DE102022205812A1

DE102022205812A1 - Schmelzofen und Verfahren zum Schmelzen von Metall mit elektrisch beheizbarem Tauchheizelement

Info

Publication number: DE102022205812A1
Application number: DE102022205812.7A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hillen; Florian Kulawik; Theodoor van der Hoeven
Original assignee: Strikowestofen GmbH
Current assignee: Strikowestofen GmbH
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023237692A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen (100) zum Schmelzen von Metall, mit:- einer ersten Heizeinrichtung (130) mit wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement (131); und- einer Umwälzeinrichtung (120), die zum Erzeugen einer Metallschmelzeströmung innerhalb des Schmelzofens (100) eingerichtet ist.Außerdem offenbart ist ein Verfahren zum Schmelzen von Metall mittels eines solchen Schmelzofens (100).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen und ein Verfahren zum Schmelzen von Metall mittels wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement.
Schmelzöfen zum Erzeugen einer Metallschmelze aus festem Metallmaterial sind bekannt und verbreitet. Ein Beispiel findet sich in der DE 103 25 153 A1 .
Obwohl diese Schmelzöfen bereits vielfach eingesetzt werden, besteht Verbesserungspotential hinsichtlich der Betriebskosten und der damit zusammenhängenden Wirtschaftlichkeit beim Herstellen von Metallschmelzen.
Die vorliegende Anmeldung stellt sich daher die Aufgabe, die Effizienz und insbesondere die Wirtschaftlichkeit beim Erzeugen von Metallschmelzen mittels Schmelzöfen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beigefügten unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in dieser Beschreibung angegeben.
Entsprechend wird ein Schmelzofen zum Schmelzen von Metall offenbart, mit:

- einer ersten Heizeinrichtung mit wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement; und
- einer Umwälzeinrichtung, die zum Erzeugen einer Metallschmelzeströmung innerhalb des Schmelzofens eingerichtet ist.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Wirtschaftlichkeit bestehender Schmelzöfen besonders durch den verwendeten Energieträger und dessen Kosten beeinflusst wird. Für das Aufschmelzen von Metallen kommt bisher überwiegend Gas als Energieträger zum Einsatz. Die Erfindung wendet sich hiervon ab, indem sie stattdessen zumindest teilweise elektrische Energie als Energieträger vorsieht. Je nach Bezugsquelle der elektrischen Energie können potentiell geringere Kosten als bei einem Betrieb mit Gas als Energieträger erzielt werden.
Weiter schlägt die Erfindung die Verwendung von wenigstens einem Tauchheizelement als elektrisch betriebene Heizeinrichtung vor. Es wurde erkannt, dass mittels eines solchen Tauchheizelements eine besonders effiziente Wärmeübertragung auf das Metall und somit ein besonders effektives Aufschmelzen des Metalls möglich ist.
Durch das Verwenden der Umwälzeinrichtung kann das Aufschmelzen zudem beschleunigt werden. Beispielsweise kann hierdurch ein Umströmen von zugeführtem festen Metall mit heißer Schmelze erzielt werden, was das Aufschmelzen des noch festen Metalls beschleunigt. Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Tauchheizelement, umströmt werden, wie nachstehend noch näher erläutert. Dies verbessert die Wärmeübertragung von dem Tauchheizelement auf oder in die Metallschmelze.
Die erste Heizeinrichtung kann wenigstens eine Steuereinrichtung umfassen (beispielsweise umfassend wenigstens einen Prozessor und/oder wenigstens eine Speichereinrichtung), um den Betrieb des Tauchheizelements zu steuern. Die erste Heizeinrichtung kann wenigstens einen Stromanschluss und/oder wenigstens eine Verbindungsleitung umfassen, um elektrische Energie erhalten zu können. Das Tauchheizelement kann dazu eingerichtet sein, die elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln, beispielsweise durch Dissipieren der elektrischen Energie mittels eines elektrischen Widerstandes.
Das Tauchheizelement kann in die im Schmelzofen vorliegende oder zu erzeugende Metallschmelze eingetaucht oder eintauchbar sein, beispielsweise entlang wenigstens der Hälfte von seiner Länge (beispielsweise bei einem maximalen Füllstand). Das Tauchheizelement kann allgemein langgestreckt und/oder zylindrisch und/oder stabförmig sein.
Das Tauchheizelement kann keramische Bestandteile umfassen, insbesondere eine keramische Außenhülle oder einen keramischen Mantel. Dies ermöglicht einen effektiven Wärmeübergang auf die umgebende Metallschmelze. Das Tauchheizelement kann auch als Tauchheizkörper bezeichnet werden oder einen solchen Tauchheizkörper umfassen. Die Gesamtleistung aller Tauchheizelemente beträgt bei dem Schmelzofen mindestens 50 kW; für das Schmelzen von Aluminium-Legierungen beträgt die Gesamtleistung mindestens 150 kW.
Sofern hierin auf eine im Schmelzofen vorliegende Metallschmelze Bezug genommen wird, versteht es sich, dass der Fachmann typischerweise anhand des Schmelzofens auf eine Position und Erstreckung der aufzunehmenden Metallschmelze eindeutig schließen kann. Insbesondere können in dem Schmelzofen vorhandene Öffnungen oder Leitungen zur Führung der Metallschmelze und/oder für ein Zuführen von aufzuschmelzenden Material Rückschlüsse auf die mögliche Erstreckung der Metallschmelze zulassen.
Auch auf einen maximalen und minimalen Füllstand der Metallschmelze im Ofen kann entsprechend geschlossen werden. Der minimale Füllstand ist zum Beispiel dann erreicht, wenn das wenigstens eine Tauchheizelement nur noch mit einer minimal zulässigen Eintauchlänge in die Schmelze eintaucht. Beispielsweise kann die minimal zulässige Eintauchlänge nicht mehr als ein Drittel oder nicht mehr als ein Viertel der theoretisch verfügbaren oder, mit anderen Worten, der maximal möglichen Eintauchlänge betragen.
Ein maximaler Füllstand kann hingegen durch Bereiche des Schmelzofens vorgegeben sein, die nicht mit Metallschmelze in Kontakt treten sollen. Beispielsweise kann eine Höhe einer Beschickungsöffnung, durch die aufzuschmelzendes Metall in den Schmelzofen hineingegeben werden kann, durch die aber keine Metallschmelze aus dem Schmelzofen ausströmen soll, einen maximal möglichen Füllstand vorgeben.
Um den Füllstand in dem Schmelzofen zu erreichen, bei dem das Tauchheizelement mit seiner minimal zulässigen Eintauchlänge in die Schmelze eintaucht, kann der Schmelzofen mit Flüssigmetall aus einem externen Ofen oder aus eine Transportpfanne befüllt werden oder auf andere Weise. Eine solche Erstbefüllung des Schmelzofens kann notwendig sein bevor - mittels Wärmezufuhr durch das Tauchheizelement - Schmelze erwärmt bzw. Schmelzgut geschmolzen werden kann. Sie kann auch notwendig sein, bevor die Metallschmelzeströmung mittels der Umwälzeinrichtung erzeugt werden kann. Für das Befüllen des Schmelzofens mit Flüssigmetall kann eine seitliche Ofentasche vorgesehen werden, die nach oben offen ist und die mit dem Schmelzofen fluidleitend verbunden ist.
Um den Füllstand in dem Schmelzofen zu erkennen, bei dem das Tauchheizelement mit seiner minimal zulässigen Eintauchlänge in die Schmelze eintaucht, kann der Schmelzofen mit einem oder mehreren Niveau-Sensoren ausgerüstet sein. Die Begriffe Niveau und Füllstand können hierin gleichbedeutend verstanden werden. Ein Niveau-Sensor kann das minimal zulässige Niveau der Schmelze im Schmelzofen erkennen und dann ein bevorzugt binäres Signal an eine Steuereinheit der ersten Heizeinrichtung übermitteln. Die Steuereinheit kann bei Vorliegen des minimal zulässigen Niveaus die Freigabe zum Betrieb des Tauchheizelements erteilen. Erkennt der Niveau-Sensor, dass das minimale Niveau für den Betrieb eines Tauchheizelements nicht vorhanden ist, weil beispielsweise Metall auf dem Schmelzofen entnommen wurde, erlischt vorzugsweise die Freigabe zum Betrieb dieses Tauchheizelements. Alternativ kann ein Sensor das Niveau der Schmelze im Schmelzofen messen und ein analoges Signal an eine Steuereinrichtung übermitteln. Vorzugsweise vergleicht die Steuereinrichtung das aktuelle Niveau mit dem minimal zulässigen Niveau und erzeugt das entsprechende Signal für die Freigabe des Betriebs des Tauchheizelements.
Verfügt der Schmelzofen über eine zweite Heizeinrichtung, die außerhalb der Metallschmelze positioniert ist, so kann die zweite Heizeinrichtung betrieben werden auch wenn aufgrund des Schmelze-Niveaus im Ofen die erste Heizeinrichtung, nämlich die Tauchheizelemente, keine Betriebsfreigabe von einer Steuereinheit erhalten hat.
Auf gleiche Weise, wie oben beschreiben, kann der maximale Füllstand des Schmelzofens erkannt werden, und eine Steuereinheit kann den Betrieb des Ofens steuern. Beispielsweise kann bei einem maximalen Füllstand die Zugabe von Schmelzgut unterbunden werden, indem die Steuereinheit das Öffnen jeder Beschickungsöffnungstür unterbindet, indem beispielsweise die Antriebe zum Öffnen der Türen keine Betriebsfreigabe erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Tauchheizelement von der Metallschmelzeströmung umströmbar. Insbesondere kann das Tauchheizelement in einem Bereich des Schmelzofens positioniert sein, der von der Metallschmelzeströmung durchströmt wird. Zusätzlich oder alternativ kann es in eine Region der Metallschmelze eintauchbar sein, in dem die Metallschmelzeströmung ausgeprägt ist und beispielsweise eine gewisse Mindestgeschwindigkeit aufweist. Anders ausgedrückt kann das Tauchheizelement somit nicht in einem quasi-statischen oder nicht mit einer Mindestgeschwindigkeit strömenden Bereich der Metallschmelze eintauchen. Mehrere Tauchheizelemente können in Strömungsrichtung gesehen versetzt angeordnet sein, sodass sie - von der Einströmöffnung der Kammer aus betrachtet - den Strömungsquerschnitt der Metallschmelzeströmung um mehr als 20% versperren.
Insbesondere kann unter einem Umströmen des Tauchheizelements verstanden werden, dass der konvektive Wärmeübergang von dem Tauchheizelement auf die Metallschmelze höher ist (insbesondere wenigstens 20 % höher, wenigstesn 50 % höher oder wenigstens 80 % höher, z.B. ca 100 % höher oder mehr) als der Wärmeübergang von dem Tauchheizelement auf nicht-strömendes Metall gleicher Temperatur und Zusammensetzung (und somit insbesondere auch gleicher Wärmeleitfähigkeit).
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Schmelzofen wenigstens eine Beschickungsöffnung zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall umfasst. Der Schmelzofen kann zumindest teilweise (zum Beispiel mit Ausnahme optionaler offener Rinnen) gegenüber der Umgebung abgeschlossen und insbesondere feuerfest zugestellt sein. Hierfür kann er ein Gehäuse und/oder Wandbereiche aufweisen, die einen Innenraum des Schmelzofens umgeben, in dem die Metallschmelze aufnehmbar ist.
Der Schmelzofen kann zumindest teilweise feuerfest zugestellt sein. Er kann aus nach oben offenen Rinnen bestehen, die mit einem abnehmbaren Deckel abgedeckt sind, oder solche Rinnen umfassen. Er kann aus Bereichen und/oder Kammern mit nicht-abnehmbarer Decke bestehen oder solche Bereiche und/oder Kammern umfassen.
Die Beschickungsöffnung kann eine gezielte Durchbrechung des Gehäuses oder der Wandbereiche des Schmelzofens definieren. Sie kann der Größe des Beschickungsguts angepasst sein. Die Beschickungsöffnung kann eine Fläche von mindestens 40 cm² aufweisen; sie kann auch eine Größe von 6 m² aufweisen, je nach Größe des Beschickungsguts (auch Schmelzgut genannt). Sie kann verschließbar sein, z. B. mittels einer Tür oder Klappe. Durch die Beschickungsöffnung kann Metall direkt in die Schmelze gelangen oder zunächst in oder auf einen Beschickungsbereich der nachstehend erläuterten Art.
Beispielsweise kann die Beschickungsöffnung eine seitliche Öffnung im Schmelzofen bilden und/oder eine nicht-horizontale Öffnung, was die Zufuhr von Metall erleichtert und die Gefahr eines Herausspritzens von Schmelze reduziert. Zum Beispiel kann der Öffnungsquerschnitt (bzw. eine Ebene, in der dieser sich erstreckt) eine Neigung zu einer vertikalen Raumebene von nicht mehr als 45° aufweisen.
Alternativ kann die Beschickungsöffnung durch einen geöffneten Deckenbereich des Schmelzofens und insbesondere von einer Ofenkammer gebildet sein (sh. nachstehende Definition), kann also Schmelzgut zum Beispiel durch Öffnen eines oberen Deckels zugeführt werden. Die Beschickungsöffnung kann also auch horizontal oder nahezu horizontal verlaufen und z.B. eine Neigung zu einer horizontalen Raumebene von nicht mehr als 45 ° aufweisen. Auch Kombinationen von unterschiedlich ausgerichteten (z. B. horizontalen und vertikalen) Beschickungsöffnungen sind möglich.
Der Schmelzofen und insbesondere eine einzelne Ofenkammer kann mehrere Beschickungsöffnungen aufweisen, insbesondere eine groß und eine klein dimensionierte Beschickungsöffnung der vorstehenden Art. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Ofenkammer mit der ersten oder der zweiten Heizeinrichtung handeln.
Die Beschickungsöffnung muss aber nicht zwingend in einer Ofenkammer oder zumindest nicht in einer Ofenkammer mit erster oder zweiter Heizeinrichtung angeordnet sein. Sie kann z.B. auch in einem Schmelzekanal mit reduziertem Querschnitt zwischen zwei Ofenkammern vorgesehen sein.
Allgemein kann der Schmelzofen dazu eingerichtet sein, Beschickungsgut in Form eines zusammenhängenden Metallteils oder Metallstücks mit einem Gewicht von bis zu 1200 kg aufzuschmelzen, wofür eine entsprechend dimensionierte Beschickungsöffnung bereitzustellen ist. Der Schmelzofen kann auch zusätzlich oder alternativ dazu eingerichtet sein, Beschickungsgut bestehend aus mehreren Metallteilen aufzuschmelzen, die aus einem Sammelbehälter in den Schmelzofen gegeben werden. Auch zusätzlich oder alternativ kann der Schmelzofen dazu eingerichtet sein, stückiges Beschickungsgut aufzuschmelzen. Hierunter können aufzuschmelzende Teile verstanden werden, die einzeln der Schmelze im Ofen zugeführt werden, beispielsweise im Gegensatz zu einer Ansammlung mehrerer Teile, die aus einem Behälter in den Ofen geschoben oder geworfen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Schmelzofen dazu eingerichtet sein, Metallspäne aufzuschmelzen. Diese können auch über eine vergleichsweise kleine Beschickungsöffnung und/oder als Schüttgut zugeführt werden.
Die Metallschmelzeströmung kann derart erzeugbar sein (zum Beispiel durch entsprechende Positionierung und/oder Betrieb der Umwälzeinrichtung) und/oder die Beschickungsöffnung kann derart positioniert sein, dass die Metallschmelzeströmung von dem Tauchheizelement in Richtung der Beschickungsöffnung strömt. Dies hat den Vorteil, dass durch die Beschickungsöffnung zugeführtes festes Metall von der Metallschmelzeströmung nicht unmittelbar in Richtung des Tauchheizelements, sondern unter Umständen von diesen wegbewegt wird. Dies reduziert eine Kollisionsgefahr des Tauchheizelements mit dem festen Metall. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass ein zirkulierender Strömungspfad wie folgt vorliegt: von der Umwälzeinrichtung in Richtung einer Beschickungsöffnung, von dort zu dem Tauchheizelement, und von dort zurück zu der Umwälzeinrichtung, wobei die Länge des Strömungspfads von der Beschickungsöffnung zu den Tauchheizkörpern länger sein kann als die Länge des Strömungspfads von der Umwälzeinrichtung zur Beschickungsöffnung. Letzteres kann umfassen, dass die Tauchheizelemente nicht in unmittelbarer Nähe zu der Beschickungsöffnung positioniert sind.
Alternativ oder zusätzlich kann die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar sein, dass sie das Beschickungsgut in der Schmelze anströmt oder umströmt. Dies kann zum Beispiel durch entsprechende Positionierung oder Ausrichtung relativ zu einer Beschickungsöffnung der hierin erläuterten Art erfolgen. Die Metallschmelzeströmung kann zum Beispiel unterhalb einer Beschickungsöffnung und/oder an dieser unmittelbar vorbei strömen, sodass durch die Beschickungsöffnung zugegebenes Metall in die Metallschmelzeströmung gelangt. Das Anströmen und insbesondere Umströmen des Beschickungsguts beschleunigt dessen Aufschmelzen.
