Lexikon

Einen Induktor nennt man bei Rinnenöfen und vergleichbaren Gießeinrichtungen das Beheizungsaggregat. Ein Rinneninduktor ist einem Transformator sehr ähnlich aufgebaut: Man hat einen geschlossenen Eisenkern (Joch), auf dem eine oder zwei Spulen sitzen. Sekundär ist die Rinne unter 90° durch die Jochöffnungen angeordnet und bildet, gefüllt mit flüssigem Metall, die einwindige Sekundärseite dieses Transformators.

Funktionsweise: der Induktor als Transformator

Ein Induktor arbeitet nach dem Transformatorprinzip. Die Primärspule wird mit Wechselstrom gespeist und erzeugt im geschlossenen Eisenjoch ein magnetisches Wechselfeld. Anders als bei einem klassischen Transformator ist die Sekundärseite hier keine zweite Wicklung aus Draht, sondern die flüssige Metallschmelze selbst, die als geschlossener Ring durch die Rinne fließt und dabei die Jochöffnung durchsetzt. Diese Schmelzeschleife hat exakt eine Windung. Das im Joch geführte Magnetfeld induziert in ihr eine Spannung, die einen sehr hohen Strom bei sehr niedriger Spannung treibt, ganz analog zu einem stark heruntertransformierenden Netztransformator.

Dieser induzierte Strom fließt durch den ohmschen Widerstand der Schmelze und erwärmt sie dabei nach dem gleichen Prinzip wie jede Induktionsspule: durch Joulesche Wärme. Der Unterschied zur kernlosen Ofenspule liegt im geschlossenen Eisenkern, der den magnetischen Fluss verlustarm zur Rinne führt und dadurch bei vergleichsweise niedriger Netzfrequenz (meist 50 Hz) eine sehr hohe Kopplung zwischen Primärspule und Schmelze erreicht. Aus diesem Grund arbeiten Rinneninduktoren praktisch immer mit Netzfrequenz oder niedriger Mittelfrequenz, während kernlose Tiegelofenspulen üblicherweise mit höherer Mittelfrequenz betrieben werden.

Aufbau eines Rinneninduktors

• Eisenkern (Joch): geblechter, geschlossener Kern aus Elektroblech, minimiert Ummagnetisierungsverluste und bündelt den magnetischen Fluss.
• Primärspule: ein- oder zweiteilige, wassergekühlte Kupferrohrwicklung auf dem Joch.
• Rinne: feuerfest ausgekleideter Kanal, der die Schmelze führt und im rechten Winkel durch die Jochöffnung(en) verläuft.
• Rinnenstein bzw. Futter: feuerfeste Auskleidung der Rinne, direkt im Kontakt mit der Schmelze und dem größten Verschleiß ausgesetzt.
• Induktorgehäuse und Kühlkreislauf: nimmt Joch und Spule mechanisch auf und führt das Kühlwasser für die Primärspule.

Rechenbeispiel: Flächenleistung eines 800-kW-Induktors

Ein 800-kW-Induktor hat eine Ankopplungsfläche von etwa 2,1 m². Die Induktorspule hat zum Beispiel bei 660 V und 50 Hz 34 Windungen mit einem Wirkstrom von rund 1.212 A, das ergibt 41.208 Amperewindungen. Da die Windungszahl der Schmelzeschleife in der Rinne exakt 1 beträgt, fließt in der Rinne demnach ein Strom von 41.208 A. Bei typischen Rinnenquerschnitten entspricht das einer Stromdichte von etwa 1,84 A/mm².

Daraus ergibt sich eine Flächenleistung von rund 890 kW/m² beim Induktor. Zum Vergleich: Ein vergleichbarer Tiegelofen mit 3 t Fassungsvermögen und ebenfalls 800 kW Leistung kommt nur auf etwa 380 kW/m² Flächenleistung. Der Rinneninduktor koppelt die elektrische Leistung also mehr als doppelt so konzentriert in die Schmelze ein wie ein vergleichbarer Tiegelofen.

