WO2023237692A1 - Schmelzofen und verfahren zum schmelzen von metall mit elektrisch beheizbarem tauchheizelement - Google Patents

Schmelzofen und verfahren zum schmelzen von metall mit elektrisch beheizbarem tauchheizelement Download PDF

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WO2023237692A1
WO2023237692A1 PCT/EP2023/065403 EP2023065403W WO2023237692A1 WO 2023237692 A1 WO2023237692 A1 WO 2023237692A1 EP 2023065403 W EP2023065403 W EP 2023065403W WO 2023237692 A1 WO2023237692 A1 WO 2023237692A1
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WO
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melting furnace
furnace
melting
chamber
metal
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/065403
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Hillen
Florian KULAWIK
Theodoor Van Der Hoeven
Original Assignee
Strikowestofen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Strikowestofen Gmbh filed Critical Strikowestofen Gmbh
Publication of WO2023237692A1 publication Critical patent/WO2023237692A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/04—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces of multiple-hearth type; of multiple-chamber type; Combinations of hearth-type furnaces
    • F27B3/045—Multiple chambers, e.g. one of which is used for charging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/0084—Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
    • C22B21/0092—Remelting scrap, skimmings or any secondary source aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001—Dry processes
    • C22B7/003—Dry processes only remelting, e.g. of chips, borings, turnings; apparatus used therefor

Definitions

  • a circulation device which is set up to generate a metal melt flow within the melting furnace.
  • the economic viability of existing melting furnaces is particularly influenced by the energy source used and its costs.
  • gas has predominantly been used as an energy source for melting metals.
  • the invention turns away from this by instead at least partially providing electrical energy as an energy source.
  • lower costs can potentially be achieved than when operating with gas as an energy source.
  • the first heating device may comprise at least one control device (for example comprising at least one processor and/or at least one memory device) to control the operation of the immersion heater.
  • the first heating device can comprise at least one power connection and/or at least one connecting line in order to be able to obtain electrical energy.
  • the immersion heating element can be set up to convert the electrical energy into thermal energy, for example by dissipating the electrical energy using an electrical resistance.
  • the minimum filling level is reached, for example, when the at least one immersion heating element is only immersed in the melt with a minimum permissible immersion length.
  • the minimum permissible immersion length may be no more than a third or no more than a quarter of the theoretically available or, in other words, the maximum possible immersion length.
  • a maximum fill level can be specified by areas of the melting furnace that should not come into contact with molten metal. example- For example, a height of a charging opening through which metal to be melted can be introduced into the melting furnace, but through which no molten metal should flow out of the melting furnace, can specify a maximum possible filling level.
  • the melting furnace has a second heating device that is positioned outside the molten metal, the second heating device can be operated even if the first heating device, namely the immersion heating elements, has not received operating clearance from a control unit due to the melt level in the furnace.
  • the maximum fill level of the Melting furnace can be detected, and a control unit can control the operation of the furnace.
  • a control unit can control the operation of the furnace.
  • the addition of melting material can be prevented by the control unit preventing the opening of each loading opening door, for example by not giving the drives for opening the doors an operating release.
  • the molten metal flow can flow around the immersion heating element.
  • the immersion heating element can be positioned in an area of the melting furnace through which the molten metal flow flows. Additionally or alternatively, it can be immersed in a region of the molten metal in which the molten metal flow is pronounced and, for example, has a certain minimum speed.
  • the region can be located in a furnace segment with an inflow opening and an outflow opening, with flow flowing through this furnace segment in a defined manner.
  • the immersion heating element cannot immerse itself in a quasi-static area of the molten metal or one that does not flow at a minimum speed.
  • Several immersion heating elements can be arranged offset in the direction of flow so that - viewed from the inflow opening of the chamber - they block the flow cross section of the molten metal flow by more than 20%.
  • flow around the immersion heating element can be understood to mean that the convective heat transfer from the immersion heating element to the molten metal is higher (in particular at least 20% higher, at least 50% higher or at least 80% higher, e.g. approximately 100% higher or more ) as the heat transfer from the immersion heating element to non-flowing metal of the same temperature and composition (and therefore in particular the same thermal conductivity).
  • the melting furnace can be at least partially fireproof. It can consist of open-topped gutters covered with a removable cover, or include such gutters. It can consist of areas and/or chambers with non-removable ceilings or such areas and/or chambers.
  • the loading opening can define a targeted opening in the housing or the wall areas of the melting furnace. It can be adapted to the size of the load.
  • the loading opening can have an area of at least 40 cm 2 ; it can also have a size of 6 m 2 , depending on the size of the charge material (also called melt material). It can be lockable, e.g. B. by means of a door or flap. Metal can pass through the charging opening directly into the melt or initially into or onto a charging area of the type explained below.
  • the feed opening can form a lateral opening in the melting furnace and/or a non-horizontal opening, which facilitates the supply of metal and reduces the risk of melt splashing out.
  • the opening cross section (or a plane in which it extends) can have an inclination to a vertical spatial plane of no more than 45 °.
  • the loading opening can be formed by an open ceiling area of the melting furnace and in particular by a furnace chamber (see definition below), so melting material can be supplied, for example, by opening an upper lid.
  • the loading opening can therefore also run horizontally or almost horizontally and, for example, have an inclination to a horizontal spatial plane of no more than 45 °. Combinations of differently aligned (e.g. horizontal and vertical) loading openings are also possible.
  • the melting furnace and in particular a single furnace chamber can have several loading openings, in particular a large and a small loading opening of the above type.
  • This can in particular be a furnace chamber with the first or the second heating device.
  • the loading opening does not necessarily have to be arranged in an oven chamber or at least not in an oven chamber with a first or second heating device.
  • it can also be provided in a melt channel with a reduced cross section between two furnace chambers.
  • the melting furnace can be set up to melt charge material in the form of a coherent metal part or piece of metal with a weight of up to 1200 kg, for which an appropriately sized charging opening must be provided.
  • the melting furnace can also additionally or alternatively be set up to melt charge material consisting of several metal parts, which are placed in the melting furnace from a collecting container.
  • the melting furnace can also be set up to melt lumpy feed material. This can be understood to mean parts to be melted that are fed individually to the melt in the furnace, for example in contrast to a collection of several parts that are pushed or thrown into the furnace from a container.
  • the melting furnace can be set up to melt metal chips. These can also be fed via a comparatively small loading opening and/or as bulk material.
  • the molten metal flow can be generated in such a way (for example by appropriate positioning and/or operation of the circulation device) and/or the loading opening can be positioned such that the molten metal flow flows from the immersion heating element in the direction of the loading opening.
  • This has the advantage that solid metal supplied through the feed opening is not moved directly in the direction of the immersion heating element by the molten metal flow, but rather away from it under certain circumstances. This reduces the risk of collision between the immersion heating element and the solid metal.
  • a circulating flow path is present as follows: from the circulation device in the direction of a loading opening, from there to the immersion heating element, and from there back to the circulation device, the length of the flow path from the loading opening to the Immersion heaters can be longer than the length of the flow path from the circulation device to the feed opening.
  • the latter may include that the immersion heating elements are not positioned in the immediate vicinity of the loading opening.
  • the metal melt flow can be generated in such a way that it flows against or around the charge material in the melt. This can be done, for example, by appropriate positioning or alignment relative to a loading opening of the type explained herein.
  • the molten metal flow can, for example, flow below a feed opening and/or directly past it, so that metal added through the feed opening enters the molten metal flow.
  • the flow towards and in particular the flow around the feed material accelerates its melting.
  • the molten metal flow can flow against at least a portion of the feed material supplied with a flow velocity which corresponds to at least an average flow velocity, in particular at least twice the average flow velocity, of the molten metal flow during its circulation in the melting furnace.
  • a cross-sectional narrowing of a particularly annular melt channel can be provided in the area of a loading opening.
  • the circulation device is preferably set up to generate the metal melt flow in such a way that it circulates between the immersion heating element and the circulation device, in particular circulates continuously.
  • the flow velocity can be set to be constant or variable, for example depending on the operating condition. In particular, in a pure warming operation in which no solid metal is to be melted, a different and in particular a lower flow rate can be generated than in a melting operation in which added solid metal is to be melted.
  • the first heating device is positioned in a furnace chamber and the circulation device is optionally positioned outside of this furnace chamber, but connected to it in a fluid-conducting manner.
  • the circulation device can suck in molten metal from the furnace chamber via a melt channel or another melt-conducting connection and convey it back into it under pressure (but preferably into another part of the furnace chamber, e.g. through an inflow opening).
  • the melt preferably flows to and in particular along a feed opening of the type disclosed herein before it returns to the first heating device.
  • a furnace chamber can be understood as an area of the furnace through which the molten metal flow flows, which has an inflow and an outflow area (e.g. in the form of an inflow and an outflow opening) and, relative to this inflow and outflow area, an expansion of the has a maximum flow cross section of at least 20%.
  • Flow cross sections considered here can refer to flow cross sections defined by the structure, i.e. in other words to theoretically or structurally possible flow cross sections. Alternatively, an actual flow cross section of the molten metal at maximum fill level can be considered.
  • the area through which the flow passes can have an increase in volume compared to the inflow and Melt channels connected to the outflow area (and/or chambers or areas immediately adjacent to them) of at least 20%, in particular based on a common unit of quantity (for example volume per meter).
  • the furnace chamber can be separated from a remainder of the furnace and in particular a remainder of its melt-conducting interior by at least one wall.
  • the molten metal can pass from one furnace chamber to another through an opening, in particular forming an inflow area and/or a cross-sectional reduction of the flow path relative to the furnace chamber.
  • a flow cross section of the inflow area cannot be more than 80% of a flow cross section before and/or after the inflow area.
  • a portion of the molten metal received in a furnace chamber can be separated from other portions of the molten metal in terms of process technology in such a way that a process (e.g. warming or melting process) in the furnace chamber does not directly influence a process outside of this furnace chamber.
  • a process e.g. warming or melting process
  • heat generation within the furnace chamber cannot also act directly outside the furnace chamber, but can essentially only come out of the furnace chamber via the outflowing molten metal.
  • the furnace chambers can each be at least partially delimited by the common wall area.
  • Any furnace chamber described herein can be at least partially delimited by at least one outer wall of the melting furnace, wherein the outer wall can generally define a boundary to the surroundings of the furnace.
  • an oven chamber can comprise its own (eg stand-alone) housing and be connected to at least one other housing of the oven (eg again comprising or forming at least one oven chamber).
  • the oven chamber can, for example, be comprised of a single segment or a single module of the type disclosed herein.
  • This connection can comprise a flow channel, an open channel or a furnace chamber dimensioned as a flow channel or can be implemented as such.
  • Any furnace chamber described herein can be fireproof (i.e., fireproof lined) and, for this purpose, can be enclosed, for example, by a fireproof outer wall (or housing wall).
  • This outer wall can, for example, only be broken locally by a loading opening, an inflow and outflow opening or an optional exhaust pipe.
  • the oven chamber can comprise at least 10% of the entire oven volume, especially if it is a comparatively small sized secondary chamber of a total number of oven chambers.
  • the oven chamber can comprise at least 50% or at least 70% of the entire oven volume, especially if it is a comparatively large main chamber from a possible plurality of oven chambers.
  • the exact proportion can depend in particular on the total number of oven chambers provided (for example, the higher this number, the lower the proportion).
  • flow velocities of the metal melt flow can be reduced within the furnace chamber, for example compared to an inflow velocity and/or an outflow velocity.
  • the circulation device is arranged in another (second) furnace chamber and/or is connected via a melt channel to a (first) furnace chamber in which the at least one immersion heating element is located.
  • the first oven chamber can form a main chamber of the oven with the largest volume.
  • the first oven chamber can also include a loading opening, but optionally not the circulation device oven chamber.
  • the circulation device and the first heating device can be arranged in a common oven chamber.
  • the modules can form independently manageable and/or independently transportable and/or independently manufactured parts of the melting furnace. They can each comprise at least a section of an oven housing. Each module can support itself independently on a surface. As part of the arrangement, the modules can contact at least one adjacent module and in particular be connected to it, for example by a mechanical connection or by welding. The arrangement can take place along a flow direction of the metal melt flow. Each module can include and/or completely form a section (in other words: a channel segment) of the annular channel, whereby this section can extend along the flow direction of the molten metal flow. For example, the section along the direction of flow can have a length of at least 0.5 m.
  • Each module can have at least one inflow opening, preferably exactly one inflow opening, and at least one outflow opening.
  • the at least one inflow opening can be provided for introducing melt from an adjacent module, in particular from an outflow opening of this, and can preferably be connected to this outflow opening.
  • a further inflow opening can be provided, for example, for supplying liquid metal into the annular channel.
  • This inflow opening can be connected to or include a corresponding supply area.
  • this further inflow opening can be designed as a branch channel or connected to such a branch channel in a fluid-conducting manner in order to supply molten metal to the melting furnace.
  • the inflow opening and outflow opening can be opposite one another when viewed along the flow direction of the metal melt flow.
  • Each module can be connected to at least two further modules in a fluid-tight manner for transferring the molten metal flow between the modules.
  • Each module can, for example, be connected to a first module via an inflow opening and to a second module via an outflow opening. This can apply in particular to modules that together form an annular channel disclosed here and/or are lined up next to one another in the direction of flow. It cannot be ruled out that there are additional modules (e.g. for liquid metal supply or melt removal) that can be operated with just one mo- dul are connected, but do not, for example, form a section of the ring channel themselves.
  • Each module can include a furnace housing, especially made of steel.
  • Each module can have a fireproof lining or, in other words, a fireproof lining.
  • This lining is preferably carried out, namely for cost reasons, before the module is set up at the installation location of the melting furnace and/or before the module is installed to produce a melting furnace.
  • already hardened linings can be installed in the modules or hardened or dried in the modules before these modules are set up at the installation site of the melting furnace and connected to one another. This reduces the required heating of the melting furnace in an initial start-up phase at the installation site.
  • the modules can only be lined in a fireproof manner at the installation site, for example with a hardened or unhardened lining.
  • the fireproof linings of interconnected modules can also be connected to one another and/or supplemented to form a continuous lining.
  • the modules can be used in different layouts or designs of a melting furnace or, in other words, assembled and connected according to such different layouts or designs.
  • the modules are preferably configured in such a way that different properties and/or capabilities of the melting furnace can be achieved through different combinations or different sequences of the modules.
  • the melting capacity of the melting furnace can be varied by varying the number of modules in which immersion heating elements are arranged.
  • the melting furnace can be easily adapted to the metal to be melted.
  • the melting furnace may be formed entirely from modules of the type disclosed herein.
  • a module may be configured according to any of the following examples and a melting furnace may include any combination and number of modules according to the following examples: module with circulation pump; Module with loading opening; Module with opening for scraping the melt surface (comparable to or comprising an impurity collection chamber disclosed herein); Module with immersion heating elements; Module for molten metal removal.
  • the melting furnace comprises at least one module according to the examples listed above, although in particular the module with an opening for scraping off the melt surface can be omitted.
  • a module that preferably defines a portion of an annular channel disclosed herein may include a conventional tapping valve.
  • a module can also embody or include two of these examples, for example by comprising both a circulation pump and immersion heating elements. According to a further development, the following applies to the dimensions of each module or at least a majority of the modules:
  • a module with an opening for receiving scrap components or circulating material from a shaping process for the purpose of re-melting can be larger than several or all of the other modules.
  • This module can be dimensioned for transport in road transport and/or approach or exceed the upper limit values defined above (and/or in particular exceed the lower limit values).
  • all other modules can only approach the lower limit values defined above.
  • the modules can have a connection area on the at least one inflow opening and/or on the at least one outflow opening, by means of which they can be connected to any other module.
  • This connection area can, for example, include a flange or interface area of the type discussed above. This can be provided in particular in the context of variants in which, in the manner described above, the modules each comprise a furnace housing that is lined in a fireproof manner.
  • the melting furnace only comprises two modules, in which the melt still circulates in a circle in an annular channel formed by the modules.
  • Each module has a connection area, e.g. E.g. one Flange, at its inflow and at its outflow opening.
  • the flanges are preferably located on the long side of the modules (e.g. on a relatively longer or longest outside of the modules), so that the modules for transport are only about half as wide as the melting furnace after the modules have been connected at the installation site .
  • the width of the modules is then, for example, less than the aforementioned 2.5 m for transport in sea containers, while the melting furnace composed of the modules is wider than 2.5 m.
  • the circulation device comprises a mechanical or an electromagnetic pump and the molten metal flow flows as part of its circulation from a pressure side to a suction side of the pump.
  • the heating device comprises a plurality of immersion heating elements, each immersion heating element being arranged at least partially outside of flow shadows of at least one corresponding other immersion heating element (or the at least one other immersion heating element).
  • each immersion heating element can be arranged at least outside a direct flow shadow of at least one or all other immersion heating elements.
  • At least half, at least two thirds and preferably the entire surface of each immersion heating element that is immersed in the molten metal can lie outside the flow shadows mentioned.
  • an immersion heating element preferably each immersion heating element
  • an immersion heating element can be offset transversely to the flow direction of the molten metal flow to the corresponding other immersion heating element, in particular at least partially or completely.
  • the melting furnace comprises at least one second heating device, which is positioned or can be positioned outside the molten metal.
  • the second heating device is preferably set up to: To supply heat to molten metal and/or a metal to be melted.
  • it can be positioned close to and in particular vertically higher than a loading opening or an optional loading area described below, which can be designed in particular as a loading ramp.
  • it can be positioned at a horizontal distance from the loading opening and, in particular, positioned behind the loading opening when viewed in the direction of flow.
  • it can be positioned directly opposite and above the optional loading ramp.
  • Providing a second heater can improve the efficiency of the melting furnace.
  • the molten metal can thus be warmed up if it is located away from the at least one immersion heating element. Excessive cooling of the circulating metal melt in particular after an optional flow around the immersion heating element can thus be prevented, which enables a lower-power design and/or a lower-power operation of the immersion heating element.
  • the second heating device can be arranged in an oven area that is required for oven operation anyway, but in which the provision of immersion heating elements is not readily preferred, for example near a loading opening.
  • the first and second heating devices can be generically different, for example based on different operating principles for heat generation and/or heat transfer.
  • the first heating device and the second heating device can be set up to generate heat independently of one another. Additionally or alternatively, they can be controllable and/or operable independently of one another with regard to their respective heat generation.
  • the second heating device and the first heating device include heat sources that can be operated independently of one another.
  • both the first and second heating devices can be electrically operable or, in other words, convert electrical energy into thermal energy.
  • the first heating device transfers at least 50% of the energy required for melting into the metal and preferably more than this 50%.
  • the second heating device preferably transmits less than 50% of the energy required for melting.
  • the second heating device can be designed as a radiant heater and further in particular as a ceiling radiator (or ceiling heater) or can include at least one such radiator. This can be opposite the molten metal and/or directed towards it.
  • the radiant heater can be electrically operated.
  • the ceiling spotlight can be arranged in a ceiling area of the melting furnace, in particular on an inner ceiling that extends essentially parallel to the molten metal.
  • the ceiling area may be fixed or, in other words, non-openable.
  • the heating device can comprise at least one heating element that irradiates the surface of the metal melt from above and thereby heats it, in particular where over 50% of the heat transfer into or onto the melt occurs through radiation.
  • the heating element is elongated and/or rod-shaped and/or cylindrical.
  • it can be a SiC heating rod that is arranged horizontally and/or parallel to the surface of the molten metal. With a plurality of heating elements and in particular heating rods, these can be arranged in a common plane. This can in turn run horizontally and/or parallel to the surface of the molten metal.
  • the second heating device can have at least one gas burner. This can in particular be set up and positioned to heat a still solid metal in a loading area, or to heat the molten metal.
  • a plurality of second heating devices can also be provided, and these heating devices can also differ from one another.
  • the melting furnace can include both a radiant heater (particularly a ceiling radiator) and a gas burner.
  • the second heating device is arranged at least at the same vertical height or vertically higher than a loading opening and in particular as any loading opening of the melting furnace. This ensures a particularly reliable positioning of the second heating device outside the molten metal.
  • the circulation device comprises a mechanical or electromagnetic pump or alternatively a magnetic or electromagnetic stirrer.
