Lexikon

Pouromat ist das eingetragene Warenzeichen der Firma ABB für alle von ABB hergestellten Giesseinrichtungen mit und ohne Beheizung.

Power-Focus ist die Benennung der Firma Junker für die Verschiebung der Leistungskonzentration über die Höhe der Ofenspule.

Präzisionsguss darf nur als Sammelbezeichnung für Feinguss eingesetzt werden.

Prozessoren gibt es für Tiegel-, Rinnenschmelz-, Warmhalteöfen und Gießeinrichtungen. Die umfangreichsten Aufgaben werden von einem Schmelzprozessor erfüllt. Bei Tiegelschmelzöfen besteht dieser Prozessor aus einem Computer mit Farbmonitor zur Information des Personals, einer Funktionstastatur zur Bedienung der Anlage sowie einem Drucker zur Protokollierung der Betriebsdaten.
Über entsprechende Schnittstellen sind angeschlossen:

• das Wiegesystem des auf Druckmeßdosen/Wägebalken stehenden
  Tiegelofens
• das Tauchtemperaturmessssystem
• die zur Verriegelung notwendige SPS
• das zur Analysenermittlung benutzte Spektrometer
• ein für Ferndiagnose oder Servicezwecke notwendiges Modem
• ein übergeordnetes betriebliches Prozess-Leitsystem

Der Prozessor steuert in Abhängigkeit von den eintreffenden Signalen die Ofenleistung und Energiezufuhr. Entsprechend dem Ofeninhalt und der schon aufgenommenen Energie ermittelt der Schmelzprozessor die mittlere Temperatur der Charge. Während das Schmelzprogramm abläuft, werden auf dem Monitor angezeigt:

• Gewicht des Schmelzgutes
• Berechnete mittlere Temperatur des Schmelzgutes
• Gesamter chargenbezogener Energieverbrauch
• Spezifischer chargenbezogener Energieverbrauch
• Restliche freigegebene Energiemenge

Über erweiterte Anschlüsse können die Kühlwassertemperaturen in den einzelnen Wasserkreisen sowie die Vorlauftemperatur angezeigt und überwacht werden. Nach Abschluss des Schmelzprozesses wird ein imaginärer Deckel auf das System gesetzt, der alle bis dahin erfaßten Werte verarbeitet und auf dem Monitor sichtbar macht. Mit der Temperaturmessung und der Analyse der Schmelze wird die Korrekturmenge der einzelnen Werkstoffe ermittelt. Nach der Zugabe der Korrekturstoffe wird die Schmelze bei gleichzeitigem Einrühren der Korrekturstoffe auf die voreingestellte Abgußtemperatur und Sollanalyse gebracht. Danach schaltet der Schmelzprozessor den Ofen auf 153
Warmhalten und fordert den Bediener zum Abguß auf. Nach dem Entleeren/Abguß der max. Menge, unter Berücksichtigung eines Restsumpfes, kann der nächste Schmelzablauf gestartet werden. Außer der Steuerung des eigentlichen Schmelzablaufes verfügt ein Schmelzprozessor noch über mehrere Programme, die abgerufen werden können. Der Prozessor verfügt über ein Programm für das Anfahren eines kalten Tiegels nach längerem Stillstand, z. B. nach dem Wochenende oder längeren Betriebsstillstandzeiten. Das Programm ermöglicht das gefahrlose induktive Aufheizen des kalten mit Chargiergut gefüllten Tiegels, so dass der Normal-Schmelzbetrieb bei Schichtbeginn wieder anlaufen kann.
Ein weiteres Programm ist für das Sintern des neu zugestellten Tiegels enthalten. Über zeitabhängige Temperaturprofile steuert der Prozess den Sintervorgang nach der Neuzustellung. Auf Grund der sich mit der Verringerung der Wandstärke verändernden Parameter für Wirk- und Blindleistung, Frequenz und Tiegelinhalt, wird der Tiegelverschleiß über- wacht. Er berechnet aus den elektrischen Daten des Ofens die Auswaschung des Ofentiegels. Auf dem Bildschirm wird dann der zeitliche Verlauf der Wanddicke währende der Tiegelreise sowie der jeweils aktuellen Tiegelzustand während des Betriebes dargestellt. Sämtliche analogbezogenen Ereignisse, die über entsprechende Schnittstellen verfügbar sind, einschließlich aufgetretener Störungen, werden erfasst und zeitgerecht ausgedruckt. Alle relevanten Betriebsdaten werden regelmäßig über das Chargenprotokoll zur Verfügung gestellt und bei Bedarf, oder mit Start der nächsten Charge, automatisch für die abgelaufene Charge ausgedruckt. Bei einem mit Induktor beheizten Rinnenofen oder Gießofen werden von dem Prozessor die nachstehenden Daten gespeichert:

• Induktorspannung und -strom
• Wirk- und Blindleistung
• Isolationswiderstände zwischen dem Induktorkühlmantel und dem
  Metall in der Induktorrinne sowie den spannungsführenden Teilen
  und der Betriebserde
• Kühlwassertemperaturen der einzelnen Kreise und des Zulaufs
• Temperaturen an 5 Stellen des Kessels

Der Prozessor für diese Anwendung speichert alle Messwerte. Er kann
wahlweise ein oder mehrere Größen zeitabhängig auf dem Monitor darstellen und ggf. vom Drucker ausdrucken lassen. Für die Anwendung kann zwischen mehreren Zeiträumen zwischen Start des Induktors und den letzten vier Stunden gewählt werden.
Um die Störsicherheit zu garantieren, müssen die Ein- und Ausgänge des Rechners über eine SPS an den Ofen gekoppelt sein. Über ein Modem
154 können alle erfassten und gespeicherten Daten übermittelt und über Fernwartung bearbeitet werden. Mit Hilfe der erfaßten Werte kann das Induktordiagramm berechnet und dargestellt werden. Treten während des Betriebes kritische Situationen auf, löst der Prozessor Alarm aus. Die integrale Aussage über die Verhältnisse von Wirk- und Blindleistung können durch die Darstellung der Verluste in den wassergekühlten Bauteilen des Gehäuses gestützt werden. Damit erfährt man auch, ob der Induktor z. B. im Bereich des Unterteils des Induktors auswäscht und im Oberteil zuwächst.

Putzen ist der Sammelbegriff für alle Arbeiten am rohen Gussstück, wie dieses nach dem Abkühlen aus der Gießform kommt.

Pyrometer werden zum Messen von hohen Temperaturen eingesetzt. Man unterscheidet Thermoelektrische und Strahlungspyrometer. Pyrometer werden zur Messung von 1000 °C bis max. 1600 °C (kurzzeitig 1800 °C) ein- gesetzt.

Quarz ist ein feuerfestes Material, das auch mit Siliciumdioxid (SiO2) bezeichnet wird. Bei 870°C erfolgt eine Umwandlung, die bei Abkühlung zu Schwindungsrissen führt. Beim Aufheizen über ca. 1000 °C schließen sich diese wieder.

Was ist ein Rinnenofen?

Ein Rinnenofen ist ein Induktionsofen, der mit ein bis vier Rinneninduktoren betrieben wird. Anders als beim Tiegelofen, bei dem eine Spule den gesamten Schmelztiegel umschließt, sitzt beim Rinnenofen der Induktor nur an einer schmalen, ringförmigen Rinne, während die Schmelze in einem separaten, drucklosen Herd oder Behälter bevorratet wird. Rinnenöfen werden überwiegend als Warmhalte- oder Speicheröfen eingesetzt, bei bestimmten Metallen auch zum Schmelzen.

Aufbau und Komponenten

• Rinneninduktor: das eigentliche Beheizungsaggregat, aufgebaut ähnlich einem Transformator mit geschlossenem Eisenkern (Joch), auf dem ein oder zwei Spulen sitzen. Die Rinne verläuft sekundärseitig durch die Jochöffnungen und wirkt elektrisch wie eine kurzgeschlossene Sekundärwicklung.
• Herd/Ofengefäß: der feuerfest ausgekleidete Hauptbehälter, der die Metallschmelze aufnimmt und drucklos bleibt.
• Rinne: der schmale, feuerfest ausgekleidete Kanal, in dem sich der eigentliche Erwärmungsvorgang abspielt. Sie ist die am stärksten thermisch und mechanisch beanspruchte Komponente.
• Doppelkammerausführung: in Buntmetallgießereien hat sich der Doppelkammerrinnenofen durchgesetzt. Er besteht im Kern aus einem Rinneninduktor mit zwei Flanschen, an die eine Einlaufkammer und eine Gießkammer angeflanscht sind.

