aluminiumspänen als auch von Recyclingmaterial und Masseln qualifiziert ist – eine nachhaltige Auslastung des Systems ist somit stets gewährleistet. Die Anlage ist mit einer automatischen Beschickung ausgestattet und in der Lage bis 500 kg Rohmaterial, beispielsweise 250 kg Aluminiumspäne und 250 kg Masseln, pro Stunde aufzuschmelzen. Die neue Schmelzofentechnik wird auf der diesjährigen GIFA anhand eines Exponats zum ersten Mal präsentiert.

Der Prototyp der neuen Anlage verfügt über Maße von (LxBxH) 575 cm x 380 cm x 445 cm bei einem Leergewicht von etwa 28 t. Ausgelegt ist er für eine Schmelzleistung von insgesamt 500 kg/h.

Quelle: ZPF GmbH

Produktionsnebenerzeugnisse wie Ausschussmaterial und Angusssyssteme oder auch Aluminiumspäne werden in den meisten Gießereien üblicherweise gesammelt und extern recycelt, da sie aus wirtschaftlichen Gründen dem Schmelzprozess nicht unmittelbar wieder zugeführt werden können. Dabei entstehen durch Lagerung und Transport hohe Kosten, auch der logistische Aufwand ist nicht zu unterschätzen. „Unsere Aluminiumschmelzöfen waren bisher nur auf die Beschickung mit sortenreinem Material ausgelegt, ein Materialmix aus Masseln und Rücklaufaluminiumteilen war bisher aufgrund der gewünschten Randparameter wie Abbrand und Schmelzrate nur bedingt möglich“, berichtet Sven-Olaf Sauke, bei der ZPF GmbH verantwortlich für F+E. „Ein reiner Späneofen lohnt sich für manche Gießereien nicht, da der spanende Anteil am Gussprodukt oftmals zu gering ist.“ ZPF hat dieses Marktbedürfnis zum Anlass genommen, eine neue Technik für Schmelzöfen zu entwickeln, die das gleichzeitige Einschmelzen sowohl von Spänen als auch von Masseln oder Rücklaufmaterial ermöglicht und trotzdem die Abbrandwerte auf extrem niedrigem Niveau hält. Dies bietet Betrieben eine größere Flexibilität im Recycling-Prozess und neue Möglichkeiten, den Schmelzprozess zu optimieren.

Sumpfschmelzofen mit Spänen als führendem Material

Für eine optimale konstruktive Auslegung des neuen Ofens kamen im Zuge der Entwicklung Simulationen zum Einsatz, um das grundsätzliche Systemverhalten beurteilen zu können. Darüber hinaus erfolgten Leistungs- und Abgasmessungen unter Gießereibedingungen, mit deren Hilfe die Funktionsparameter ermittelt wurden. „Entscheidend war für uns das optimale Aufschmelzen des Metalls und die dafür benötigte Temperaturführung im Ofen“, erläutert Sauke. „Hier spielen bei einer modernen Ofenanlage neben dem Energieverbrauch auch zahlreiche weitere Faktoren eine Rolle, die das Schmelzergebnis stark beeinflussen – beispielsweise die Güte des Rohmaterials und der Materialabbrand.“ Für die praktische Umsetzung analysierte ZPF die gesammelten Daten und ermittelte die benötigten Parameter, die für ein gleichzeitiges Einschmelzen von Spänen und anderen Aluminiummaterialien nötig waren. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde ein Prototyp mit der neuen Technik umgesetzt.

Der Schmelzofen verfügt über Maße von 575 cm x 380 cm x 445 cm  (LxBxH) bei einem Leergewicht von etwa 28 t. Ausgelegt ist er für eine Durchsatzleistung von insgesamt maximal 500 kg/h. Das Ofensystem wird um eine automatische Beschickungseinheit erweitert. Diese modulare Einheit ist so aufgebaut, dass je nach Kundenwunsch verschiedene Materialtypen aufgelegt werden können. „Für das gleichzeitige Aufschmelzen verschiedenere Materialformen in einem Ofen muss als erstes die führende Materialvariante festgelegt werden“, so Sauke. „Bei unserem Prototyp haben wir uns für Aluminiumspäne als Hauptmaterial entschieden und den Ofen daher als Sumpfschmelzer ausgelegt. Dadurch wurde erreicht, dass die Späne in Kombination mit Rücklaufmaterial, Rücklaufrädern oder Masseln eingeschmolzen werden können.“ Welche Variante den Spänen zugegeben wird ist vom Betreiber wählbar. Wichtig ist lediglich, dass auf das optimale Mengenverhältnis zwischen Spänen und Sekundärmaterial geachtet wird, um eine optimale Schmelzleistung zu erhalten.

Vorausschauende Forschung

Für die kontinuierliche Weiterentwicklung seiner Schmelzofentechnik nutzt ZPF neben F&E-Projekten mit Universitäten und sonstigen Forschungseinrichtungen den direkten Dialog mit der Gießereiindustrie, um über Feedback aus der Praxis zusätzliches Optimierungspotential zu eruieren. „Das hilft uns, auch auf zukünftige Herausforderungen in Schmelzbetrieben vorbereitet zu sein. Beispielsweise ist es durch die Modularität der automatischen Beschickungseinheit möglich, auch Aluminiumschrott genau dosiert in den Ofen einzubringen“, ergänzt Sauke. „Dieser hat die Besonderheit, dass er je nach Angusssystem ein großes oder kleines Verhältnis von Gewicht zu Volumen hat und entsprechend gehandhabt werden muss – mechanisch, aber auch schmelztechnisch.“

Präsentiert wird das neue System im Rahmen der diesjährigen GIFA in Düsseldorf. „Wir demonstrieren die neue Anlagentechnik anhand eines Ofens an unserem Messestand. So haben wir die Möglichkeit, interessierten Anwendern die Neuerungen detailliert und praxisnah vorzustellen“, erläutert Sauke. „Ergänzend dazu zeigen wir eine automatische Beschickung. Auf welche Materialsorte diese ausgelegt ist, wird eine kleine Überraschung für unsere Besucher sein.“

ZPF GmbH  auf der GIFA, Halle 10, Stand F59