  • the magnetic or electromagnetic stirrer can be arranged outside the melting furnace and/or a housing or a furnace chamber. At least part of the stirrer (e.g. a magnetic or electromagnetic drive device) can be arranged, for example, below an oven chamber or an oven housing.
  • the circulation device comprises a mechanically driven stirrer as an example of a mechanical pump.
  • a stirring element that extends into the melt can be rotated to a drive motor via a mechanical coupling.
  • a preferred circulation device is a mechanical or electromagnetic pump.
  • the second heating device and the first heating device are arranged in different oven chambers.
  • these different oven chambers can e.g. B. be separated by at least one wall, another furnace chamber or another area through which flow can flow or flow around.
  • that oven chamber (hereinafter also the first oven chamber) which has the first heating device has a smaller (e.g. average or maximum) flow cross section than the other oven chamber (hereinafter also the second oven chamber) which has the second heating device .
  • the (e.g. average or maximum) flow cross section of the first furnace chamber may not be more than 80% or not more than 50% of the (e.g. average or maximum) flow cross section the second oven chamber. In this way, a desired flow around the at least one immersion heating element can be achieved.
  • this allows the surface area of the metal melt in the second furnace chamber to be specifically enlarged for effective heat transfer by the second heating device, which is positioned outside the melt.
  • the second heating device is arranged in a (second) furnace chamber of the melting furnace, which has a loading opening for supplying metal to be melted.
  • This can be the only loading opening of the melting furnace or one of a plurality of loading openings of the melting furnace. In the latter case, it is preferably not the smallest loading opening of the melting furnace, but rather, for example, the largest or at least one that is larger than average.
  • the second oven chamber has a loading opening that is larger than the first loading opening or than the loading opening in the first oven chamber.
  • a cross section of the inflow region to the furnace chamber, which includes the second heating device can be smaller than the cross section of an outflow region of this furnace chamber.
  • Both oven chambers can therefore have loading openings, but the oven chamber with the first heating device can have small dimensions, so that, for example, only small-sized metal parts can be fed there. This also helps to reduce the risk of damage to the immersion heating element caused by solid metal.
  • an opening cross section of the charging opening in the first oven chamber can be less than half the size or less than a tenth or less than a hundredth of the opening cross section of the charging opening in the second oven chamber.
  • the metal melt flow can be generated in such a way (e.g. by appropriate positioning and/or alignment of the circulation device) that it flows from an outflow area of the (first) furnace chamber, which has the first heating device, in the direction of an inflow area. Rich of the (second) furnace chamber flows, which has the second heating device. Furthermore, it can flow from an outflow area of the second oven chamber towards an inflow area of the first oven chamber.
  • the circulation device can suck in molten metal from the first furnace chamber and convey it into the second furnace chamber.
  • the circulation device can suck in molten metal from the second furnace chamber and convey it into the first furnace chamber.
  • the circulation device is positioned near an inflow region of the furnace chamber, which has the second heating device, and/or opens into this inflow region, in particular, however, the circulation device is positioned outside the furnace chamber, which has the second heating device.
  • solid metal fed into the second furnace chamber can be flowed around at high pressures and/or high velocities, which enables rapid melting.
  • the risk can be reduced that the circulation device circulates molten metal containing solid components, which results in a corresponding problem. Risk of damage to the circulation device reduced.
  • the impurity collection chamber may be positioned between the second furnace chamber, which includes the second heating device and/or a second charging opening, and the first furnace chamber, which includes the first heating device, as viewed along the metal melt flow direction.
  • the impurity collecting chamber - viewed in the direction of flow - is preferably located after the charging Opening and/or its loading area are arranged (in particular, viewed along the flow path, closer to the loading opening than to the first and second heating devices closest, viewed in the direction of flow).
  • the contaminant collection chamber may include means (for example in the form of a surface weir) for collecting contaminants floating on or near the surface.
  • This device can be designed like a comb and/or filter-like and/or step-like and the metal melt can flow over or through it.
  • the device can generally be designed to retain contaminants floating on or near the surface. These can then be removed from the device and thus from the melting furnace.
  • the impurity collection chamber has an outflow area with an opening cross section, an upper edge of the opening cross section being lower than a minimum permissible level (k-min) of the molten metal in a relative to the impurity collection chamber (especially immediately) upstream furnace chamber.
  • the inflow area can have an opening cross section whose upper edge is higher than a maximum permissible level (k-max) of the molten metal in the mentioned upstream chamber.
  • any contaminant collection chamber can have its inflow area closer to a loading opening than its outflow area.
  • a device for circulating the oven atmosphere can be provided.
  • This device can include, for example, a blower or a fan.
  • the at least one ground weir is positioned in the extension of a side wall of a canal in such a way that an inner corner of the canal is no longer present on the ground.
  • Any bottom weirs can be positioned in such a way that a solidified melt arranged between two bottom weirs (eg viewed along a flow axis) has an almost rectangular shape, especially in a top view of the bottom.
  • a rectangular, solidified metal plate can then be lifted up out of the channel using simple tools.
  • the ground weir defines a difference in height (in other words: a step) between areas of the ring canal adjacent to the ground weir on both sides (particularly when viewed in the direction of flow).
  • the areas of the annular channel adjacent on both sides can run at an angle of more than 45° to one another, in particular at an angle of approximately 90°. Consequently, the bottom weir can be positioned in a deflection, curvature or corner area of the annular channel explained below or can border an area in which a flow direction of the molten metal flow does not run in a straight line.
  • the bottom weir can reduce the height of a correspondingly curved or deflected wall surface of the annular channel along which the molten metal flow flows. This is particularly advantageous when the metal melt solidifies, which can lead to increased stresses on such non-rectilinear wall surfaces.
  • the bottom weir can have a maximum height above the ground which corresponds to at least 10% and preferably between 15% and 40% (e.g. 20%) of a maximum level of the molten metal (e.g. a maximum level in the area of the bottom weir or immediately in front of it - and/or downstream). This enables effective stress reduction without excessive reduction of the flow area.
  • the bottom weir has a connecting channel which is designed, for example, as a recess or groove and/or which is located at a level with the bottom of the adjacent areas of the annular channel and connects these areas to one another in a melt-conducting manner.
  • a connecting channel which is designed, for example, as a recess or groove and/or which is located at a level with the bottom of the adjacent areas of the annular channel and connects these areas to one another in a melt-conducting manner.
  • a bottom weir can have a connecting channel approximately in its middle between the adjacent areas of the annular channel and thus connect these areas in a melt-conducting manner.
  • the melt can flow through this connecting channel.
  • This has the advantage that the remaining liquid flows from both areas of the ring channel, namely from the areas before and after the bottom weir, can flow to a common point where it is removed from the furnace. This reduces the number of places where a device for removing the remaining melt has to be provided.
  • An inner corner can be formed in the annular channel through the connecting channel, namely on the connecting channel. However, damage to this corner caused by contracting melt can be easily repaired with appropriate refractory materials and can generally be repaired with less effort than damage to inner corners of the ring channel side walls.
  • the melting furnace further has a furnace housing delimiting the annular channel (at least in sections) with at least one lid and a lid lifting device, which is designed to lift the lid to make the annular channel accessible.
  • a lid lifting device can include at least one actuator for lifting the lid.
  • the at least one immersion heating element (or any plurality or all immersion heating elements) can be attached to the lid and can be lifted together with the lid. In the raised state, the immersion heating element can be positioned at least partially or completely outside the furnace housing, for example for maintenance purposes.
  • the lid can be raised essentially vertically and/or in a straight line, for example in contrast to swinging the lid open.
  • heat radiation can be spatially limited to an area above the furnace housing, which makes maintenance work easier.
  • the lid lifting device can be arranged on a side of the melting furnace facing the interior. Accordingly, the lid lifting device can be serviced from the interior area.
  • the annular channel has at least one deflection area in which a flow direction of the metal melt flow is deflected by at least 45°, preferably by approximately 90°.
  • the deflection area can form a corner area or curvature area of the annular channel. In particular, it can connect two channel segments that are essentially straight, but run at an angle to one another.
  • Side wall sections of the annular channel which are arranged in front of and behind the deflection area in the direction of flow, can merge into one another in a rounded manner or be provided with a chamfer.
  • these pages can Wall sections may be encompassed by an inner side of the annular channel closer to the inner region of the melting furnace, i.e. form inner side walls in contrast to outer side walls.
  • the deflection area can therefore also be internal and/or define an inner deflection or an inner corner area.
  • side wall sections which are enclosed by an outside of the annular channel remote from the interior region of the melting furnace, can merge into one another in a rounded manner or be provided with a chamfer.
  • the annular channel and in particular its inner walls can have rounded or chamfered corner areas, for example in a deflection area mentioned above.
  • the provision of a chamfer can include connecting two wall sections that run at a large angle to one another, for example 90°, by a particularly flat intermediate section that runs at a smaller angle to each of these wall sections. This means that the deflection between the wall sections is less sharp-edged.
  • the rounded or chamfered transitions reduce stress peaks if the molten metal solidifies. These voltage spikes could otherwise damage a refractory lining of the furnace.
  • the invention also relates to a melting furnace for melting metal, including:
  • a circulation device which is set up to generate a metal melt flow flowing around the immersion heating element.
  • the invention also relates to a method for melting metal by means of a melting furnace according to any aspect disclosed herein, the method comprising, among other things: includes:
  • the procedure can include all further steps and measures to avoid any operating states, interactions and interactions described herein To provide functions of a melting furnace disclosed herein.
  • the method can also include the step of feeding metal to be melted via a loading opening, whereby the loading opening can be designed and arranged according to any variant described herein.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a melting furnace having an annular channel (for example formed in accordance with any aspect disclosed herein) in which a molten metal is circulateable, the method comprising: connecting individual modules to form at least a portion of the melting furnace , wherein each module comprises a channel segment of the annular channel and in particular an inflow opening and at least one outflow opening.
  • the modules and furnace may be constructed in accordance with any aspect disclosed herein.
  • the modules can be selected and/or combined from a plurality of modules that can in principle be installed.
  • Figure 1 is a schematic representation of a melting furnace for melting metal.
  • Figure 2 is a schematic representation of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a possible further alternative arrangement of the immersion heating elements of FIG. 2 in the melting furnace of FIG. 2
  • Figure 2' shows a schematic representation of a possible further alternative arrangement of the immersion heating elements of Figure 2 in the melting furnace of Figure 2
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a possible embodiment of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • 4 shows a schematic representation of a possible embodiment of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a possible embodiment of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a possible embodiment of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 6' shows the exemplary embodiment of FIG. 6, with gas burners being provided as second heating elements instead of heating rods,
  • FIGS. 6 shows the exemplary embodiment of FIGS. 6, with both heating elements and gas burners being provided as second heating elements
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a possible embodiment of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • Figure 11 shows a section through the second furnace chamber of the melting furnace of Figures 8 to 10
  • FIG. 12 shows a section through the second furnace chamber of the melting furnace of FIGS. 8 to 11, with a loading ramp being provided,
  • FIG. 13 shows a section through the second furnace chamber of the melting furnace of FIGS. 8 to 12, with a loading ramp with a gas burner being provided,
  • 16 shows a schematic representation of a possible embodiment of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 17 shows a sectional view of a melting furnace for melting metal according to a further exemplary embodiment
  • Figure 18 shows a division of the melting furnace from Figure 17 into individual modules
  • FIG. 19 shows a representation of a melting furnace according to a further exemplary embodiment with an annular melt channel and division into two modules
  • FIG. 20 shows a representation of a melting furnace according to a further exemplary embodiment with an annular melt channel and division into four modules
  • Figure 1 shows a schematic representation of a melting furnace 100 for melting metal.
  • the melting furnace 100 is particularly suitable for melting metals with a melting point of below 900 ° C.
  • the melting furnace includes a first furnace chamber 110.
  • the melting furnace 100 has a first loading opening 140.
  • the feed opening 140 is set up to feed metal to be melted.
  • the loading opening 140 is arranged on the furnace chamber 110 in such a way that metal to be melted, hereinafter referred to as the loading material, can be introduced from an environment 1 surrounding the melting furnace 100 through the loading opening 140 into the first furnace chamber when the loading shipping opening is open.
  • the loading opening 140 can be closed by a loading opening door 141.
  • a furnace interior comprising the furnace chamber 110 can be closed, for example through the loading opening door 140, from the environment surrounding the melting furnace.
  • the interior of the furnace can include additional furnace chambers and/or melt channels. In particular, areas of the melting furnace 100 that are designed to come into contact with molten metal are made fireproof.
  • the melting furnace 100 can be heated electrically.
  • the melting furnace 100 includes a first heating device 130 with an electrically heatable immersion heating element 131, which is arranged in the furnace chamber 110.
  • the immersion heating element 131 can be driven electrically to generate heat.
  • the immersion heating element 131 has a fireproof surface and can be immersed in molten metal to heat it.
  • the furnace chamber 110 is at least partially filled with a molten metal 101, for example molten aluminum.
  • Aluminum melt includes aluminum.
  • Aluminum melt can be, for example, an aluminum alloy.
  • About 70% of the molten metal 101, which is arranged in the melting furnace 100, is located in the furnace chamber 110.
  • the molten metal 101 flows around the immersion heating element 131.
  • the molten metal 101 has a temperature of approximately 750 ° C.
  • the melting furnace 100 includes a circulation device 120, which is set up to generate a metal melt flow, at least partially represented by the arrows 101 ', within the melting furnace.
  • the circulation device 120
  • the circulation device 120 includes a pump 121 for conveying the molten metal 101.
  • the circulation device 120 is arranged and set up in such a way that the molten metal flow 101 'between the immersion heating element 131 and the pump
  • a first melt channel which is fluidly connected to the furnace chamber 110, is fluidly connected to the suction port of the pump 121 and a second melt channel, which is fluidly connected to the furnace chamber 110, is connected to the pressure port the pump 121 connected in a fluid-conducting manner.
  • the second melt channel can open into the furnace chamber 110 next to the immersion heating element 131 and the first melt channel can open into the furnace chamber 110 at a distance from the immersion heating element 131 in such a way that the pump 121 can generate a melt flow that at least partially surrounds the immersion heating element 131. flows.
  • Loading openings of the additional furnace chambers can be dimensioned smaller than the loading opening 140.
  • the additional furnace chambers can also be suitable for receiving and melting loading material, for example in the form of metal chips.
  • the oven chamber 110 and the loading opening 140 can in particular be designed to accommodate larger loads.
  • the larger load can, for example, have metal objects, each of which has a maximum length and/or width of at least 30 cm and/or at least 40 cm and/or at least 50 cm.
  • the larger load can, for example, have metal objects, each of which has a maximum length and/or width of at most 300 cm and/or at most 200 cm and/or at most 100 cm.
  • the loading opening then has a length of 300 cm and a height of 200 cm or 200 cm x 150 cm or 100 cm x 100 cm.
  • the small-sized loading material can, for example, have metal objects that can be introduced into the oven through a loading opening that is a maximum of approximately 8 cm x 5 cm in size or approximately 60 cm x 60 cm.
  • the melting furnace includes a first furnace chamber 210 and a second furnace chamber 211.
  • the first furnace chamber 210 and the second furnace chamber 211 are formed by furnace walls 212.
  • a partition 212' separates the first oven chamber 210 from the second oven chamber 211.
  • the first oven chamber 210 and the second oven chamber 211 are fluidly connected to one another via a first connection opening 213 and a second connection opening 214.
  • the melting furnace 200 includes a circulation device 220, which is set up to generate a metal melt flow, at least partially represented by the arrows 201 ', within the melting furnace 200.
  • the circulation device 220 includes a pump 221 for conveying the molten metal 201.
  • the molten metal 201 As the flow flows around the immersion heating elements 231, the molten metal 201 is heated. It can thus be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described.
  • the immersion heating elements 231 can be arranged in a row in the direction of flow.
  • one or more additional rows of immersion heating elements 231 may be provided. They can do this Immersion heating elements 231 of a first row can be arranged exactly next to the immersion heating elements 231 of a second row. This is shown schematically in FIG. 2', whereby the immersion heating elements 231 of the first row are shown filled in and the immersion heating elements 231 of the second row are shown in dashed lines.
  • the immersion heating elements 231 of a first row can be arranged offset from immersion heating elements 231 of a second row. This is shown schematically in Figure 2", whereby the immersion heating elements 231 of the first row are shown filled and the immersion heating elements 231 of the second row are shown in dashed lines.
  • the immersion heating elements can be arranged offset in the direction of flow. This can be done in particular in such a way that - viewed from the inflow opening of the chamber - they block the flow cross section of the molten metal flow by more than 20%, as shown schematically in FIG.
  • the circulation device 220 can have a stirrer for circulating the metal melt.
  • the stirrer can, for example, be arranged at least partially outside the furnace chambers and can be electromagnetic. At least part of the stirrer can, for example, be arranged below the furnace chambers.
  • the molten metal 201 can be set in rotation. Any stirrer mentioned in the context of the exemplary embodiments can be designed according to one of the above variants.
  • the melting furnace 300 has a first loading opening 340.
  • the loading opening 340 is set up to feed metal to be melted, in particular melting material 350, in this case for example a car rim.
  • the loading opening 240 is arranged on the furnace chamber 311 in such a way that the melting material 350 from an environment 1 surrounding the melting furnace 300 through the loading opening 340 into the second furnace chamber
  • areas of the melting furnace 300 that are designed to come into contact with molten metal are made fireproof.
  • the oven chamber 310 and the oven chamber 311 are at least partially fireproof.
  • the fireproof areas are designed to withstand temperatures of up to 1500 °C and/or up to 1100 °C and/or up to 600 °C.
  • a metal melt located in the melting furnace, in particular in the furnace chamber 110 can be heated to temperatures of at least 300 ° C and / or at least 420 ° C and / or at least 600 ° C and / or a maximum of 900 ° C.
  • the melting furnace 300 can be heated electrically.
  • the melting furnace 300 includes a first heating device 330 with electrically heatable immersion heating elements 331, which are arranged in the furnace chamber 310.
  • Preferably, six immersion heating elements 331 are arranged in the oven chamber 310.
  • the immersion heating elements 331 can be driven electrically to generate heat.
  • the immersion heating elements 331 have a fireproof surface and can be immersed in molten metal to heat it.
  • the furnace chambers 310 and 311 are at least partially filled with the molten metal 301, for example molten aluminum.
  • the aluminum melt includes aluminum.
  • the aluminum melt can be, for example, an aluminum alloy.
  • the molten metal 301 has a temperature of approximately 750 °C.
  • the melting furnace 300 includes a circulation device 320, which is set up to generate a metal melt flow, at least partially represented by the arrows 301 ', within the melting furnace 300.
  • the circulation device 320 includes a pump 321 for conveying the molten metal 301.
  • the second connection opening 313 is arranged upstream in front of the immersion heating elements 231, so that the metal melt 301, which is conveyed by the pump 321, flows through the first furnace chamber 310, flows around the immersion heating elements 331, flows into the pump 321 and then through the second connection opening 314 into the second oven chamber 311 flows. It can thus be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described.
  • the immersion heating elements 331 can be arranged in three rows in the flow direction. Alternatively, another or several additional rows or only one or two rows of immersion heating elements 331 can be provided.
  • the immersion heating elements 331 of a first row can be arranged offset from immersion heating elements 331 of a second row.
  • the immersion heating elements 331 of a first row can alternatively be arranged one behind the other or in alignment with the immersion heating elements 331 of a second row. This is shown schematically in Figure 3.
  • Some immersion heating elements 331 can also be arranged downstream in alignment with one another and some further immersion heating elements 331 can be arranged offset from one another downstream.
  • melting material 350 is located in the furnace chamber 311.
  • the molten metal 301 flows around the melting material 350 located in the furnace chamber 311 and heats it so that it melts.
  • the molten metal 301 flows from the pressure port of the pump 331 from the connection opening 314 through the second furnace chamber 311, flows around the melting material 350 and flows through the connection opening 313, flows around the immersion heating elements 331 in the first furnace chamber 310 and flows to the suction port of the pump 321.
  • the circulation device 320 can have a stirrer for circulating the metal melt 301.
  • the stirrer can, for example, be arranged outside the furnace chambers and can be electromagnetic.