Allgemein kann die Umwälzeinrichtung dazu eingerichtet sein, die Metallschmelzeströmung derart zu erzeugen, dass diese zwischen Tauchheizelement und Umwälzeinrichtung zirkuliert, insbesondere kontinuierlich zirkuliert. Die Strömungsgeschwindigkeit kann konstant eingestellt oder variabel sein, beispielsweise je nach Betriebszustand. Insbesondere kann bei einem reinen Warmhaltebetrieb, in dem kein noch festes Metall aufzuschmelzen ist, eine andere und insbesondere eine geringere Strömungsgeschwindigkeit erzeugt werden als in einem Schmelzbetrieb, in dem zugegebenes festes Metall aufzuschmelzen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die erste Heizeinrichtung in einer Ofenkammer positioniert und die Umwälzeinrichtung ist optional außerhalb dieser Ofenkammer positioniert, jedoch fluidleitend mit dieser verbunden. Beispielsweise kann die Umwälzeinrichtung über einen Schmelzekanal oder eine andere schmelzeleitende Verbindung Metallschmelze aus der Ofenkammer ansaugen und unter Druckbeaufschlagung in diese zurück fördern (vorzugweise jedoch in einen anderen Teil der Ofenkammer, z.B. durch eine Einströmöffnung). Dabei strömt die Schmelze bevorzugt zu und insbesondere entlang einer Beschickungsöffnung der hierin offenbarten Art, bevor sie zurück zu der ersten Heizeinrichtung gelangt.
Unter einer Ofenkammer kann ein von der Metallschmelzeströmung durchströmter Bereich des Ofens verstanden werden, der einen Einström- und einen Ausströmbereich aufweist (z.B. in Form einer Einström- und einen Ausströmöffnung) und gegenüber diesem Einström- und Ausströmbereich eine Aufweitung des maximalen Strömungsquerschnitts von wenigstens 20 % aufweist. Hierin betrachtete Strömungsquerschnitte können sich auf durch die Struktur definierte durchströmbare Querschnitte beziehen, also mit anderen Worten auf theoretisch oder strukturell prinzipiell mögliche Strömungsquerschnitte. Alternativ kann ein tatsächlicher Strömungsquerschnitt der Metallschmelze bei maximalem Füllstand betrachtet werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der vorstehenden Aufweitung kann der durchströmte Bereich eine Volumenzunahme gegenüber mit dem Einström- und Ausströmbereich verbundenen Schmelzekanälen (und/oder an diese unmittelbar angrenzende Kammern oder Bereiche) von wenigstens 20 % aufweisen, insbesondere bezogen auf eine gemeinsame Mengeneinheit (zum Beispiel Volumen pro Meter).
Die Ofenkammer kann von einem Rest des Ofens und insbesondere einem Rest von dessen schmelzeführenden Innenraum durch wenigstens eine Wand abgetrennt sein. Die Metallschmelze kann durch eine Öffnung, insbesondere bildend einen Einströmbereich und/oder eine Querschnittsverkleinerung des Strömungspfades gegenüber der Ofenkammer, von einer Ofenkammer in eine andere gelangen. Ein Strömungsquerschnitt des Einströmbereichs kann nicht mehr als 80% eines Strömungsquerschnitts vor und/oder nach der Einströmbereich betragen.
Ein in einer Ofenkammer aufgenommemer Anteil der Metallschmelze kann von anderen Anteilen der Metallschmelze in der Weise prozesstechnisch getrennt sein, dass ein Prozess (z.B. Warmhalte- oder Aufschmelzprozess) in der Ofenkammer einen Prozess außerhalb dieser Ofenkammer nicht direkt beeinflusst. Zum Beispiel kann eine Wärmeerzeugung innerhalb der Ofenkammer nicht auch direkt außerhalb der Ofenkammer wirken, sondern im Wesentlichen nur über die ausströmende Metallschmelze aus der Ofenkammer gelangen.
Im Fall einer Mehrzahl von Ofenkammern können diese durch wenigstens einen Wandbereich (oder, mit anderen Worten, wenigstens eine Trennwand) voneinander getrennt sein. Dieser Wandbereich oder diese Trennwand kann z.B. eine insbesondere vertikale und/oder aufrechte Wand innerhalb eines Ofengehäuses oder Ofenvolumens bilden oder umfassen. Die Metallschmelze kann beidseitig entlang dieser Wand strömen. Gemäß dieser Variante können die Ofenkammern jeweils zumindest anteilig durch den gemeinsamen Wandbereich begrenzt werden. Jegliche hierin geschilderte Ofenkammer kann zumindest anteilig durch wenigstens eine Außenwand des Schmelzofens begrenzt sein, wobei die Außenwand allgemein eine Abgrenzung zur Umgebung des Ofens definieren kann.
Alternativ kann eine Ofenkammer ein eigenes (z.B. alleinstehendes) Gehäuse umfassen und mit wenigstens einem anderen Gehäuse des Ofens (z.B. wiederum umfassend oder bildend wenigstens eine Ofenkammer) verbunden sein. Dieser Verbindung kann einen Strömungskanal, eine offene Rinne oder eine als Strömungskanal dimensionierte Ofenkammer umfassen oder als eine solche realisiert sein.
Jegliche hierin geschilderte Ofenkammer kann feuerfest zugestellt und hierfür zum Beispiel von einer feuerfesten Außenwand (oder auch Gehäusewand) umschlossen sein. Diese Außenwand kann z.B. nur lokal von einer Beschickungsöffnung, einer Einström- und Ausströmöffnung oder einer optionalen Abgasleitung durchbrochen sein.
Die Ofenkammer kann wenigstens 10 % des gesamten Ofenvolumens umfassen, insbesondere wenn sie eine vergleichsweise klein dimensionierte Nebenkammer von einer insgesamt vorliegenden Mehrzahl von Ofenkammern ist. Alternativ kann die Ofenkammer wenigstens 50 % oder auch wenigstens 70 % des gesamten Ofenvolumens umfassen, insbesondere wenn es sich um eine vergleichsweise groß dimensionierte Hauptkammer aus einer etwaigen Mehrzahl von Ofenkammern handelt. Der genaue Anteil kann insbesondere von der Anzahl der insgesamt vorgesehenen Ofenkammern abhängen (zum Beispiel je höher diese Anzahl, desto geringer der Anteil).
Die Ofenkammer kann im Unterschied zu rohrartigen oder nach oben geöffneten und allgemein langgestreckten Schmelzekanälen dazu eingerichtet sein, die Metallschmelze unter Bildung eines großflächigen Schmelzebads aufzunehmen. Die betrachtete Fläche des Schmelzebads kann von einer freiliegenden und insbesondere horizontalen Oberfläche der Metallschmelze gebildet werden. Die Dimensionen dieser Fläche können größer sein als eine Querschnittsfläche des Schmelzebads, welche eine vertikale Raumachse enthält.
Allgemein können innerhalb der Ofenkammer Strömungsgeschwindigkeiten der Metallschmelzeströmung reduziert sein, beispielsweise gegenüber einer Einströmgeschwindigkeit und/oder einer Ausströmgeschwindigkeit.
Jegliche hierin offenbarte Ofenkammer kann optional geöffnet werden. Insbesondere kann ein oberer Wandbereich oder ein optionaler Deckel der Ofenkammer entfernbar sein.
Jegliche hierin offenbarte Ofenkammer kann auch eine beheizte (beispielsweise durch Erwärmen der Wandbereich oder Bestrahlung der Metallschmelze von vertikal oben) oder unbeheizte Rinne sein. Dies kann dann der Fall sein, wenn die Ofenkammer primär einem Metallschmelzetransfer dient, anstelle einer Aufnahme der Metallschmelze für eine Erwärmung mittels jeglicher hierin geschilderten Heizeinrichtung. Eine solche Rinne kann sich dadurch auszeichnen, dass ein Strömungsquerschnitt des Ofens vor und nach ihr wenigstens 50 % höher sein kann (beispielsweise über eine Länge von wenigstens einem halben Meter). Die Rinne kann dauerhaft nach oben offen sein.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Umwälzeinrichtung in einer anderen (zweiten) Ofenkammer angeordnet und/oder über einen Schmelzekanal mit einer (ersten) Ofenkammer verbunden ist, in der sich das wenigstens eine Tauchheizelement befindet. Die erste Ofenkammer kann eine volumengrößte Hauptkammer des Ofens bilden. Insbesondere kann die erste Ofenkammer auch eine Beschickungsöffnung umfassen, optional nicht aber die Umwälzeinrichtung-Ofenkammer. Alternativ können Umwälzeinrichtung und erste Heizeinrichtung in einer gemeinsamen Ofenkammer angeordnet sein.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Schmelzofen wenigstens eine zweite Heizeinrichtung, die außerhalb der Metallschmelze positioniert oder positionierbar ist. Die zweite Heizeinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, der Metallschmelze und/oder einem aufzuschmelzendem Metall Wärme zuzuführen. In letzterem Fall kann sie zum Zwecke dieser Wämezuführung nahe und insbesondere vertikal höher als eine Beschickungsöffnung positioniert sein oder einem nachstehend geschilderten optionalen Beschickungsbereich, der insbesondere als eine Beschickungsrampe ausgebildet sein kann. Sie kann aber in einem horizontalen Abstand zu der Beschickungsöffnung positioniert sein und insbesondere in Strömungsrichtung betrachtet hinter der Beschickungsöffnung positioniert sein. Alternativ kann sie direkt gegenüberliegend und oberhalb zu der optionalen Beschickungsrampe positioniert sein.
Das Vorsehen einer zweiten Heizreinrichtung kann die Effizienz des Schmelzofens verbessern. So kann hiermit ein Aufwärmen der Metallschmelze erfolgen, wenn sich diese abseits des wenigstens einen Tauchheizelements befindet. Eine übermäßige Abkühlung der insbesondere zirkulierenden Metallschmelze nach einem optionalen Umströmen des Tauchheizelementes kann somit verhindert werden, was eine leistungsärmere Auslegung und/oder einen leistungsärmeren Betrieb des Tauchheizelements ermöglicht. Die zweite Heizeinrichtung kann in einem Ofenbereich angeordnet sein, der für den Ofenbetrieb ohnehin erforderlich ist, in denen ein Vorsehen von Tauchheizelementen jedoch nicht ohne Weiteres bevorzugt wird, zum Beispiel nahe einer Beschickungsöffnung.
Die erste und zweite Heizeinrichtung können entlang des Strömungspfades der Metallschmelze betrachtet voneinander beabstandet sein. Die erste Heizeinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine ausreichend große Wärme zum Aufschmelzen des Metalls zu erzeugen. Die zweite Heizeinrichtung kann hingegen nicht dazu eingerichtet sein, eine derart hohe Wärme zu erzeugen. Stattdessen kann sie eine geringere Wärme erzeugen, die jedoch für ein Warmhalten (insbesondere geschmolzen Halten) der Metallschmelze ausreicht.
Die erste und zweite Heizeinrichtung können generisch andersartig sein, also beispielsweise auf unterschiedlichen Wirkprinzipien zur Wärmeerzeugung und/oder zur Wärmeübertragung beruhen. Insbesondere können die erste Heizeinrichtung und die zweite Heizeinrichtung dazu eingerichtet sein, unabhängig voneinander Wärme zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ können sie unabhängig voneinander bezüglich ihrer jeweiligen Wärmeerzeugung ansteuerbar und/oder betreibbar sein. Gemäß einer Variante umfassen die zweite Heizeinrichtung und die erste Heizeinrichtung unabhängig voneinander betreibbare Wärmequellen. Optional können sowohl die erste als auch die zweite Heizeinrichtung elektrisch betreibbar sein oder, mit anderen Worten, elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln.
Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung als ein Heizstrahler und ferner insbesondere als ein Deckenstrahler (oder auch Deckenheizstrahler) ausgebildet sein oder wenigstens einen solchen Strahler umfassen. Dieser kann der Metallschmelze gegenüberliegen und/oder auf diese gerichtet sein. Der Heizstrahler kann elektrisch betrieben sein. Der Deckenstrahler kann in einem Deckenbereich des Schmelzofens angeordnet sein, insbesondere an einer sich im Wesentlichen parallel zur Metallschmelze erstreckenden Innendecke. Der Deckenbereich kann feststehend oder, mit anderen Worten, nicht zu öffnen sein.
Allgemein kann die Heizeinrichtung wenigstens ein Heizelement umfassen, dass die Oberfläche der Metallschmelze von oben bestrahlt und dadurch beheizt, insbesondere wobei der Wärmeübergang in bzw. auf die Schmelze zu über 50% durch Strahlung erfolgt. Gemäß einer Variante ist das Heizelement langgestreckt und/oder stabförmig und/oder zylindrisch. Beispielsweise kann es sich um einen SiC-Heizstab handeln, der horizontal und/oder parallel zur Oberfläche der Metallschmelze angeordnet ist. Bei einer Mehrzahl von Heizelementen und insbesondere von Heiszstäben können diese in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Diese kann wiederum horizontal und/oder parallel zur Oberfläche der Metallschmelze verlaufen.
Alternativ kann die zweite Heizeinrichtung wenigstens einen Gasbrenner aufweisen. Dieser kann insbesondere eingerichtet und positioniert sein, um ein noch festes Metall in einem Beschickungsbereich zu erwärmen, oder aber um die Metallschmelze zu erwärmen. Es kann auch eine Mehrzahl an zweiten Heizeinrichtungen vorgesehen sein, wobei diese Heizeinrichtungen sich auch voneinander unterscheiden können. Beispielsweise kann der Schmelzofen sowohl einen Heizstrahler (insbesondere Deckenstrahler) als auch einen Gasbrenner umfassen.
Der Heizstrahler kann einen effizienten Dauerbetrieb ermöglichen und insbesondere helfen, die Metallschmelze auf einer gewünschten Temperatur zu halten. Ein Gasbrenner kann eine besonders rasche Erwärmung von festem Metall ermöglichen, bevor dieses der Metallschmelze zugeführt wird, aber ebenso auch eine bereits vorliegende Metallschmelze zuverlässig erwärmen.
Gemäß einer Variante ist die zweite Heizeinrichtung vertikal höher als das Tauchheizelement angeordnet. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erwärmung der Metallschmelze, ohne dass die zweite Heizeinrichtung in diese eintauchen muss. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung vertikal oberhalb eines maximal möglichen Füllstands angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform ist die zweite Heizeinrichtung wenigstens auf gleicher vertikaler Höhe oder vertikal höher als eine Beschickungsöffnung und insbesondere als jegliche Beschickungsöffnung des Schmelzofens angeordnet. Dies gewährleistet eine besonders zuverlässige Positionierung der zweiten Heizeinrichtung außerhalb der Metallschmelze.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Umwälzeinrichtung eine mechanische oder elektromagnetische Pumpe oder einen magnetischen oder elektromagnetischen Rührer. Der magnetische oder elektromagnetische Rührer kann außerhalb des Schmelzofens und/oder eines Gehäuses oder einer Ofenkammer angeordnet sein. Zumindest ein Teils des Rührers (z.B. eine magnetische oder elektromagnetische Antriebseinrichtung) kann beispielsweise unterhalb einer Ofenkammer oder eine Ofengehäuses angeordnet sein.
Eine alternative oder zusätzliche Ausführungsform sieht vor, dass die Umwälzeinrichtung einen mechanisch angetriebenen Rührer als ein Beispiel einer mechanischen Pumpe umfasst. Bei diesem kann zum Beispiel ein in die Schmelze hineinreichendes Rührelement per mechanischer Kopplung zu einem Antriebsmotor rotiert werden.
Eine bevorzugte Umwälzeinrichtung ist eine mechanische oder eine elektromagnetische Pumpe.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die zweite Heizeinrichtung und die erste Heizeinrichtung in unterschiedlichen Ofenkammern angeordnet sind. Wie vorstehend erläutert, können diese unterschiedlichen Ofenkammern z. B. durch wenigstens eine Wand, eine weitere Ofenkammer oder einen anderweitig durchströmbaren oder umströmbaren Bereich getrennt sein. Bevorzugt weist diejenige Ofenkammer (im Folgenden auch erste Ofenkammer), die die erste Heizeinrichtung aufweist, einen geringeren (z. Bsp. durchschnittlichen oder maximalen) Strömungsquerschnitt auf als die andere Ofenkammer (im Folgenden auch zweite Ofenkammer), die die zweite Heizeinrichtung aufweist. Beispielweise kann der (z. Bsp. durchschnittliche oder maximale) Strömungsquerschnitt der ersten Ofenkammer nicht mehr als 80% oder auch nicht mehr als 50% des (z. Bsp. durchschnittlichen oder maximalen) Strömungsquerschnitts der zweiten Ofenkammer aufweisen. Hierdurch kann eine gewünschte Umströmung des wenigstens einen Tauchheizelements erreicht werden. Andererseits kann hierdurch in der zweiten Ofenkammer die Oberfläche der Metallschmelze für eine effektive Wärmeübertragung durch die zweite Heizeinrichtung, die außerhalb der Schmelze positioniert ist, gezielt vergrößert werden.
Gemäß einem Aspekt ist die zweite Heizeinrichtung in einer (zweiten) Ofenkammer des Schmelzofens angeordnet, die eine Beschickungsöffnung zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall aufweist. Hierbei kann es sich um die einzige Beschickungsöffnung des Schmelzofens oder auch eine aus einer Mehrzahl von Beschickungsöffnungen des Schmelzofens handeln. In letzteren Fall handelt es sich bevorzugt nicht um kleinste Beschickungsöffnung des Schmelzofens, sondern beispielsweise um die größte oder zumindest eine überdurchschnittlich große.
Hierdurch kann erreicht werden, dass vergleichsweise großvolumige aufzuschmelzende Metallteile der zweiten Ofenkammer zugeführt und dort aufgeschmolzen werden, bevor sie das Tauchheizelement in der anderen (ersten) Ofenkammer erreichen. Dies mindert eine Kollisionsgefahr zwischen festen Metallteilen und dem Tauchheizelement.
Gemäß einem Aspekt weist die zweite Ofenkammer eine Beschickungsöffnung auf, die größer ist als die erste Beschickungsöffnung bzw. als die Beschickungsöffnung in der ersten Ofenkammer.