Diese hohe Flächenleistung ist der Grund, warum Rinnenöfen bei gegebener Leistung kompakter bauen können als Tiegelöfen. Sie hat aber eine Kehrseite: Die thermische und elektromagnetische Belastung von Rinnenstein, Spule und Joch ist an dieser kleinen Kopplungsfläche entsprechend konzentriert. Genau dort setzt der Verschleiß zuerst an, und genau dort liegt der Schwerpunkt jeder Induktor-Wartung.

Verschleiß und typische Schäden am Induktor

• Rinnenstein-Verschleiß: Die feuerfeste Auskleidung der Rinne erodiert durch die strömende Schmelze und thermische Wechselbelastung. Ist der Rinnenquerschnitt zu weit erodiert, sinkt die Stromdichte und die Leistungsübertragung wird ineffizient; im Extremfall droht Durchbruch.
• Windungsschluss in der Primärspule: wie bei jeder Induktionsspule kann die Isolierung zwischen den Windungen thermisch altern oder mechanisch beschädigt werden.
• Kühlwasserleckagen: undichte Kupferrohre in der wassergekühlten Primärspule oder im Induktorgehäuse führen zu lokaler Überhitzung.
• Jochverluste durch beschädigte Blechisolation: beschädigte Elektroblech-Isolation im Kern erhöht Wirbelstromverluste im Joch selbst und damit die Erwärmung des Kerns.
• Alterung durch Dauer-Betrieb: Induktoren laufen häufig im Dauerbetrieb über Jahre, entsprechend zeigen ältere Anlagen kumulierten Verschleiß an mehreren Bauteilen gleichzeitig, nicht isoliert an einem einzelnen.

In der Praxis wird bei einer Induktor-Reparatur meist die komplette Baugruppe aus Rinnenstein, Spule und teilweise auch Joch gemeinsam geprüft und instandgesetzt, da die Bauteile mechanisch und thermisch eng gekoppelt sind und sich ein Einzeltausch selten lohnt.

Induktor vs. Induktionsspule vs. Tiegelinduktor

Die drei Begriffe werden häufig durcheinandergebracht. Ein Induktor im engeren Sinn ist die stromdurchflossene Wicklung allein. Der Induktor ist die komplette Baugruppe aus Spule, Eisenkern und der zugehörigen Rinne, wie hier beschrieben. Ein Tiegelinduktor dagegen ist kein Rinneninduktor, sondern ein eigenständiger, kompakter Tiegelofentyp mit Flansch zur Befestigung an einem größeren Ofensystem, meist als Warmhalteaggregat eingesetzt und mit kernloser Tiegelofenspule statt Joch-Induktor ausgestattet.

Wartung: worauf bei der Inspektion zu achten ist

Weil Rinnenstein, Spule und Joch mechanisch und thermisch eng gekoppelt sind, lohnt sich eine regelmäßige, kombinierte Inspektion statt isolierter Einzelprüfungen:

• Isolationswiderstand der Primärspule gegen Erde messen, fallende Werte über mehrere Messintervalle deuten auf beginnenden Windungsschluss hin, bevor die Spule tatsächlich ausfällt.
• Kühlwasserdurchsatz und -temperatur an Vor- und Rücklauf vergleichen, ein sinkender Durchsatz bei gleichbleibendem Druck weist auf Ablagerungen im Kühlkanal hin.
• Rinnenquerschnitt nach jeder Ofenreise auf Erosion prüfen, da ein zu weit erodierter Querschnitt die Stromdichte und damit die lokale thermische Belastung weiter erhöht, ein sich selbst beschleunigender Effekt.
• Alter und Betriebsstunden dokumentieren, da Rinneninduktoren meist im Dauerbetrieb laufen und Verschleiß an mehreren Bauteilen gleichzeitig kumuliert, nicht isoliert an einem einzelnen.

