Lexikon

Kaltstart ist das Anfahren eines Tiegels nach einem Stillstand. Bei einem NF-Ofen sind Anfahrblöcke erforderlich, die bis 2/3 der Spulenhöhe reichen. Diese Blöcke werden induktiv erwärmt und sacken dann in sich zusammen. Zu diesem Zeitpunkt können dann geringe Mengen an Schrott nachchargiert werden. Nach Erreichen des 2/3 Füllstandes können grössere Schrottmengen (5 % des Fasssungsvermögens) nachgesetzt und aufgeschmolzen werden. Mit ca. 70 % der Nennleistung wird der Ofen auf max. Füllstand gefahren. Jetzt sollte die Schmelze auf etwa 100 K unter normale Abstichtemperatur gebracht und 1 Stunde gehalten werden. Danach wird auf Abstichtemperatur gefahren und es erfolgt der 1. Abstich. Bei Netzfrequenzöfen mit spezifischer Leistung ab ca. 240 kW/t kann der noch warme Tiegel mit grobem Stahlschrott und Stanzstreifen von ca. 2 mm Blechdicke und max. Länge von ca. 20% des Tiegeldurchmessers gefüllt und dann mit 50% der Nennleistung auf Rotglut gefahren werden und dann langsam über die Stillstandszeit abkühlen. Der Schrott verschweisst und es bildet sich ein „physikalischer Anfahrblock“ über die hohe Schüttdichte und die hohe Anzahl von Kontaktstellen, die sich durch das Verschweissen der einzelnen Blechstreifen ergeben. Bei Mittelfrequenzöfen ab ca. 200 Hz sollte kompakter Stahlschrott ohne Presspakete bis etwa Spulenoberkante chargiert werden. Mit ca. 250 K/h sollte der Ofen auf ca. 850 °C gefahren werden, hier sollte eine Haltezeit von 1 Stund eingelegt und dann auf ca. 100 K unter Abstichtemperatur gefahren werden. Bei dieser Temperatur dann 1 Stunde stehen und dann auf Abstichtemperatur fahren und den 1. Abstich durchführen. Es sind die entsprechenden Hinweise der Stampfmassenhersteller zu beachten. Eigene Betriebserfahrungen können zu Abweichungen gegenüber den Herstellern führen. Durch den Einsatz von Schmelzprozessoren werden die einzelnen Schritte dem Bedienmann vorgegeben. Hier kann es zu Abweichungen gegenüber den vorstehenden Ausführungen kommen. Über den Schmelzprozessor können die jeweils für den Kunden und den Betriebabläufen optimalen Bedingungen vorgegeben werden.
Eine besondere Kaltstartmethode für Netzfrequenzöfen und Mittelfrequenzöfen unter 150 Hz wird nachstehend beschrieben:
Ein 10 t-Ofen mit Netzfrequenz und 2.800 kW Leistung wird am Boden mit ca. 300 kg kompaktem Schrott aus Steigern und Eingüssen beschickt. Mit einem Hochleistungsgasbrenner von 500 kW wird der Tiegel in 4 Stunden auf 900 °C erwärmt. In diesen Tiegel werden dann 2-4 Tonnen Flüssigeisen aus einem kleineren vorher angefahrenen Ofen überführt. Bei 2 t Füllung wird ein etwa 400 kg schwerer Anfahrblock, bei 4 t Füllung wird ein 800 kg schwerer Anfahrblock in den Ofen chargiert. Diese Anfahrblöcke senken die Temperatur des Flüssigeisens ab, ohne es zum Erstarren zu bringen. Jetzt wird der Ofen mit etwa 50 % der Nennleistung, hier 1.400 kW für die Dauer von 3 Minuten beim 400 kg Block oder 5 Minuten bei 800 kg Block gefahren. Anschliessend wird in beiden Fällen mit ca. 1.000 kg normalem Schrott chargiert und der Ofen mit 2.000 kW zum Schmelzen des Schrotts eingestellt. Nach ca. 20 Minuten ist der Tiegelinhalt flüssig und es kann der nächste 1.000 kg Satz chargiert und aufgeschmolzen werden. Ab ca. 6 Tonnen Füllstand kann dann mit der max. Schmelzleistung gearbeitet werden. Es ist darauf zu achten, Dass die Schmelzentemperatur nicht über 1.350 °C gefahren wird. Nach erreichen des max. Füllstandes sollte der Ofen ca. 30 Minuten auf 100 K unter Abstichtemperatur gehalten werden. Danach auf Abstichtemperatur fahren und den 1.Abstich durchführen.