Allgemein kann ein Querschnitt des Einströmbereichs zu der Ofenkammer, die die zweite Heizeinrichtung umfasst, geringer sein als der Querschnitt eines Ausströmbereichs dieser Ofenkammer. Hierdurch können Strömungsgeschwindigkeiten nahe des Eintrittbereichs erhöht und dortige feste Metallteile besonders umfassend und unter hoher Wärmeübertragung pro Zeiteinheit umströmt werden.
Weiter kann der Einströmbereich der Ofenkammer, die die zweite Heizeinrichtung umfasst, näher an der Beschickungsöffnung dieser Ofenkammer (hierein auch als zweiten Beschickungsöffnung bezeichnet) liegen als der Ausströmbereich dieser Kammer. Diese Nähe kann entlang eines Strömungspfades und insbesondere als Wegstrecke entlang dieses Strömungspfades gemessen werden. Auch hierdurch kann sichergestellt werden, dass zugeführte Metallteile hohen Strömungsgeschwindigkeiten ausgesetzt sind und entsprechend schnell aufgeschmolzen werden.
In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass die (erste) Ofenkammer, in der die erste Heizeinrichtung angeordnet ist, eine kleiner dimensionierte Beschickungsöffnung umfasst, als die Beschickungsöffnung derjenigen Ofenkammer (zweite Ofenkammer), in der die zweite Heizeinrichtung angeordnet ist. Beide Ofenkammern können demnach Beschickungsöffnungen aufweisen, die Ofenkammer mit der ersten Heizeinrichtung jedoch eine klein dimensionierte, so dass dort beispielsweise nur klein dimensionierte Metallteile zuführbar sind. Auch dies trägt dazu bei, eine Beschädigungsgefahr des Tauchheizelements durch festes Metall zu mindern. Insbesondere kann ein Öffnungsquerschnitt der Beschickungsöffnung in der ersten Ofenkammer weniger als halb so groß sein oder weniger als ein Zehntel oder weniger als ein Hundertstel des Öffnungsquerschnitts der Beschickungsöffnung in der zweiten Ofenkammer.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar ist (z.B. durch entsprechende Positionierung und/oder Ausrichtung der Umwälzeinrichtung), dass sie von einem Ausströmbereich der (ersten) Ofenkammer, die die erste Heizeinrichtung aufweist, in Richtung eines Einströmbereiches der (zweiten) Ofenkammer strömt, die die zweite Heizeinrichtung aufweist. Weiter kann sie von einem Ausströmbereich der zweiten Ofenkammer in Richtung eines Einströmbereiches der ersten Ofenkammer strömen. Dies stellt eine vorteilhafte Zirkulationsrichtung der Metallschmelzeströmung dar, um ein effektives Aufschmelzen von Metall bei einem geringen Beschädigungsrisiko des Tauchheizelements durch Kollisionen mit festen Bestandteilen zu gewährleisten.
Allgemein kann die Umwälzeinrichtung aus der ersten Ofenkammer Metallschmelze ansaugen und in die zweite Ofenkammer fördern. Alternativ kann die Umwälzeinrichtung aus der zweiten Ofenkammer Metallschmelze ansaugen und in die erste Ofenkammer fördern.
Bei einer Ausführungsform ist die Umwälzeinrichtung nahe eines Einströmbereichs der Ofenkammer positioniert, die die zweite Heizeinrichtung aufweist, und/oder mündet in diesen Einströmbereich, insbesondere wobei die Umwälzeinrichtung jedoch außerhalb der Ofenkammer positioniert ist, die die zweite Heizeinrichtung aufweist. Hierdurch kann in der zweiten Ofenkammer zugeführtes festes Metall mit hohen Drücken umströmt werden, was ein rasches Aufschmelzen ermöglicht. Andererseits kann das Risiko reduziert werden, dass die Umwälzeinrichtung Metallschmelze enthaltend feste Bestandteile umwälzt, was ein entsprechendes Beschädigungsrisiko der Umwälzeinrichtung reduziert. Prinzipiell kann vorgesehen sein, dass auch der ersten Ofenkammer zugeführtes festes Metall mit hohen Drücken umströmbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Umwälzeinrichtung in der Ofenkammer angeordnet, die die erste Heizeinrichtung aufweist. Sie kann jedoch auch außerhalb hiervon positioniert sein, zum Beispiel in einer eigenen Ofenkammer, vorzugsweise jedoch nicht in der Ofenkammer mit der zweiten Heizeinrichtung.
Eine weitere Variante sieht vor, dass die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar ist, dass sie von der ersten Heizeinrichtung in Richtung der Umwälzeinrichtung und von der Umwälzeinrichtung in Richtung der zweiten Heizeinrichtung strömt. Dies kann ein Aufschmelzen fester Bestandteile in der von der zweiten Heizeinrichtung warmgehaltenen Metallschmelze unterstützen, bevor diese zu der ersten Heizeinrichtung gelangen.
Eine weitere Variante sieht vor, dass die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar ist, dass sie von der ersten Heizeinrichtung in Richtung der Umwälzeinrichtung und von der Umwälzeinrichtung in Richtung einer Beschickungsöffnung der zweiten Ofenkammer (zweite Beschickungsöffnung) strömt. Dies kann ein Aufschmelzen fester Bestandteile in der Ofenkammer mit der zweiten Beschickungsöffnung unterstützen und durch den konvektiven Wärmetransport die zweite Heizeinrichtung überflüssig machen.
Der Schmelzofen kann wenigstens eine von der Metallschmelzeströmung durchströmbare Verunreinigungssammelkammer aufweisen, innerhalb derer in der Metallschmelze enthaltene Verunreinigungen sammelbar sind. Weiter kann die Verunreinigungssammelkammer es ermöglichen, die gesammelten Verunreinigungen zu entnehmen oder abzulassen, insbesondere über eine geöffnete Oberseite, einen öffenbaren Deckel, eine öffenbare Tür oder ein Ablassventil. Gemäß einer Variante umfasst die Verunreinigungssammelkammer beispielsweise ein Auslassventil, das für ein Abfließen (bzw. Ablassen) von sich im Bodenbereich abgesetzten Verunreinigungen öffenbar ist.
Die Verunreinigungssammelkammer kann entlang der Metallschmelzeströmungsrichtung betrachtet zwischen der zweiten Ofenkammer, die die zweite Heizeinrichtung und/oder eine zweite Beschickungsöffnung umfasst, und der ersten Ofenkammer, die erste Heizeinrichtung umfasst, positioniert sein. Bei Schmelzöfen mit einer Beschickungsöffnung wird die Verunreinigungssammelkammer - in Strömungsrichtung gesehen - bevorzugt nach der Beschickungsöffnung und/oder deren Beschickungsbereich angeordnet (insbesondere entlang des Strömungswegs betrachtet näher an der Beschickungsöffnung als an der in Strömungsrichtung gesehen nächstgelegenen von erster und zweiter Heizeinrichtung). Bei Schmelzöfen mit mehreren Beschickungsöffnungen wird die Verunreinigungssammelkammer - in Strömungsrichtung gesehen und insbesondere ausgehend von der ersten Heizeinrichtung - bevorzugt nach einer oder mehreren dieser Beschickungsöffnungen und/oder deren Beschickungsbereichen angeordnet (insbesondere entlang des Strömungswegs betrachtet näher an der Beschickungsöffnung als an der in Strömungsrichtung gesehen nächstgelegenen von erster und zweiter Heizeinrichtung).
Insbesondere kann die Verunreinigungssammelkammer von einem Volumen der Metallschmelze durchströmbar sein, bevor dieses in die erste Ofenkammer gelangt. Somit können Verunreinigungen innerhalb der Verunreinigungssammelkammer zurückgehalten werden, bevor sie an den Tauchheizelementen anhaften oder diese anderweitig beschädigen können.
Zusätzlich oder alternativ kann die Verunreinigungssammelkammer einen Einströmbereich und einen Ausströmbereich aufweisen und einen zumindest gegenüber dem Ausströmbereich abgesenkten Bodenbereich (oder, mit anderen Worten, einen vertikal vertieften Bereich oder auch eine Bodenvertiefung) zum Sammeln von sich dort absetzenden Verunreinigungen. Verunreinigungen in der einströmenden Metallschmelze können folglich in die Bodenvertiefung absinken, insbesondere da diese Vertiefung eine lokale Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit verursachen kann.
Der Einströmbereich kann einen Öffnungsquerschnitt aufweisen, der sich bis zu einem Bodenbereich von einer Ofenkammer erstreckt, die stromaufwärts der Verunreinigungssammelkammer angeordnet ist. Bei dieser Ofenkammer kann es sich zum Beispiel um die erste oder die zweite Ofenkammer handeln.
Alternativ kann die Verunreinigungssammelkammer eine Einrichtung (zum Beispiel in Form eines Oberflächenwehrs) zum Sammeln von auf oder nahe der Oberfläche schwimmenden Verunreinigungen aufweisen. Diese Einrichtung kann kammartig und/oder filterartig und/oder stufenartig ausgebildet und von der Metallschmelze überströmbar oder durchströmbar sein. Die Einrichtung kann allgemein dazu eingerichtet sein, auf oder nahe der Oberfläche schwimmenden Verunreinigungen zurückzuhalten. Diese können anschließend von der Einrichtung und somit aus dem Schmelzofen entfernt werden.
Eine Verunreinigungssammelkammer zum Sammeln von auf oder nahe der Oberfläche schwimmenden Verunreinigungen kann einen Einströmbereich und einen Ausströmbereich aufweisen, wobei der Ausströmbereich in Bezug auf eine vertikale Raumrichtung tiefer positioniert ist als der Einströmbereich. Dies kann bewirken, dass die Verunreinigungen möglichst großflächig und für eine lange Zeitdauer auf der Oberfläche innerhalb der Verunreinigungssammelkammer schwimmen und daher mit einer entsprechend erhöhten Zuverlässigkeit gesammelt und entfernt werden können.
Folglich sieht eine Ausführungsform vor, dass die Verunreinigungssammelkammer einen Ausströmbereich mit einem Öffnungsquerschnitt aufweist, wobei eine Oberkante des Öffnungsquerschnitts tiefer liegt als eine minimal zulässiges Niveau (k-min) der Metallschmelze in einer relativ zu der Verunreinigungssammelkammer (insbesondere unmittelbar) stromaufwärts gelegenen Ofenkammer. Weiter kann der Einströmbereich einen Öffnungsquerschnitt aufweisen, dessen Oberkante höher liegt ist als ein maximal zulässiges Niveau (k-max) der Metallschmelze in der genannten stromaufwärts gelegenen Kammer.
Für jegliche Verunreinigungssammelkammer kann zum Gewährleisten einer effektiven Reinigungsfunktion gelten, dass deren Einströmbereich näher zu einer Beschickungsöffnung liegt als deren Ausströmbereich.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Schmelzofen eine erste Verunreinigungssammelkammer der vorstehend geschilderten Art mit vertieftem Bodenbereich zum Sammeln von in der Metallschmelze schwimmenden Verunreinigungen. Außerdem umfasste dieser Schmelzofen auch eine Verunreinigungssammelkammer zum Sammeln von auf der Oberfläche schwimmenden Verunreinigungen der vorstehend geschilderten Art. Dabei sind die erste und zweite Verunreinigungssammelkammer bevorzugt aufeinanderfolgend von der Metallschmelzeströmung durchströmbar. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Reinigung der Metallschmelze. Alternativ sind die beiden Ausführungsformen der Verunreinigungssammelkammern in einer Kammer zusammengefasst. Insbesondere können diese beiden Verunreinigungssammelkammern entlang der Strömungsrichtung betrachtet zwischen der zweiten und der der ersten Ofenkammer positioniert sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Schmelzofen einen Beschickungsbereich auf, der außerhalb der Metallschmelze positioniert oder positionierbar und zur Aufnahme von aufzuschmelzendem Metall eingerichtet ist, insbesondere wobei der Beschickungsbereich rampenförmig geneigt ist, beispielsweise nach vertikal unten und/oder in Richtung eines Bodenbereichs des Schmelzofens und/oder in Richtung der aufnehmbaren Metallschmelze. Der Beschickungsbereich kann an eine Beschickungsöffnung angrenzen und/oder über diese zugänglich sein. Aufzuschmelzendes Metall kann über die Beschickungsöffnung zugeführt und beispielsweise in dem Beschickungsbereich abgelegt werden. Dort kann es sich aufgrund der Nähe zur Metallschmelze und den gegenüber der Umgebung allgemein höheren Temperatur im Innern des Ofens erwärmen. Wie hierin offenbart, kann zur Erwärmung auch eine gezielte Erwärmung mittels der zweiten Heizeinrichtung oder einer anderweitigen Heizeinrichtung erfolgen. Eine vorab Erwärmung des festen Metalls beschleunigt dessen anschließendes Aufschmelzen.
Entsprechend kann allgemein vorgesehen sein, dass der Schmelzofen dazu eingerichtet ist, in dem Beschickungsbereich aufgenommenes Metall zu erwärmen bevor es in die Schmelze gelangt. Dies kann insbesondere mittels Zuführung von erwärmter Luft aus einem anderen Bereich des Ofens erfolgen, wobei der andere Bereich beispielsweise nahe der zweiten Heizeinrichtung positioniert ist, insbesondere wenn diese als ein Deckenstrahler oberhalb der Metallschmelze ausgebildet ist, oder mittels eines auf den Beschickungsbereich gerichteten Gasbrenner oder einer elektrisch betriebenen Heizeinrichtung (zum Beispiel einem Heizstrahler).
Zum Leiten von erwärmter Luft innerhalb des Ofens, insbesondere in der oben geschilderten Weise in Richtung eines Beschickungsbereichs, kann eine Einrichtung zur Umwälzung der Ofen-Atmosphäre vorgesehen sein. Diese Einrichtung kann zum Beispiel ein Gebläse oder einen Ventilator umfassen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Umwälzeinrichtung (zum Beispiel entlang der Metallschmelzeströmung betrachtet) nahe einer Beschickungsöffnung und/oder einer Beschickungsbereich positioniert ist (beispielsweise näher zu dieser als zur der ersten Heizeinrichtung), wobei die Beschickungsöffnung und/oder der Beschickungsbereich insbesondere von der ersten oder zweiten Ofenkammer der hierin offenbarten Art umfasst sein kann. Beispielsweise kann die Umwälzeinrichtung nicht mehr als 2 m oder nicht mehr als 1 m entlang der Metallschmelzeströmung betrachtet von der Beschickungsöffnung und/oder dem Beschickungsbereich entfernt sein. Dies erhöht die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze nahe der Beschickungsöffnung und/oder dem Beschickungsbereich. Zugeführtes festes Metall wird daher mit höherer Geschwindigkeit von flüssiger Schmelze umströmt, was einen höheren Wärmeeintrag in das feste Metall pro Zeiteinheit ermöglicht.
Der Schmelzofen kann gemäß einer Variante wie folgt ausgebildet sein: Eine erste Ofenkammer umfasst die erste Heizeinrichtung und eine Pumpe als Umwälzeinrichtung, jeweils eingetaucht in die Schmelze. Die Tauchheizelemente der ersten Heizeinrichtung sind so angeordnet, dass die Schmelze sie umströmt. Optional ist eine zum Beispiel vergleichsweise kleine Beschickungsöffnung zur Zugabe von (insbesondere kleinstückigem) Schmelzgut in die Schmelze vorgesehen, wobei diese so angeordnet ist, dass Schmelze das eingetauchte Schmelzgut umströmt.
In einer zweiten Ofenkammer, die von der Schmelze durchströmt wird, kann eine Beheizung der Schmelze von oben mittels einer zweiten Heizeinrichtung (z.B. umfassend einen Heizstrahler (insbesondere umfassend wenigstens einen Heizstab, eine Heizplatte, ein Heizpaneel oder eine Heizwendel) oder einen Gasbrenner) erfolgen. Ferner ist hier z. B. eine vergleichsweise große Beschickungsöffnung zur Zugabe von beispielsweise groß-stückigem Schmelzgut in die Schmelze vorgesehen und so angeordnet, dass die Schmelze das eingetauchte Schmelzgut umströmt. Die Oberfläche der Metallschmelze in der zweiten Ofenkammer ist zum Erzielen eines effektiven Wärmeübergangs und/ oder zum Eintauchen von groß-stückigem Schmelzgut bevorzugt größer als in der ersten Ofenkammer. Die Schmelze zirkuliert unter Einwirkung der Umwälzeinrichtung zwischen den Ofenkammern. Die Umwälzeinrichtung kann auch entlang eines Strömungspfades zwischen den Ofenkammern angeordnet sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass auch mehrere Umwälzeinrichtungen vorgesehen sein können, zum Beispiel jeweils in einer anderen Ofenkammer. Auch können mehrere erste und/oder mehrere zweite Heizeinrichtungen in jeweils anderen Ofenkammern vorgesehen sein. Beispielsweise können mehrere Ofenkammern für mehrere Gruppen von Tauchheizelementen vorgesehen sein, wobei diese Ofenkammern räumlich getrennt sind und/oder zwischen ihnen wenigstens eine andere Ofenkammer ohne Tauchheizelemente liegt.