  • the stirrer can, for example, be arranged below the oven chambers.
  • the exemplary embodiment of FIG. 3 can additionally have a second heating device (not shown).
  • the second heating device can be arranged in the area of the second furnace chamber 311.
  • the second heating device can in particular be an electrical heating device.
  • the second heating device can be arranged in an area that does not come into contact with melt.
  • the second heating device can be arranged above the melt.
  • the second heating device can include second heating elements in the form of heating rods, heating plates, heating panels or heating coils.
  • the second heating device can include heating elements in the form of gas burners.
  • the heating elements can be arranged under a ceiling of an oven chamber, in particular one or both of the oven chambers 310, 311.
  • the heating elements are in particular electrically operated. When switched on, the heating elements can radiate heat so that the melt below the second heating elements is heated.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a melting furnace 400 for melting metal. 4 shows the melting furnace 400 in a horizontal section through the melting furnace 400 in a top view.
  • the melting furnace 400 is particularly suitable for melting metals with a melting point of below 900 °C.
  • the melting furnace 400 is particularly suitable for melting both melting material 450, for example in the form of metal chips, and lumpy loading material 450', for example the size of a car rim.
  • the melting furnace includes a first furnace chamber 410 and a second furnace chamber 411.
  • the first furnace chamber 410 and the second furnace chamber 411 are formed by furnace walls 412.
  • a partition 412' separates the first oven chamber 410 from the second oven chamber 411.
  • the first oven chamber 410 and the second oven chamber 411 are fluidly connected to one another via a first connection opening 413 and a second connection opening 414.
  • the feeding opening 440' is set up to feed metal to be melted, in particular melting material 450', in this case for example a car rim.
  • the loading opening 440' is arranged on the furnace chamber 411 in such a way that the melting material 450' can be introduced from an environment 1 surrounding the melting furnace 400 through the loading opening 440' into the second furnace chamber 411 when the loading opening 440' is open .
  • the loading opening 440' has a width of 60 cm and a height of 60 cm.
  • the loading opening 440' can be closed by a loading opening door 441'.
  • the second loading opening 440' is arranged at a second end of the second oven chamber 411 in the area of the first connection opening 413.
  • a furnace interior, comprising the furnace chamber 410 and the second furnace chamber 411, can be closed from the environment 1 surrounding the melting furnace 400 through the loading opening doors 440 and 440'.
  • areas of the melting furnace 400 that are designed to come into contact with molten metal are made fireproof.
  • the oven chamber 410 and the oven chamber 411 are at least partially fireproof.
  • the fireproof areas are designed to withstand temperatures of up to 1500 °C and/or up to 1100 °C and/or up to 600 °C.
  • a metal melt located in the melting furnace, in particular in the furnace chamber 110 can be heated to temperatures of at least 300 ° C and / or at least 420 ° C and / or at least 600 ° C and / or a maximum of 900 ° C.
  • the melting furnace 400 can be heated electrically.
  • the melting furnace 400 includes a first heating device 430 with electrically heatable immersion heating elements 431, which are arranged in the furnace chamber 410.
  • Preferably, six immersion heating elements 431 are arranged in the oven chamber 410.
  • the immersion heating elements 431 can be driven electrically to generate heat.
  • the immersion heating elements 431 have a fireproof surface and can be immersed in molten metal to heat it.
  • the furnace chambers 410 and 411 are at least partially filled with the molten metal 401, for example molten aluminum.
  • the aluminum melt includes aluminum.
  • the aluminum melt can be, for example, an aluminum alloy.
  • About 20% of the molten metal 401, which is arranged in the melting furnace 400, is located in the furnace chamber 411.
  • About 80% of the molten metal 201 is located in the furnace chamber 410
  • Melting furnace 400 is arranged.
  • the molten metal 401 has a temperature of approximately 750 °C.
  • the melting furnace 400 includes a circulation device 420, which is set up to generate a metal melt flow, at least partially represented by the arrows 401 ', within the melting furnace 400.
  • the circulation device 420 includes a pump 421 for conveying the molten metal 401.
  • the circulation device 420 is arranged and set up in such a way that the molten metal flow 401 'circulates between the immersion heating elements 431 and the pump 421.
  • the pump 431 is arranged in the first furnace chamber 410.
  • a pressure port of the pump 421 is sealingly connected to the second connection opening 414 in such a way that molten metal 401, which flows through the second connection opening, initially flows through the pump 421.
  • a suction port of the pump 421 is arranged facing the immersion heating elements 431.
  • the second connection opening 413 is arranged upstream in front of the immersion heating elements 231, so that the metal melt 401, which is conveyed by the pump 421, flows through the first furnace chamber 410, flows around the immersion heating elements 431, flows into the pump 421 and then through the second connection opening 414 flows into the second furnace chamber 411.
  • the molten metal 401 is heated. It can thus be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described.
  • the immersion heating elements 431 can be arranged in three rows in the direction of flow. Alternatively, one or more additional rows or only one or two rows of immersion heating elements 431 can be provided.
  • the immersion heating elements 431 of a first row can be arranged offset from immersion heating elements 431 of a second row.
  • the immersion heating elements 431 of a first row can alternatively be arranged one behind the other or in alignment with the immersion heating elements 431 of a second row. This is shown schematically in Figure 4.
  • Some immersion heating elements 431 can also be arranged downstream in alignment with one another and some further immersion heating elements 431 can be arranged offset from one another downstream.
  • melting material 450 is located in the furnace chamber 411.
  • the molten metal 401 flows around the melting material 450 located in the furnace chamber 411 and heats it so that it melts.
  • the molten metal 401 flows from the pressure port Pump 431 from the connection opening 414 through the second furnace chamber 411, flows around first the melting material 450, then the melting material 450 'and flows through the connection opening 413, flows around the immersion heating elements 431 in the first furnace chamber 410 and flows to the suction port of the pump 421.
  • the first Feed opening 440 is arranged closer to the pressure port of the pump 421 than the second feed opening 440 '.
  • the circulation device 420 can have a stirrer for circulating the metal melt 401.
  • the stirrer can, for example, be arranged outside the furnace chambers and can be electromagnetic.
  • the stirrer can, for example, be arranged below the oven chambers.
  • the exemplary embodiment of FIG. 4 can additionally have a second heating device (not shown).
  • the second heating device can be arranged in the area of the second oven chamber 411.
  • the second heating device can in particular be an electrical heating device.
  • the second heating device can be arranged in an area that does not come into contact with melt.
  • the second heating device can be arranged above the melt.
  • the second heating device can comprise second heating elements in the form of heating rods, heating plates, heating panels or heating coils.
  • the second heating device can include heating elements in the form of gas burners.
  • the heating elements can be arranged under a ceiling of an oven chamber, in particular one or both of the oven chambers 410, 411.
  • the heating elements are in particular electrically operated. When switched on, the heating elements can radiate heat so that the melt below the second heating elements is heated.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a melting furnace 500 for melting metal.
  • the melting furnace 500 is shown in a horizontal section through the melting furnace 500 in a top view.
  • the melting furnace 500 is particularly suitable for melting metals with a melting point of below 900 °C.
  • the melting furnace 500 is particularly suitable for lumpy feed material (melting material 550), for example in the Size of a car rim, to melt. Furthermore, the melting furnace 500 is suitable for holding and melting several larger metal parts at the same time.
  • the melting furnace includes a first furnace chamber 510 and a second furnace chamber 511.
  • the first furnace chamber 510 and the second furnace chamber 511 are formed by furnace walls 512.
  • a partition 512' separates the first oven chamber 510 from the second oven chamber 511.
  • first connection opening 513 and a second connection opening 514 are fluidly connected to one another via a first connection opening 513 and a second connection opening 514.
  • the loading opening 540 can be introduced when the loading opening 540 is open.
  • the loading opening 540 has a width of 60 cm and a height of 60 cm.
  • a conveyor or a robot can be connected to the loading opening so that loading material can be automatically introduced into the melting furnace 500.
  • the loading opening 540 can be closed by a loading opening door 541.
  • a furnace interior, comprising the furnace chamber 510 and the second furnace chamber 511, can be closed by the loading opening door 541 from the environment 1 surrounding the melting furnace.
  • the melting furnace 500 has a second loading opening 540'.
  • the feeding opening 540' is set up to feed metal to be melted, in particular melting material 550', in this case for example a large number of metal bars.
  • the loading opening 540' is arranged on the furnace chamber 511 in such a way that the melting material 550' can be introduced from an environment 1 surrounding the melting furnace 500 through the loading opening 540' into the second furnace chamber 511 when the loading opening 540' is open.
  • the loading opening 540' has a width of 150 cm and a height of 120 cm. This has the advantage that larger quantities of charging material can be introduced into the second oven chamber at the same time. For example, the loading material can be tipped from a collecting container through the loading opening 540 '.
  • the melting furnace 500 can be heated electrically.
  • the melting furnace 500 includes a first heating device 530 with electrically heatable immersion heating elements 531, which are arranged in the furnace chamber 510.
  • Preferably, six immersion heating elements 531 are arranged in the oven chamber 510.
  • the immersion heating elements 531 can be driven electrically to generate heat.
  • the immersion heating elements 531 have a fireproof surface and can be immersed in molten metal to heat it.
  • the melting furnace 500 includes a circulation device 520, which is set up to generate a metal melt flow, at least partially represented by the arrows 501 ', within the melting furnace 500.
  • the circulation device 520 includes a pump 521 for conveying the molten metal 501.
  • the circulation device 520 is arranged and set up in such a way that the molten metal flow 501 'circulates between the immersion heating elements 531 and the pump 521.
  • the pump 521 is arranged in the first furnace chamber 510.
  • a pressure port of the pump 521 is sealingly connected to the second connection opening 514 in such a way that molten metal 501, which flows through the second connection opening, initially flows through the pump 521.
  • a suction port of the pump 521 is arranged facing the immersion heating elements 531.
  • the second connection opening 513 is arranged upstream in front of the immersion heating elements 531, so that the metal melt 501, which is conveyed by the pump 521, flows through the first furnace chamber 510, flows around the immersion heating elements 531, flows into the pump 521 and then through the second connection opening 514 flows into the second furnace chamber 511. It can thus be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described.
  • melting material 550 is located in the furnace chamber 511.
  • the circulation device 520 can have a stirrer for circulating the metal melt 501.
  • the stirrer can, for example, be arranged outside the furnace chambers and can be electromagnetic.
  • the stirrer can, for example, be arranged below the oven chambers.
  • the exemplary embodiment of FIG. 5 can additionally have a second heating device (not shown).
  • the second heating device can be arranged in the area of the second oven chamber 511.
  • the second heating device can in particular be an electrical heating device.
  • the second heating device can be arranged in an area that does not come into contact with melt.
  • the second heating device can be arranged above the melt.
  • the second heating device can comprise second heating elements in the form of heating rods, heating plates, heating panels or heating coils.
  • the second heating device can include heating elements in the form of gas burners.
  • the heating elements can be arranged under a ceiling of an oven chamber, in particular one or both of the oven chambers 510, 511.
  • the heating elements are in particular electrically operated. When switched on, the heating elements can radiate heat so that the melt below the second heating elements is heated.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a melting furnace 600 for melting metal. 6 shows the melting furnace 600 in a horizontal section through the melting furnace 600 in a top view.
  • the melting furnace 600 is particularly suitable for melting metals with a melting point of below 1600 °C.
  • the melting furnace includes a first furnace chamber 610 and a second furnace chamber 611.
  • the first furnace chamber 610 and the second furnace chamber 611 are formed by furnace walls 612.
  • a partition 612' separates the first oven chamber 610 from the second oven chamber 611.
  • the first oven chamber 610 and the second oven chamber 611 are fluidly connected to one another via a first connection opening 613 and a second connection opening 614.
  • the melting furnace 600 has a first loading opening 640.
  • the loading opening 640 is set up to feed what is to be melted Metal.
  • the loading opening 640 is arranged on the furnace chamber 611 in such a way that metal to be melted from an environment 1 surrounding the melting furnace 600 can be introduced into the second furnace chamber 611 through the loading opening 640 when the loading opening 640 is open.
  • the loading opening 640 has a width of 120 cm and a height of 120 cm.
  • the loading opening 640 can be closed by a loading opening door 641.
  • a furnace interior, comprising the furnace chamber 610 and the second furnace chamber 611, can be closed by the loading opening door 640 from the environment 1 surrounding the melting furnace.
  • the melting furnace 600 can be heated electrically.
  • the melting furnace 600 includes a first heating device 630 with electrically heatable immersion heating elements 631, which are arranged in the furnace chamber 610.
  • the immersion heating elements 631 can be driven electrically to generate heat.
  • the immersion heating elements 631 have a fireproof surface and can be immersed in molten metal to heat it.
  • the furnace chambers 610 and 611 are at least partially filled with the molten metal 601, for example molten aluminum.
  • the aluminum melt includes aluminum.
  • the aluminum melt can be, for example, an aluminum alloy.
  • About 60% of the molten metal 601, which is arranged in the melting furnace 600, is located in the furnace chamber 611.
  • the molten metal 601 has a temperature of approximately 750 °C.
  • the melting furnace 600 includes a circulation device 620, which is set up to generate a flow of molten metal, at least partially represented by the Arrows 601 ', within the melting furnace 600 to produce.
  • the circulation device 620 includes a pump 621 for conveying the molten metal 601.
  • the circulation device 620 is arranged and set up in such a way that the molten metal flow 601 'circulates between the immersion heating elements 631 and the pump 621.
  • the pump is arranged in the first furnace chamber 610.
  • a suction port of the pump 621 is sealingly connected to the first connection opening in such a way that molten metal 601, which flows through the first connection opening, flows into the pump 621.
  • a pressure port of the pump 621 is arranged facing the immersion heating elements 631.
  • the second connection opening is arranged downstream behind the immersion heating elements 631, so that the metal melt 601, which is conveyed by the pump, flows through the first furnace chamber, flows around the immersion heating elements 631 and then flows through the second connection opening 614 into the second furnace chamber 611. It can thus be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described.
  • the immersion heating elements 631 can be arranged in a row in the flow direction. Alternatively, a further or several further rows of immersion heating elements 631 may be provided.
  • the immersion heating elements 631 of a first row can be arranged exactly under immersion heating elements 631 of a second row (analogous to the arrangement of the immersion heating elements 231 and as already described above with reference to FIG. 2 ').
  • the immersion heating elements of a first row can be arranged offset from immersion heating elements of a second row (analogous to the arrangement of the immersion heating elements 231 and as already described above with reference to FIG. 2").
  • a second heating device 660 is arranged in the area of the second oven chamber 611.
  • the second heating device can in particular be an electrical heating device.
  • the second heating device can be arranged in an area in the furnace chamber 611 that does not come into contact with melt.
  • the second heating device can be arranged above the melt.
  • the second heating device 660 comprises second heating elements 661 in the form of heating rods which are arranged under a ceiling of the second oven chamber 611. The heating elements are electrically operated. When switched on, the heating elements radiate heat so that the melt is heated in the area of the second heating chamber 611.
  • Figure 6' corresponds to Figure 6, with gas burners being provided as second heating elements 661 instead of heating elements. Only a gas burner is shown as an example. However, a single or several gas burners can be provided. The melt 601 underneath can be heated using the gas burner.
  • Figure 6" corresponds to Figure 6, with gas burners also being provided as second heating elements 661 in addition to heating elements.
  • the gas burner can be arranged closer to the loading opening 640 than the heating elements. This results in heat transfer from the gas flame to the area near the charging opening, in which the melting material is located immediately after it has been charged. This accelerates the melting process.
  • a reverse order heating elements closer to the loading opening 640 than gas burners.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a melting furnace 700 for melting metal. 7 shows the melting furnace 700 in a horizontal section through the melting furnace 700 in a top view.
  • the melting furnace 700 is particularly suitable for melting metals with a melting point of below 900 °C.
  • the melting furnace 700 is particularly suitable for lumpy feed material (melting material 750), for example in the Size of a car rim, to melt. Furthermore, the melting furnace 700 is suitable for holding and melting several larger metal parts at the same time.
  • the melting furnace includes a first furnace chamber 710 and a second furnace chamber 711.
  • the first furnace chamber 710 and the second furnace chamber 711 are formed by furnace walls 712.
  • a partition 712' separates the first oven chamber 710 from the second oven chamber 711.
  • first connection opening 713 and a second connection opening 714 are fluidly connected to one another via a first connection opening 713 and a second connection opening 714.
  • the melting furnace 700 has a first loading opening 740.
  • the feeding opening 740 is set up to feed metal to be melted, in particular melting material 750, in this case for example a car rim.
  • the loading opening 740 is arranged on the furnace chamber 711 in such a way that the melting material 750 from an environment 1 surrounding the melting furnace 700 passes through the loading opening 740 into the second furnace chamber
  • the loading opening 711 can be introduced when the loading opening 740 is open.
  • the loading opening 740 has a width of 120 cm and a height of 120 cm.
  • a conveyor or a robot can be connected to the loading opening so that loading material can be automatically introduced into the melting furnace 700.
  • the loading opening 740 can be closed by a loading opening door 741.
  • a furnace interior, comprising the furnace chamber 710 and the second furnace chamber 711, can be closed by the loading opening door 740 from the environment 1 surrounding the melting furnace.
  • the melting furnace 700 has a second loading opening 740'.
  • the feeding opening 740' is set up to feed metal to be melted, in particular melting material 750', in this case for example a large number of metal bars.
  • the loading opening 740' is arranged on the furnace chamber 711 in such a way that the melting material 750' can be introduced from an environment 1 surrounding the melting furnace 700 through the loading opening 740' into the second furnace chamber 711 when the loading opening 740' is open.
  • the loading opening 740' has a width of 100 cm and a height of 100 cm. This has the advantage that larger quantities of charging material can be introduced into the second oven chamber at the same time. For example, the load from a collecting container can be tipped through the loading opening 740 '.
  • the melting material 750' can, for example, be returns from a casting process.
  • the melting furnace can have receiving devices for one on an outer wall have such a collection container.
  • a conveyor or a robot can be connected to the loading opening so that loading material can be automatically introduced into the melting furnace 700.
  • the loading opening 740' can be closed by a loading opening door 741'.
  • a furnace interior, comprising the furnace chamber 710 and the second furnace chamber 711, can be closed from the environment 1 surrounding the melting furnace through the loading opening door 741 '.
  • areas of the melting furnace 700 that are designed to come into contact with molten metal are made fireproof.
  • the oven chamber 710 and the oven chamber 711 are at least partially fireproof.
  • the fireproof areas are designed to withstand temperatures of at least -50 °C and/or at least -20 °C and/or at least 0 °C.
  • the fireproof areas are designed to withstand temperatures of up to 1500 °C and/or up to 1100 °C and/or up to 600 °C.
  • a metal melt located in the melting furnace, in particular in the furnace chamber 110 can be heated to temperatures of at least 300 ° C and / or at least 420 ° C and / or at least 600 ° C and / or a maximum of 900 ° C.
  • the melting furnace 700 can be heated electrically.
  • the melting furnace 700 includes a first heating device 730 with electrically heatable immersion heating elements 731, which are arranged in the furnace chamber 710.
  • Preferably, six immersion heating elements 731 are arranged in the oven chamber 710.
  • the immersion heating elements 731 can be driven electrically to generate heat.
  • the immersion heating elements 731 have a fireproof surface and can be immersed in molten metal to heat it.
  • the furnace chambers 710 and 711 are at least partially filled with the molten metal 701, for example molten aluminum.
  • the aluminum melt includes aluminum.
  • the aluminum melt can be, for example, an aluminum alloy.
  • About 20% of the molten metal 701, which is arranged in the melting furnace 700, is located in the furnace chamber 711.
  • About 80% of the molten metal 201, which is arranged in the melting furnace 700, is located in the furnace chamber 710.
  • the molten metal 701 has a temperature of approximately 750 °C.
  • the melting furnace 700 includes a circulation device 720, which is set up to generate a metal melt flow, at least partially represented by the arrows 701 ', within the melting furnace 700.
  • the circulation device 720 includes a pump 721 for conveying the molten metal 701.
  • the circulation device 720 is arranged and set up in such a way that the molten metal flow 701 'circulates between the immersion heating elements 731 and the pump 721.