Wird ein Induktor umgerüstet, etwa im Zuge eines IGBT-Umrichter-Retrofits der Anlagensteuerung, ist das zugleich der wirtschaftlich günstigste Zeitpunkt, Spule und Rinnenstein gemeinsam zu prüfen und bei Bedarf mit instand zu setzen, da die Anlage ohnehin steht.

Verwandte Begriffe: Induktionsspule · Rinnenofen · Tiegelinduktor · Transformator

Industrieroboter sind computergesteuerte, frei programmierbare Automaten, die mit unterschiedlichen Greifern, Werkzeugen u. a. ausgestattet werden können. Sie können an Fertigungsstraßen auch komplizierte Arbeits- Vorgänge ohne menschliche Eingriffe durchführen. Einprogrammierung nach einmaliger manueller Führung durch den Menschen. Es werden Roboter für Nutzgewichte bis über 2 t hergestellt, zum Beispiel der FANUC M-2000iA/2300 mit 2.300 kg Traglast^[2] oder der KUKA KR 1000 titan, dessen Foundry-Ausführung 1.000 kg trägt^[1], und finden damit auch Anwendung im Gießbetrieb.

Quellen

1. KUKA AG: KR 1000 titan, technische Daten der Varianten. Produktseite, abgerufen am 27.08.2026.
2. FANUC Europe Corporation: M-2000iA/2300, 2.3t Heavy Payload Robot. Produktseite, abgerufen am 27.08.2026.

Inmold-Verfahren ist von der International Meehanite Metal Co. Ltd. Reigate (England) entwickelt worden. Die kugelgraphitbildende Magnesiumbehandlung von Gusseisenschmelzen wird nicht vor dem Guss in einer Pfanne, sondern unmittelbar in der Gießform durchgeführt. Es wird ein körniges Pulver, das neben Magnesium auch Calcium und Silicium enthält und damit gleichzeitig auch als Impfmittel im Sinne einer Formimpfung, eingesetzt.

Instandhaltung von Produktionsanlagen führt zu einer vertretbaren Verfügbarkeit dieser Anlagen. Es gibt die reine Reparaturinstandhaltung, d.h. es wird erst dann repariert wenn die Anlage ausfällt oder sich Anzeichen des Ausfalls durch kleinere Störungen abzeichnen. Für manche Komponenten kann dies die beste Lösung sein. Es zeichnet sich aber immer mehr die Notwendigkeit von Reparaturmaßnahmen vor dem eigentlichen Schadenseintritt ab. Bei einem Pkw werden Inspektionen und der Austausch von bestimmten Teilen in Abhängigkeit der km- Leistung oder der Laufzeit durchgeführt. Das gleiche Vorgehen sollte man bei Induktionsofenanlagen und den Anlagenkomponenten auch berücksichtigen, um vor Überraschungen sicher zu sein. Aus diesem Grund haben einige Firmen die vorbeugende Instandhaltung eingeführt. Je nach Auslastung der Anlagen werden Wartungsarbeiten und Kontrollen mit dem Blick in Richtung Verfügbarkeit der Anlage ausgeführt. So werden bestimmte Teile ohne Rücksicht auf den tatsächlichen Zustand vorbeugend ausgewechselt, damit nicht unvorhersehbar oder unvermeidbar ein Ausfall zustande kommen kann. Dieses kann z. B. der Austausch einer Induktionsofenspule nach 5 oder schon nach 3 Betriebsjahren sein. In Abhängigkeit des Zustandes von Kühlwasserschlauchoberflächen kann sich die Notwendigkeit des vorzeitigen Austausches der Schläuche auch schon nach kürzeren Betriebszeiten ergeben. Die Firma ABB hat schon Mitte der 70iger Jahre die vorbeugende Instandhaltung nach Checkliste eingeführt. Hierbei wird wie bei einem Pkw beim TÜV die gesamte Anlage mit allen Komponenten vom Ofentransformator bis zur Giessschnauze in Augenschein genommen und das weitere Vorgehen oder erforderliche Reparaturen festgelegt. Einige Giessereien lassen diese Checks in der Zeit bis April eines jeden Jahres ausführen, um dann in den Betriebsferien oder auch schon vorher die erforderlichen Maßnahmen ergreifen zu können.