Weiter kann gemäß einem Aspekt ein Bereich mit einer zumindest temporären (oder auch abschnittsweisen) Strömungsquerschnittsreduzierung (von z.B. mehr als 20% gegenüber einem stromaufwärts angeordneten Bereich) einer Beschickungsöffnung gemäß jeglicher hierin geschilderten Art vorgelagert sein (z.B. in einem Abstand von weniger als 2 m oder auch weniger als 1 m entlang des Strömungspfades der Metallschmelze betrachtet). Bis zu der Beschickungsöffnung kann sich der Strömungsquerschnitt wieder vergrößern, zum Beispiel auf die Größe vor dem genannten Bereich mit reduziertem Strömungsquerschnitt. Der Bereich mit reduziertem Strömungsquerschnitt kann wenigstens 20 cm und/oder bis zu 1 m lang sein. Durch die Beschickungsöffnung zugegebenes Schmelzgut kann infolge der Querschnittsreduzierung mit erhöhter Geschwindigkeit umströmt werden und somit einen höheren Wärmeeintrag pro Zeiteinheit erfahren. In einer Variante ist einer Mehrzahl von und insbesondere sämtlichen Beschickungsöffnungen ein Bereich mit entsprechender Strömungsquerschnittsreduzierung vorgelagert.
Eine Weiterbildung sieht eine seitliche Ofentasche zum Befüllen des Schmelzofens mit flüssigem Metall vor. Hierunter kann eine an einer Seitenwand des Ofens und/oder seitlich versetzt zu wenigstens einer Ofenkammer angeordnete Ofentasche verstanden werden. Diese kann in der vorstehend geschilderten Weise insbesondere für ein initiales Einfüllen einer Metallschmelze in den Schmelzeofen befüllbar sein.
Wie ebenfalls vorstehend beschrieben, kann der Schmelzofen für eine Füllstandserkennung oder, mit anderen Worten, eine Schmelzeniveauerfassung eingerichtet sein. Hierfür kann er eine Steuereinheit und einen Sensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, ein Niveau der Schmelze in dem Schmelzofen zu messen (z.B. als einen konkreten Wert) und/oder Schmelze auf einer bestimmten vertikalen Höhe (insbesondere übereinstimmend mit einem minimal zulässigen Niveau bzw. Füllstand) in einer Kammer des Schmelzofens zu erkennen. Letzteres kann eine Erkennung eines Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins von Schmelze auf dieser Höhe umfassen, insbesondere in Form einer rein binären Erfassung. Weiter kann der Sensor dazu eingerichtet sein, ein diesbezügliches Signal an die Steuereinheit zu übermitteln, also ein das Mess- und/oder Erkennungsergebnis anzeigendes Signal. Der Sensor kann zum Beispiel eine Abstandsmessung zu einer Schmelzeoberfläche vornehmen.
Die Erfindung betrifft auch einen Schmelzofen zum Schmelzen von Metall, mit:

- einer im Schmelzofen aufgenommenen Metallschmelze;
- einer ersten Heizeinrichtung mit wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement;
- einer Umwälzeinrichtung, die zum Erzeugen einer das Tauchheizelement umströmenden Metallschmelzeströmung eingerichtet ist.

Sämtliche hierin offenbarten Merkmale, Weiterbildungen und Varianten eines Schmelzofens und von dessen Merkmalen können auch bei diesem Schmelzofen mit aufgenommenen Metallschmelze vorgesehen sein.
Weiter betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Schmelzen von Metall mittels eines Schmelzofens gemäß jeglichem hierin offenbarten Aspekt, wobei das Verfahren umfasst:

- Erzeugen der Metallschmelzeströmung mittels der Umwälzeinrichtung, so dass die Metallschmelzeströmung das Tauchheizelement umströmt.

Das Verfahren kann sämtliche weiteren Schritte und Maßnahmen umfassen, um jegliche hierin geschilderten Betriebszustände, Wechselwirkungen und Funktionen eines hierin offenbarten Schmelzofens bereitzustellen. Beispielsweise kann das Verfahren auch den Schritt des Zuführens von aufzuschmelzendem Metall über eine Beschickungsöffnung umfassen, wobei die Beschickungsöffnung gemäß jeglicher hierin geschilderten Variante ausgebildet und angeordnet sein kann.
Beispielhafte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben.
Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall.
2 eine schematische Darstellung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
2' eine schematische Darstellung einer möglichen alternativen Anordnung der Tauchheizelemente der 2 in dem Schmelzofen der 2
2" eine schematische Darstellung einer möglichen weiteren alternativen Anordnung der Tauchheizelemente der 2 in dem Schmelzofen der 2
2''' eine schematische Darstellung einer möglichen weiteren alternativen Anordnung der Tauchheizelemente der 2 in dem Schmelzofen der 2
3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
4 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
5 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
6 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
6' das Ausführungsbeispiel der 6, wobei anstelle von Heizstäben Gasbrenner als zweite Heizelemente vorgesehen sind,
6" das Ausführungsbeispiel der 6, wobei sowohl Heizstäbe als auch Gasbrenner als zweite Heizelemente vorgesehen sind,
7 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
8 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Schmelzofens
9 den Schmelzofen der 8 in einem Schnitt entlang einer durch die in 8 eingezeichneten Linien A und B definierten Ebene
10 einen Ausschnitt der 8 bzw. 9
11 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der 8 bis 10
12 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der 8 bis 11, wobei eine Beschickungsrampe vorgesehen ist,
13 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der 8 bis 12, wobei eine Beschickungsrampe mit Gasbrenner vorgesehen ist,
14 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der 8 bis 13, wobei eine Beschickungsrampe und eine Gas-Umwälzeinrichtung vorgesehen ist,
15 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der 8 bis 14, wobei anstelle elektrischer Heizelemente Gasbrenner vorgesehen sind,
16 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 100 zum Schmelzen von Metall. Der Schmelzofen 100 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 900 °C zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 110. Der Schmelzofen 100 weist eine erste Beschickungsöffnung 140 auf. Die Beschickungsöffnung 140 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall. Die Beschickungsöffnung 140 ist derart an der Ofenkammer 110 angeordnet, dass aufzuschmelzendes Metall, nachfolgend bezeichnet als Beschickungsgut, von einer den Schmelzofen 100 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 140 in die erste Ofenkammer eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 140 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 141. Ein Ofeninnenraum umfassend die Ofenkammer 110 ist, beispielsweise durch die Beschickungsöffnungstür 140, gegenüber einer den Schmelzofen umgebenden Umgebung verschließbar. Der Ofeninnenraum kann weitere Ofenkammern und/oder Schmelzekanäle umfassen.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 100, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise ist die Ofenkammer 110 feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche, beispielsweise umfassend die Ofenkammer 110, sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1600 °C und/oder bis zu 1100 °C und/oder bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbesondere in der Ofenkammer 110, befindliche Metallschmelze auf Temperaturen von zumindest 300 °C (z. Bsp. Blei) und/oder zumindest 420°C (z. Bsp. Zink) und/oder zumindest 600°C (z. Bsp. Aluminium-Legierung) und/oder maximal 900°C (z. Bsp. spezielle Al-Legierung) beheizbar.
Der Schmelzofen 100 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 100 umfasst eine erste Heizeinrichtung 130 mit einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement 131, das in der Ofenkammer 110 angeordnet ist. Die Tauchheizelement 131 ist elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Das Tauchheizelement 131 hat einer feuerfesten Oberfläche und kann in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen. Die Ofenkammer 110 ist zumindest teilweise mit einer Metallschmelze 101, beispielsweise Aluminiumschmelze, befüllt. Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 110 befindet sich etwa 70% der Metallschmelze 101, die im Schmelzofen 100 angeordnet ist. Das Tauchheizelement 131 wird von der Metallschmelze 101 umströmt. Die Metallschmelze 101 weist eine Temperatur von etwa 750° C auf. Der Schmelzofen 100 umfasst eine Umwälzeinrichtung 120, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 101', innerhalb des Schmelzofens zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 120 umfasst eine Pumpe 121 zum Fördern der Metallschmelze 101. Die Umwälzeinrichtung 120 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 101' zwischen dem Tauchheizelement 131 und der Pumpe 121 zirkuliert. Die Pumpe 121 kann in der Ofenkammer 110 oder außerhalb der Ofenkammer 110 angeordnet sein, wobei die Darstellung in 1 außerhalb der Ofenkammer 110 nicht einschränkend ist. Die Pumpe 121 kann in einer zweiten Ofenkammer 111 angeordnet sein. Alternativ kann die Pumpe 121 über Schmelzekanäle mit der Ofenkammer 110 fluidleitend verbunden sein. Die Schmelzekanäle sind feuerfest zugestellt. Die Schmelzekanäle können zumindest bereichsweise als geschlossene Rohre und/oder zumindest bereichsweise als offene Rinne ausgebildet sein. Die Schmelzekanäle können beheizt sein.
Die Pumpe 121 kann derart neben dem Tauchheizelement 131 angeordnet sein, dass ein Saugstutzen der Pumpe 121 dem Tauchheizelement 131 abgewandt angeordnet ist und ein Druckstutzen der Pumpe 121 dem Tauchheizelement 131 zugewandt angeordnet ist. Ist die Pumpe 121 über Schmelzekanäle mit der Ofenkammer 110 fluidleitend verbunden, ist ein erster mit der Ofenkammer 110 fluidleitend verbundener Schmelzekanal mit dem Saugstutzen der Pumpe 121 fluidleitend verbunden und ein zweiter mit der Ofenkammer 110 fluidleitend verbundene Schmelzekanal mit dem Druckstutzen der Pumpe 121 fluidleitend verbunden. Der zweite Schmelzekanal kann derart neben dem Tauchheizelement 131 in die Ofenkammer 110 münden und der erste Schmelzekanal kann derart beabstandet von dem Tauchheizelement 131 in die Ofenkammer 110 münden, dass die Pumpe 121 eine Schmelzeströmung generieren kann, die das Tauchheizelement 131 zumindest teilweise umströmt.
Insbesondere sind die Umwälzeinrichtung 120 und die erste Heizeinrichtung 130 derart angeordnet, dass die Strömung den Tauchheizkörper in Form des Tauchheizelements 131 umströmt, wobei der konvektive Wärmeübergang vom Tauchheizelement 131 auf die Metallschmelze in einem Umströmungsbereich des Tauchheizkörpers deutlich höher ist (z.B. wenigstens 20 %, wenigstens 50 % oder wenigstens 80 % höher), wie der Wärmeübergang vom Tauchheizelement 131 auf nicht-strömende Metallschmelze gleicher Temperatur und Zusammensetzung. Der Umströmungsbereich ist insbesondere ein Bereich, in dem die Metallschmelze 101 eine Geschwindigkeit von mindestens 4 cm/s aufweist, wenn die Pumpe 121 eingeschaltet ist und die Metallschnelze 101 umwälzt.
Bei eingeschalteter Pumpe 121 strömt die Metallschmelze 101 vom Druckstutzen der Pumpe 121 zum Ansaugstutzen der Pumpe 121. Die Metallschmelze 101 wird also von der Pumpe 121 angesaugt und dadurch umgewälzt. Die Metallschmelze 101 durchströmt die Ofenkammer 110 mit dem Tauchheizelement 131 und wird dadurch erwärmt. Wenn Schmelzgut in die Ofenkammer 110 über die Beschickungsöffnung 140 eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut in der Ofenkammer 110. Bei eingeschalteter Pumpe 121 umströmt die Metallschmelze das in der Ofenkammer 110 befindliche Beschickungsgut und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt.
Alternativ oder Zusätzlich können weitere Ofenkammern vorgesehen sein, die insbesondere jeweils eine Beschickungsöffnung aufweisen können. Die weiteren Ofenkammern können derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die Metallschmelze 101 von der Pumpe 121 derart umgewälzt wird, dass sie durch die weiteren Ofenkammern strömt. Verbindungskanäle und oder Verbindungsöffnungen zwischen den Ofenkammern können derart ausgebildet sein, dass Beschickungsgut aus einer Ofenkammer nicht oder erst beim Erreichen einer maximalen Größe in eine (in Strömungsrichtung) nachfolgende Ofenkammer bewegt wird. Die weiteren Beschickungsöffnungen der weiteren Ofenkammern können kleiner dimensioniert sein, als die Beschickungsöffnung 140. Die weiteren Ofenkammern können sich auch eignen, Beschickungsgut, beispielsweise in Form von Metallspäne, aufzunehmen und zu schmelzen. Die Ofenkammer 110 sowie die Beschickungsöffnung 140 können insbesondere ausgebildet sein, größeres Beschickunsgut aufzunehmen. Das größere Beschickungsgut kann beispielsweise Metallobjekte aufweisen, die jeweils eine maximale Länge und/oder Breite von zumindest 30 cm und/oder zumindest 40 cm und/oder zumindest 50 cm aufweisen. Das größere Beschickungsgut kann beispielsweise Metallobjekte aufweisen, die jeweils eine maximale Länge und/oder Breite von höchstens 300 cm und/oder höchstens 200 cm und/oder höchstens 100 cm aufweisen. Die Beschickungsöffnung hat dann eine Länge von 300 cm und eine Höhe von 200 cm oder 200 cm x 150 cm oder 100cm x 100 cm. Das kleinstückige Beschickungsgut kann beispielsweise Metallobjekte aufweisen, die durch eine Beschickungsöffnung in den Ofen eingebracht werden können, die maximal ca. 8 cm x 5 cm groß ist oder ca. 60 cm x 60 cm.
Das Ausführungsbeispiel der 1 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung aufweisen (nicht gezeigt in 1, jedoch nachstehend bspw. anhand von 6 erläutert). Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung im Bereich der zweiten Ofenkammer 111 angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung in einem Bereich angeordnet sein, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung oberhalb der Schmelze angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann zweite Heizelemente in Form von Heizstäben Heizplatten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern umfassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 110, 111, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zustand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze unterhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 200 zum Schmelzen von Metall. In 2 ist der Schmelzofen 200 in einem horizontalen Schnitt durch den Schmelzofen 200 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 200 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 900 °C zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 210 und einer zweite Ofenkammer 211. Die erste Ofenkammer 210 und die zweite Ofenkammer 211 sind durch Ofenwände 212 gebildet. Eine Trennwand 212' trennt die erste Ofenkammer 210 von der zweiten Ofenkammer 211. Die erste Ofenkammer 210 und die zweite Ofenkammer 211 sind über eine erste Verbindungsöffnung 213 und eine zweite Verbindungsöffnung 214 miteinander fluidisch verbunden.
Der Schmelzofen 200 weist eine erste Beschickungsöffnung 240 auf. Die Beschickungsöffnung 240 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall. Die Beschickungsöffnung 240 ist derart an der Ofenkammer 211 angeordnet, dass aufzuschmelzendes Metall, nachfolgend bezeichnet als Beschickungsgut, von einer den Schmelzofen 200 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 240 in die zweite Ofenkammer 211 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 240 geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 240 hat eine Breite von 120 cm und eine Höhe von 120 cm. Die Beschickungsöffnung 240 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 241. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 210 und die zweite Ofenkammer 211, ist durch die Beschickungsöffnungstür 240 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 200, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise sind die Ofenkammer 210 sowie die Ofenkammer 211, zumindest bereichsweise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/oder mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/oder bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbesondere in der Ofenkammer 110, befindliche Metallschmelze auf Temperaturen von zumindest 300 °C und/oder zumindest 420°C und/oder zumindest 600°C und/oder maximal 900°C beheizbar.
Der Schmelzofen 200 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 200 umfasst eine erste Heizeinrichtung 230 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelementen 231, die in der Ofenkammer 210 angeordnet sind. Vorzugsweise sind fünf Tauchheizelemente 231 in der Ofenkammer 210 angeordnet. Die Tauchheizelemente 231 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 231 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 210 und 211 sind zumindest teilweise mit der Metallschmelze 201, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Die Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 211 befindet sich etwa 60% der Metallschmelze 201, die im Schmelzofen 200 angeordnet ist. In der Ofenkammer 210 befindet sich etwa 40% der Metallschmelze 201, die im Schmelzofen 200 angeordnet ist. Die Metallschmelze 201 weist eine Temperatur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 200 umfasst eine Umwälzeinrichtung 220, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 201', innerhalb des Schmelzofens 200 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 220 umfasst eine Pumpe 221 zum Fördern der Metallschmelze 201.
Die Umwälzeinrichtung 220 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 201' zwischen den Tauchheizelementen 231 und der Pumpe 221 zirkuliert. Die Pumpe 221 ist in der ersten Ofenkammer 210 angeordnet. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 221 ist mit der ersten Verbindungsöffnung derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 201, die durch die erste Verbindungsöffnung strömt, in die Pumpe 221 strömt. Ein Druckstutzen der Pumpe 221 ist den Tauchheizelementen 231 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung ist stromabwärts hinter den Tauchheizelementen 231 angeordnet, sodass die Metallschmelze 201, die von der Pumpe 221 gefördert wird, durch die erste Ofenkammer 210 strömt, dabei die Tauchheizelemente 231 umströmt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung in die zweite Ofenkammer 211 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 231 wird die Metallschmelze 201 erwärmt.
Beispielsweise können die Tauchheizelemente 231 in Strömungsrichtung in einer Reihe angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen von Tauchheizelementen 231 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 231 einer ersten Reihe genau neben den Tauchheizelementen 231 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in 2' dargestellt, wobei die Tauchheizelemente 231 der ersten Reihe ausgefüllt dargestellt sind und die Tauchheizelemente 231 der zweiten Reihe gestrichelt dargestellt sind. Die Tauchheizelemente 231 einer ersten Reihe können versetzt zu Tauchheizelementen 231 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in 2" dargestellt, wobei die Tauchheizelemente 231 der ersten Reihe ausgefüllt dargestellt sind und die Tauchheizelemente 231 der zweiten Reihe gestrichelt dargestellt sind.