Kavitation entsteht, wenn der statische Druck in einer strömenden Flüssigkeit den Dampfdruck erreicht oder unterschreitet, zum Beispiel an Engstellen oder bei hoher Strömungsgeschwindigkeit. Dabei bilden sich Dampfblasen. Steigt der Druck wieder an, fallen die Blasen schlagartig zusammen. Geschieht das dicht an einer Wand, trägt der entstehende Mikrostrahl Material ab. In Gießereien betrifft das vor allem Kühlwasserpumpen und Rohrleitungen.

Quellen

1. KSB SE & Co. KGaA: Kreiselpumpenlexikon, Artikel „Kavitation“. Abgerufen am 27.08.2026.

Kippwinkel sind für die Totalentleerung wichtig. Bei Duplexöfen wird wegen der Tiegelansätze oft ein Kippwinkel von 100° realisiert. Die meisten Tiegelöfen haben einen Kippwinkel von 95°. Bei Gießeinrichtungen wird unter Berücksichtigung des Induktorenanbauwinkels und der Gefäßabmessung ein Winkel zwischen 60 und 95° berücksichtigt.

Kippzylinder sind in der Regel als „Plungerzylinder“ ausgebildet, d. h. die Kolbenstange ist ohne eigene Dichtelemente gleichzeitig der „Kolben“. Das Absenken erfolgt durch den Gegendruck des anzuhebenden Ofens. In den meisten Fällen werden die 2 Kippzylinder seitlich im vorderen Bereich der Öfen angeordnet. Der Hebelarm ist bei kleinen Öfen 250 mm und z. B. bei einem 70 t-Ofen 1.000 mm. Man versucht die Anordnung so zu realisieren, dass in der Grundstellung die Kippzylinder senkrecht oder bis zu 3° nach hinten stehen. In der Endstellung sollten die Kippzylinder senkrecht oder max. 3° nach vorne oder hinten stehen. Bei Öfen ab ca. 10 t werden die Kippzylinder mit einer „Endlagendämpfung“, die auf Grund der Kolbenstangenausbildung am Boden erreicht wird, ausgerüstet. Damit soll ein schlagartiges Absenken in die Grundstellung und damit ein hartes Aufsetzen vermieden werden. Zur Vermeidung von ununvorhersehbaren „Kippfehlern“, sollte alle 6 Monate das Entlüften der Zylinder durchgeführt werden.

Kühlwassermengen werden im Wesentlichen von der elektrischen Leistung bestimmt. Als Erfahrungswert gilt: ca. 27 % der Ofenleistung gehen als Verlustwärme von Spule und Tiegelwand ins Kühlwasser, ohne Umrichterverluste.^[1]
Bei einem 5 t-Ofen mit 250 Hz und 3.000 kW sind das 810 kW oder 696.600 kcal/h, die mit einer Temperaturdifferenz von 27 K abzuführen sind. Es ergibt sich hierbei eine Kühlwassermenge von 25,8 m3/h (25.800 l/h). (Menge der kcal/h geteilt durch die Temperaturdifferenz ergibt die Liter/h).

Quellen

1. Herbert H. Netzel: Induktionsofenhandbuch. 3. Auflage, Eigenverlag IES, Witten 2003, S. 118. Erfahrungswert, keine Herstellerangabe. Das Handbuch nennt auf derselben Seite zusätzlich einen Überschlagswert von 35 % ohne Umfangsangabe und im Abschnitt Wärmerückgewinnung (S. 222) 900 kW für denselben Beispielofen. Wir übernehmen die einzige Angabe mit genanntem Umfang (Spule und Tiegelwand) und vereinheitlichen darauf.

Kühlwasserschlauch für Induktionsofenanlagen wird aus kohlenstoffarmen Gummilegierungen mit Textileinlagen hergestellt. Die Firma Lippmann vertreibt einen Typ unter dem Handelsnamen Protector. ABB hat einen Schlauch entwickeln lassen, der unter der Bezeichnung, ABB INDUCTION FURNACE, vertrieben wird.

