Lexikon

Halbzeug sind metallische Erzeugnisse in Form gepresster bzw. gezogener Stangen, Drähte, Rohre und Profile oder gewalzter Bleche und Bänder.

Härten ist die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe zum Zweck der Härtesteigerung.

Hartguß nennt man eine Eisen-Kohlenstofflegierung mit niedrigem Graphitierungsfaktor, damit Weißerstarrung eintritt

Hartguss bezeichnet eine spezielle Gusseisenart mit hohem Kohlenstoffgehalt, die sich durch eine besonders hohe Härte und Abriebfestigkeit auszeichnet.

Eigenschaften und Herstellung von Hartguss

Hartguss ist ein verschleißbeständiges Gusseisen, das typischerweise einen Kohlenstoffanteil von etwa 2,6 bis 3,6 Prozent enthält. Durch schnelles Abkühlen entstehen insbesondere hohe Mengen an Eisenkarbiden im Metallgefüge, die Hartguss seine charakteristische Härte verleihen. Aufgrund seiner Härte lässt sich Hartguss nach dem Gießen nur schwer bearbeiten. Die harte Randschicht entsteht durch Abschrecken der Schmelze an metallischen Kokillen oder Schreckplatten, im Kern sorgen Sandformen und Sandkerne für eine langsamere Abkühlung.

Anwendungen von Hartguss in der Industrie

Aufgrund seiner hervorragenden abrasiven Beständigkeit kommt Hartguss speziell dort zum Einsatz, wo Bauteile starken Beanspruchungen durch Reibung und Verschleiß ausgesetzt sind. Typische Anwendungen finden sich beispielsweise bei Mahlkörpern in Kugelmühlen, Brechwerkzeugen, Walzen und Verschleißplatten sowie in der Landtechnik bei Bodenbearbeitungsgeräten wie Pflügen und Eggen.

Vorteile und Grenzen von Bauteilen aus Hartguss

Der größte Vorteil des Hartgusses liegt in seiner extrem hohen Abrasionsbeständigkeit und Härte, die zu verlängerten Einsatzzeiten und geringeren Wartungskosten beiträgt. Jedoch sind Bauteile aus Hartguss in der Regel spröde, was ihre Schlag- und Stoßbeanspruchbarkeit einschränkt. Daher eignen sie sich zwar optimal für verschleißfeste Anwendungen, jedoch weniger für Konstruktionen, die starker dynamischer Belastungen oder Schlagbeanspruchungen ausgesetzt sind.

Haubenabsaugungen wurden wie die Schmiedeessenabsaugungen über den Öfen installiert. Auf Grund des grossen Abstandes zu der Ofenbühne sind sehr hohe Luftleistungen erforderlich. Zur Erhöhung der Luftgeschwindigkeit am Ende der Haube wurden in dem Trichter Anströmdüsen eingebaut. Da diese Hauben beim Chargieren und Abgiessen zur Seite geschwenkt werden müssen, ist hier auch noch ein aufwendiges Schwenksystem erforderlich. Um den hohen Abstand während des Schmelzens zu verkleinern wurden auch noch Hubsysteme nachgerüstet. Man kann sagen, dass dieses System optimiert werden kann, aber die Kosten sind bei gleicher Wirkung wesentlich höher als bei anderen Ausführungen.

Hinterfüllen von Formen und Tiegeln ist für die Stabilität unerlässlich. Fertigtiegel aus SiO2-Massen oder Tongraphit werden mit Quarzsand hinterfüllt. Der obere Rand wird mit Patchmasse gegen ausrieseln abgesichert.

Hochofen ist ein Schachtofen zur Erzeugung von Roheisen, einer Vorstufe des Stahls.

Ein Hochofen ist eine industrielle Anlage zur Gewinnung von Roheisen durch Reduktion und Schmelzen von Eisenerzen mithilfe von Koks und weiteren Zuschlagstoffen.

Funktionsweise eines Hochofens

In einem Hochofen werden Eisenerze, Koks und Zuschläge wie Kalkstein von oben zugeführt und unter hohen Temperaturen verarbeitet. Das Herzstück bildet eine chemische Reduktionszone, in der Kohlenstoffmonoxid aus dem Koks den Sauerstoff aus dem Erz abspaltet. Dabei entsteht Roheisen, das sich am Boden des Hochofens sammelt und durch regelmäßiges Abstichverfahren entfernt wird. Gleichzeitig entstehen Schlacke und Gichtgas als Nebenprodukte. Schlacke wird als Sekundärrohstoff genutzt, während das Gichtgas häufig energetisch verwertet wird.

Anwendungsbereiche und Bedeutung von Hochöfen

Hochöfen spielen eine essentielle Rolle in der weltweiten Eisen- und Stahlproduktion. Sie sind entscheidend für die Herstellung von Roheisen, welches später zu Stahl weiterverarbeitet wird. Aufgrund ihres hohen Produktionsvolumens und ihrer Effizienz sind Hochöfen unverzichtbar in modernen Industrieprozessen. Trotz ihrer großen Bedeutung stehen sie vermehrt im Fokus von Umweltauflagen und Nachhaltigkeitsdebatten, was zu Innovationen bei der Reduktion von CO₂-Emissionen in der Hochofentechnologie führt.