Isolationsüberwachung über durch Bodenelektroden geerdetes Schmelzbad bringt für das Bedienungspersonal eine grosse Sicherheit und kann ggf. über den Tiegelzustand eine Aussage machen. Bei diesem System wird der Isolationswert zwischen der spannungsführenden Ofenspule und dem Erdpotential mittels Gleichstrommessung ermittelt. Bei optimaler elektrischer Isolation zwischen der Spule und den Eisenpaketen, sowie dem Hochstromsystem, der Energieversorgung und dem Erdpotential kann man einen schlechten Isolationswert dem Widerstand zwischen der Spule und dem geerdeten Schmelzbad und damit dem Tiegelzustand zuordnen.
Bei einem neu betonierten Spuleneinbau mit Spulenputz ist ein hoher Feuchtigkeitsgehalt für einen schlechten Widerstandswert verantwortlich. Darum soll ein Inkuktionstiegelofen bei Widerstandswerten unter 400 Ohm nicht über 1.000 Volt Betriebsspannung betrieben werden. Von 400-700 Ohm sollten 1.500 Volt nicht überschritten werden, da neben dem gemessenen „Erdschluss“ über Feuchtigkeit zwischen der Spule und der Erde auch die Windungsspannung zu Windungsschlüssen führen kann. Bei ca. 60 Volt Windungspannung und Netzfrequenz hat man 3 mm Windungsisolation. Im feuchten Zustand sollte die Windungsspannung nicht mehr als 10 V/mm somit 30 Volt sein. Bei Mittelfrequenzöfen hat man Windungsspannungen von bis zu 270 Volt und 15 mm Zwischenlagenisolation. Somit sollte die Windungsspannung 150 V nicht überschritten werden.

Isoliersteine in Formen eingesetzt, verzögern die Erstarrung an bestimmten Stellen der Form. Die Wärmeleitfähigkeit dieser Steine ist wesentlich niedriger als der übrige Formstoff.

Bei der Isolierung im Induktionsofenbau gibt es die elektrische und die wärmetechnische Isolierung. Die Isolierstoffe sind 100 % asbestfrei. Für die elektrische Anwendungen werden Epoxydglashartgewebe (Diverrit E), Mikanit und keramischorganische Pressstoffe eingesetzt. Für thermische Anwendungen werden keramische Faserwerkstoffe und Pressstoffe wie Isoplan, Nevalit und ähnliche eingesetzt. Glassilikatwerkstoffe werden für beide Anwendungen eingesetzt.

Joche ist ein anderer Begriff für Eisenpakete. In der Regel spricht man bei Rinnenöfen von Jochen, da es sich um geschlossenene Eisenkerne in U- oder E-Form handelt. Bei Tiegelöfen spricht man von Eisenpaketen, seltener von Eisenbalken. Joche werden aus kornorientiertem Elektroblech hergestellt.

Kabel werden bei Induktionsöfen wassergekühlt ausgeführt und als Kühlwasserrückleitung benutzt. Bei niedrigen Leistungen können Kabel auch als Wasserzuleitung eingesetzt werden. Die Kupferlitzen haben 35 oder 50 mm2 Kupferquerschnitt. Bei Mittelfrequenz haben die Einzelleiter eine Lackisolierung, die bei Netzfrequenz keine Vorteile bringt. Die Stromanschlüsse können als Flachanschlüsse oder Klemmringanschlüsse ausgeführt werden.

Kalorie früher gebräuchliche Wärmeeinheit mit dem Einheitszeichen cal. 1 cal ist die Wärmemenge, die 1 g Wasser bei Normaldruck von 14,5 °C auf 15,5 °C erwärmt. 1000 cal = 1 kcal. Im internationalen Einheitensystem ist die Kalorie durch Joule ersetzt worden. 1 cal = 4,1868 J (alte Umrechnung 1 kWh = 860 kcal bei Kühlanlagenberechnungen).