  • the pump 721 is arranged in the first furnace chamber 710.
  • a pressure port of the pump 721 is sealingly connected to the second connection opening 714 in such a way that molten metal 701, which flows through the second connection opening, initially flows through the pump 721.
  • a suction port of the pump 721 is arranged facing the immersion heating elements 731.
  • the second connection opening 713 is arranged upstream of the immersion heating elements 731, so that the metal melt 701, which is conveyed by the pump 721, flows through the first furnace chamber 710, flows around the immersion heating elements 731, flows into the pump 721 and then through the second connection opening 714 flows into the second furnace chamber 711. It can thus be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described.
  • the immersion heating elements 731 can be arranged in three rows in the flow direction. Alternatively, another or several additional rows or only one or two rows of immersion heating elements 731 may be provided.
  • the immersion heating elements 731 of a first row can be arranged offset from immersion heating elements 731 of a second row.
  • the immersion heating elements 731 of a first row can alternatively be arranged one behind the other or in alignment with the immersion heating elements 731 of a second row. This is shown schematically in Figure 7.
  • Some immersion heating elements 731 can also be arranged downstream in alignment with one another and some further immersion heating elements 731 can be arranged offset from one another downstream.
  • the loading opening 740 is located directly behind the connection opening 714 in the direction of flow. If melting material 750 has been introduced into the furnace chamber 711 via the loading opening 740, melting material 750 is located in the furnace chamber 711. When the pump 721 is switched on, the molten metal 701 flows around that located in the furnace chamber 711 Melt material 750 and heats it so that it melts. The molten metal 701 flows from the pressure port of the pump 731 from the connection opening 714 into the second furnace chamber and initially flows around the melting material 750.
  • the charging opening 740 ' is located in the flow direction behind the connecting opening 714 and behind the charging opening 740. After the metal melt 101 the melting material 750, it flows around the melting material 750 ', which was introduced via the loading opening 740'.
  • the molten metal 701 When flowing through the second furnace chamber 711, the molten metal 701 first flows around the melting material 750 and then the melting material 750 'and then flows through the connection opening 713, flows around the immersion heating elements 731 in the first furnace chamber 710 and flows to the suction port of the pump 721.
  • the circulation device 720 can have a stirrer for circulating the metal melt 701.
  • the stirrer can, for example, be arranged outside the furnace chambers and can be electromagnetic.
  • the stirrer can, for example, be arranged below the oven chambers.
  • FIG 8 shows a schematic, perspective view of a melting furnace 800, which is shown partially cut in order to illustrate a furnace interior.
  • the melting furnace 800 can be filled with molten metal.
  • the melting furnace 800 shown has a first furnace chamber 810, in which a first heating device 830 comprising immersion heating elements 831 are arranged.
  • the immersion heating elements 831 one of which is provided with the reference number 831 as an example, are electrical heating elements.
  • a second oven chamber 811 is provided, which is fluidly connected to the first oven chamber 810.
  • the melting furnace 800 includes further furnace chambers 811', 811" and 811'", which are also fluidly connected to the first furnace chamber 810 and the second furnace chamber 811.
  • the A circulation device 820 is arranged upstream in front of the furnace chamber 811.
  • the circulation device 820 includes a pump 821.
  • a pressure port (ie a pressure side) of the pump 821 faces the furnace chamber 811, and a suction port (ie a suction side) of the pump 821 faces the furnace chamber 810.
  • the pump 821 circulates a metal melt located inside the furnace so that it is conveyed from the first furnace chamber into the furnace chamber 811 'with the pump 821 and from there conveyed into the second furnace chamber 811, from where it is conveyed again via a furnace chamber.
  • chamber 811"' flows into the first furnace chamber 810. It can therefore be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described.
  • the size ratios of the oven chamber 810, 811, 811', 811", 811'" are examples.
  • the oven chamber 811 can be dimensioned smaller.
  • it can only be dimensioned comparatively large if its loading opening 840 is designed to be sufficiently large for any return parts (i.e. defective castings that need to be remelted).
  • the furnace chamber 811' which is arranged in the flow direction between the second furnace chamber 811 and the first furnace chamber 810, is designed as an impurity collection chamber.
  • An opening (not shown) for connecting a tapping valve is provided on the furnace chamber in the area of the lower recess.
  • a second heating device 860 is arranged on a ceiling.
  • the heating device includes heating elements 861, which are designed as electrical heating elements. Additionally or alternatively, the heating elements can also be designed as gas burners.
  • the melting furnace also has a removal pocket 811' v , which is arranged on the chamber 811' and is fluidly connected to it.
  • a cleaning opening 870 (see FIG. 11) is provided on the oven chamber 811.
  • the cleaning opening 870, the loading openings 840 and 840 'each have a lid or a door for closing, but these are not shown in Figure 8.
  • Figure 9 shows the melting furnace 800 of Figure 8 in a section along a plane defined by the lines A and B drawn in Figure 8.
  • FIG. 11 shows a section through the oven chamber 811 in the vertical direction along the line C shown in Figure 8.
  • the loading opening 840 is clearly visible.
  • a loading opening door (not shown) for closing the loading opening is arranged on the loading opening 840.
  • the cleaning opening 870 is closed by a cleaning opening door 870'.
  • the arrows 801' show schematically the flow of the metal melt from the inflow opening 814 in the direction of the outflow opening 813.
  • An outer wall of the oven chamber 811, on which the loading opening 840 is formed, can be formed as an inclined plane (also referred to as a cleaning slope) 8401 (as shown in FIG. 11).
  • a loading ramp 8402 can be formed at the loading opening 840 in addition to or as an alternative to the cleaning slopes 8401.
  • the loading ramp 8402 is arranged in particular above a metal melt level k. This allows metal parts to dry on the loading ramp 8402.
  • one or more gas burners 862 can be arranged for heating the metal arranged on the loading ramp 8402, as shown, for example, in FIG. 13.
  • the melting furnace includes a first furnace chamber 1510 and a second furnace chamber 1511.
  • the first furnace chamber 1510 and the second furnace chamber 1511 are formed by furnace walls 1512.
  • a partition 1512' separates the first oven chamber 1510 from the second oven chamber 1511.
  • the partition is arranged such that it forms an interior region 15121.
  • the first oven chamber 1510 and the second oven chamber 1511 are fluidly connected to one another via a first connection opening 1513 and a second connection opening 1514.
  • the loading opening 1540 and/or 1540' and/or 1540" for the loading parts can be arranged vertically or almost vertically. This means a Angle between the vertical and the plane of the loading opening can in particular be less than 45°, preferably less than 25° and/or equal to 0° or greater than 0°.
  • the charging opening 1540 and/or 1540' and/or 1540" can be arranged horizontally or almost horizontally, so that the charging parts are introduced into the melt from above. This means that an angle between the horizontal and the plane of the charging opening can in particular be less than 45°, preferably less than 25° and/or equal to 0° or greater than 0°.
  • the cover of the loading opening can then be a lid which is pivoted upwards around the corresponding loading opening 1540 and/or 1540' and/or 1540 " to release.
  • One or more of the loading openings can be arranged horizontally as described above and one or more loading openings can be arranged vertically as described above.
  • the width of the loading chamber can be greater than the width of the inflow opening or the outflow opening of the corresponding furnace chamber. This is shown in Figure 16 as an example for the loading chamber 1511 at the loading opening 1540'
  • the melting furnace 1500 has a second loading opening 1540'.
  • the loading opening 1540' is set up to feed metal to be melted, in particular melting material 1550', in this case for example a large number of metal bars.
  • the loading opening 1540' is arranged on the furnace chamber 1511 in such a way that the melting material 1550' can be introduced from an environment 1 surrounding the melting furnace 1500 through the loading opening 1540' into the second furnace chamber 1511 when the loading opening 1540' is open.
  • the loading opening 1540' has a width of 150 cm and a height of 120 cm. This has the advantage that larger quantities of charging material can be introduced into the second oven chamber at the same time. For example, the loading material can be tipped from a collecting container through the loading opening 540 '.
  • the second connection opening 1513 is arranged upstream in front of the immersion heating elements 1531, so that the metal melt 1501, which is conveyed by the pump 1521, flows through the first furnace chamber 1510, thereby flowing around the immersion heating elements 1531, flows into the pump 1521 and then through the second Connection opening 1514 flows into the second furnace chamber 1511. It can thus be seen that the molten metal circulates within the melting furnace 100.
  • the flow path runs through a type of annular channel, which in particular includes all of the furnace chambers described. As the flow flows around the immersion heating elements 1531, the molten metal 1501 is heated.
  • the immersion heating elements 1531 can be arranged in a row in the direction of flow.
  • one or more additional rows or only one or two rows of immersion heating elements 1531 can be provided.
  • the immersion heating elements 1531 of a first row can be arranged offset from the immersion heating elements 1531 of a second row.
  • the immersion heating elements 1531 of a first row can alternatively be arranged one behind the other or in alignment with the immersion heating elements 1531 of a second row.
  • Some immersion heating elements 1531 can also be arranged downstream in alignment with one another and some further immersion heating elements 1531 can be arranged offset from one another downstream.
  • the second circulation device 1520' in particular the second pump 1521', is arranged downstream behind the first circulation device.
  • the second pump 1521' is arranged in particular between the feed opening 1540" and the feed opening 1540'.
  • the exemplary embodiment of FIG. 16 can additionally have a second heating device (not shown).
  • the second heating device can be arranged in the area of the second furnace chamber 1511.
  • the second heating device can in particular be an electrical heating device.
  • the second heating device can be arranged in an area that does not come into contact with melt.
  • the second heating device can be arranged above the melt.
  • the second heating device can comprise second heating elements in the form of heating rods.
  • the second heating device can comprise heating elements in the form of gas burners.
  • the heating elements can be arranged under a ceiling of an oven chamber, in particular one or both of the oven chambers 1510, 1511.
  • the heating elements are in particular electrically operated. When switched on, the heating elements can radiate heat so that the melt is heated below the second heating elements.
  • the ring channel 1710 is, for example, rectangular.
  • a flow of molten metal circulates in the annular channel 1710.
  • Exemplary flow arrows 1702 indicate a direction of flow, which can also be the other way around.
  • the flow arrows 1702 also indicate an opening in an intermediate wall in the annular channel 1710, which lies outside the cutting plane, by means of which the annular channel 1710 assumes a continuous or closed annular shape.
  • the annular channel 1710 includes a circulation device 1720, preferably in the form of a pump. This conveys a molten metal, for example, clockwise or counterclockwise through the ring channel 1710.
  • the annular channel 1710 further comprises heating devices 1730, each with, for example, five immersion heating elements 1731. All of the immersion heating elements 1731 are offset transversely to a flow direction (see arrow 1702) and are therefore positioned outside the flow shadows of the other respective immersion heating elements 1731.
  • the annular channel 1710 has a plurality of rectilinear areas 1712, which are angled to each adjacent rectilinear area 1712, here by approximately 90°, for example.
  • the straight areas 1712 are connected to one another via deflection areas 1714.
  • An inner wall 1711 of the annular channel 1710 is rounded or chamfered in the area of the deflection areas 1714, as explained in more detail below.
  • a ground weir 1740 is positioned in or adjacent to at least some of the deflection areas 1714. This defines a height step within the ring channel 1710 and in particular an increase in the channel floor in or adjacent to the deflection areas 1714. This reduces a free wall area on the inner wall 1711 in the region of the deflection areas 1714, against which the molten metal can rest.
  • the ring canal 1710 is divided into straight sections up to the height of the ground weirs 1740. This makes it possible to reduce stress peaks that could occur more frequently on non-straight wall areas of the cattle channel 1710 as a result of a potentially solidifying metal melt.
  • the corners 1715 of some of the deflection areas 1714 are marked, these corners 1715 being chamfered to additionally reduce stress peaks in the event of a solidifying molten metal.
  • the inner corners 1715 of the inner wall 1711 and/or near the inner area 1752 are chamfered accordingly, since higher stresses occur there.
  • a further advantage of the chamfered inner corners 1715 is a reduction of flow dead areas in the direction of flow behind the corners 1715 and a reduction of flow separations in the area of the corners 1715.
  • FIG 18 shows a division of the melting furnace 1700 from Figure 17 into individual modules which are numbered 1-12.
  • the modules 1-12 are lined up along a flow direction through the ring channel 1710.
  • Each module 1-12 is connected to a module 1-12 preceding it in the direction of flow and following it in the direction of flow in a melt-conducting manner and in a fluid-tight manner with respect to the molten metal.
  • modules 1-12 can be flexibly selected, flexibly arranged and connected to one another.
  • each module 1, 2 has a rectangular shape that is open on one side, for example in relation to their outer outline in the top view shown.
  • connection areas 2000 for fluid-tight and mechanical connection to the other module 1, 2.
  • the connection areas 2000 each include an opening through which melt can be exchanged with the corresponding other module 1, 2. Depending on the direction of flow, this opening acts as an inflow or outflow opening.
  • the connection areas 2000 also each include flange areas 2010, which serve as interfaces for connecting the connection areas 2000 to one another.
  • the flange areas 2010 can, for example, run around the outside of a furnace housing enclosed by the modules 1, 2 near the connection areas 2000 in a ring shape.
  • modules 1, 2 define a ring channel 2012, which runs around a free interior area 2014. Furthermore, one of the modules 1 includes a circulation device 2016 and, for example, both modules 1, 2 include immersion heating elements 2018. A position of a metal feed via a loading opening, not shown separately, is indicated by an arrow 2020. A position of melt removal via a tapping opening, melt removal pump or other device (not shown separately) is indicated by an arrow 2022.
  • FIG. 20 shows an alternative configuration of a melting furnace 100 according to a further exemplary embodiment, wherein the melting furnace 100 is composed of exactly four modules 1-4.
  • Two of the modules 1, 2 are designed similarly to the variant from FIG. 19, but are not directly connected to one another. Instead, they are indirectly connected to one another via further modules 3, 4, with each of the further modules 3, 4 defining a section of a vertically extending transverse side of the melting furnace in the top view from FIG.
  • these further modules 3, 4 define comparatively shorter sections of the annular channel 2012 and both of the further modules 3, 4 have immersion heating elements 2018.
  • the other modules 3, 4 also each have connection areas 2000 and flange areas 2010 of the type explained above.
  • Figure 21 shows a view of an individual module 1780 of the melting furnace 1700 from Figures 17 & 18, the individual module 1780 comprising a lid lifting device 1790.
  • the individual module 1780 like each of the modules 1-12 from FIG. 18, includes an inflow opening 1792 and an outflow opening 1794 facing away from the viewer. Depending on the direction of flow, the functional assignment of the inflow and outflow can change between the openings 1792, 1794. Exemplary flow arrows 1702 through the individual module 1780 are shown in FIG. 21.
  • the individual module 1780 includes a cover 1796.
  • the immersion heating element 1731 is attached to this, for example, so that the individual module 1780 z. B. corresponds to module 4 from FIG. 18.
  • the lid 1796 can be raised by means of the lid lifting device 1790, for example by electric motor or hydraulically, in the vertical spatial direction.
  • the lid lifting device 1790 faces the interior area 1752 from FIG. 17 and is accessible from there for maintenance purposes.
  • the immersion heating element 1731 which is raised together with the lid 1796, can, however, be accessible from an outside of the melting furnace 1700.
  • the immersion heating element 1731 is therefore easier to access than the lid lifting device 1790, which takes into account its tighter maintenance intervals.
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  • melting material metal to be melted, e.g. metal ingots
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Abstract

Die Erfindung betrift einen Schmelzofen (100) zum Schmelzen von Metal, mit: − einer ersten Heizeinrichtung (130) mit wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement (131); und − einer Umwälzeinrichtung (120), die zum Erzeugen einer Metalschmelzeströmung innerhalb des Schmelzofens (100) eingerichtet ist. Außerdem ofenbart ist ein Verfahren zum Schmelzen von Metal mitels eines solchen Schmelzofens (100).

Description

StrikoWestofen GmbH
237PCT 1722
Schmelzofen und Verfahren zum Schmelzen von Metall mit elektrisch beheiz- barem Tauchheizelement
Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen und ein Verfahren zum Schmelzen von Metall mittels wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizele- ment.
Schmelzöfen zum Erzeugen einer Metallschmelze aus festem Metallmaterial sind bekannt und verbreitet. Ein Beispiel findet sich in der DE 103 25 153 Al. Obwohl diese Schmelzöfen bereits vielfach eingesetzt werden, besteht Ver- besserungspotential hinsichtlich der Betriebskosten und der damit zusam- menhängenden Wirtschaftlichkeit beim Herstellen von Metallschmelzen.
Die vorliegende Anmeldung stellt sich daher die Aufgabe, die Effizienz und ins- besondere die Wirtschaftlichkeit beim Erzeugen von Metallschmelzen mittels Schmelzöfen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der beigefügten unabhängigen Pa- tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in dieser Beschreibung angegeben.
Entsprechend wird ein Schmelzofen zum Schmelzen von Metall offenbart, u. a. mit:
- einer ersten Heizeinrichtung mit wenigstens einem elektrisch beheiz- baren Tauchheizelement; und
- einer Umwälzeinrichtung, die zum Erzeugen einer Metallschmelzeströ- mung 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 er- zielt werden.
Weiter schlägt die Erfindung die Verwendung von wenigstens einem Tauch- heizelement als elektrisch betriebene Heizeinrichtung vor. Es wurde erkannt, dass mittels eines solchen Tauchheizelements eine besonders effiziente Wär- meübertragung auf das Metall und somit ein besonders effektives Aufschmel- zen des Metalls möglich ist.
Durch das Verwenden der Umwälzeinrichtung kann das Aufschmelzen zudem beschleunigt werden. Beispielsweise kann hierdurch ein Umströmen von zu- geführtem festen Metall mit heißer Schmelze erzielt werden, was das Auf- schmelzen des noch festen Metalls beschleunigt. Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Tauchheizelement, umströmt werden, wie nachste- hend 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 erhal- ten zu können. Das Tauchheizelement kann dazu eingerichtet sein, die elektri- sche Energie in Wärmeenergie umzuwandeln, beispielsweise durch Dissipie- ren der elektrischen Energie mittels eines elektrischen Widerstandes.
Das Tauchheizelement kann in die im Schmelzofen vorliegende oder zu erzeu- gende Metallschmelze eingetaucht oder eintauchbar sein, beispielsweise ent- lang wenigstens der Hälfte von seiner Länge (beispielsweise bei einem maxi- malen Füllstand). Das Tauchheizelement kann allgemein langgestreckt und/o- der 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 ei- nen solchen Tauchheizkörper umfassen. Die Gesamtleistung aller Tauchheiz- elemente 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 ge- nommen 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 Metall- schmelze und/oder für ein Zuführen von aufzuschmelzenden Material Rück- schlüsse 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. Bei- spielsweise 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 vor- gegeben sein, die nicht mit Metallschmelze in Kontakt treten sollen. Beispiels- weise kann eine Höhe einer Beschickungsöffnung, durch die aufzuschmelzen- des 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 Tauchheiz- element mit seiner minimal zulässigen Eintauchlänge in die Schmelze ein- taucht, 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 Wärme- zufuhr durch das Tauchheizelement - Schmelze erwärmt bzw. Schmelzgut ge- schmolzen werden kann. Sie kann auch notwendig sein, bevor die Metall- schmelzeströmung mittels der Umwälzeinrichtung erzeugt werden kann. Für das Befüllen des Schmelzofens mit Flüssigmetall kann eine seitliche Ofenta- sche vorgesehen werden, die nach oben offen ist und die mit dem Schmelz- ofen fluidleitend verbunden ist.