Zukünftige Herausforderungen und technologische Innovationen

Die Hochofenindustrie steht angesichts globaler Klimaziele vor Herausforderungen, insbesondere bezüglich der Senkung von Treibhausgasemissionen. Neue Technologien wie wasserstoffbasierte Reduktionsverfahren werden erforscht und zunehmend implementiert, um den klassischen Hochofen langfristig nachhaltiger zu gestalten. Diese Innovationen könnten die Zukunft der Stahlherstellung maßgeblich verändern und zur Erfüllung der Klimaschutzziele beitragen.

Hydraulikanlagen sind Gesamteinrichtungen zum hydraulischen Antrieb von Maschinen, bestehend aus Pumpenaggregat, hydraulische Arbeitszylinder oder hydraulische Motoren, Rohrleistungen und Steuereinrichtungen. Als Energieträger dient eine Hydraulikflüssigkeit, Öl oder Emulsion, die vom Pumpenaggregat gefördert und mit Druck bis 200 kp/cm2 beaufschlagt wird

Immission ist der Zutritt von Strahlen, Gasen oder festen Stoffen fremder Herkunft, z. B. Staubimmission durch den Kupolofenbetrieb auf einem Nachbargrundstück.

Impfen ist das Einbringen von Keimbildnern, meist auf Ferrosilizium-Basis, in eine Eisenschmelze. Es erhöht die Zahl der Kristallisationskeime und steuert damit die Graphitausbildung bei der Erstarrung. Die chemische Zusammensetzung der Schmelze ändert sich dabei nur geringfügig; das unterscheidet das Impfen vom Legieren. Die Impfmittel werden meistens in Pulverform während des Giessens in den Giessstrahl geleitet. Wenn auf Grund besonderer Erfordernisse eine sehr Grosse Menge an Impfstoff benötigt wird, ist der Einsatz von Drahtimpfeinrichtungen zu empfehlen. Das Impfen vor dem Einfüllen des Eisens in eine beheizte Giesseinrichtung kann zu verstärkter Ansatzbildung im Rinneninduktor oder im Induktorhals führen.

Quellen

1. Herbert H. Netzel: Induktionsofenhandbuch. 3. Auflage, Eigenverlag IES, Witten 2003, S. 80.

Induktion beruht auf Magnetismus im Zusammenhang mit elektrischen Spannungen und Strömen. Es gelten nachstehende Regeln, die im Motorenbau und bei Transformatoren genutzt werden. Befindet sich ein elektrischer Leiter in einem sich ändernden Magnetfeld, so wird in dem Leiter eine elektrische Spannung induziert. Fliesst durch diesen Leiter ein Strom, so erhält der Leiter einen Bewegungsantrieb, der unter einem Winkel von 90° zur Stromrichtung erfolgt. Diese Eigenschaft wird im Motorenbau angewendet. Beim Generator wird in einem fremdbewegten Leiter eine Spannung in der Rotorwicklung oder in der Statorwicklung erzeugt.

Beim Transformator befinden sich auf einem Kern 2 getrennte Spulen mit unterschiedlichen Windungszahlen. In Abhängigkeit der Windungszahlen bzw. dem Übersetzungsverhältnis wird die Spannung hoch oder runter transformiert. Der Strom ist wegen der Gleichheit der beiden Leistungen umgekehrt proportional. Z.B.: Primär: 10 kV 200 Wdg. 50 A 500 kVA Sekundär: 1 kV 20 Wdg. 500 A 500 kVA

Der Induktionstiegelofen basiert auf dem Induktionsprinzip der Transformatoren, das nachstehend an einem Beispiel erläutert werden soll.
Ein Mittelfrequenzofen hat bei 5 t Fassungsvermögen 3.000kW Leistung bei 3.000 Volt, 11Windungen und 140 mm Tiegelwandstärke. Es fliesst in der Spule ein Wirkstrom von 1.000 A.
Setzt man nun die Schmelze oder den Schrotteinsatz als 1 Windung sekundär an, so ergibt sich theoretisch eine Spannung im Tiegel von 273 Volt und ein Strom als Summe in der Schmelze von ca. 11.000 A. Dieser hohe Strom führt als Wirbelstrom zum Erwärmen und Schmelzen des Einsatzgutes.

Induktionstiegelofen ist die Bezeichnung für einen Ofen, der einen Tiegel hat, der mit einer den Tiegel umschliessenden Induktionsofenspule beheizt wird. Es gibt Induktionstiegelschmelzöfen und Induktionstiegelwarmhalteöfen, die sich im wesentlichen in ihrer Nennleistung unterscheiden. Es können komplett baugleiche Öfen mit unterschiedlichen Spannungen als Schmelz-, Speicher- und Warmhalteofen betrieben werden. Bei baugleichen Öfen ist die Ofenanschlussspannung für die Nennleistung die ausschlaggebende Größe.