Die Tauchheizelemente können in Strömungsrichtung gesehen versetzt angeordnet sein. Dies kann insbesondere derart erfolgen, sodass sie - von der Einströmöffnung der Kammer aus betrachtet - den Strömungsquerschnitt der Metallschmelzeströmung um mehr als 20% versperren, wie schematisch in 2''' dargestellt.
Wenn Schmelzgut 250 in die Ofenkammer 211 über die Beschickungsöffnung 240 eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut 250 in der Ofenkammer 211. Bei eingeschalteter Pumpe 221 umströmt die Metallschmelze 201 das in der Ofenkammer 211 befindliche Schmelzgut 250 und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt. Dabei strömt die Metallschmelze 201 von der Verbindungsöffnung 214 durch die zweite Ofenkammer 211, umströmt dabei das Schmelzgut 250 und strömt zum mit der Verbindungsöffnung 213 verbundenen Ansaugstutzen der Pumpe 221.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe 221 kann die Umwälzeinrichtung 220 einen Rührer zum Umwälzen der Metallschmelze aufweisen. Der Rührer kann beispielsweise zumindest teilweise außerhalb der Ofenkammern angeordnet sein und kann elektromagnetisch sein. Zumindest ein Teils des Rührers kann beispielsweise unterhalb der Ofenkammern angeordnet sein. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds kann die Metallschmelze 201 in eine Rotationsbewegung versetzt werden. Jeglicher im Kontext der Ausführungsbeispiele erwähnte Rührer kann gemäß einer der vorstehenden Varianten ausgebildet sein.
Das Ausführungsbeispiel der 2 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung im Bereich der zweiten Ofenkammer 211 angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung in einem Bereich angeordnet sein, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung oberhalb der Schmelze angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann zweite Heizelemente in Form von Heizstäben Heizplatten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern umfassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 210, 211, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zustand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze unterhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 300 zum Schmelzen von Metall. In 3 ist der Schmelzofen 300 in einem horizontalen Schnitt durch den Schmelzofen 300 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 300 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 900 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 300 ist insbesondere geeignet stückiges Beschickungsgut (Schmelzgut 350), zum Beispiel in der Größe einer Autofelge, zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 310 und einer zweite Ofenkammer 311. Die erste Ofenkammer 310 und die zweite Ofenkammer 311 sind durch Ofenwände 312 gebildet. Eine Trennwand 312' trennt die erste Ofenkammer 310 von der zweiten Ofenkammer 311. Die erste Ofenkammer 310 und die zweite Ofenkammer 311 sind über eine erste Verbindungsöffnung 313 und eine zweite Verbindungsöffnung 314 miteinander fluidisch verbunden.
Der Schmelzofen 300 weist eine erste Beschickungsöffnung 340 auf. Die Beschickungsöffnung 340 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 350, vorliegend beispielsweise eine Autofelge. Die Beschickungsöffnung 240 ist derart an der Ofenkammer 311 angeordnet, dass das Schmelzgut 350 von einer den Schmelzofen 300 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 340 in die zweite Ofenkammer 311 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 340 geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 340 hat eine Breite von 60 cm und eine Höhe von 60 cm. Die Beschickungsöffnung 340 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 341. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 310 und die zweite Ofenkammer 311, ist durch die Beschickungsöffnungstür 340 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 300, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise sind die Ofenkammer 310 sowie die Ofenkammer 311, zumindest bereichsweise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/oder bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbesondere in der Ofenkammer 110, befindliche Metallschmelze auf Temperaturen von zumindest 300 °C und/oder zumindest 420°C und/oder zumindest 600°C und/oder maximal 900°C beheizbar.
Der Schmelzofen 300 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 300 umfasst eine erste Heizeinrichtung 330 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelementen 331, die in der Ofenkammer 310 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 331 in der Ofenkammer 310 angeordnet. Die Tauchheizelemente 331 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 331 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 310 und 311 sind zumindest teilweise mit der Metallschmelze 301, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Die Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 311 befindet sich etwa 20% der Metallschmelze 301, die im Schmelzofen 300 angeordnet ist. In der Ofenkammer 310 befindet sich etwa 80% der Metallschmelze 201, die im Schmelzofen 300 angeordnet ist. Die Metallschmelze 301 weist eine Temperatur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 300 umfasst eine Umwälzeinrichtung 320, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 301', innerhalb des Schmelzofens 300 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 320 umfasst eine Pumpe 321 zum Fördern der Metallschmelze 301.
Die Umwälzeinrichtung 320 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 301' zwischen den Tauchheizelementen 331 und der Pumpe 321 zirkuliert. Die Pumpe 321 ist in der ersten Ofenkammer 310 angeordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 321 ist mit der zweiten Verbindungsöffnung 314 derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 301, die durch die zweite Verbindungsöffnung strömt zunächst durch die Pumpe 321 strömt. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 321 ist den Tauchheizelementen 331 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung 313 ist stromaufwärts vor den Tauchheizelementen 231 angeordnet, sodass die Metallschmelze 301, die von der Pumpe 321 gefördert wird, durch die erste Ofenkammer 310 strömt, dabei die Tauchheizelemente 331 umströmt, in die Pumpe 321 strömt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung 314 in die zweite Ofenkammer 311 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 331 wird die Metallschmelze 301 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 331 in Strömungsrichtung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizelementen 331 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 331 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 331 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Die Tauchheizelemente 331 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 331 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in 3 dargestellt. Einige Tauchheizelemente 331 können auch stromabwärts miteinander fluchtend und einige weitere Tauchheizelemente 331 könne stromabwärts zueinander versetzt angeordnet sein.
Wenn Schmelzgut 350 in die Ofenkammer 311 über die Beschickungsöffnung 340 eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut 350 in der Ofenkammer 311. Bei eingeschalteter Pumpe 321 umströmt die Metallschmelze 301 das in der Ofenkammer 311 befindliche Schmelzgut 350 und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt. Dabei strömt die Metallschmelze 301 vom Druckstutzen der Pumpe 331 von der Verbindungsöffnung 314 durch die zweite Ofenkammer 311, umströmt dabei das Schmelzgut 350 und strömt durch die Verbindungsöffnung 313, umströmt in der ersten Ofenkammer 310 die Tauchheizelemente 331 und strömt zum Ansaugstutzen der Pumpe 321.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe 321 kann die Umwälzeinrichtung 320 einen Rührer zum Umwälzen der Metallschmelze 301 aufweisen. Der Rührer kann beispielsweise außerhalb der Ofenkammern angeordnet sein und kann elektromagnetisch sein. Der Rührer kann beispielsweise unterhalb der Ofenkammern angeordnet sein. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds kann die Metallschmelze 301 in eine Rotationsbewegung versetzt werden.
Das Ausführungsbeispiel der 3 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung im Bereich der zweiten Ofenkammer 311 angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung in einem Bereich angeordnet sein, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung oberhalb der Schmelze angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann zweite Heizelemente in Form von Heizstäben Heizplatten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern umfassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 310, 311, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zustand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze unterhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 400 zum Schmelzen von Metall. In 4 ist der Schmelzofen 400 in einem horizontalen Schnitt durch den Schmelzofen 400 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 400 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 900 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 400 ist insbesondere geeignet sowohl Schmelzgut 450, zum Beispiel in Form von Metallspäne, sowie stückiges Beschickungsgut 450', beispielsweise in der Größe einer Autofelge, zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 410 und einer zweite Ofenkammer 411. Die erste Ofenkammer 410 und die zweite Ofenkammer 411 sind durch Ofenwände 412 gebildet. Eine Trennwand 412' trennt die erste Ofenkammer 410 von der zweiten Ofenkammer 411. Die erste Ofenkammer 410 und die zweite Ofenkammer 411 sind über eine erste Verbindungsöffnung 413 und eine zweite Verbindungsöffnung 414 miteinander fluidisch verbunden.
Der Schmelzofen 400 weist eine erste Beschickungsöffnung 440 auf. Die Beschickungsöffnung 440 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 450, vorliegend beispielsweise Metallspäne. Die Beschickungsöffnung 440 ist derart an der Ofenkammer 411 angeordnet, dass das Schmelzgut 450 von einer den Schmelzofen 400 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 440 in die zweite Ofenkammer 411 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 440 geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 440 hat eine Breite von 40 cm und eine Höhe von 40 cm. Die Beschickungsöffnung 440 kann durch eine Beschickungsöffnungstür 441 verschließbar sein. Die erste Beschickungsöffnung 440 ist an einem ersten Ende der zweiten Ofenkammer 411 im Bereich der zweiten Verbindungsöffnung 414 angeordnet.
Der Schmelzofen 400 weist eine zweite Beschickungsöffnung 440' auf. Die Beschickungsöffnung 440' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 450', vorliegend beispielsweise eine Autofelge. Die Beschickungsöffnung 440' ist derart an der Ofenkammer 411 angeordnet, dass das Schmelzgut 450' von einer den Schmelzofen 400 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 440' in die zweite Ofenkammer 411 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 440' geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 440' hat eine Breite von 60 cm und eine Höhe von 60 cm. Die Beschickungsöffnung 440' ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 441'. Die zweite Beschickungsöffnung 440' ist an einem zweiten Ende der zweiten Ofenkammer 411 im Bereich der ersten Verbindungsöffnung 413 angeordnet. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 410 und die zweite Ofenkammer 411, ist durch die Beschickungsöffnungstüren 440 und 440' gegenüber der den Schmelzofen 400 umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 400, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise sind die Ofenkammer 410 sowie die Ofenkammer 411, zumindest bereichsweise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/oder bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbesondere in der Ofenkammer 110, befindliche Metallschmelze auf Temperaturen von zumindest 300 °C und/oder zumindest 420°C und/oder zumindest 600°C und/oder maximal 900°C beheizbar.
Der Schmelzofen 400 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 400 umfasst eine erste Heizeinrichtung 430 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelementen 431, die in der Ofenkammer 410 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 431 in der Ofenkammer 410 angeordnet. Die Tauchheizelemente 431 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 431 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 410 und 411 sind zumindest teilweise mit der Metallschmelze 401, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Die Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 411 befindet sich etwa 20% der Metallschmelze 401, die im Schmelzofen 400 angeordnet ist. In der Ofenkammer 410 befindet sich etwa 80% der Metallschmelze 201, die im Schmelzofen 400 angeordnet ist. Die Metallschmelze 401 weist eine Temperatur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 400 umfasst eine Umwälzeinrichtung 420, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 401', innerhalb des Schmelzofens 400 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 420 umfasst eine Pumpe 421 zum Fördern der Metallschmelze 401.
Die Umwälzeinrichtung 420 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 401' zwischen den Tauchheizelementen 431 und der Pumpe 421 zirkuliert. Die Pumpe 431 ist in der ersten Ofenkammer 410 angeordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 421 ist mit der zweiten Verbindungsöffnung 414 derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 401, die durch die zweite Verbindungsöffnung strömt zunächst durch die Pumpe 421 strömt. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 421 ist den Tauchheizelementen 431 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung 413 ist stromaufwärts vor den Tauchheizelementen 231 angeordnet, sodass die Metallschmelze 401, die von der Pumpe 421 gefördert wird, durch die erste Ofenkammer 410 strömt, dabei die Tauchheizelemente 431 umströmt, in die Pumpe 421 strömt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung 414 in die zweite Ofenkammer 411 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 431 wird die Metallschmelze 401 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 431 in Strömungsrichtung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizelementen 431 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 431 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 431 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Die Tauchheizelemente 431 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 431 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in 4 dargestellt. Einige Tauchheizelemente 431 können auch stromabwärts miteinander fluchtend und einige weitere Tauchheizelemente 431 könne stromabwärts zueinander versetzt angeordnet sein.
Wenn Schmelzgut 450 in die Ofenkammer 411 über die Beschickungsöffnung 440 eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut 450 in der Ofenkammer 411. Bei eingeschalteter Pumpe 421 umströmt die Metallschmelze 401 das in der Ofenkammer 411 befindliche Schmelzgut 450 und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt. Dabei strömt die Metallschmelze 401 vom Druckstutzen der Pumpe 431 von der Verbindungsöffnung 414 durch die zweite Ofenkammer 411, umströmt dabei zunächst das Schmelzgut 450, dann das Schmelzgut 450' und strömt durch die Verbindungsöffnung 413, umströmt in der ersten Ofenkammer 410 die Tauchheizelemente 431 und strömt zum Ansaugstutzen der Pumpe 421. Die erste Beschickungsöffnung 440 ist näher an dem Druckstutzen der Pumpe 421 angeordnet als die zweite Beschickungsöffnung 440'. Dadurch wird das Schmelzgut 450 zunächst umströmt und bereits teilweise geschmolzen, bevor die Metallschmelze 401, nun bereits teilweise das Schmelzgut 450 umfassend, das Schmelzgut 450' umströmt und dieses zumindest teilweise schmilzt.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe 421 kann die Umwälzeinrichtung 420 einen Rührer zum Umwälzen der Metallschmelze 401 aufweisen. Der Rührer kann beispielsweise außerhalb der Ofenkammern angeordnet sein und kann elektromagnetisch sein. Der Rührer kann beispielsweise unterhalb der Ofenkammern angeordnet sein. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds kann die Metallschmelze 401 in eine Rotationsbewegung versetzt werden.
Das Ausführungsbeispiel der 4 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung im Bereich der zweiten Ofenkammer 411 angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung in einem Bereich angeordnet sein, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung oberhalb der Schmelze angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann zweite Heizelemente in Form von Heizstäben, Heizplatten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern umfassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 410, 411, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zustand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze unterhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 500 zum Schmelzen von Metall. In 5 ist der Schmelzofen 500 in einem horizontalen Schnitt durch den Schmelzofen 500 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 500 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 900 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 500 ist insbesondere geeignet stückiges Beschickungsgut (Schmelzgut 550), zum Beispiel in der Größe einer Autofelge, zu schmelzen. Ferner ist der Schmelzofen 500 geeignet mehrere größere Metallteile gleichzeitig aufzunehmen und zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 510 und einer zweite Ofenkammer 511. Die erste Ofenkammer 510 und die zweite Ofenkammer 511 sind durch Ofenwände 512 gebildet. Eine Trennwand 512' trennt die erste Ofenkammer 510 von der zweiten Ofenkammer 511. Die erste Ofenkammer 510 und die zweite Ofenkammer 511 sind über eine erste Verbindungsöffnung 513 und eine zweite Verbindungsöffnung 514 miteinander fluidisch verbunden.
Der Schmelzofen 500 weist eine erste Beschickungsöffnung 540 auf. Die Beschickungsöffnung 540 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 550, vorliegend beispielsweise eine Autofelge. Die Beschickungsöffnung 540 ist derart an der Ofenkammer 511 angeordnet, dass das Schmelzgut 550 von einer den Schmelzofen 500 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 540 in die zweite Ofenkammer 511 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 540 geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 540 hat eine Breite von 60 cm und eine Höhe von 60 cm. Beispielsweise kann ein Förderorgan oder ein Roboter an die Beschickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 500 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 540 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 541. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 510 und die zweite Ofenkammer 511, ist durch die Beschickungsöffnungstür 541 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Der Schmelzofen 500 weist eine zweite Beschickungsöffnung 540' auf. Die Beschickungsöffnung 540' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 550', vorliegend beispielsweise eine Vielzahl von Metallbarren. Die Beschickungsöffnung 540' ist derart an der Ofenkammer 511 angeordnet, dass das Schmelzgut 550' von einer den Schmelzofen 500 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 540' in die zweite Ofenkammer 511 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 540' geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 540' hat eine Breite von 150 cm und eine Höhe von 120 cm. Dies hat den Vorteil, dass grö-ßere Mengen Beschickungsgut gleichzeitig in die zweite Ofenkammer eingebracht werden können. Beispielsweise kann aus einem Sammelbehälter das Beschickungsgut durch die Beschickungsöffnung 540' gekippt werden. Das Schmelzgut 550' können beispielsweise Rückläufer aus einem Gießprozess sein. Der Schmelzofen kann an einer Außenwand Aufnahmevorrichtungen für einen derartigen Sammelbehälter aufweisen. Beispielsweise kann ein Förderorgan oder ein Roboter an die Beschickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 500 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 540' ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 541'. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 510 und die zweite Ofenkammer 511, ist durch die Beschickungsöffnungstür 541' gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 500, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise sind die Ofenkammer 510 sowie die Ofenkammer 511, zumindest bereichsweise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/oder mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 5000 °C und/oder bis zu 2000 °C und/oder bis zu 1500°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen 500, insbesondere in den Ofenkammern 510 und 511, befindliche Metallschmelze 501 auf Temperaturen von zumindest 500 °C und/oder zumindest 700 °C und/oder zumindest 900°C und/oder zumindest 1100 °C beheizbar.
Der Schmelzofen 500 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 500 umfasst eine erste Heizeinrichtung 530 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelementen 531, die in der Ofenkammer 510 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 531 in der Ofenkammer 510 angeordnet. Die Tauchheizelemente 531 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 531 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 510 und 511 sind zumindest teilweise mit der Metallschmelze 501, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Die Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 511 befindet sich etwa 20% der Metallschmelze 501, die im Schmelzofen 500 angeordnet ist. In der Ofenkammer 510 befindet sich etwa 80% der Metallschmelze 201, die im Schmelzofen 500 angeordnet ist. Die Metallschmelze 501 weist eine Temperatur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 500 umfasst eine Umwälzeinrichtung 520, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 501', innerhalb des Schmelzofens 500 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 520 umfasst eine Pumpe 521 zum Fördern der Metallschmelze 501.