Um den Füllstand in dem Schmelzofen zu erkennen, bei dem das Tauchheiz- element mit seiner minimal zulässigen Eintauchlänge in die Schmelze ein- taucht, kann der Schmelzofen mit einem oder mehreren Niveau-Sensoren ausgerüstet sein. Die Begriffe Niveau und Füllstand können hierin gleichbe- deutend verstanden werden. Ein Niveau-Sensor kann das minimal zulässige Niveau der Schmelze im Schmelzofen erkennen und dann ein bevorzugt binä- res 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 vorhan- den ist, weil beispielsweise Metall auf dem Schmelzofen entnommen wurde, erlischt vorzugsweise die Freigabe zum Betrieb dieses Tauchheizelements. Al- ternativ 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 zulässi- gen Niveau und erzeugt das entsprechende Signal für die Freigabe des Be- triebs 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 Heizein- richtung, 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 je- der 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 Tauchheizele- ment in einem Bereich des Schmelzofens positioniert sein, der von der Metall- schmelzeströmung durchströmt wird. Zusätzlich oder alternativ kann es in eine Region der Metallschmelze eintauchbar sein, in dem die Metallschmel- zeströmung ausgeprägt ist und beispielsweise eine gewisse Mindestgeschwin- digkeit aufweist. Hierfür kann die Region in einem Ofensegment mit einer Ein- strömöffnung und einer Ausströmöffnung liegen, wobei dieses Ofensegment definiert durchströmt wird. Anders ausgedrückt kann das Tauchheizelement somit nicht in einem quasi-statischen oder nicht mit einer Mindestgeschwin- digkeit strömenden Bereich der Metallschmelze eintauchen. Mehrere Tauch- heizelemente können in Strömungsrichtung gesehen versetzt angeordnet sein, sodass sie - von der Einströmöffnung der Kammer aus betrachtet - den Strömungsquerschnitt der Metallschmelzeströmung um mehr als 20% ver- sperren.
Insbesondere kann unter einem Umströmen des Tauchheizelements verstan- den werden, dass der konvektive Wärmeübergang von dem Tauchheizele- ment 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-strömen- des Metall gleicher Temperatur und Zusammensetzung (und somit insbeson- dere auch gleicher Wärmeleitfähigkeit).
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Schmelzofen wenigstens eine Be- schickungsöffnung zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall umfasst. Der Schmelzofen kann zumindest teilweise (zum Beispiel mit Ausnahme optio- naler offener Rinnen) gegenüber der Umgebung abgeschlossen und insbeson- dere feuerfest zugestellt sein. Hierfür kann er ein Gehäuse und/oder Wandbe- reiche 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/o- der Kammern mit nicht-abnehmbarer Decke bestehen oder solche Bereiche und/oder Kammern umfassen.
Die Beschickungsöffnung kann eine gezielte Durchbrechung des Gehäuses o- der 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 auf- weisen, je nach Größe des Beschickungsguts (auch Schmelzgut genannt). Sie kann verschließbar sein, z. B. mittels einer Tür oder Klappe. Durch die Beschi- ckungsöffnung 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 re- duziert. 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 Deckenbe- reich 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 Nei- gung 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 di- mensionierte Beschickungsöffnung der vorstehenden Art. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Ofenkammer mit der ersten oder der zweiten Heizein- richtung handeln.
Die Beschickungsöffnung muss aber nicht zwingend in einer Ofenkammer oder zumindest nicht in einer Ofenkammer mit erster oder zweiter Heizein- richtung angeordnet sein. Sie kann z.B. auch in einem Schmelzekanal mit re- duziertem Querschnitt zwischen zwei Ofenkammern vorgesehen sein.
Allgemein kann der Schmelzofen dazu eingerichtet sein, Beschickungsgut in Form eines zusammenhängenden Metallteils oder Metallstücks mit einem Ge- wicht von bis zu 1200 kg aufzuschmelzen, wofür eine entsprechend dimensio- nierte 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 aufzuschmel- zen. Hierunter können aufzuschmelzende Teile verstanden werden, die ein- zeln der Schmelze im Ofen zugeführt werden, beispielsweise im Gegensatz zu einer Ansammlung mehrerer Teile, die aus einem Behälter in den Ofen ge- schoben oder geworfen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Schmelz- ofen 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 Me- tallschmelzeströmung von dem Tauchheizelement in Richtung der Beschi- ckungsöffnung strömt. Dies hat den Vorteil, dass durch die Beschickungsöff- nung zugeführtes festes Metall von der Metallschmelzeströmung nicht unmit- telbar in Richtung des Tauchheizelements, sondern unter Umständen von die- sen wegbewegt wird. Dies reduziert eine Kollisionsgefahr des Tauchheizele- ments 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, wo- bei die Länge des Strömungspfads von der Beschickungsöffnung zu den Tauch- heizkörpern länger sein kann als die Länge des Strömungspfads von der Um- wälzeinrichtung 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 Beschickungsöff- nung und/oder an dieser unmittelbar vorbei strömen, sodass durch die Be- schickungsöffnung zugegebenes Metall in die Metallschmelzeströmung ge- langt. Das Anströmen und insbesondere Umströmen des Beschickungsguts beschleunigt dessen Aufschmelzen. Insbesondere kann die Metallschmelzeströmung zumindest einen Teil des zu- geführten Beschickungsguts mit einer Strömungsgeschwindigkeit anströmen, die wenigstens einer durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit, insbeson- dere wenigstens der doppelten durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit, der Metallschmelzeströmung bei deren Zirkulation im Schmelzofen entspricht. Hierfür kann z.B. eine Querschnittsverengung eines insbesondere ringförmi- gen Schmelzekanals im Bereich einer Beschickungsöffnung vorgesehen sein.
Allgemein ist die Umwälzeinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, die Me- tallschmelzeströmung derart zu erzeugen, dass diese zwischen Tauchheizele- ment 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 aufzu- schmelzen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die erste Heizeinrichtung in einer Ofenkam- mer positioniert und die Umwälzeinrichtung ist optional außerhalb dieser Ofenkammer positioniert, jedoch fluidleitend mit dieser verbunden. Beispiels- weise kann die Umwälzeinrichtung über einen Schmelzekanal oder eine an- dere schmelzeleitende Verbindung Metallschmelze aus der Ofenkammer an- saugen und unter Druckbeaufschlagung in diese zurück fördern (vorzugweise jedoch in einen anderen Teil der Ofenkammer, z.B. durch eine Einströmöff- nung). Dabei strömt die Schmelze bevorzugt zu und insbesondere entlang ei- ner Beschickungsöffnung der hierin offenbarten Art, bevor sie zurück zu der ersten Heizeinrichtung gelangt.
Unter einer Ofenkammer kann ein von der Metallschmelzeströmung durch- strömter Bereich des Ofens verstanden werden, der einen Einström- und ei- nen Ausströmbereich aufweist (z.B. in Form einer Einström- und einen Aus- strömöffnung) und gegenüber diesem Einström- und Ausströmbereich eine Aufweitung des maximalen Strömungsquerschnitts von wenigstens 20 % auf- weist. Hierin betrachtete Strömungsquerschnitte können sich auf durch die Struktur definierte durchströmbare Querschnitte beziehen, also mit anderen Worten auf theoretisch oder strukturell prinzipiell mögliche Strömungsquer- schnitte. Alternativ kann ein tatsächlicher Strömungsquerschnitt der Metall- schmelze bei maximalem Füllstand betrachtet werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der vorstehenden Aufweitung kann der durch- strömte Bereich eine Volumenzunahme gegenüber mit dem Einström- und Ausströmbereich verbundenen Schmelzekanälen (und/oder an diese unmittel- bar angrenzende Kammern oder Bereiche) von wenigstens 20 % aufweisen, insbesondere bezogen auf eine gemeinsame Mengeneinheit (zum Beispiel Vo- lumen 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 ei- nen 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 Wand- bereich begrenzt werden. Jegliche hierin geschilderte Ofenkammer kann zu- mindest anteilig durch wenigstens eine Außenwand des Schmelzofens be- grenzt 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. wiede- rum umfassend oder bildend wenigstens eine Ofenkammer) verbunden sein. Hierfür kann die Ofenkammer zum Beispiel von einem einzelnen Segment o- der einem einzelnen Modul der hierin offenbarten Art umfasst sein. Dieser Verbindung kann einen Strömungskanal, eine offene Rinne oder eine als Strö- mungskanal dimensionierte Ofenkammer umfassen oder als eine solche reali- siert sein.
Jegliche hierin geschilderte Ofenkammer kann feuerfest zugestellt (d. h., feu- erfest ausgekleidet) und hierfür zum Beispiel von einer feuerfesten Außen- wand (oder auch Gehäusewand) umschlossen sein. Diese Außenwand kann z.B. nur lokal von einer Beschickungsöffnung, einer Einström- und Aus- strömöffnung oder einer optionalen Abgasleitung durchbrochen sein.
Die Ofenkammer kann wenigstens 10 % des gesamten Ofenvolumens umfas- sen, insbesondere wenn sie eine vergleichsweise klein dimensionierte Neben- kammer 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 Mehr- zahl 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 geöffne- ten und allgemein langgestreckten Schmelzekanälen dazu eingerichtet sein, die Metallschmelze unter Bildung eines großflächigen Schmelzebads aufzu- nehmen. Die betrachtete Fläche des Schmelzebads kann von einer freiliegen- den und insbesondere horizontalen Oberfläche der Metallschmelze gebildet werden. Die Dimensionen dieser Fläche können größer sein als eine Quer- schnittsfläche 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. Insbe- sondere kann ein oberer Wandbereich oder ein optionaler Deckel der Ofen- kammer 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. Es sind jedoch auch Rinnen vorsehbar, in denen ein Aufschmelzen erfolgt . Eine Rinne kann sich allgemein 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 oder durch einen anhebbaren Deckel zumindest temporär verschließbar 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 weist der Schmelzofen einen Ringkanal auf, der ein ringförmiger (Metall-) Schmelzekanal ist. In dem Ringkanal sind vorzugs- weise die Heizeinrichtung und die Umwälzeinrichtung angeordnet. Der Ring- kanal kann durch die Beschickungsöffnung zugänglich und insbesondere be- schickbar sein. Der Ringkanal kann einen ringförmigen Schmelzeaufnahmebe- reich definieren. Die Ringform kann kreisrund, elliptisch oder rechteckig mit vorzugsweise gerundeten Eckbereichen sein. Die Ringform ist aber nicht auf eine dieser Varianten beschränkt. Das Ofengehäuse des Schmelzofens kann ebenfalls ringförmig sein; und/oder allgemein korrespondierend zu dem Ring- kanal geformt sein; und/oder den Ringkanal umgeben oder aufnehmen.
Bevorzugt durchläuft die Metallschmelzeströmung den Ringkanal zirkulierend, insbesondere als offene Rinnenströmung.
Der Ringkanal kann jegliche hierin erwähnte Ofenkammer umfassen. Anders ausgedrückt kann jegliche hierin erwähnte Ofenkammer und auch jeglicher andere schmelzeführender Bereich des Schmelzofens ein Segment des Ringka- nals bilden. Außerhalb des Ringkanals kann keine Metallschmelzeströmung in dem Schmelzofen vorliegen, insbesondere keine kontinuierliche und/oder zir- kulierende Metallschmelzeströmung.
Der Schmelzofen kann einen Innenbereich aufweisen, der von dem Ringkanal umlaufen wird. Insbesondere kann der Innenbereich von dem Ringkanal voll- ständig umschlossen sein z. B. entlang der Umlaufrichtung des Ringkanals be- trachtet. Folglich kann ein Ofengehäuse, das den Ringkanal umgibt, ebenfalls den Innenbereich vollständig und bevorzugt geschlossen umlaufen. Der Innen- bereich kann nach oben offen und von dort (z.B. mittels Leitern, Treppen oder Kränen) zugänglich sein. Der Innenbereich kann freibleibend sein und/oder eine Arbeitsfläche z.B. für Wartungsarbeiten definieren. Insbesondere kann er frei von weiteren Ofenkomponenten sein. Beispielsweise können lediglich fest mit einem Ofengehäuse verbundene Komponenten in den Innenbereich hin- einragen. Der Innenbereich kann ausreichend groß dimensioniert sein, damit sich eine Person darin aufhalten kann. Er kann zum Beispiel eine Fläche von wenigstens 1 m2 und vorzugweise wenigstens 2 m2 umfassen.
Im Rahmen der Ofennutzung können diverse Bedienungen und Betätigungen von einem Außenbereich her erfolgen, also von Seiten des Ofengehäuses, die vom Innenbereich des Ofens abgewandt sind. Derartige von außen durchge- führte Maßnahmen können insbesondere das Beschicken des Ofens und eine Metallschmelze-Entnahme umfassen. Zusätzlich oder alternativ können diese Maßnahmen ein Abkrätzen der Schmelzeoberfläche von festen Verunreini- gungen, ein Beproben der Schmelze, ein Auflegieren oder ein Raffinieren um- fassen.
Im Innenbereich können bspw. Deckel-Hebevorrichtungen mit Antrieben in- stalliert sein, Kabelkanäle und/oder Elektro-Klemmkästen (mit anderen Wor- ten: Elektro-Sicherungskästen oder -Schaltkästen). Diese Ofenelemente im In- nenbereich behindern nicht die vom Außenbereich her durchgeführten Maß- nahmen. Insbesondere der Zugang zur Schmelze ist unbehindert und wird nicht durch Ofenelemente im Innenbereich erschwert oder versperrt. Umge- kehrt werden die Ofenelemente im Innenbereich durch die Arbeiten im Au- ßenbereich nicht verschmutzt oder beschädigt.
Der Ringkanal kann eine Mehrzahl von Modulen aufweisen, durch die die Me- tallschmelzeströmung jeweils strömt. Die Module können entlang einer Strö- mungsrichtung der Metallschmelze aufeinanderfolgend angeordnet und/oder aneinandergereiht sein. Die Module können derart angeordnet und miteian- der verbunden sein, dass sie gemeinsam den hier offenbarte Ringkanal defi- nieren. Es können optional auch weitere Module vorgesehen sein, die z.B. eine Schmelzezufuhr oder -entnähme zu bzw. aus dem Ringkanal ermögliche. Diese Module können nicht zwingend von der zirkulierenden Metallschmel- zeströmung durchströmt werden, insbesondere nicht kontinuierlich.
Die Module können eigenständig handhabbare und/oder eigenständig trans- portierbare und/oder eigenständig hergestellte Teile des Schmelzofens bilden. Sie können jeweils zumindest einen Abschnitt eines Ofengehäuses umfassen. Jedes Modul kann sich an einem Untergrund eigenständig abstützen. Die Mo- dule können im Rahmen der Aneinanderreihung wenigstens ein jeweils be- nachbartes Modul kontaktieren und insbesondere mit diesem verbunden sein, z.B. durch eine mechanische Verbindung oder durch ein Verschweißen. Die Aneinanderreihung kann entlang einer Strömungsrichtung der Metallschmel- zeströmung erfolgen. Jedes Modul kann einen Abschnitt (anders ausgedrückt: ein Kanalsegment) des Ringkanals umfassen und/oder vollständig bilden, wo- bei sich dieser Abschnitt entlang der Strömungsrichtung der Metallschmelzes- trömung erstrecken kann. Beispielsweise kann der Abschnitt entlang der Strö- mungsrichtung eine Länge von wenigstens 0,5 m aufweisen.
Jedes Modul kann mindestens eine Einströmöffnung, vorzugsweise genau eine Einströmöffnung, und mindestens eine Ausströmöffnung aufweisen. Die mindestens eine Einströmöffnung kann zur Schmelzeeinleitung aus einem be- nachbarten Modul, insbesondere aus einer Ausströmöffnung von diesem, vor- gesehen und vorzugsweise mit dieser Ausströmöffnung verbunden sein. Eine noch weitere Einströmöffnung kann z.B. für eine Zufuhr von Flüssigmetall in den Ringkanal vorgesehen sein. Diese Einströmöffnung kann mit einem ent- sprechenden Zufuhrbereich verbunden sein oder diesen umfassen. Insbeson- dere kann diese weitere Einströmöffnung als ein Stichkanal ausgebildet oder mit einem solchen fluidleitend verbunden sein, um Metallschmelze dem Schmelzofen zuzuführen. Die Einströmöffnung und Ausströmöffnung können einander entlang der Strömungsrichtung der Metallschmelzeströmung be- trachtet gegenüberliegen. Durch die Einströmöffnung kann die Metall- schmelze aus einem (in Strömungsrichtung betrachtet) vorangehenden Modul einströmen. Durch die Ausströmöffnung kann die Metallschmelze in ein (in Strömungsrichtung betrachtet) nachfolgendes Modul einströmen. Ein Modul kann folglich von der Einströmöffnung zu der wenigstens einen Ausströmöff- nung durchströmt werden. Eine Ausströmöffnung kann alternativ als ein Stich- kanal ausgebildet oder mit einem solchen fluidleitend verbunden sein, um Metallschmelze aus dem Schmelzofen abzulassen.
Jedes Modul kann mit wenigstens zwei weiteren Modulen fluiddicht für eine Überleitung der Metallschmelzeströmung zwischen den Modulen verbunden sein. Jedes Modul kann z.B. mittels einer Einströmöffnung mit einem ersten Modul und mittels einer Ausströmöffnung mit einem zweiten Modul verbun- den sein. Dies kann insbesondere für Module gelten, die gemeinsam einen hier offenbarten Ringkanal bilden und/oder in Strömungsrichtung aneinander- gereiht sind. Nicht ausgeschlossen ist, dass es noch zusätzliche Module gibt (z.B. zur Flüssigmetallzufuhr oder Schmelzeentnahme), die mit nur einem Mo- dul verbunden sind, aber z.B. nicht selbst einen Abschnitt des Ringkanals bil- den.
Zum Verbinden der Module können z.B. Flansche der Module miteinander verschraubt, verschweißt oder anderweitig verbunden werden. Die Verbin- dung kann abdichtend erfolgen oder abgedichtet werden. Jedes Modul kann bevorzugt mit einem beliebigen anderen Modul verbindbar sein. Folglich kön- nen die Module einheitlich Schnittstellenbereiche zur Verbindung mit weite- ren Modulen aufweisen. Die Schnittstellenbereiche können sich zum Beispiel durch einheitliche Abmessungen und/oder Formgebungen auszeichnen, ins- besondere durch einheitliche Flansche zum Herstellen einer Verbindung mit anderen Modulen.
Ein Verbinden der Module miteinander kann zumindest teilweise erst an ei- nem finalen Aufstellort erfolgen, welcher ein Einsatzort des Schmelzofens ist. Dies erleichtert den Transport des Schmelzofens zum Aufstellort. Insbeson- dere können die Module Abmessungen aufweisen, die für gängige LKW- oder Schiffscontainer-Ladevolumina geeignet sind, um deren Transport zu erleich- tern. Beispielsweise können die Module eine Querschnittsfläche, als Produkt aus einer Breite und Höhe, von weniger als 12 m2 für den Straßentransport o- der weniger als 7,2 m2 für den Transport mit Seecontainern aufweisen.
Jedes Modul kann ein Ofengehäuse umfassen, insbesondere aus Stahl. Jedes Modul kann feuerfest ausgekleidet oder, mit anderen Worten, feuerfest zuge- stellt sein. Diese Auskleidung erfolgt vorzugsweise, nämlich aus Kostengrün- den, vor einem Aufstellen des Moduls am Aufstellort des Schmelzofens und/o- der vor einem Verbau des Moduls zum Herstellen eines Schmelzofens. Zum Beispiel können bereits ausgehärtete Auskleidungen in den Modulen verbaut oder in den Modulen ausgehärtet oder getrocknet werden, bevor diese Mo- dule am Aufstellort des Schmelzofens aufgestellt und miteinander verbunden werden. Dies reduziert die erforderliche Erwärmung des Schmelzofens in ei- ner erstmaligen Anlaufphase am Aufstellort. Alternativ können die Module erst am Aufstellort feuerfest ausgekleidet werden, zum Beispiel mit einer aus- gehärteten oder nicht ausgehärteten Auskleidung. Die feuerfesten Ausklei- dungen von miteinander verbundenen Modulen können ebenfalls mit einan- der verbunden und/oder zwecks Ausbilden einer durchgängigen Zustellung er- gänzt werden.