Kühlwasserüberwachungen werden in den Energieversorgungsanlagen von Induktionsöfen und an den Induktionsöfen eingesetzt. Es werden die Kühlwassermengen und die Kühlwassertemperaturen in den Rückläufen überwacht. Bei Umrichteranlagen darf die max. Vorlauftemperatur 34°C nicht überschreiten und die Rücklauftemperatur sollte 40°C max. betragen. Die max. Rücklauftemperatur der Induktionsöfen soll 72°C, wegen der Kalkausfällung, nicht überschreiten. Früher wurden mechanische Strömungsschalter, die mit Gegengewichten arbeiteten, eingesetzt. Seit dem Einzug der Elektronik werden mehr und mehr elektronische Geräte eingesetzt, die sich im Prinzip auch bewährt gaben. Es kommt aber auch des öfteren vor, das diese Geräte einen Durchfluss anzeigen, aber die ermittelte Menge nicht dem tatsächlichem Durchfluss entsprechen. Insbesondere in den Kühlwasserkreisen, mit hohen elektrischen Strömen, kann die Anzeige nach kurzer Zeit ausfallen.

Kupolofen ist ein Gießereischachtofen zum Schmelzen von Gusseisen. Der metallische Einsatz (Roheisen, Schrott und Kreislauf) wird unter Zugabe von schlackenbildenden Zuschlagstoffen, Kalkstein und Koks als Energieträger geschmolzen. Die Verbrennungsluft (Wind genannt) wird von einem Gebläse verdichtet und über Düsen in den Ofenschacht geblasen. Man unterscheidet Kaltwind- und Heißwindkupolöfen je nachdem, ob die zugeführte Verbrennungsluft kalt oder aufgeheizt ist.

Ein Kupolofen ist ein senkrecht stehender Schachtofen, der in der Gießereiindustrie hauptsächlich für das Einschmelzen von Gusseisen eingesetzt wird.

Aufbau und Funktionsweise eines Kupolofens

Ein Kupolofen besteht typischerweise aus einer zylindrischen Schachtkonstruktion, die mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Er besitzt einen unteren Brennraum, eine Windzufuhr zur Versorgung mit Luft und eine seitliche Öffnung zum Austrag des geschmolzenen Eisens. Bei Betrieb wird der Ofen abwechselnd mit Schichten von Metall und Koks beladen. Der Schmelzvorgang erfolgt durch die Verbrennung von Koks mit zugeführter Luft, wodurch das eingefüllte Eisen zum Schmelzen gebracht wird.

Vorteile des Kupolofens in der Gießereiindustrie

Der Einsatz von Kupolöfen hat sich in der Gießereiindustrie aufgrund zahlreicher Vorteile durchgesetzt. Zu diesen zählen insbesondere der vergleichsweise geringe Investitionsaufwand, die einfache Bauweise sowie ihre Fähigkeit, große Mengen Eisen in kontinuierlicher Weise einzuschmelzen. Durch den effizienten Verbrennungsprozess lassen sich hohe Einschmelzgeschwindigkeiten erzielen, bei gleichzeitig vergleichsweise günstigen Betriebskosten.

Anwendungsgebiete und Zukunftsaussichten

Kupolöfen werden hauptsächlich in Gießereien eingesetzt, die Grauguss und duktiles Gusseisen herstellen. Typische Produkte sind Motorblöcke, Getriebegehäuse oder Kanalteile aus Gusseisen. Trotz steigender Umweltanforderungen und der Verbreitung elektrischer Schmelztechnologien spielen Kupolöfen aufgrund ihrer wirtschaftlichen und technischen Vorteile weiterhin eine wichtige Rolle. Jedoch stehen Anpassungen hinsichtlich verbesserter Umweltverträglichkeit, etwa durch Abgasreinigungssysteme, zunehmend im Fokus der Weiterentwicklung dieser bewährten Technik.

Kurzspulöfen gibt es in zwei recht unterschiedlichen Ausführungen. Bei der Ausführung A wird ein „Unterofen mit integrierter niedriger Induktionsspule“ mittels eines Flansches unter einen „zylindrischen Oberofen“ ohne Kühleinrichtungen geflanscht. Die Eisenpakete sind nur im Bereich der Ofenspule. Bei der Ausführung B handelt es sich um einen Tiegelofen mit einer niedrigen Induktionsspule und einer direkt in Spulenverlängerung aufgebauten Kühlspule, die aus V2A-Material hergestellt wird. Die Eisenpakete sind im Bereich der Spule mit Elektroblech versehen, im Kühlspulenbereich dienen nur die verlängerten Seitenbleche mit eingeschweißten Brücken zur Stützung der Kühlspule gegen den Ofenkörper. Die Verluste liegen bei Typ B, wegen der durch die Kühlspule verlängerten Spule, ca. 15 % niedriger als bei Typ A.

Legieren ist das Einbringen von Legierungsbestandteilen in eine Metallschmelze, zur Herstellung einer Legierung oder zur Korrektur einer bereits vorhandenen Legierung.