Die Umwälzeinrichtung 520 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 501' zwischen den Tauchheizelementen 531 und der Pumpe 521 zirkuliert. Die Pumpe 521 ist in der ersten Ofenkammer 510 angeordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 521 ist mit der zweiten Verbindungsöffnung 514 derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 501, die durch die zweite Verbindungsöffnung strömt zunächst durch die Pumpe 521 strömt. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 521 ist den Tauchheizelementen 531 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung 513 ist stromaufwärts vor den Tauchheizelementen 531 angeordnet, sodass die Metallschmelze 501, die von der Pumpe 521 gefördert wird, durch die erste Ofenkammer 510 strömt, dabei die Tauchheizelemente 531 umströmt, in die Pumpe 521 strömt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung 514 in die zweite Ofenkammer 511 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 531 wird die Metallschmelze 501 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 531 in Strömungsrichtung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizelementen 531 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 531 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 531 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Die Tauchheizelemente 531 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 531 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in 5 dargestellt. Einige Tauchheizelemente 531 können auch stromabwärts miteinander fluchtend und einige weitere Tauchheizelemente 531 könne stromabwärts zueinander versetzt angeordnet sein.
Wenn Schmelzgut 550 in die Ofenkammer 511 über die Beschickungsöffnung 540 eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut 550 in der Ofenkammer 511. Bei eingeschalteter Pumpe 521 umströmt die Metallschmelze 501 das in der Ofenkammer 511 befindliche Schmelzgut 550 und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt. Dabei strömt die Metallschmelze 501 vom Druckstutzen der Pumpe 531 von der Verbindungsöffnung 514 durch die zweite Ofenkammer 511, umströmt dabei zunächst das Schmelzgut 550 und daraufhin das Schmelzgut 550' und strömt durch die Verbindungsöffnung 513, umströmt in der ersten Ofenkammer 510 die Tauchheizelemente 531 und strömt zum Ansaugstutzen der Pumpe 521.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe 521 kann die Umwälzeinrichtung 520 einen Rührer zum Umwälzen der Metallschmelze 501 aufweisen. Der Rührer kann beispielsweise außerhalb der Ofenkammern angeordnet sein und kann elektromagnetisch sein. Der Rührer kann beispielsweise unterhalb der Ofenkammern angeordnet sein. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds kann die Metallschmelze 501 in eine Rotationsbewegung versetzt werden.
Das Ausführungsbeispiel der 5 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung im Bereich der zweiten Ofenkammer 511 angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung in einem Bereich angeordnet sein, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung oberhalb der Schmelze angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann zweite Heizelemente in Form von Heizstäben, Heizplatten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern umfassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 510, 511, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zustand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze unterhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 600 zum Schmelzen von Metall. In 6 ist der Schmelzofen 600 in einem horizontalen Schnitt durch den Schmelzofen 600 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 600 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 1600 °C zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 610 und einer zweite Ofenkammer 611. Die erste Ofenkammer 610 und die zweite Ofenkammer 611 sind durch Ofenwände 612 gebildet. Eine Trennwand 612' trennt die erste Ofenkammer 610 von der zweiten Ofenkammer 611. Die erste Ofenkammer 610 und die zweite Ofenkammer 611 sind über eine erste Verbindungsöffnung 613 und eine zweite Verbindungsöffnung 614 miteinander fluidisch verbunden.
Der Schmelzofen 600 weist eine erste Beschickungsöffnung 640 auf. Die Beschickungsöffnung 640 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall. Die Beschickungsöffnung 640 ist derart an der Ofenkammer 611 angeordnet, dass aufzuschmelzendes Metall von einer den Schmelzofen 600 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 640 in die zweite Ofenkammer 611 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 640 geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 640 hat eine Breite von 120 cm und eine Höhe von 120 cm. Die Beschickungsöffnung 640 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 641. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 610 und die zweite Ofenkammer 611, ist durch die Beschickungsöffnungstür 640 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 600, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise sind die Ofenkammer 610 sowie die Ofenkammer 611, zumindest bereichsweise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/oder mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/oder bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbesondere in der Ofenkammer 110, befindliche Metallschmelze auf Temperaturen von zumindest 300 °C und/oder zumindest 420°C und/oder zumindest 600°C und/oder maximal 900°C beheizbar.
Der Schmelzofen 600 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 600 umfasst eine erste Heizeinrichtung 630 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelementen 631, die in der Ofenkammer 610 angeordnet sind. Vorzugsweise sind fünf Tauchheizelemente 631 in der Ofenkammer 610 angeordnet. Die Tauchheizelemente 631 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 631 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 610 und 611 sind zumindest teilweise mit der Metallschmelze 601, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Die Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 611 befindet sich etwa 60% der Metallschmelze 601, die im Schmelzofen 600 angeordnet ist. In der Ofenkammer 610 befindet sich etwa 40% der Metallschmelze 601, die im Schmelzofen 600 angeordnet ist. Die Metallschmelze 601 weist eine Temperatur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 600 umfasst eine Umwälzeinrichtung 620, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 601', innerhalb des Schmelzofens 600 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 620 umfasst eine Pumpe 621 zum Fördern der Metallschmelze 601.
Die Umwälzeinrichtung 620 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 601' zwischen den Tauchheizelementen 631 und der Pumpe 621 zirkuliert. Die Pumpe ist in der ersten Ofenkammer 610 angeordnet. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 621 ist mit der ersten Verbindungsöffnung derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 601, die durch die erste Verbindungsöffnung strömt in die Pumpe 621 strömt. Ein Druckstutzen der Pumpe 621 ist den Tauchheizelementen 631 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung ist stromabwärts hinter den Tauchheizelementen 631 angeordnet, sodass die Metallschmelze 601, die von der Pumpe gefördert wird durch die erste Ofenkammer strömt, dabei die Tauchheizelemente 631 umströmt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung 614 in die zweite Ofenkammer 611 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente wird die Metallschmelze 601 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 631 in Strömungsrichtung in einer Reihe angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen von Tauchheizelementen 631 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 631 einer ersten Reihe genau unter Tauchheizelementen 631 einer zweiten Reihe angeordnet sein (analog zu der Anordnung der Tauchheizelemente 231 und wie bereits oben in Bezug zu 2' beschrieben). Die Tauchheizelemente einer ersten Reihe können versetzt zu Tauchheizelementen einer zweiten Reihe angeordnet sein (analog zu der Anordnung der Tauchheizelemente 231 und wie bereits oben in Bezug zu 2" beschrieben).
Wenn Schmelzgut 650 in die Ofenkammer 611 über die Beschickungsöffnung 640 eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut 650 in der Ofenkammer 611. Bei eingeschalteter Pumpe 621 umströmt die Metallschmelze 601 das in der Ofenkammer 611 befindliche Schmelzgut 650 und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt. Die Metallschmelze 601 strömt von der Pumpe 631 angetrieben von einem Druckstutzen der Pumpe ausgehend durch die erste Ofenkammer 610, umströmt dabei die Tauchheizelemente 631, strömt durch die Verbindungsöffnung 614 in die zweite Ofenkammer 611, umströmt dabei das Schmelzgut 650 und strömt zum mit der Verbindungsöffnung 613 verbundenen Ansaugstutzen der Pumpe 621.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe 621 kann die Umwälzeinrichtung 620 einen Rührer zum Umwälzen der Metallschmelze aufweisen. Der Rührer kann beispielsweise außerhalb der Ofenkammern angeordnet sein und kann elektromagnetisch sein. Der Rührer kann beispielsweise unterhalb der Ofenkammern angeordnet sein. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds kann die Metallschmelze 601 in eine Rotationsbewegung versetzt werden.
Im Bereich der zweiten Ofenkammer 611 ist eine zweite Heizeinrichtung 660 angeordnet. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung in einem Bereich in der Ofenkammer 611 angeordnet sein, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung oberhalb der Schmelze angeordnet sein. Im in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Heizeinrichtung 660 zweite Heizelemente 661 in Form von Heizstäben, die unter einer Decke der zweiten Ofenkammer 611 angeordnet sind. Die Heizstäbe sind elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zustand strahlen die Heizstäbe Wärme ab, sodass die Schmelze im Bereich der zweiten Heizkammer 611 erhitzt wird.
6' entspricht der 6, wobei anstelle von Heizstäben Gasbrenner als zweite Heizelemente 661 vorgesehen sind. Beispielhaft ist lediglich ein Gasbrenner eingezeichnet. Es können jedoch ein einzelner oder auch mehrere Gasbrenner vorgesehen sein. Über den Gasbrenner kann darunterliegende Schmelze 601 erhitzt werden. 6" entspricht der 6, wobei zusätzlich zu Heizstäben auch Gasbrenner als zweite Heizelemente 661 vorgesehen sind.
Der Gasbrenner kann näher zur Beschickungsöffnung 640 angeordnet sein als die Heizstäbe. Damit erfolgt eine Wärmeübertragung von der Gasflamme auf den Bereich nahe der Beschickungsöffnung, in dem sich das Schmelzgut unmittelbar nach dessen Beschickung befindet. Dadurch wird der Schmelzprozess beschleunigt. Auch eine umgekehrte Reihenfolge (Heizstäbe näher zur Beschickungsöffnung 640 als Gasbrenner) kann jedoch vorgesehen sein.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 700 zum Schmelzen von Metall. In 7 ist der Schmelzofen 700 in einem horizontalen Schnitt durch den Schmelzofen 700 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 700 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 900 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 700 ist insbesondere geeignet stückiges Beschickungsgut (Schmelzgut 750), zum Beispiel in der Größe einer Autofelge, zu schmelzen. Ferner ist der Schmelzofen 700 geeignet mehrere größere Metallteile gleichzeitig aufzunehmen und zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 710 und einer zweite Ofenkammer 711. Die erste Ofenkammer 710 und die zweite Ofenkammer 711 sind durch Ofenwände 712 gebildet. Eine Trennwand 712' trennt die erste Ofenkammer 710 von der zweiten Ofenkammer 711. Die erste Ofenkammer 710 und die zweite Ofenkammer 711 sind über eine erste Verbindungsöffnung 713 und eine zweite Verbindungsöffnung 714 miteinander fluidisch verbunden.
Der Schmelzofen 700 weist eine erste Beschickungsöffnung 740 auf. Die Beschickungsöffnung 740 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 750, vorliegend beispielsweise eine Autofelge. Die Beschickungsöffnung 740 ist derart an der Ofenkammer 711 angeordnet, dass das Schmelzgut 750 von einer den Schmelzofen 700 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 740 in die zweite Ofenkammer 711 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 740 geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 740 hat eine Breite von 120 cm und eine Höhe von 120 cm. Beispielsweise kann ein Förderorgan oder ein Roboter an die Beschickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 700 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 740 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 741. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 710 und die zweite Ofenkammer 711, ist durch die Beschickungsöffnungstür 740 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Der Schmelzofen 700 weist eine zweite Beschickungsöffnung 740' auf. Die Beschickungsöffnung 740' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 750', vorliegend beispielsweise eine Vielzahl von Metallbarren. Die Beschickungsöffnung 740' ist derart an der Ofenkammer 711 angeordnet, dass das Schmelzgut 750' von einer den Schmelzofen 700 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 740' in die zweite Ofenkammer 711 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 740' geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 740' hat eine Breite von 100 cm und eine Höhe von 100 cm. Dies hat den Vorteil, dass grö-ßere Mengen Beschickungsgut gleichzeitig in die zweite Ofenkammer eingebracht werden kann. Beispielsweise kann aus einem Sammelbehälter das Beschickungsgut durch die Beschickungsöffnung 740' gekippt werden. Das Schmelzgut 750' kann beispielsweise Rückläufer aus einem Gießprozess sein. Der Schmelzofen kann an einer Außenwand Aufnahmevorrichtungen für einen derartigen Sammelbehälter aufweisen. Beispielsweise kann ein Förderorgan oder ein Roboter an die Beschickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 700 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 740' ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 741'. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 710 und die zweite Ofenkammer 711, ist durch die Beschickungsöffnungstür 741' gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 700, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise sind die Ofenkammer 710 sowie die Ofenkammer 711, zumindest bereichsweise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/oder mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/oder bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbesondere in der Ofenkammer 110, befindliche Metallschmelze auf Temperaturen von zumindest 300 °C und/oder zumindest 420°C und/oder zumindest 600°C und/oder maximal 900°C beheizbar.
Der Schmelzofen 700 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 700 umfasst eine erste Heizeinrichtung 730 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelementen 731, die in der Ofenkammer 710 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 731 in der Ofenkammer 710 angeordnet. Die Tauchheizelemente 731 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 731 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 710 und 711 sind zumindest teilweise mit der Metallschmelze 701, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Die Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 711 befindet sich etwa 20% der Metallschmelze 701, die im Schmelzofen 700 angeordnet ist. In der Ofenkammer 710 befindet sich etwa 80% der Metallschmelze 201, die im Schmelzofen 700 angeordnet ist. Die Metallschmelze 701 weist eine Temperatur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 700 umfasst eine Umwälzeinrichtung 720, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 701', innerhalb des Schmelzofens 700 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 720 umfasst eine Pumpe 721 zum Fördern der Metallschmelze 701.
Die Umwälzeinrichtung 720 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 701' zwischen den Tauchheizelementen 731 und der Pumpe 721 zirkuliert. Die Pumpe 721 ist in der ersten Ofenkammer 710 angeordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 721 ist mit der zweiten Verbindungsöffnung 714 derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 701, die durch die zweite Verbindungsöffnung strömt zunächst durch die Pumpe 721 strömt. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 721 ist den Tauchheizelementen 731 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung 713 ist stromaufwärts vor den Tauchheizelementen 731 angeordnet, sodass die Metallschmelze 701, die von der Pumpe 721 gefördert wird, durch die erste Ofenkammer 710 strömt, dabei die Tauchheizelemente 731 umströmt, in die Pumpe 721 strömt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung 714 in die zweite Ofenkammer 711 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 731 wird die Metallschmelze 701 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 731 in Strömungsrichtung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizelementen 731 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 731 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 731 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Die Tauchheizelemente 731 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 731 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in 7 dargestellt. Einige Tauchheizelemente 731 können auch stromabwärts miteinander fluchtend und einige weitere Tauchheizelemente 731 könne stromabwärts zueinander versetzt angeordnet sein.
Die Beschickungsöffnung 740 befindet sich in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Verbindungsöffnung 714. Wenn Schmelzgut 750 in die Ofenkammer 711 über die Beschickungsöffnung 740 eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut 750 in der Ofenkammer 711. Bei eingeschalteter Pumpe 721 umströmt die Metallschmelze 701 das in der Ofenkammer 711 befindliche Schmelzgut 750 und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt. Dabei strömt die Metallschmelze 701 vom Druckstutzen der Pumpe 731 von der Verbindungsöffnung 714 in die zweite Ofenkammer und umströmt zunächst das Schmelzgut 750. Die Beschhickungsöffnung 740' befindet sich in Strömungsrichtung hinter der Verbindungsöffnung 714 und hinter der Beschickungsöffnung 740. Nachdem die Metallschmelze 101 das Schmelzgut 750 umströmt hat, umströmt es das Schmelzgut 750', das über die Beschickungsöffnung 740' eingebracht wurde. Beim Durchströmen der zweiten Ofenkammer 711 umströmt die Metallschmelze 701 somit zunächst das Schmelzgut 750 und daraufhin das Schmelzgut 750' und strömt daraufhin durch die Verbindungsöffnung 713, umströmt in der ersten Ofenkammer 710 die Tauchheizelemente 731 und strömt zum Ansaugstutzen der Pumpe 721.
Eine zweite Heizeinrichtung Heizeinrichtung 760 ist an einer Decke in einem Deckenbereich der zweiten Ofenkammer 711 angeordnet. Die zweite Heizeinrichtung 760 ist eine elektrische Heizeinrichtung. Die zweite Heizeinrichtung 760 ist in einem Bereich angeordnet, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt, nämlich an einer Ofenkammerdecke. Die zweite Heizeinrichtung 760 ist oberhalb der Schmelze angeordnet. Die zweite Heizeinrichtung umfasst vier zweite Heizelemente 761 in Form von Heizstäben. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern umfassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 710, 711, angeordnet sein. Im eingeschalteten Zustand strahlen die Heizelemente 761 Wärme ab, sodass die Schmelze 701 unterhalb der zweiten Heizelemente 761 erhitzt wird. Die Heizelemente 761 sind stromabwärts hinter der zweiten Beschickungsöffnung 740' angeordnet.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe 721 kann die Umwälzeinrichtung 720 einen Rührer zum Umwälzen der Metallschmelze 701 aufweisen. Der Rührer kann beispielsweise außerhalb der Ofenkammern angeordnet sein und kann elektromagnetisch sein. Der Rührer kann beispielsweise unterhalb der Ofenkammern angeordnet sein. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds kann die Metallschmelze 701 in eine Rotationsbewegung versetzt werden.