Die Module können zum Ausbilden eines Schmelzofens flexibel zusammenge- stellt werden, beispielweise in Anbetracht einer gewünschten Kapazität des Schmelzofens. Aus einer Gruppe von Modulen können durch Auswahl und Kombination der Module demnach prinzipiell mehrere unterschiedliche Schmelzöfen herstellbar sein. Dies reduziert die Herstellungskosten eines je- weiligen Schmelzofens. Wie nachstehend noch erläutert, bietet das Vorsehen mindestens zweier Module insbesondere Vorteile betreffend reduzierter Transportkosten. Eine höhere Anzahl von Modulen, insbesondere wenigstens vier, ermöglicht, dass die Module zum Herstellen verschiedener Layouts eines Schmelzofens verschiedenartig angeordnet und verbunden werden können. Zum Beispiel kann eine Modulabfolge entlang der Metallströmungsachse vari- iert werden, um verschiedenartige Layouts zu erzeugen.
Entsprechend können gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die Mo- dule in verschiedenen Layouts oder Designs eines Schmelzofens verwendet werden oder, anders ausgedrückt, gemäß derartigen verschiedenen Layouts oder Designs zusammengestellt und verbunden werden. Noch anders gesagt: die Module sind vorzugsweise derart konfiguriert, dass verschiedene Eigen- schaften und/oder Fähigkeiten des Schmelzofens durch verschiedene Kombi- nationen oder verschiedene Reihenfolgen der Module erreicht werden kön- nen. Bspw. können durch Variation der Anzahl der Module mit begrenztem Aufwand verschiedene Ofengrößen oder verschiedene Ofen-Kapazitäten her- gestellt werden. Bspw. kann die Schmelzleistung des Schmelzofens durch Vari- ation der Anzahl der Module, in dem Tauchheizelemente angeordnet sind, va- riiert werden. Bspw. kann durch Variation der Module mit einem Beschi- ckungsbereich der Schmelzofen leicht an das zu schmelzende Metall ange- passt werden.
Der Schmelzofen kann vollständig aus Modulen der hierin offenbarten Art ausgebildet sein. Ein Modul kann gemäß jeglichem der folgenden Beispiele konfiguriert sein und ein Schmelzofen kann jegliche Kombination und Anzahl von Modulen gemäß den folgenden Beispielen umfassen: Modul mit Umwälz- pumpe; Modul mit Beschickungsöffnung; Modul mit Öffnung für Abkrätzen der Schmelzeoberfläche (vergleichbar mit oder umfassend eine(r) hier offen- barte^) Verunreinigungssammelkammer); Modul mit Tauchheizelementen; Modul für Metallschmelzeentnahme. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schmelzofen jeweils wenigstens ein Modul gemäß den vorstehend aufge- listeten Beispielen, wobei jedoch insbesondere das Modul mit einer Öffnung für ein Abkrätzen der Schmelzeoberfläche weggelassen werden kann. Ferner kann anstelle eines gesonderten Moduls für eine Metallschmelze-Entnahme ein Modul, das vorzugsweise einen Abschnitt eines hier offenbarten Ringka- nals definiert, ein herkömmliches Abstichventil umfassen. Grundsätzlich kann ein Modul auch zwei dieser Beispiele verkörpern oder umfassen, zum Beispiel in dem es sowohl eine Umwälzpumpe als auch Tauchheizelemente umfasst. Gemäß einer Weiterbildung gilt für die Abmessungen eines jeden Moduls o- der zumindest einer Mehrzahl der Module folgendes:
- die Höhe ist kleiner oder gleich 2,9 m (insbesondere für einen Transport in einem Seecontainer) oder die Höhe ist kleiner o- der gleich 3,8 m (insbesondere für einen Straßentransport); und/oder
- wenigstens eine erste (z. B. kürzere) horizontale Abmessung ist kleiner oder gleich 2,5 m (insbesondere für einen Transport in einem Seecontainer) oder ist kleiner oder gleich 3 m (insbeson- dere für einen Straßentransport); und/oder
- wenigstens eine zweite (z. B. längere) horizontale Abmessung ist kleiner oder gleich 6 m oder ist kleiner oder gleich 13,6 m.
Die erste horizontale Abmessung kann z. B. eine Breite sein und/oder die zweite horizontale Abmessung kann z.B. eine Länge sein. Die erste und zweite horizontale Abmessung können im Wesentlichen oder vollständig orthogonal zueinander verlaufen.
Beispielweise kann ein Modul mit einer Öffnung zum Aufnehmen von Aus- schuss-Bauteilen oder von Kreislaufmaterial jeweils aus einem Formgebungs- prozess zwecks erneutem Aufschmelzen größer als mehrere oder sämtliche anderen Module sein. Dieses Modul kann für einen Transport in einem Stra- ßentransport dimensioniert sein und/oder an die vorstehend definierten obe- ren Grenzwerte heranreichen oder diese überschreiten (und/oder insbeson- dere die unteren Grenzwerte überschreiten). Sämtliche anderen Module kön- nen hingegen allenfalls an die vorstehend definierten unteren Grenzwerte heranreichen.
Die Module können an der mindestens einen Einströmöffnung und/oder an der mindestens einen Ausströmöffnung einen Verbindungsbereich aufweisen, mittels dem sie mit einem beliebigen anderen Modul verbindbar sind. Dieser Verbindungsbereich kann z.B. einen Flansch oder Schnittstellenbereich der vorstehend diskutierten Art umfassen. Dies kann insbesondere im Kontext von Varianten vorgesehen sein, bei denen in der vorstehend beschriebenen Weise die Module jeweils ein Ofengehäuse umfassen, das feuerfest ausgeklei- det ist.
In einem einfachen Fall umfasst der Schmelzofen nur zwei Module, in denen die Schmelze dennoch in einem von den Modulen ausgebildeten Ringkanal im Kreis zirkuliert. Jedes Modul hat einen Verbindungsbereich, z. Bsp. einen Flansch, an seiner Einström- und an seiner Ausströmöffnung. Die Flansche be- finden sich bevorzugt auf der Längsseite der Module (z.B. einer im Vergleich längeren oder einer längsten Außenseite der Module), sodass die Module für den Transport nur etwa halb so breit sind wie der Schmelzofen nach dem Ver- binden der Module am Aufstellungsort. Die Breite der Module ist dann bspw. geringer als die vorstehenden genannten 2,5 m für den Transport in Seecon- tainern, während der aus den Modulen zusammengesetzte Schmelzofen brei- ter als 2,5 m ist.
Bei diesem Schmelzofen kann durch das Ergänzen von weiteren Modulen zwi- schen den beiden oben beschriebenen Modulen der Schmelzofen einfach ver- größert bzw. erweitert werden. Bspw. kann durch das Ergänzen von je einem Modul mit Tauchheizelementen die Schmelzleistung des Schmelzofens erhöht werden. Durch das Ergänzen von weiteren Modulen mit Tauchheizelementen kann die Schmelzleistung beliebig erhöht werden.
Bei einer Weiterbildung umfasst die Umwälzeinrichtung eine mechanische o- der eine elektromagnetische Pumpe und die Metallschmelzeströmung strömt im Rahmen ihrer Zirkulation von einer Druckseite zu einer Ansaugseite der Pumpe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Heizeinrichtung in einem Ab- schnitt des Ringkanals angeordnet, in dem ein im Wesentlichen vollständiger Volumenaustausch der Metallschmelze infolge der Metallschmelzeströmung erfolgt. Dieser Volumenaustausch erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, insbe- sondere durch entsprechend kontinuierliches Durchströmen des genannten Abschnitts. Anders ausgedrückt können in diesem Abschnitt keine Volumen- anteile der Metallschmelzeströmung dauerhaft verbleiben und/oder diesen Abschnitt mit einer deutlich reduzierten Geschwindigkeit durchströmen (bei- spielsweise mit einer Geschwindigkeit von weniger als die Hälfte einer maxi- malen Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelzeströmung in diesem Ab- schnitt). Die Metallschmelze kann den Abschnitt mit der Heizeinrichtung kon- tinuierlich und vollständig durchströmen, sodass ein entsprechend hohes Vo- lumen der Metallschmelze durch die Heizeinrichtung erwärmt wird. Insbeson- dere kann der Abschnitt umfassend die Heizeinrichtung frei von zu einer Ka- nalmitte gerichteten Vorsprüngen und/oder frei von Hinterschneidungen sein. Derartige Formmerkmale könnten andernfalls den bevorzugt vollständigen Schmelzeaustausch beim Durchströmen dieses Abschnitts erschweren.
Zusätzlich oder alternativ kann in dem Abschnitt umfassend die Heizeinrich- tung (und/oder diesem Abschnitt unmittelbar vorgelagert) die Metallschmel- zeströmung im Querschnitt eine im Wesentlichen gleichförmige (bzw. kon- stante) Strömungsgeschwindigkeit aufweise. Insbesondere kann ein Ge- schwindigkeitsprofil innerhalb dieses Querschnitts Abweichungen zwischen ei- ner maximalen und minimalen Geschwindigkeit von nicht mehr als 25 % auf- weisen. Nicht betrachtet werden können unmittelbar Kontaktbereiche der Metallschmelze zu den Innenwänden des Schmelzofens und/oder des Ringka- nals.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Heizeinrichtung eine Mehrzahl von Tauchheizelementen, wobei ein jedes Tauchheizelement zumin- dest teilweise außerhalb von Strömungsschatten von wenigstens einem ent- sprechend anderen Tauchheizelement (bzw. des wenigstens einen anderen Tauchheizelements) angeordnet ist. Insbesondere kann ein jedes Tauchheiz- element zumindest außerhalb eines direkten Strömungsschattens von wenigs- tens einem oder von sämtlichen anderen Tauchheizelemente angeordnet sein.
Der Strömungsschatten eines Tauchheizelements kann einen Bereich bilden oder umfassen, in den Metallschmelze nicht ohne Umlenkung durch das Tauchheizelement gelangen kann (insbesondere eine Umlenkung entlang von dessen Außenseite). Entlang einer Strömungsrichtung der auf ein Tauchheiz- element treffenden Metallschmelzeströmung betrachtet, kann der Strö- mungsschatten an einer Rückseite des Tauchheizelements angeordnet sein. Die Metallschmelzeströmung kann hingegen an einer Vorderseite auf das Tauchheizelement treffen. Der Strömungsschatten kann eine virtuelle Verlän- gerung einer Strömungsachse der auf das Tauchheizelement treffenden Me- tallschmelzeströmung umfassen, wobei diese Verlängerung das Tauchheizele- ment schneidet.
Wenigstens die Hälfte, wenigstens zwei Drittel und vorzugsweise die gesamte in die Metallschmelze eintauchende Oberfläche eines jeden Tauchheizele- ments kann außerhalb der genannten Strömungsschatten liegen. Um aus- serhalb des Strömungsschattens eines anderen Tauchheizelements angeord- net zu sein, kann ein Tauchheizelement (vorzugsweise ein jedes Tauchheizele- ment) quer zur Strömungsrichtung der Metallschmelzeströmung zu dem ent- sprechend anderen Tauchheizelement versetzt sein, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Schmelzofen wenigstens eine zweite Heizeinrichtung, die außerhalb der Metallschmelze positioniert oder positio- nierbar ist. Die zweite Heizeinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, der Metallschmelze und/oder einem aufzuschmelzendem Metall Wärme zuzufüh- ren. In letzterem Fall kann sie zum Zwecke dieser Wärmezuführung nahe und insbesondere vertikal höher als eine Beschickungsöffnung positioniert sein o- der 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 Beschi- ckungsöffnung positioniert sein. Alternativ kann sie direkt gegenüberliegend und oberhalb zu der optionalen Beschickungsrampe positioniert sein.
Das Vorsehen einer zweiten Heizreinrichtung kann die Effizienz des Schmelz- ofens verbessern. So kann hiermit ein Aufwärmen der Metallschmelze erfol- gen, wenn sich diese abseits des wenigstens einen Tauchheizelements befin- det. Eine übermäßige Abkühlung der insbesondere zirkulierenden Metall- schmelze nach einem optionalen Umströmen des Tauchheizelementes kann somit verhindert werden, was eine leistungsärmere Auslegung und/oder ei- nen 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 Tauchheiz- elementen jedoch nicht ohne Weiteres bevorzugt wird, zum Beispiel nahe ei- ner Beschickungsöffnung.
Die erste und zweite Heizeinrichtung können entlang des Strömungspfades der Metallschmelze betrachtet voneinander beabstandet sein. Die erste Heiz- einrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine ausreichend große Wärme zum Aufschmelzen des Metalls zu erzeugen. Die zweite Heizein- richtung 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, unab- hängig voneinander Wärme zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ können sie unabhängig voneinander bezüglich ihrer jeweiligen Wärmeerzeugung ansteu- erbar und/oder betreibbar sein. Gemäß einer Variante umfassen die zweite Heizeinrichtung und die erste Heizeinrichtung unabhängig voneinander be- treibbare Wärmequellen. Optional können sowohl die erste als auch die zweite Heizeinrichtung elektrisch betreibbar sein oder, mit anderen Worten, elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln. Vorzugsweise überträgt die erste Heizeinrichtung mindestens 50% der zum Schmelzen benötigten Energie in das Metall und vorzugsweise mehr als diese 50%. Hingegen übertragt die zweite Heizeinrichtung vorzugsweise weniger als 50% dieser zum Schmelzen benötigten Energie.
Insbesondere kann die zweite Heizeinrichtung als ein Heizstrahler und ferner insbesondere als ein Deckenstrahler (oder auch Deckenheizstrahler) ausgebil- det sein oder wenigstens einen solchen Strahler umfassen. Dieser kann der Metallschmelze gegenüberliegen und/oder auf diese gerichtet sein. Der Heiz- strahler kann elektrisch betrieben sein. Der Deckenstrahler kann in einem De- ckenbereich des Schmelzofens angeordnet sein, insbesondere an einer sich im Wesentlichen parallel zur Metallschmelze erstreckenden Innendecke. Der De- ckenbereich 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 be- heizt, 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 auf- weisen. 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 Hei- zeinrichtungen vorgesehen sein, wobei diese Heizeinrichtungen sich auch von- einander unterscheiden können. Beispielsweise kann der Schmelzofen sowohl einen Heizstrahler (insbesondere Deckenstrahler) als auch einen Gasbrenner umfassen.
Der Heizstrahler kann einen effizienten Dauerbetrieb ermöglichen und insbe- sondere 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 glei- cher 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, wie oben be- reits erwähnt, eine mechanische oder elektromagnetische Pumpe oder alter- nativ 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 Äntriebseinrichtung) kann beispielsweise unterhalb einer Ofenkammer oder eine Ofengehäuses angeordnet sein.
Eine alternative oder zusätzliche Ausführungsform sieht vor, dass die Umwälz- einrichtung einen mechanisch angetriebenen Rührer als ein Beispiel einer me- chanischen Pumpe umfasst. Bei diesem kann zum Beispiel ein in die Schmelze hineinreichendes Rührelement per mechanischer Kopplung zu einem An- triebsmotor rotiert werden.
Eine bevorzugte Umwälzeinrichtung ist eine mechanische oder eine elektro- magnetische Pumpe.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die zweite Heizeinrichtung und die erste Heizeinrichtung in unterschiedlichen Ofenkammern angeordnet sind. Wie vor- stehend 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 Folgen- den auch zweite Ofenkammer), die die zweite Heizeinrichtung aufweist. Bei- spielweise kann der (z. Bsp. durchschnittliche oder maximale) Strömungsquer- schnitt 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 Um- strömung des wenigstens einen Tauchheizelements erreicht werden. Anderer- seits kann hierdurch in der zweiten Ofenkammer die Oberfläche der Metall- schmelze für eine effektive Wärmeübertragung durch die zweite Heizeinrich- tung, die außerhalb der Schmelze positioniert ist, gezielt vergrößert werden.
Gemäß einem Aspekt ist die zweite Heizeinrichtung in einer (zweiten) Ofen- kammer des Schmelzofens angeordnet, die eine Beschickungsöffnung zum Zu- führen 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 aufzu- schmelzende Metallteile der zweiten Ofenkammer zugeführt und dort aufge- schmolzen 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 Beschi- ckungsöffnung 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 Strömungsge- schwindigkeiten 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 Heizeinrich- tung umfasst, näher an der Beschickungsöffnung dieser Ofenkammer (hierein auch als zweiten Beschickungsöffnung bezeichnet) liegen als der Ausströmbe- reich dieser Kammer. Diese Nähe kann entlang eines Strömungspfades und insbesondere als Wegstrecke entlang dieses Strömungspfades gemessen wer- den. 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) Ofen- kammer, in der die erste Heizeinrichtung angeordnet ist, eine kleiner dimensi- onierte Beschickungsöffnung umfasst, als die Beschickungsöffnung derjenigen Ofenkammer (zweite Ofenkammer), in der die zweite Heizeinrichtung ange- ordnet ist. Beide Ofenkammern können demnach Beschickungsöffnungen auf- weisen, die Ofenkammer mit der ersten Heizeinrichtung jedoch eine klein di- mensionierte, so dass dort beispielsweise nur klein dimensionierte Metallteile zuführbar sind. Auch dies trägt dazu bei, eine Beschädigungsgefahr des Tauch- heizelements durch festes Metall zu mindern. Insbesondere kann ein Öff- nungsquerschnitt der Beschickungsöffnung in der ersten Ofenkammer weni- ger 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 erzeug- bar ist (z.B. durch entsprechende Positionierung und/oder Ausrichtung der Umwälzeinrichtung), dass sie von einem Ausströmbereich der (ersten) Ofen- kammer, die die erste Heizeinrichtung aufweist, in Richtung eines Einströmbe- reiches der (zweiten) Ofenkammer strömt, die die zweite Heizeinrichtung auf- weist. 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 Beschädi- gungsrisiko des Tauchheizelements durch Kollisionen mit festen Bestandteilen zu gewährleisten.
Allgemein kann die Umwälzeinrichtung aus der ersten Ofenkammer Metall- schmelze ansaugen und in die zweite Ofenkammer fördern. Alternativ kann die Umwälzeinrichtung aus der zweiten Ofenkammer Metallschmelze ansau- gen und in die erste Ofenkammer fördern.
Bei einer Ausführungsform ist die Umwälzeinrichtung nahe eines Einströmbe- reichs der Ofenkammer positioniert, die die zweite Heizeinrichtung aufweist, und/oder mündet in diesen Einströmbereich, insbesondere wobei die Um- wälzeinrichtung jedoch außerhalb der Ofenkammer positioniert ist, die die zweite Heizeinrichtung aufweist. Hierdurch kann in der zweiten Ofenkammer zugeführtes festes Metall mit hohen Drücken und/oder hohen Geschwindig- keiten umströmt werden, was ein rasches Aufschmelzen ermöglicht. Anderer- seits kann das Risiko reduziert werden, dass die Umwälzeinrichtung Metall- schmelze enthaltend feste Bestandteile umwälzt, was ein entsprechendes Be- Schädigungsrisiko der Umwälzeinrichtung reduziert. Prinzipiell kann vorgese- hen sein, dass auch der ersten Ofenkammer zugeführtes festes Metall mit ho- hen Drücken umströmbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Umwälzeinrichtung in der Ofenkammer angeordnet, die die erste Heizeinrichtung aufweist. Sie kann jedoch auch au- ßerhalb hiervon positioniert sein, zum Beispiel in einer eigenen Ofenkammer, vorzugsweise jedoch nicht in der Ofenkammer mit der zweiten Heizeinrich- tung.
Eine weitere Variante sieht vor, dass die Metallschmelzeströmung derart er- zeugbar ist, dass sie von der ersten Heizeinrichtung in Richtung der Umwälz- einrichtung und von der Umwälzeinrichtung in Richtung der zweiten Heizein- richtung 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 er- zeugbar ist, dass sie von der ersten Heizeinrichtung in Richtung der Umwälz- einrichtung und von der Umwälzeinrichtung in Richtung einer Beschickungs- öffnung der zweiten Ofenkammer (zweite Beschickungsöffnung) strömt. Dies kann ein Aufschmelzen fester Bestandteile in der Ofenkammer mit der zwei- ten Beschickungsöffnung unterstützen und durch den konvektiven Wär- metransport 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 ge- öffnete Oberseite, einen öffenbaren Deckel, eine öffenbare Tür oder ein Ab- lassventil. Gemäß einer Variante umfasst die Verunreinigungssammelkammer beispielsweise ein Auslassventil, das für ein Äbfließen (bzw. Ablassen) von sich im Bodenbereich abgesetzten Verunreinigungen öffenbar ist.