Funktionsweise

Der Induktor erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, das in der Metallschmelze innerhalb der Rinne einen Ringstrom induziert – die Rinne wirkt dabei wie die kurzgeschlossene Sekundärwicklung eines Transformators. Der induzierte Strom erwärmt die Schmelze direkt durch Jouleerwärmung. Gleichzeitig entsteht durch die elektromagnetischen Kräfte eine Pumpwirkung, die die Schmelze in Bewegung hält und für Durchmischung und Temperaturausgleich im Ofen sorgt.

Weil die installierte Leistung nur auf den kleinen Rinnenquerschnitt konzentriert werden muss und nicht auf das gesamte Bad wirken muss, benötigt ein Rinnenofen für eine gegebene Warmhalteleistung in der Regel weniger installierte Leistung als ein vergleichbarer Tiegelofen. Diese kompakte, auf die Rinne konzentrierte Leistungsdichte hat allerdings eine Kehrseite: Rinnenöfen mit geringer Leistung sind nicht dafür ausgelegt, festes Einsatzgut aufzuschmelzen, sie eignen sich primär für bereits flüssige Schmelze.

Anwendungsbereiche

• Warmhalten und Speichern: die häufigste Anwendung – als Pufferofen zwischen Schmelzaggregat und Gießprozess, um Gießtemperatur und -takt zu stabilisieren.
• Schmelzen bei Buntmetall und Zink: wegen des guten Wirkungsgrades werden Rinnenöfen hier auch als Schmelzöfen eingesetzt.
• Aluminium: leistungsstärkere Rinnenöfen können zusätzlich feste Masseln aufschmelzen, nicht nur flüssige Schmelze warmhalten.
• Grauguss: hier hat sich das Rinnenofen-Prinzip nicht durchgesetzt, da die notwendige Leistungsdichte zum Aufschmelzen von festem Einsatzgut mit dieser Bauform wirtschaftlich nicht sinnvoll darstellbar ist.

Typische Probleme und Verschleiß

• Verschleiß der Rinnenauskleidung: die kritischste Komponente. Erosion durch die strömende Schmelze und thermische Wechselbeanspruchung verringern die Wandstärke über die Betriebsdauer, bis im Extremfall ein Durchbruch droht.
• Ablagerungen/Krustenbildung: bei bestimmten Legierungen verengt sich der Strömungsquerschnitt der Rinne im Betrieb, was die Umwälzung und Leistungsübertragung beeinträchtigt.
• Induktorverschleiß: Isolationsalterung der Spule durch Hitze und Vibration; Kühlwasserqualität ist entscheidend für die Standzeit.

Wartung und Instandhaltung

Zentrale Maßnahme ist die regelmäßige Vermessung der Rinnenwandstärke, um ein Durchbruchsrisiko frühzeitig zu erkennen – darauf sollte jeder Wartungsplan ausgerichtet sein. Ergänzend gehören dazu die Überwachung von Kühlwasserdurchfluss, -temperatur und -leitfähigkeit am Induktor sowie elektrische Prüfungen (Isolationswiderstand, Windungsschluss). Ist die Verschleißgrenze der Rinne erreicht, folgt eine planmäßige Neuzustellung (Relining), bevor ein ungeplanter Ausfall droht.

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Service für Rinnenöfen

Für Reparatur, Wartung und Instandsetzung von Rinnenöfen und Rinneninduktoren empfehlen wir TCT Induktionstechnik:

→ Reparatur, Instandsetzung und Service von Induktionsspulen

Roboter ist eine Bezeichnung für eine menschenähnliche mechanische Vorrichtung oder Maschine, die aus dem Tschechischen kommt. Die heutigen Industrieroboter sind hochmechanisiert und aus der Giesserei Industrie nicht mehr wegzudenken. Speziell in Druckgussgiessereien mit den niedrigeren Stückgewichten haben die Roboter schon direkt nach ihrer Entwicklung Einzug gehalten. Heute werden Roboter mit Manipuliergewichten von 500 kg erfolgreich eingesetzt.