Die 8 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Schmelzofens 800, der zum Teil geschnitten dargestellt ist, um einen Ofeninnenraum zu veranschaulichen. Der Schmelzofen 800 ist mit einer Metallschmelze befüllbar. Der dargestellte Schmelzofen 800 weist eine erste Ofenkammer 810 auf, in der eine erste Heizeinrichtung 830 umfassend Tauchheizelemente 831 angeordnet sind. Die Tauchheizelemente 831, wovon eines beispielhaft mit dem Bezugszeichen 831 versehen ist, sind elektrische Heizelemente. Eine zweite Ofenkammer 811 ist vorgesehen, die fluidisch mit der ersten Ofenkammer 810 verbunden ist. Der Schmelzofen 800 umfasst weitere Ofenkammern 811', 811'' und 811''', die ebenfalls fluidisch mit der ersten Ofenkammer 810 und der zweiten Ofenkammer 811 verbunden sind. In einer Ofenkammer 811', die stromaufwärts vor der Ofenkammer 811 angeordnet ist, ist eine Umwälzeinrichtung 820 angeordnet. Die Umwälzeinrichtung 820 umfasst eine Pumpe 821. Ein Druckstutzen der Pumpe 821 ist der Ofenkammer 811 zugewandt, ein Ansaugstutzen der Pumpe 821 ist der Ofenkammer 810 zugewandt. Die Pumpe 821 wälzt eine im Ofeninneren befindliche Metallschmelze um, sodass diese von der ersten Ofenkammer in die Ofenkammer 811' mit der Pumpe 821 gefördert und von dort in die zweite Ofenkammer 811 gefördert, von wo aus sie wieder über eine Ofenkammer 811''' in die erste Ofenkammer 810 strömt. An der zweiten Ofenkammer 811 ist eine Beschickungsöffnung zum Einbringen von Schmelzgut vorgesehen. Die Beschickungsöffnung 840 liegt in einer oberen Hälfte einer vertikalen Höhe der zweiten Ofenkammer 811. Eine zweite Beschickungsöffnung 840' ist an einer Ofenkammer 811'' vorgesehen. Die zweite Beschickungsöffnung 840' ist kleiner als die erste Beschickungsöffnung 840. Die erste Beschickungsöffnung 840 eignet sich für größere einzubringende Metallteile, beispielsweise mit einer Größe von mindestens 40 cm und höchstens 300 cm, und die zweite Beschickungsöffnung 840' eignet sich für Schüttgut, beispielsweise Metallspäne mit einer maximalen Länge von jeweils beispielsweise maximal 10 cm und einer maximalen Mindestlänge von 0,5 mm. Die Ofenkammer 811''', die in Strömungsrichtung zwischen der zweiten Ofenkammer 811 und der ersten Ofenkammer 810 angeordnet ist, ist als Verunreinigungssammelkammer ausgebildet. An der Ofenkammer ist im Bereich der unteren Vertiefung eine Öffnung (nicht dargestellt) zum Anschließen eines Abstichventils vorgesehen. In der zweiten Ofenkammer 811 ist an einer Decke eine zweite Heizeinrichtung 860 angeordnet. Die Heizeinrichtung umfasst Heizelemente 861, die als elektrische Heizstäbe ausgebildet sind. Zusätzlich oder alternativ können die Heizstäbe auch als Gasbrenner ausgebildet sein. Der Schmelzofen weist ferner eine Entnahmetasche 811'^v auf, die an der Kammer 811' angeordnet und mit dieser fluidisch verbunden ist. Ferner ist eine Reinigungsöffnung 870 (sh. 11) an der Ofenkammer 811 vorgesehen. Die Reinigungsöffnung 870, die Beschickungsöffnungen 840 und 840' weisen jeweils einen Deckel oder eine Türe zum Verschließen auf, diese sind in 8 jedoch nicht eingezeichnet.
9 zeigt den Schmelzofen 800 der 8 in einem Schnitt entlang einer durch die in 8 eingezeichneten Linien A und B definierten Ebene.
In den Figuren sind wiederkehrende Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 9 ist die Ofenkammer 811, die Ofenkammer 811''', die Ofenkammer 810 und die die Ofenkammer 811'' geschnitten dargestellt. In der Ofenkammer 811 sind die an der Decke der Ofenkammer 811 angeordneten Heizelemente 861 in Form von Heizstäben erkennbar. Die Pumpe 821 fördert Metallschmelze in der durch den Pfeil 801' angedeuteten Richtung durch die Ofenkammern. Die Metallschmelze wird durch eine Einströmöffnung 814 von der Pumpe 821 in die zweite Ofenkammer 811 gepumpt. In 10 ist ein Ausschnitt der 8 bzw. 9 nochmals vergrößert dargestellt, um die Ofenkammer 811''' zu veranschaulichen. Die Ofenkammer 811''', d.h. die Verunreinigungssammelkammer, umfasst einen abgesenkten Bereich in Form einer Bodenvertiefung 8112. Ein Boden 8113 eines Einströmbereichs der Ofenkammer 811''' ist auf einem gleichen Niveau wie ein Boden 8114 der Ofenkammer 811 im Ausströmbereich der Ofenkammer 811. Hinter dem Einströmbereich der Ofenkammer 811''' ist in der Ofenkammer 811''' eine Vertiefung 8112 ausgebildet. Sedimente können aus der Ofenkammer 811 in die Ofenkammer 811''' gelangen und lagern sich in der Vertiefung 8112 ab. Ein Boden 8115 einer Ausströmöffnung der Ofenkammer 811''' ist oberhalb eines Bodens der Vertiefung 8112 angeordnet, sodass die Sedimente nicht oder nur teilweise in die stromabwärts folgende Ofenkammer 810 gelangen können. Der Boden der Ofenkammer 810 ist auf gleicher Höhe wie der Boden 8115 der Ausströmöffnung der Ofenkammer 811'''.
In 10 sind ein optionaler maximaler Füllstand k_max und ein optionaler minimaler Füllstand k_min eingezeichnet. Die Füllstände bezeichnen eine mögliche minimale bzw. maximale Einfüllhöhe an Metallschmelze, die einen funktionierenden Betrieb des Ofens gewährleistet. Wenn in der Ofenkammer 811 elektrisch geheizt wird und nicht mit Brennern, die Abgase produzieren, kann die Öffnung für die Schmelze zur Ofenkammer 811''' oberhalb des maximalen Füllstands k_max der Schmelze im Ofen enden, da keine Abgase austreten. Somit können Verunreinigungen auf der Schmelze-Oberfläche aus der Ofenkammer 811 bei jedem Füllstand zur Ofenkammer 811''' gefördert werden. Durch die Schmelze-Umwälzung werden diese Verunreinigungen im Schmelzbetrieb des Ofens kontinuierlich aus der ersten Kammer in die Ofenkammer 811''' befördert; das gilt auch für die Sedimente in der ersten Kammer. Durch ein Wehr im Ausstrombereich der Ofenkammer 811''' werden die Verunreinigungen auf der Schmelze-Oberfläche zurückgehalten und können abgeschöpft werden. Durch die Bodenvertiefung 8112 werden die Sedimente zurückgehalten. Am tiefsten Punkt des abgesenkten Bereichs 8112 ist ein Auslassventil (nicht gezeigt) angeordnet. Eine Förderrichtung der Metallschmelze ist in 10 erneut durch den Pfeil 801' angedeutet.
11 zeigt einen Schnitt durch die Ofenkammer 811 in vertikaler Richtung entlang der in 8 eingezeichneten Linie C. Die Beschickungsöffnung 840 ist gut ersichtlich. An der Beschickungsöffnung 840 ist eine Beschickungsöffnungstür (nicht gezeigt) zum Verschließen der Beschickungsöffnung angeordnet. Die Reinigungsöffnung 870 ist von einer Reinigungsöffnungstür 870' verschlossen. Die Pfeile 801' zeigen schematisch die Strömung der Metallschmelze von der Einströmöffnung 814 in Richtung der Ausströmöffnung 813 an. Eine Außenwand der Ofenkammer 811, an der die Beschickungsöffnung 840 ausgebildet ist, kann als schräge Ebene (auch als Reinigungsschräge bezeichnet) 8401 ausgebildet sein (wie in 11 gezeigt).
12 zeigt eine alternative Ausführung der Ofenkammer 811 des Schmelzofens 800 der 8 - 11. An der Beschickungsöffnung 840 kann zusätzlich oder alternativ zur Reinigungsschrägen 8401 eine Beschickungsrampe 8402 ausgebildet sein. Die Beschickungsrampe 8402 ist insbesondere oberhalb eines Metallschmelzefüllstandes k angeordnet. So können Metallteile auf der Beschickungsrampe 8402 trocknen. Oberhalb der Beschickungsrampe 8402 kann ein oder mehrere Gasbrenner 862 zum Erhitzen des auf der Beschickungsrampe 8402 angeordneten Metalls angeordnet sein, wie bspw. in 13 gezeigt ist.
In der Ofenkammer 811 kann zusätzlich oder alternativ eine Gas-Umwälzeinrichtung 880 vorgesehen sein. Dies ist in 14 dargestellt. Die Gas-Umwälzeinrichtung 880 kann ein Gebläse 881 umfassen. Dieses kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass Ofenatmosphäre aus einem ersten Bereich der Ofenkammer 811 entnommen und im Bereich der Beschickungsrampe 8402 wieder eingeblasen wird. Insbesondere kann durch die Heizelemente 861 erhitze Luft im Bereich der Beschickungsrampe 8402, insbesondere oberhalb der Beschickungsrampe, wieder in den Ofeninnenraum eingeblasen werden. Die Pfeile 802' deuten eine Gas-Zirkulationsrichtung der Gas-Umwälzeinrichtung 880 an.
15 zeigt einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der 8 bis 14, wobei anstelle elektrischer Heizelemente 861 Gasbrenner 861' vorgesehen sind.
16 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 1500 zum Schmelzen von Metall. In 16 ist der Schmelzofen 1500 in einem horizontalen Schnitt durch den Schmelzofen 1500 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 1500 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelzpunkt von unter 1200 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 1500 ist insbesondere geeignet stückiges Beschickungsgut (Schmelzgut 1550), zum Beispiel in der Größe einer Autofelge, zu schmelzen. Ferner ist der Schmelzofen 1500 geeignet mehrere größere Metallteile gleichzeitig aufzunehmen und zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 1510 und einer zweite Ofenkammer 1511. Die erste Ofenkammer 1510 und die zweite Ofenkammer 1511 sind durch Ofenwände 1512 gebildet. Eine Trennwand 1512' trennt die erste Ofenkammer 1510 von der zweiten Ofenkammer 1511. Die Trennwand ist vorliegend derart angeordnet, dass sie einen Innenraum 15121 bildet. Die erste Ofenkammer 1510 und die zweite Ofenkammer 1511 sind über eine erste Verbindungsöffnung 1513 und eine zweite Verbindungsöffnung 1514 miteinander fluidisch verbunden.
Der Schmelzofen 1500 weist eine erste Beschickungsöffnung 1540 auf. Die Beschickungsöffnung 1540 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 1550, vorliegend beispielsweise eine Autofelge. Die Beschickungsöffnung 1540 ist derart an der Ofenkammer 1511 angeordnet, dass das Schmelzgut 1550 von einer den Schmelzofen 1500 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 1540 in die zweite Ofenkammer 1511 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 1540 geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 1540 hat eine Breite von 60 cm und eine Höhe von 60 cm. Beispielsweise kann ein Förderorgan oder ein Roboter an die Beschickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 1500 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 1540 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 1541. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 1510, ist durch die Beschickungsöffnungstür 1541 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Die Beschickungsöffnung 1540 und/oder 1540' und/oder 1540'' für die Beschickungsteile kann vertikal oder fast vertikal angeordnet sein. Das heißt ein Winkel zwischen der Vertikalen und der Ebene der Beschickungsöffnung kann insbesondere kleiner 45°, vorzugsweise kleiner als 25° und/oder gleich 0° oder größer 0° sein.
Die Beschickungsöffnung 1540 und/oder1540' und/oder 1540'' kann horizontal oder fast horizontal angeordnet sein, sodass die Beschickungsteile von oben in die Schmelze gegeben werden. Das heißt ein Winkel zwischen der Horizontalen und der Ebene der Beschickungsöffnung kann insbesondere kleiner 45°, vorzugsweise kleiner als 25° und/oder gleich 0 ° oder größer 0° sein. Die Abdeckung der Beschickungsöffnung kann dann ein Deckel sein, der nach oben geschwenkt wird, um die entsprechende Beschickungsöffnung 1540 und/oder1540' und/oder 1540'' freizugeben. Eine oder mehrere der Beschickungsöffnungen können wie oben beschrieben horizontal angeordnet sein und eine oder mehrere Beschickungsöffnungen können wie oben beschrieben vertikal angeordnet sein.
Für das Beschicken einer Ansammlung von Beschickungsteilen, die bspw. aus einem Beschickungsbehälter in die Schmelze geschoben oder gekippt werden, kann die Breite der Beschickungskammer größer als die Breite der Einströmöffnung oder der Ausströmöffnung der entsprechenden Ofenkammer sein. Dies ist in 16 beispielhaft für die Beschickungskammer 1511 an der Beschickungsöffnung 1540' dargestellt
Der Schmelzofen 1500 weist eine zweite Beschickungsöffnung 1540' auf. Die Beschickungsöffnung 1540' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 1550', vorliegend beispielsweise eine Vielzahl von Metallbarren. Die Beschickungsöffnung 1540' ist derart an der Ofenkammer 1511 angeordnet, dass das Schmelzgut 1550' von einer den Schmelzofen 1500 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 1540' in die zweite Ofenkammer 1511 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 1540' geöffnet ist. Die Beschickungsöffnung 1540' hat eine Breite von 150 cm und eine Höhe von 120 cm. Dies hat den Vorteil, dass größere Mengen Beschickungsgut gleichzeitig in die zweite Ofenkammer eingebracht werden kann. Beispielsweise kann aus einem Sammelbehälter das Beschickungsgut durch die Beschickungsöffnungl 540' gekippt werden. Das Schmelzgut 1550' kann beispielsweise in Form von Rückläufern aus einem Gießprozess vorliegen. Der Schmelzofen 1500 kann an einer Außenwand Aufnahmevorrichtungen für einen derartigen Sammelbehälter aufweisen. Beispielsweise kann ein Förderorgan oder ein Roboter an die Beschickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 1500 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 1540' ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 1541'. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 1510 und die zweite Ofenkammer 1511, ist durch die Beschickungsöffnungstür 1541' gegenüber der den Schmelzofen 1500 umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Der Schmelzofen 1500 weist eine dritte Beschickungsöffnung 1540'' auf. Die Beschickungsöffnung 1540'' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 1550'', vorliegend beispielsweise Metallspäne. Die Beschickungsöffnung 1540'' ist derart an der Ofenkammer 1511 angeordnet, dass das Schmelzgut 1550'' von einer den Schmelzofen 1500 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 1540'' in die zweite Ofenkammer 1511 eingebracht werden kann, wenn die Beschickungsöffnung 1540'' geöffnet ist. Das Schmelzgut 1550'' kann beispielsweise in Form von Metallspäne vorliegen. Die Beschickungsöffnung 1540'' kann durch eine Beschickungsöffnungstür 1541''verschließbar sein. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 1510 und die zweite Ofenkammer 1511, ist optional durch die Beschickungsöffnungstür 1541'' gegenüber der den Schmelzofen 1500 umgebenden Umgebung 1 verschließbar. Darauf hinzuweisen ist, dass insbesondere aufgrund der Bereiche a mit reduziertem Strömungsquerschnitt vor und hinter der Beschickungsöffnung 1540'' eine Beschickungsöffnungstürjedoch nicht zwingend ist.
Insbesondere sind Bereiche des Schmelzofens 1500, die ausgebildet sind, mit Metallschmelze in Kontakt zu kommen, feuerfest zugestellt. Beispielsweise sind die Ofenkammer 1510 sowie die Ofenkammer 1511, zumindest bereichsweise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/oder mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 5000 °C und/oder bis zu 2000 °C und/oder bis zu 1500°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen 500, insbesondere in den Ofenkammern 1510 und 1511, befindliche Metallschmelze 1501 auf Temperaturen von zumindest 500 °C und/oder zumindest 700 °C und/oder zumindest 900°C und/oder zumindest 1100 °C beheizbar.
In den dunkel markierten Bereichen a ist ein Strömungsquerschnitt reduziert, wobei diese Bereiche jeweils Beschickungsöffnungen vorgelagert sind.
Der Schmelzofen 1500 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 1500 umfasst eine erste Heizeinrichtung 1530 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelementen 1531, die in der Ofenkammer 1510 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 1531 in der Ofenkammer 1510 angeordnet. Die Tauchheizelemente 1531 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 1531 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 1510 und 1511 sind zumindest teilweise mit der Metallschmelze 1501, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Aluminiumschmelze umfasst Aluminium. Die Aluminiumschmelze kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung sein. In der Ofenkammer 1511 befindet sich etwa 80% der Metallschmelze 1501, die im Schmelzofen 1500 angeordnet ist. In der Ofenkammer 1510 befindet sich etwa 20% der Metallschmelze 201, die im Schmelzofen 1500 angeordnet ist. Die Metallschmelze 1501 weist eine Temperatur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 1500 umfasst eine erste Umwälzeinrichtung 1520, die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 1501', innerhalb des Schmelzofens 1500 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 1520 umfasst eine Pumpe 1521 zum Fördern der Metallschmelze 1501. Der Schmelzofen 1500 umfasst eine zweite Umwälzeinrichtung 1520', die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 1501', innerhalb des Schmelzofens 1500 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 1520' umfasst eine Pumpe 1521' zum Fördern der Metallschmelze 1501.
Die Umwälzeinrichtung 1520 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metallschmelzeströmung 1501' zwischen den Tauchheizelementen 1531 und der Pumpe 1521 zirkuliert. Die Pumpe 1521 ist in der ersten Ofenkammer 1510 angeordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 1521 ist mit der zweiten Verbindungsöffnung 1514 derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 1501, die durch die zweite Verbindungsöffnung 1514 strömt zunächst durch die Pumpe 1521 strömt. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 1521 ist den Tauchheizelementen 1531 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung 1513 ist stromaufwärts vor den Tauchheizelementen 1531 angeordnet, sodass die Metallschmelze 1501, die von der Pumpe 1521 gefördert wird, durch die erste Ofenkammer 1510 strömt, dabei die Tauchheizelemente 1531 umströmt, in die Pumpe 1521 strömt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung 1514 in die zweite Ofenkammer 1511 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 1531 wird die Metallschmelze 1501 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 1531 in Strömungsrichtung in einer Reihe angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizelementen 1531 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 1531 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 1531 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Die Tauchheizelemente 1531 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 1531 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Einige Tauchheizelemente 1531 können auch stromabwärts miteinander fluchtend und einige weitere Tauchheizelemente 1531 könne stromabwärts zueinander versetzt angeordnet sein. Die zweite Umwälzeinrichtung 1520', insbesondere die zweite Pumpe 1521', ist stromabwärts hinter der ersten Umwälzeinrichtung angeordnet. Die zweite Pumpe 1521' ist insbesondere zwischen der Beschickungsöffnung 1540'' und der Beschickungsöffnung 1540' angeordnet.