Die Verunreinigungssammelkammer kann entlang der Metallschmelzeströ- mungsrichtung 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 Verunreinigungssammel- kammer - in Strömungsrichtung gesehen - bevorzugt nach der Beschickungs- Öffnung und/oder deren Beschickungsbereich angeordnet (insbesondere ent- lang 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 ins- besondere ausgehend von der ersten Heizeinrichtung - bevorzugt nach einer oder mehreren dieser Beschickungsöffnungen und/oder deren Beschickungs- bereichen 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 Ofenkam- mer gelangt. Somit können Verunreinigungen innerhalb der Verunreinigungs- sammelkammer zurückgehalten werden, bevor sie an den Tauchheizelemen- ten anhaften oder diese anderweitig beschädigen können.
Zusätzlich oder alternativ kann die Verunreinigungssammelkammer einen Ein- strömbereich und einen Ausströmbereich aufweisen und einen zumindest ge- genüber dem Ausströmbereich abgesenkten Bodenbereich (oder, mit anderen Worten, einen vertikal vertieften Bereich oder auch eine Bodenvertiefung) zum Sammeln von sich dort absetzenden Verunreinigungen. Verunreinigun- gen in der einströmenden Metallschmelze können folglich in die Bodenvertie- fung 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 Einrich- tung kann kammartig und/oder filterartig und/oder stufenartig ausgebildet und von der Metallschmelze überströmbar oder durchströmbar sein. Die Ein- richtung kann allgemein dazu eingerichtet sein, auf oder nahe der Oberfläche schwimmenden Verunreinigungen zurückzuhalten. Diese können anschlie- ßend 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 Verunreinigungssamm- elkammer schwimmen und daher mit einer entsprechend erhöhten Zuverläs- sigkeit gesammelt und entfernt werden können.
Folglich sieht eine Ausführungsform vor, dass die Verunreinigungssammel- kammer einen Ausströmbereich mit einem Öffnungsquerschnitt aufweist, wo- bei eine Oberkante des Öffnungsquerschnitts tiefer liegt als eine minimal zu- lässiges Niveau (k-min) der Metallschmelze in einer relativ zu der Verunreini- gungssammelkammer (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 Kam- mer.
Für jegliche Verunreinigungssammelkammer kann zum Gewährleisten einer effektiven Reinigungsfunktion gelten, dass deren Einströmbereich näher zu ei- ner Beschickungsöffnung liegt als deren Ausströmbereich.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Schmelzofen eine erste Verunreini- gungssammelkammer der vorstehend geschilderten Art mit vertieftem Boden- bereich zum Sammeln von in der Metallschmelze schwimmenden Verunreini- gungen. Außerdem umfasste dieser Schmelzofen auch eine Verunreinigungs- sammelkammer zum Sammeln von auf der Oberfläche schwimmenden Verun- reinigungen der vorstehend geschilderten Art. Dabei sind die erste und zweite Verunreinigungssammelkammer bevorzugt aufeinanderfolgend von der Me- tallschmelzeströmung durchströmbar. Dies ermöglicht eine besonders zuver- lässige Reinigung der Metallschmelze. Alternativ sind die beiden Ausführungs- formen der Verunreinigungssammelkammern in einer Kammer zusammenge- fasst. 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 Beschi- ckungsbereich auf, der außerhalb der Metallschmelze positioniert oder positi- onierbar und zur Aufnahme von aufzuschmelzendem Metall eingerichtet ist, insbesondere wobei der Beschickungsbereich rampenförmig geneigt ist, bei- spielsweise 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 Beschi- ckungsöffnung zugeführt und beispielsweise in dem Beschickungsbereich ab- gelegt 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 ge- zielte Erwärmung mittels der zweiten Heizeinrichtung oder einer anderweiti- gen Heizeinrichtung erfolgen. Eine vorab Erwärmung des festen Metalls be- schleunigt dessen anschließendes Aufschmelzen.
Entsprechend kann allgemein vorgesehen sein, dass der Schmelzofen dazu eingerichtet ist, in dem Beschickungsbereich aufgenommenes Metall zu er- wärmen bevor es in die Schmelze gelangt. Dies kann insbesondere mittels Zu- führung 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 Beschickungsbe- reich gerichteten Gasbrenner oder einer elektrisch betriebenen Heizeinrich- tung (zum Beispiel einem Heizstrahler).
Zum Leiten von erwärmter Luft innerhalb des Ofens, insbesondere in der oben geschilderten Weise in Richtung eines Beschickungsbereichs, kann eine Ein- richtung zur Umwälzung der Ofen-Atmosphäre vorgesehen sein. Diese Einrich- tung kann zum Beispiel ein Gebläse oder einen Ventilator umfassen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Umwälzeinrichtung (zum Beispiel ent- lang der Metallschmelzeströmung betrachtet) nahe einer Beschickungsöff- nung und/oder einer Beschickungsbereich positioniert ist (beispielsweise nä- her zu dieser als zur der ersten Heizeinrichtung), wobei die Beschickungsöff- nung und/oder der Beschickungsbereich insbesondere von der ersten oder zweiten Ofenkammer der hierin offenbarten Art umfasst sein kann. Beispiels- weise 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 Strömungs- geschwindigkeit der Metallschmelze nahe der Beschickungsöffnung und/oder dem Beschickungsbereich. Zugeführtes festes Metall wird daher mit höherer Geschwindigkeit von flüssiger Schmelze umströmt, was einen höheren Wär- meeintrag 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 Um- wälzeinrichtung, jeweils eingetaucht in die Schmelze. Die Tauchheizelemente der ersten Heizeinrichtung sind so angeordnet, dass die Schmelze sie um- strömt. Optional ist eine zum Beispiel vergleichsweise kleine Beschickungsöff- nung zur Zugabe von (insbesondere kleinstückigem) Schmelzgut in die Schmelze vorgesehen, wobei diese so angeordnet ist, dass Schmelze das ein- getauchte 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 ei- nen Heizstab, eine Heizplatte, ein Heizpaneel oder eine Heizwendel) oder ei- nen Gasbrenner) erfolgen. Ferner ist hier z. B. eine vergleichsweise große Be- schickungsöffnung zur Zugabe von beispielsweise großstückigem Schmelzgut in die Schmelze vorgesehen und so angeordnet, dass die Schmelze das einge- tauchte 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 Um- wälzeinrichtung zwischen den Ofenkammern. Die Umwälzeinrichtung kann auch entlang eines Strömungspfades zwischen den Ofenkammern angeordnet sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass auch mehrere Umwälzeinrichtungen vorgese- hen 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 temporä- ren (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 Beschi- ckungsöffnung kann sich der Strömungsquerschnitt wieder vergrößern, zum Beispiel auf die Größe vor dem genannten Bereich mit reduziertem Strö- mungsquerschnitt. Der Bereich mit reduziertem Strömungsquerschnitt kann wenigstens 20 cm und/oder bis zu 1 m lang sein. Durch die Beschickungsöff- nung zugegebenes Schmelzgut kann infolge der Querschnittsreduzierung mit erhöhter Geschwindigkeit umströmt werden und somit einen höheren Wär- meeintrag pro Zeiteinheit erfahren. In einer Variante ist einer Mehrzahl von und insbesondere sämtlichen Beschickungsöffnungen ein Bereich mit entspre- chender Strömungsquerschnittsreduzierung vorgelagert.
Eine Weiterbildung sieht eine seitliche Ofentasche zum Befüllen des Schmelz- ofens mit flüssigem Metall vor. Hierunter kann eine an einer Seitenwand des Ofens und/oder seitlich versetzt zu wenigstens einer Ofenkammer angeord- nete Ofentasche verstanden werden. Diese kann in der vorstehend geschilder- ten Weise insbesondere für ein initiales Einfüllen einer Metallschmelze in den Schmelzeofen befüllbar sein.
Wie ebenfalls vorstehend beschrieben, kann der Schmelzofen für eine Füll- standserkennung oder, mit anderen Worten, eine Schmelzeniveauerfassung eingerichtet sein. Hierfür kann er eine Steuereinheit und einen Sensor aufwei- sen, der dazu eingerichtet ist, ein Niveau der Schmelze in dem Schmelzofen zu messen (z.B. als einen konkreten Wert) und/oder Schmelze auf einer be- stimmten vertikalen Höhe (insbesondere übereinstimmend mit einem mini- mal zulässigen Niveau bzw. Füllstand) in einer Kammer des Schmelzofens zu erkennen. Letzteres kann eine Erkennung eines Vorhandenseins oder Nicht- Vorhandenseins 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. Eine Weiterbildung des Schmelzofens umfasst wenigstens ein Bodenwehr an einem Boden des Ringkanals. Bei einer Entleerung des Ofens von Schmelze kann aus unterschiedlichen Gründen eine Restmenge bis zu einer bestimmten Höhe im Ofen verbleiben. Nach dem Abschalten der Beheizungseinrichtungen des Ofens erstarrt diese Schmelze am Boden. Dabei erfolgt eine Volumen- Kontraktion. Bei einem Schmelzofen, der einen Ringkanal aufweist, kann diese Kontraktion zu hohen Drücken auf die inneren Ecken des Kanals bzw. auf die feuerfeste Zustellung an diesen inneren Ecken führen. Das wenigstens eine Bodenwehr ist vorzugsweise höher als ein erwartetes Niveau einer erstarren- den Restschmelze im Ofen. Daher verringert es den Druck auf die feuerfeste Zustellung. Dafür ist das wenigstens eine Bodenwehr in der Verlängerung ei- ner Seitenwand eines Kanals betrachtet so positioniert, dass eine innere Ecke des Kanals am Boden nicht mehr vorliegt. Jegliche Bodenwehre können so po- sitioniert sein, dass eine (z.B. entlang einer Strömungsachse betrachtet) zwi- schen zwei Bodenwehren angeordnete erstarrte Schmelze eine fast recht- eckige Form aufweist, insbesondere in einer Draufsicht auf den Boden. Eine solche rechteckige erstarrte Metalplatte kann dann mit einfachen Hilfsmitteln nach oben aus dem Kanal gehoben werden.
Geometrisch definiert das Bodenwehr einen Höhenunterschied (mit anderen Worten: eine Stufe) zwischen (insbesondere in Strömungsrichtung betrachtet) beidseitig an das Bodenwehr angrenzenden Bereichen des Ringkanals defi- niert. Die beidseitig angrenzenden Bereiche des Ringkanals können in einem Winkel von mehr als 45 ° zueinander verlaufen, insbesondere in einem Winkel von ca. 90°. Folglich kann das Bodenwehr in einem nachfolgend erläuterten Umlenk-, Krümmungs- oder Eckbereich des Ringkanals positioniert sein oder einen solchen Bereich angrenzen, in dem eine Strömungsrichtung der Metall- schmelzeströmung jeweils nicht geradlinig verläuft.
Das Bodenwehr kann infolge des Höhenunterschieds die Höhe einer entspre- chend gekrümmten oder umgelenkten Wandfläche des Ringkanals reduzieren, an der die Metallschmelzeströmung entlang strömt. Dies ist insbesondere bei einer Erstarrung der Metallschmelze vorteilhaft, die an derartigen nicht-ge- radlinigen Wandflächen zu erhöhten Spannungen führen kann.
Das Bodenwehr kann eine maximale Höhe über dem Boden aufweisen, die wenigstens 10 % und vorzugsweise zwischen 15 % und 40 % (z.B. 20 %) eines maximalen Füllstandes der Metallschmelze entspricht (z. B. einem maximalen Füllstand im Bereich des Bodenwehrs oder diesem unmittelbar vor- und/oder nachgelagert). Dies ermöglicht eine effektive Spannungsreduzierung ohne übermäßige Reduktion des Strömungsquerschnitts.
Gemäß einer Variante weist das Bodenwehr einen Verbindungskanal auf, der zum Beispiel ausgebildet ist als eine Vertiefung oder Nut und/oder der sich auf einem Höheniveau des Bodens der angrenzenden Bereiche des Ringkanals befindet und diese Bereiche schmelzeleitend miteinander verbindet. Dies er- möglicht ein vollständiges Abfließen der Schmelze von einem Bereich vor dem Bodenwehr zu einem Bereich nach dem Bodenwehr, beispielsweise in Strö- mungsrichtung einer vor dem Abfließen zirkulierenden Metallschmelze be- trachtet.
Mit anderen Worten kann ein Bodenwehr etwa in seiner Mitte einen Verbin- dungskanal zwischen den angrenzenden Bereichen des Ringkanals aufweisen und so diese Bereiche schmelzeleitend verbinden. Bei einer Entleerung des Ofens kann die Schmelze durch diesen Verbindungskanal fließen. Das hat den Vorteil, dass die flüssige Restmenge aus beiden Bereichen des Ringkanals, nämlich aus den Bereichen vor und nach dem Bodenwehr, zu einer gemeinsa- men Stelle fließen kann, an der sie aus dem Ofen entnommen wird. Das redu- ziert die Anzahl der Stellen, an denen eine Einrichtung zur Entnahme der Rest- schmelze vorzusehen ist. Durch den Verbindungskanal kann zwar eine innere Ecke im Ringkanal ausgebildet werden, nämlich am Verbindungskanal. Eine Beschädigung dieser Ecke durch kontrahierende Schmelze kann jedoch ein- fach mit entsprechenden feuerfesten Massen repariert werden und in der Re- gel weniger aufwändig repariert werden, als Schäden an inneren Ecken der Ringkanal-Seitenwände.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Schmelzofen ferner ein den Ringkanal (zumindest abschnittsweise) begrenzendes Ofengehäuses mit wenigstens ei- nem Deckel und einer Deckelanhebevorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, den Deckel für ein Zugänglichmachen des Ringkanals anzuheben. Eine De- ckelanhebevorrichtung kann wenigstes einen Aktor zum Anheben des Deckels umfassen. An dem Deckel kann das wenigstens eine Tauchheizelement (oder kann eine beliebige Mehrzahl oder können sämtliche Tauchheizelemente) be- festigt und gemeinsam mit dem Deckel anhebbar sein. Im angehobenen Zu- stand kann das Tauchheizelement zumindest teilweise oder vollständig außer- halb des Ofengehäuses positioniert sein, beispielsweise für Wartungszwecke.
Der Deckel kann im Wesentlich vertikal und/oder geradlinig anhebbar sein, beispielsweise im Unterschied zu einem Aufschwenken des Deckels. Hierdurch kann eine Wärmabstrahlung räumlich auf einen Bereich oberhalb des Ofenge- häuses begrenzt werden, was Wartungsarbeiten erleichtert.
Die Deckelanhebevorrichtung kann an einer dem Innenbereich zugewandten Seite des Schmelzofens angeordnet sein. Dementsprechend kann die De- ckelanhebevorrichtung von dem Innenbereich aus gewartet werden.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Ringkanal wenigstens einen Umlenkbe- reich auf, in dem eine Strömungsrichtung der Metallschmelzeströmung um wenigstens 45°, vorzugsweise um ca. 90° umgelenkt wird. Der Umlenkbereich kann einen Eckbereich oder Krümmungsbereich des Ringkanals bilden. Er kann insbesondere zwei im Wesentlichen geradlinige, jedoch in einem Winkel zueinander verlaufende Kanalsegmente miteinander verbinden.
Seitenwandabschnitte des Ringkanals, die in Strömungsrichtung vor und hin- ter dem Umlenkbereich angeordnet sind, können gerundet ineinander über- gehen oder mit einer Fase versehen sein. Insbesondere können diese Seiten- wandabschnitte von einer zu dem Innenbereich des Schmelzofens näheren In- nenseite des Ringkanals umfasst sein, also innenliegende Seitenwände im Ge- gensatz zu außenliegenden Seitenwänden bilden. Der Umlenkbereich kann folglich ebenfalls innenliegend sein und/oder eine innere Umlenkung oder ei- nen inneren Eckbereich definieren. Alternativ oder zusätzlich können Seiten- wandabschnitte, die von einer zu dem Innenbereich des Schmelzofens ent- fernten Außenseite des Ringkanals umfasst sind, gerundet ineinander überge- hen oder mit einer Fase versehen sein. Mit andere Worten kann der Ringkanal und können insbesondere dessen Innenwände gerundete oder angefaste Eck- bereiche aufweisen, zum Beispiel in einem oben genannten Umlenkbereich. Das Vorsehen einer Fase kann umfassen, das zwei in einem großen Winkel von z.B. 90° zueinander verlaufende Wandabschnitte durch einen insbeson- dere ebenen Zwischenabschnitt verbunden werden, der in einem kleineren Winkel zu jedem dieser Wandabschnitte verläuft. Somit erfolgt die Umlen- kung zwischen den Wandabschnitte weniger scharfkantig.
Die gerundeten oder gefasten Übergänge reduzieren Spannungsspitzen bei ei- nem etwaigen Erstarren der Metallschmelze. Diese Spannungsspitzen könnten andernfalls eine feuerfeste Auskleidung des Schmelzofens beschädigen.
Die Erfindung betrifft auch einen Schmelzofen zum Schmelzen von Metall, u.a. mit:
- einer im Schmelzofen aufgenommenen Metallschmelze;
- einer ersten Heizeinrichtung mit wenigstens einem elektrisch beheiz- baren Tauchheizelement;
- einer Umwälzeinrichtung, die zum Erzeugen einer das Tauchheizele- ment umströmenden Metallschmelzeströmung eingerichtet ist.
Sämtliche hierin offenbarten Merkmale, Weiterbildungen und Varianten eines Schmelzofens und von dessen Merkmalen können auch bei diesem Schmelz- ofen 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 u. a. umfasst:
- Erzeugen der Metallschmelzeströmung mittels der Umwälzeinrich- tung, so dass die Metallschmelzeströmung das Tauchheizelement um- strömt.
Das Verfahren kann sämtliche weiteren Schritte und Maßnahmen umfassen, um jegliche hierin geschilderten Betriebszustände, Wechselwirkungen und Funktionen eines hierin offenbarten Schmelzofens bereitzustellen. Beispiels- weise kann das Verfahren auch den Schritt des Zuführens von aufzuschmel- zendem Metall über eine Beschickungsöffnung umfassen, wobei die Beschi- ckungsöffnung gemäß jeglicher hierin geschilderten Variante ausgebildet und angeordnet sein kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Schmelzofens mit einem Ringkanal (zum Beispiel ausgebildet gemäß jeglichem hier offenbar- ten Aspekt), in dem eine Metallschmelze zirkulierbar ist, das Verfahren umfas- send: Verbinden von einzelnen Modulen unter Ausbildung zumindest eines Abschnitts des Schmelzofens, wobei jedes Modul ein Kanalsegment des Ring- kanals umfasst sowie insbesondere eine Einströmöffnung und mindestens eine Ausströmöffnung. Die Module und der Schmelzofen können gemäß jegli- chem hier offenbarten Aspekt ausgebildet sein. Die Module können aus einer Mehrzahl prinzipiell verbaubarer Module ausgewählt und/oder kombiniert werden.
Beispielhafte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Figuren nä- her beschrieben.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schmelzofens zum Schmel- zen von Metall.