Die erste Umwälzeinrichtung 1520' erhöht den Druck der Schmelze, um bspw. den Druckverlust speziell geformter Strömungsrinnen oder Strömungselemente auszugleichen, die bspw. zum Tauchschmelzen von Metallspänen notwendig sind. Die zweite Umwälzeinrichtung 1520' ist optional. Der Schmelzofen 1500 kann auch ohne die zweite Umwälzeinrichtung ausgebildet sein. Der Schmelzofen kann spezielle Strömungsrinnen umfassen, um den Druck der Schmelze zu erhöhen oder zu senken.
Vorzugsweise ist eine Verunreinigungssammelkammer 1511' stromabwärts hinter einer oder mehrerer oder aller Beschickungsöffnungen 1540 und/oder 1540' und/oder 1540'' angeordnet. Die Verunreinigungssammelkammer kann entsprechend der in Bezug zum Schmelzofen 800 beschriebenen Ofenkammer 811''' ausgebildet sein. Die Verunreinigungssammelkammer kann eine verschließbare Öffnung zur Entnahme von Verunreinigungen aufweisen.
Wenn Schmelzgut 1550 in die Ofenkammer 1511 über die Beschickungsöffnung 1540'' eingebracht wurde, befindet sich Schmelzgut 1550'' in der Ofenkammer 1511. Bei eingeschalteter Pumpe 1521 umströmt die Metallschmelze 1501 das in der Ofenkammer 1511 befindliche Schmelzgut 1550 und erwärmt dieses, sodass dieses schmilzt. Dabei strömt die Metallschmelze 1501 vom Druckstutzen der Pumpe 1521 von der Verbindungsöffnung 1514 durch die zweite Ofenkammer 1511, umströmt dabei zunächst das Schmelzgut 1550'' und daraufhin das Schmelzgut 1550' und daraufhin das Schmelzgut 1550 und strömt durch die Verbindungsöffnung 1513, umströmt in der ersten Ofenkammer 1510 die Tauchheizelemente 1531 und strömt zum Ansaugstutzen der Pumpe 1521. Zwischen der Beschickungsöffnung 1540'' und 1540' kann die Pumpe 1521' derart angeordnet sein, dass ein Druckstutzen zur Beschickungsöffnung 1540' zeigt und ein Ansaugstutzen zur Beschickungsöffnung 1540'.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Pumpe 1521 kann die Umwälzeinrichtung 1520 einen Rührer zum Umwälzen der Metallschmelze 1501 aufweisen. Der Rührer kann beispielsweise außerhalb der Ofenkammern angeordnet sein und kann elektromagnetisch sein. Der Rührer kann beispielsweise unterhalb der Ofenkammern angeordnet sein. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds kann die Metallschmelze 1501 in eine Rotationsbewegung versetzt werden.
Das Ausführungsbeispiel der 16 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung im Bereich der zweiten Ofenkammer 1511 angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung in einem Bereich angeordnet sein, der nicht mit Schmelze in Berührung kommt. Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung oberhalb der Schmelze angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann zweite Heizelemente in Form von Heizstäben umfassen.
Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern umfassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 1510, 1511, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zustand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze unterhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die bezüglich eines der Ausführungsbeispiele offenbart mit einem anderen Ausführungsbeispiel kombiniert werden können, selbst wenn dies nicht explizit in der Beschreibung des entsprechenden Ausführungsbeispiels beschrieben wurde.

1: Umgebung des Schmelzofens
100: Schmelzofen
101: Metallschmelze
101': Metallschmelzeströmung
110: Ofenkammer
111: zweite Ofenkammer
120: Umwälzeinrichtung
121: Pumpe
130: erste Heizeinrichtung
131: Tauchheizelement
140: erste Beschickungsöffnung
141: Beschickungsöffnungstür
200: Schmelzofen
201: Metallschmelze
201': Metallschmelzeströmung
210: Ofenkammer
211: zweite Ofenkammer
212: Ofenwand
212': Trennwand
213: erste Verbindungsöffnung
214: zweite Verbindungsöffnung
220: Umwälzeinrichtung
221: Pumpe
230: erste Heizeinrichtung
231: Tauchheizelement
240: erste Beschickungsöffnung
241: Beschickungsöffnungstür
250: Schmelzgut
300: Schmelzofen
301: Metallschmelze
301': Metallschmelzeströmung
310: Ofenkammer
311: zweite Ofenkammer
312: Ofenwand
312': Trennwand
313: erste Verbindungsöffnung
314: zweite Verbindungsöffnung
320: Umwälzeinrichtung
321: Pumpe
330: erste Heizeinrichtung
331: Tauchheizelement
340: erste Beschickungsöffnung
341: Beschickungsöffnungstür
350: Schmelzgut
400: Schmelzofen
401: Metallschmelze
401': Metallschmelzeströmung
410: Ofenkammer
411: zweite Ofenkammer
412: Ofenwand
412': Trennwand
413: erste Verbindungsöffnung
414: zweite Verbindungsöffnung
420: Umwälzeinrichtung
421: Pumpe
430: erste Heizeinrichtung
431: Tauchheizelement
440: erste Beschickungsöffnung
440': zweite Beschickungsöffnung
441: erste Beschickungsöffnungstür
441': zweite Beschickungsöffnungstür
450: Schmelzgut (Metallspäne)
450': Schmelzgut (Autofelge)
500: Schmelzofen
501: Metallschmelze
501': Metallschmelzeströmung
510: Ofenkammer
511: zweite Ofenkammer
512: Ofenwand
512': Trennwand
513: erste Verbindungsöffnung
514: zweite Verbindungsöffnung
520: Umwälzeinrichtung
521: Pumpe
530: erste Heizeinrichtung
531: Tauchheizelement
540: erste Beschickungsöffnung
540': zweite Beschickungsöffnung
541: erste Beschickungsöffnungstür
541': zweite Beschickungsöffnungstür
550: Schmelzgut (Autofelge)
550': Schmelzgut (aufzuschmelzendes Metall, bspw. Metallbarren)
600: Schmelzofen
601: Metallschmelze
601': Metallschmelzeströmung
610: Ofenkammer
611: zweite Ofenkammer
612: Ofenwand
612': Trennwand
613: erste Verbindungsöffnung
614: zweite Verbindungsöffnung
620: Umwälzeinrichtung
621: Pumpe
630: erste Heizeinrichtung
631: Tauchheizelement
640: erste Beschickungsöffnung
641: Beschickungsöffnungstür
650: Schmelzgut
660: zweite Heizeinrichtung
661: zweite Heizelemente
700: Schmelzofen
701: Metallschmelze
701': Metallschmelzeströmung
710: Ofenkammer
711: zweite Ofenkammer
712: Ofenwand
712': Trennwand
713: erste Verbindungsöffnung
714: zweite Verbindungsöffnung
720: Umwälzeinrichtung
721: Pumpe
730: erste Heizeinrichtung
731: Tauchheizelement
740: erste Beschickungsöffnung
740': zweite Beschickungsöffnung
741: erste Beschickungsöffnungstür
741': zweite Beschickungsöffnungstür
750: Schmelzgut (Autofelge)
750': Schmelzgut (aufzuschmelzendes Metall, bspw. Metallbarren)
760: zweite Heizeinrichtung
761: zweite Heizelemente
800: Schmelzofen
810: Ofenkammer
811: zweite Ofenkammer
811': weitere Ofenkammer
811'': weitere Ofenkammer
811''': weitere Ofenkammer
811''': Entnahmetasche
8112: Vertiefung
8113: Boden Einströmbereich der Ofenkammer 811'''
8114: Boden Ausströmbereich der Ofenkammer 811
8115: Boden der Ausströmöffnung der Ofenkammer 811'''
813: Ausströmöffnung
814: Einströmöffnung
820: Umwälzeinrichtung
821: Pumpe
830: erste Heizeinrichtung
831: Tauchheizelement
840: erste Beschickungsöffnung
8401: Rampe
8402: Beschickungsrampe
840': zweite Beschickungsöffnung
860: zweite Heizeinrichtung
861: zweite Heizelemente
861': Gasbrenner
862: Gasbrenner
870: Reinigungsöffnung
870': Reinigungsöffnungstür
880: Gas-Umwälzeinrichtung
881: Gebläse
kmax: Maximaler Füllstand
kmin: Minimaler Füllstand
1500: Schmelzofen
1501: Metallschmelze
1501': Metallschmelzeströmung
1510: Ofenkammer
1511: zweite Ofenkammer
1511': Verunreinigungssammelkammer
1512: Ofenwand
1512': Trennwand
15121: Innenraum
1513: erste Verbindungsöffnung
1514: zweite Verbindungsöffnung
1520: Umwälzeinrichtung
1521: Pumpe
1520': zweite Umwälzeinrichtung
1521': zweite Pumpe
1530: erste Heizeinrichtung
1531: Tauchheizelement
1540: erste Beschickungsöffnung
1540': zweite Beschickungsöffnung
1540'': dritte Beschickungsöffnung
1541: erste Beschickungsöffnungstür
1541': zweite Beschickungsöffnungstür
1541'': dritte Beschickungsöffnungstür
1550: Schmelzgut (Autofelge)
1550': Schmelzgut (aufzuschmelzendes Metall, bspw. Metallbarren)
1550'': Schmelzgut (aufzuschmelzendes Metall, bspw. Metallspäne)
a: Bereiche reduzierten Strömungsquerschnittes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10325153 A1 [0002]

Claims

Schmelzofen (100) zum Schmelzen von Metall, mit: - einer ersten Heizeinrichtung (130) mit wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement (131); und - einer Umwälzeinrichtung (120), die zum Erzeugen einer Metallschmelzeströmung innerhalb des Schmelzofens (100) eingerichtet ist.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 1, wobei das Tauchheizelement (131) von der Metallschmelzeströmung umströmbar ist.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend wenigstens eine Beschickungsöffnung (140) zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere wobei die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar ist, dass sie von dem Tauchheizelement (131) in Richtung der Beschickungsöffnung (140) strömt.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar ist, dass sie ein dem Schmelzofen (100) zugeführtes Beschickungsgut (250 oder/ und 350 oder/ und 450 oder/ und 550) anströmt oder umströmt.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend wenigstens eine zweite Heizeinrichtung (660), die außerhalb der Metallschmelze (101) positioniert oder positionierbar ist, und die dazu eingerichtet ist, der Metallschmelze (101) und/oder einem aufzuschmelzendem Metall Wärme zuzuführen.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Heizeinrichtung (660) elektrisch beheizbar und insbesondere als ein Deckenstrahler ausgebildet ist und/oder wobei die zweite Heizeinrichtung wenigstens einen Gasbrenner (861') aufweist.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Heizeinrichtung (660) vertikal höher als das Tauchheizelement (131, 631) angeordnet ist und/oder wobei die zweite Heizeinrichtung (660) wenigstens auf gleicher vertikaler Höhe oder höher als eine Beschickungsöffnung einer Ofenkammer (611) mit der zweiten Heizeinrichtung (640) angeordnet ist.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umwälzeinrichtung (120) eine mechanische oder eine elektromagnetische Pumpe (121) oder einen magnetischen oder einen elektromagnetischen Rührer umfasst.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Heizeinrichtung (660) und die erste Heizeinrichtung (130, 630) in unterschiedlichen Ofenkammern (610, 611, 612, 612') angeordnet sind.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 9, wobei die Ofenkammer (611), in der die zweite Heizeinrichtung (660) angeordnet ist, eine Beschickungsöffnung (640) zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall aufweist.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 10, wobei ein Einströmbereich (614) der Ofenkammer (611), in der die zweite Heizeinrichtung (660) angeordnet ist, näher an der Beschickungsöffnung (640) liegt als ein Ausströmbereich dieser Ofenkammer (613).
Schmelzofen (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die die Ofenkammer (610), in der die erste Heizeinrichtung (630 bzw. 130) angeordnet ist, eine kleiner dimensionierte Beschickungsöffnung (140) umfasst, als die Beschickungsöffnung (640) derjenigen Ofenkammer (611), in der die zweite Heizeinrichtung (660) angeordnet ist.
Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Umwälzeinrichtung (120) nahe eines Einströmbereichs (614) der Ofenkammer (611) positioniert ist, in der die zweite Heizeinrichtung (660) angeordnet ist, und/oder in diesen Einströmbereich mündet, insbesondere wobei die Umwälzeinrichtung (120) jedoch außerhalb der Ofenkammer (611) positioniert ist, die die zweite Heizeinrichtung (660) aufweist.
Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar ist, dass sie von der ersten Heizeinrichtung (130 bzw. 630) in Richtung der Umwälzeinrichtung (120) und von der Umwälzeinrichtung (120) in Richtung der zweiten Heizeinrichtung (660) strömt.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmelzofen (100) wenigstens eine von der Metallschmelzeströmung durchströmbare Verunreinigungssammelkammer (811''') aufweist, innerhalb derer in der Metallschmelze (101) enthaltene Verunreinigungen sammelbar sind.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 14, wobei die Verunreinigungssammelkammer (811''') einen Einströmbereich und einen Ausströmbereich aufweist und einen zumindest gegenüber dem Ausströmbereich abgesenkten Bodenbereich (8112) zum Sammeln von sich dort absetzenden Verunreinigungen, und/oder wobei der Einströmbereich einen Öffnungsquerschnitt aufweist, der sich bis zu einem Bodenbereich (8112) von einer Ofenkammer (811) erstreckt, die stromaufwärts der Verunreinigungssammelkammer (811''') angeordnet ist.
Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die Verunreinigungssammelkammer (811''') ein Auslassventil umfasst, das für ein Abfließen von sich im Bodenbereich (8112) abgesetzten Verunreinigungen öffenbar ist.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 14, wobei die Verunreinigungssammelkammer (811''') einen Ausströmbereich mit einer Öffnungsquerschnitt aufweist, wobei eine Oberkante des Öffnungsquerschnitts tiefer liegt als ein minimal zulässiges Niveau (k-min) der Metallschmelze in einer relativ zu der Verunreinigungssammelkammer (811''') stromaufwärts gelegenen Ofenkammer, und wobei der Einströmbereich einen Öffnungsquerschnitt aufweist, dessen Oberkante höher liegt als ein maximal zulässiges Niveau (k-max) der Metallschmelze in der stromaufwärts gelegenen Ofenkammer.
Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Einströmbereich der Verunreinigungssammelkammer (811') näher zu einer Beschickungsöffnung (140 und/oder 240 und/oder 340 und/oder 440 und/oder 540 und/oder 540' und oder 640 und/oder 740 und/oder 740') liegt als der Ausströmbereich der Verunreinigungssammelkammer (811').
Schmelzofen (100) mit einer ersten Verunreinigungssammelkammer (811''') nach einem der Ansprüche 16 bis 17 und mit einer zweiten Verunreinigungssammelkammer (811''') nach Anspruch 18, wobei die erste und zweite Verunreinigungssammelkammer (811''') aufeinanderfolgend von der Metallschmelzeströmung durchströmbar sind.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Beschickungsbereich (8402), der außerhalb der Metallschmelze (101) positioniert oder positionierbar ist und zur Aufnahme von aufzuschmelzendem Metall eingerichtet ist.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 21, wobei der Beschickungsbereich (8402) geneigt ist.
Schmelzofen (100) nach Anspruch 21, wobei der Schmelzofen (100) dazu eingerichtet ist, in dem Beschickungsbereich (8402) aufgenommenes Metall zu erwärmen, insbesondere mittels Zuführung von erwärmter Luft (881) aus einem anderen Bereich des Schmelzofens (100) oder mittels eines auf den Beschickungsbereich gerichteten Gasbrenner (862).
Schmelzofen (100) nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 10-12, ferner aufweisend einen Bereich (a) mit einer zumindest abschnittsweisen Strömungsquerschnittsreduzierung, welcher der Beschickungsöffnung (840) vorgelagert ist.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer seitlichen Ofentasche zum Befüllen des Schmelzofens (100) mit flüssigem Metall.
Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Steuereinheit und mit einem Sensor, der dazu eingerichtet ist, ein Niveau der Schmelze in dem Schmelzofen zu messen und/oder Schmelze auf einer bestimmten vertikalen Höhe in einer Kammer des Schmelzofens zu erkennen, und ein diesbezügliches Signal an die Steuereinheit zu übermitteln.
Schmelzofen (100) zum Schmelzen von Metall, mit: - einer im Schmelzofen (100) aufgenommenen Metallschmelze (101); - einer ersten Heizeinrichtung (130) mit wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement (131); - einer Umwälzeinrichtung (120), die zum Erzeugen einer das Tauchheizelement (131) umströmenden Metallschmelzeströmung eingerichtet ist.
Verfahren zum Schmelzen von Metall mittels eines Schmelzofens (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: - Erzeugen der Metallschmelzeströmung mittels der Umwälzeinrichtung (120), so dass die Metallschmelzeströmung das Tauchheizelement (131) umströmt.