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Schmelzofens zum Schmel- zen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Figur 2' eine schematische Darstellung einer möglichen alternativen An- ordnung der Tauchheizelemente der Figur 2 in dem Schmelz- ofen der Figur 2
Figur 2" eine schematische Darstellung einer möglichen weiteren alter- nativen Anordnung der Tauchheizelemente der Figur 2 in dem Schmelzofen der Figur 2
Figur 2'" eine schematische Darstellung einer möglichen weiteren alter- nativen Anordnung der Tauchheizelemente der Figur 2 in dem Schmelzofen der Figur 2
Figur 3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung ei- nes Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Figur 4 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung ei- nes Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Figur 5 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung ei- nes Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Figur 6 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung ei- nes Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Figur 6' das Ausführungsbeispiel der Figur 6, wobei anstelle von Heiz- stäben Gasbrenner als zweite Heizelemente vorgesehen sind,
Figur 6" das Ausführungsbeispiel der Figuren 6, wobei sowohl Heizstäbe als auch Gasbrenner als zweite Heizelemente vorgesehen sind,
Figur 7 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung ei- nes Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Figur 8 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Schmelzofens
Figur 9 den Schmelzofen der Figur 8 in einem Schnitt entlang einer durch die in Figur 8 eingezeichneten Linien A und B definierten Ebene
Figur 10 einen Ausschnitt der Figuren 8 bzw. 9
Figur 11 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der Figuren 8 bis 10
Figur 12 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der Figuren 8 bis 11, wobei eine Beschickungsrampe vorgese- hen ist,
Figur 13 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der Figuren 8 bis 12, wobei eine Beschickungsrampe mit Gas- brennervorgesehen ist,
Figur 14 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der Figuren 8 bis 13, wobei eine Beschickungsrampe und eine Gas-Umwälzeinrichtung vorgesehen ist, Figur 15 einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der Figuren 8 bis 14, wobei anstelle elektrischer Heizelemente Gasbrenner vorgesehen sind,
Figur 16 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung ei- nes Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Figur 17 eine Schnittansicht eines Schmelzofens zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Figur 18 eine Darstellung einer Unterteilung des Schmelzofens aus Fig. 17 in einzelne Module,
Fig. 19 eine Darstellung eines Schmelzofens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit ringförmigem Schmelzekanal und Un- terteilung in zwei Module,
Fig. 20 eine Darstellung eines Schmelzofens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit ringförmigem Schmelzekanal und Un- terteilung in vier Module,
Figur 21 eine Ansicht eines Einzelmoduls des Schmelzofens aus Fig. 17 & 18, wobei das Einzelmodul eine Deckelanhebevorrichtung um- fasst.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 100 zum Schmelzen von Metall. Der Schmelzofen 100 ist insbesondere geeignet Me- talle 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 Beschi- ckungsöffnung 140 ist derart an der Ofenkammer 110 angeordnet, dass aufzu- schmelzendes Metall, nachfolgend bezeichnet als Beschickungsgut, von einer den Schmelzofen 100 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöff- nung 140 in die erste Ofenkammer eingebracht werden kann, wenn die Be- schickungsöffnung 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 um- fassen. 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, Temperatu- ren von bis zu 1600 °C und/oder bis zu 1100 °C und/oder bis zu 600°C stand- zuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbesondere in der Ofenkam- mer 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. spezi- elle Al-Legierung) beheizbar.
Der Schmelzofen 100 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 100 umfasst eine erste Heizeinrichtung 130 mit einem elektrisch beheizbaren Tauchheiz- element 131, das in der Ofenkammer 110 angeordnet ist. Die Tauchheizele- ment 131 ist elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Das Tauchheizele- ment 131 hat einer feuerfesten Oberfläche und kann in Metallschmelze einge- taucht 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 befin- det sich etwa 70% der Metallschmelze 101, die im Schmelzofen 100 angeord- net ist. Das Tauchheizelement 131 wird von der Metallschmelze 101 um- strömt. 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 Um- wälzeinrichtung 120 ist derart angeordnet und eingerichtet, dass die Metall- schmelzeströmung 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 Figur 1 außer- halb der Ofenkammer 110 nicht einschränkend ist. Die Pumpe 121 kann in ei- ner 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 kön- nen zumindest bereichsweise als geschlossene Rohre und/oder zumindest be- reichsweise als offene Rinne ausgebildet sein. Die Schmelzekanäle können be- heizt sein. Die Pumpe 121 kann derart neben dem Tauchheizelement 131 angeordnet sein, dass ein Saugstutzen der Pumpe 121 dem Tauchheizelement 131 abge- wandt angeordnet ist und ein Druckstutzen der Pumpe 121 dem Tauchheiz- element 131 zugewandt angeordnet ist. Ist die Pumpe 121 über Schmelzeka- näle mit der Ofenkammer 110 fluidleitend verbunden, ist ein erster mit der Ofenkammer 110 fluidleitend verbundener Schmelzekanal mit dem Saugstut- zen der Pumpe 121 fluidleitend verbunden und ein zweiter mit der Ofenkam- mer 110 fluidleitend verbundene Schmelzekanal mit dem Druckstutzen der Pumpe 121 fluidleitend verbunden. Der zweite Schmelzekanal kann derart ne- ben 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 um- strömt.
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 Metallschmelze 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.
Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern und Schmelzkanäle umfasst. 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 Figur 1 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung aufweisen (nicht gezeigt in Figur 1, jedoch nachstehend bspw. anhand von Fig. 6 erläutert). Insbesondere kann die zweite Heizeinrich- tung im Bereich der zweiten Ofenkammer 111 angeordnet sein. Die zweite Heizeinrichtung kann insbesondere eine elektrische Heizeinrichtung sein. Ins- besondere 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 Heizein- richtung kann zweite Heizelemente in Form von Heizstäben Heizplatten, Heiz- paneelen 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 ei- ner 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 zwei- ten Heizelemente erhitzt wird.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 200 zum Schmelzen von Metall. In Figur 2 ist der Schmelzofen 200 in einem horizonta- len Schnitt durch den Schmelzofen 200 in einer Draufsicht dargestelit.
Der Schmelzofen 200 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelz- punkt von unter 900 °C zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 210 und einer zweite Ofen- kammer 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 verbun- den.
Der Schmelzofen 200 weist eine erste Beschickungsöffnung 240 auf. Die Be- schickungsöffnung 240 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall. Die Beschickungsöffnung 240 ist derart an der Ofenkammer 211 ange- ordnet, dass aufzuschmelzendes Metall, nachfolgend bezeichnet als Beschi- ckungsgut, von einer den Schmelzofen 200 umgebenden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 240 in die zweite Ofenkammer 211 eingebracht wer- den kann, wenn die Beschickungsöffnung 240 geöffnet ist. Die Beschickungs- öffnung 240 hat eine Breite von 120 cm und eine Höhe von 120 cm. Die Be- schickungsöffnung 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 bereichs- weise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebil- det, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/o- der mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/o- der bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbeson- dere 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 Tauchheizelemen- ten 231, die in der Ofenkammer 210 angeordnet sind. Vorzugsweise sind fünf Tauchheizelemente 231 in der Ofenkammer 210 angeordnet. Die Tauchheiz- elemente 231 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauch- heizelemente 231 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metall- schmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 210 und 211 sind zumindest teilweise mit der Metall- schmelze 201, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Alumini- umschmelze 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 Tempera- tur 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 Umwälzeinrich- tung 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 ange- ordnet. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 221 ist mit der ersten Verbindungsöff- nung 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 ge- fördert wird, durch die erste Ofenkammer 210 strömt, dabei die Tauchheizele- mente 231 umströmt und danach durch die zweite Verbindungsöffnung in die zweite Ofenkammer 211 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 231 wird die Metallschmelze 201 erwärmt. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst.
Beispielsweise können die Tauchheizelemente 231 in Strömungsrichtung in ei- ner Reihe angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere wei- tere Reihen von Tauchheizelementen 231 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 231 einer ersten Reihe genau neben den Tauchheizele- menten 231 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in Fi- gur 2' dargestellt, wobei die Tauchheizelemente 231 der ersten Reihe ausge- füllt dargestellt sind und die Tauchheizelemente 231 der zweiten Reihe gestri- chelt dargestellt sind. Die Tauchheizelemente 231 einer ersten Reihe können versetzt zu Tauchheizelementen 231 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in Figur 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 ange- ordnet sein. Dies kann insbesondere derart erfolgen, sodass sie - von der Ein- strömöffnung der Kammer aus betrachtet - den Strömungsquerschnitt der Metallschmelzeströmung um mehr als 20% versperren, wie schematisch in Fi- gur 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 Figur 2 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heiz- einrichtung 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 angeord- net 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 Heizplat- ten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern um- fassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, ins- besondere einer oder beider der Ofenkammern 210, 211, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zu- stand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze un- terhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 300 zum Schmelzen von Metall. In Figur 3 ist der Schmelzofen 300 in einem horizonta- len Schnitt durch den Schmelzofen 300 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 300 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelz- punkt von unter 900 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 300 ist insbesondere geeignet stückiges Beschickungsgut (Schmelzgut 350), zum Beispiel in der Größe einer Äutofelge, zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 310 und einer zweite Ofen- kammer 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 verbun- den.
Der Schmelzofen 300 weist eine erste Beschickungsöffnung 340 auf. Die Be- schickungsöffnung 340 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 350, vorliegend beispielsweise eine Auto- felge. Die Beschickungsöffnung 240 ist derart an der Ofenkammer 311 ange- ordnet, 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 Beschi- ckungsöffnungstür 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 bereichs- weise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebil- det, 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 zu- mindest 300 °C und/oder zumindest 420°C und/oder zumindest 600°C und/o- der maximal 900°C beheizbar.
Der Schmelzofen 300 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 300 umfasst eine erste Heizeinrichtung 330 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelemen- ten 331, die in der Ofenkammer 310 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 331 in der Ofenkammer 310 angeordnet. Die Tauch- heizelemente 331 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 331 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Me- tallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 310 und 311 sind zumindest teilweise mit der Metall- schmelze 301, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Alumini- umschmelze 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 Tempera- tur 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 Umwälzeinrich- tung 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 ange- ordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 321 ist mit der zweiten Verbindungsöff- nung 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, da- bei die Tauchheizelemente 331 umströmt, in die Pumpe 321 strömt und da- nach durch die zweite Verbindungsöffnung 314 in die zweite Ofenkammer 311 strömt. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst.
Beim Umströmen der Tauchheizelemente 331 wird die Metallschmelze 301 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 331 in Strömungsrich- tung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder meh- rere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizele- menten 331 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 331 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 331 einer zweiten Reihe ange- ordnet sein. Die Tauchheizelemente 331 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 331 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in Figur 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 Figur 3 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heiz- einrichtung 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 angeord- net 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 Heizplat- ten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern um- fassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, ins- besondere einer oder beider der Ofenkammern 310, 311, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zu- stand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze un- terhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 400 zum Schmelzen von Metall. In Figur 4 ist der Schmelzofen 400 in einem horizonta- len Schnitt durch den Schmelzofen 400 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 400 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelz- punkt von unter 900 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 400 ist insbesondere geeignet sowohl Schmelzgut 450, zum Beispiel in Form von Metallspäne, so- wie stückiges Beschickungsgut 450', beispielsweise in der Größe einer Auto- felge, zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 410 und einer zweite Ofen- kammer 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 verbun- den.
Der Schmelzofen 400 weist eine erste Beschickungsöffnung 440 auf. Die Be- schickungsöffnung 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 Umge- bung 1 durch die Beschickungsöffnung 440 in die zweite Ofenkammer 411 ein- gebracht 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 Verbindungsöff- nung 414 angeordnet. Der Schmelzofen 400 weist eine zweite Beschickungsöffnung 440' auf. Die Be- schickungsöffnung 440' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzen- dem 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 umge- benden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 440' in die zweite Ofen- kammer 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 ei- nem zweiten Ende der zweiten Ofenkammer 411 im Bereich der ersten Ver- bindungsöffnung 413 angeordnet. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofen- kammer 410 und die zweite Ofenkammer 411, ist durch die Beschickungsöff- nungstüren 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 bereichs- weise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebil- det, 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 zu- mindest 300 °C und/oder zumindest 420°C und/oder zumindest 600°C und/o- der maximal 900°C beheizbar.
Der Schmelzofen 400 ist elektrisch beheizbar. Der Schmelzofen 400 umfasst eine erste Heizeinrichtung 430 mit elektrisch beheizbaren Tauchheizelemen- ten 431, die in der Ofenkammer 410 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 431 in der Ofenkammer 410 angeordnet. Die Tauch- heizelemente 431 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 431 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Me- tallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 410 und 411 sind zumindest teilweise mit der Metall- schmelze 401, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Alumini- umschmelze 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 Tempera- tur 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 Umwälzeinrich- tung 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 ange- ordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 421 ist mit der zweiten Verbindungsöff- nung 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, da- bei die Tauchheizelemente 431 umströmt, in die Pumpe 421 strömt und da- nach durch die zweite Verbindungsöffnung 414 in die zweite Ofenkammer 411 strömt. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 431 wird die Metallschmelze 401 erwärmt. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst.
Insbesondere können die Tauchheizelemente 431 in Strömungsrichtung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere wei- tere 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 Figur 4 dargestellt. Einige Tauchheizelemente 431 können auch stromabwärts miteinander fluchtend und einige weitere Tauch- heizelemente 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 Druck- stutzen 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 zumin- dest 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 Figur 4 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heiz- einrichtung 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 angeord- net 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, Heizplat- ten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern um- fassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, ins- besondere einer oder beider der Ofenkammern 410, 411, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zu- stand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze un- terhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 500 zum Schmelzen von Metall. In Figur 5 ist der Schmelzofen 500 in einem horizonta- len Schnitt durch den Schmelzofen 500 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 500 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelz- punkt 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 Ofen- kammer 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 verbun- den.
Der Schmelzofen 500 weist eine erste Beschickungsöffnung 540 auf. Die Be- schickungsöffnung 540 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 550, vorliegend beispielsweise eine Auto- felge. Die Beschickungsöffnung 540 ist derart an der Ofenkammer 511 ange- ordnet, 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 Beschi- ckungsöffnung 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 umgeben- den Umgebung 1 verschließbar.
Der Schmelzofen 500 weist eine zweite Beschickungsöffnung 540' auf. Die Be- schickungsöffnung 540' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzen- dem 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 Be- schickungsöffnung 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 einge- bracht 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 Förder- organ 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 Beschi- ckungsöffnungstür 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 bereichs- weise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebil- det, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/o- der mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 5000 °C und/oder bis zu 2000 °C und/o- der bis zu 1500°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen 500, ins- besondere in den Ofenkammern 510 und 511, befindliche Metallschmelze 501 auf Temperaturen von zumindest 500 °C und/oder zumindest 700 °C und/o- der 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 Tauchheizelemen- ten 531, die in der Ofenkammer 510 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 531 in der Ofenkammer 510 angeordnet. Die Tauch- heizelemente 531 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 531 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Me- tallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 510 und 511 sind zumindest teilweise mit der Metall- schmelze 501, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Alumini- umschmelze 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 Tempera- tur 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 Umwälzeinrich- tung 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 ange- ordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 521 ist mit der zweiten Verbindungsöff- nung 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, da- bei die Tauchheizelemente 531 umströmt, in die Pumpe 521 strömt und da- nach durch die zweite Verbindungsöffnung 514 in die zweite Ofenkammer 511 strömt. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst.
Beim Umströmen der Tauchheizelemente 531 wird die Metallschmelze 501 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 531 in Strömungsrich- tung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder meh- rere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizele- menten 531 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 531 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 531 einer zweiten Reihe ange- ordnet sein. Die Tauchheizelemente 531 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 531 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in Figur 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 Figur 5 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heiz- einrichtung 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 angeord- net 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, Heizplat- ten, Heizpaneelen oder Heizwendeln umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Heizeinrichtung Heizelemente in Form von Gasbrennern um- fassen. Die Heizelemente können unter einer Decke einer Ofenkammer, ins- besondere einer oder beider der Ofenkammern 510, 511, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch betrieben. Im eingeschalteten Zu- stand können die Heizelemente Wärme abstrahlen, sodass die Schmelze un- terhalb der zweiten Heizelemente erhitzt wird.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 600 zum Schmelzen von Metall. In Figur 6 ist der Schmelzofen 600 in einem horizonta- len Schnitt durch den Schmelzofen 600 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 600 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelz- punkt von unter 1600 °C zu schmelzen.
Der Schmelzofen umfasst eine erste Ofenkammer 610 und einer zweite Ofen- kammer 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 verbun- den.
Der Schmelzofen 600 weist eine erste Beschickungsöffnung 640 auf. Die Be- schickungsöffnung 640 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall. Die Beschickungsöffnung 640 ist derart an der Ofenkammer 611 ange- ordnet, dass aufzuschmelzendes Metall von einer den Schmelzofen 600 umge- benden Umgebung 1 durch die Beschickungsöffnung 640 in die zweite Ofen- kammer 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 Ofen- kammer 610 und die zweite Ofenkammer 611, ist durch die Beschickungsöff- nungstür 640 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 ver- schließbar.
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 bereichs- weise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebil- det, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/o- der mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/o- der bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbeson- dere 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 Tauchheizelemen- ten 631, die in der Ofenkammer 610 angeordnet sind. Vorzugsweise sind fünf Tauchheizelemente 631 in der Ofenkammer 610 angeordnet. Die Tauchheiz- elemente 631 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauch- heizelemente 631 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Metall- schmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 610 und 611 sind zumindest teilweise mit der Metall- schmelze 601, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Alumini- umschmelze 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 Tempera- tur 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 Umwälzeinrich- tung 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 angeord- net. Ein Ansaugstutzen der Pumpe 621 ist mit der ersten Verbindungsöffnung derart dichtend verbunden, dass Metallschmelze 601, die durch die erste Ver- bindungsöffnung 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. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst.
Beim Umströmen der Tauchheizelemente wird die Metallschmelze 601 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 631 in Strömungsrich- tung in einer Reihe angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder meh- rere weitere Reihen von Tauchheizelementen 631 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 631 einer ersten Reihe genau unter Tauch- heizelementen 631 einer zweiten Reihe angeordnet sein (analog zu der An- ordnung der Tauchheizelemente 231 und wie bereits oben in Bezug zu Figur 2' beschrieben). Die Tauchheizelemente einer ersten Reihe können versetzt zu Tauchheizelementen einer zweiten Reihe angeordnet sein (analog zu der An- ordnung der Tauchheizelemente 231 und wie bereits oben in Bezug zu Figur 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 Figur 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.
Figur 6' entspricht der Figur 6, wobei anstelle von Heizstäben Gasbrenner als zweite Heizelemente 661 vorgesehen sind. Beispielhaft ist lediglich ein Gas- brenner eingezeichnet. Es können jedoch ein einzelner oder auch mehrere Gasbrenner vorgesehen sein. Über den Gasbrenner kann darunterliegende Schmelze 601 erhitzt werden. Figur 6" entspricht der Figur 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 un- mittelbar nach dessen Beschickung befindet. Dadurch wird der Schmelzpro- zess beschleunigt. Auch eine umgekehrte Reihenfolge (Heizstäbe näher zur Beschickungsöffnung 640 als Gasbrenner) kann jedoch vorgesehen sein.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 700 zum Schmelzen von Metall. In Figur 7 ist der Schmelzofen 700 in einem horizonta- len Schnitt durch den Schmelzofen 700 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 700 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelz- punkt 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 Ofen- kammer 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 verbun- den.
Der Schmelzofen 700 weist eine erste Beschickungsöffnung 740 auf. Die Be- schickungsöffnung 740 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall, insbesondere Schmelzgut 750, vorliegend beispielsweise eine Auto- felge. Die Beschickungsöffnung 740 ist derart an der Ofenkammer 711 ange- ordnet, 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 Be- schickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 700 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 740 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 741. Ein Ofeninnen- raum, umfassend die Ofenkammer 710 und die zweite Ofenkammer 711, ist durch die Beschickungsöffnungstür 740 gegenüber der den Schmelzofen um- gebenden Umgebung 1 verschließbar.
Der Schmelzofen 700 weist eine zweite Beschickungsöffnung 740' auf. Die Be- schickungsöffnung 740' ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzen- dem 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 Be- schickungsöffnung 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 einge- bracht werden kann. Beispielsweise kann aus einem Sammelbehälter das Be- schickungsgut 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 Be- schickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 700 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 740' ist verschließbar durch eine Beschi- ckungsöffnungstür 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 bereichs- weise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebil- det, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/o- der mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 1500 °C und/oder bis zu 1100 °C und/o- der bis zu 600°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen, insbeson- dere 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 Tauchheizelemen- ten 731, die in der Ofenkammer 710 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sechs Tauchheizelemente 731 in der Ofenkammer 710 angeordnet. Die Tauch- heizelemente 731 sind elektrisch antreibbar, um Wärme zu erzeugen. Die Tauchheizelemente 731 haben eine feuerfeste Oberfläche und können in Me- tallschmelze eingetaucht werden, um diese zu erwärmen.
Die Ofenkammern 710 und 711 sind zumindest teilweise mit der Metall- schmelze 701, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Alumini- umschmelze 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 Tempera- tur 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 Umwälzeinrich- tung 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 ange- ordnet. Ein Druckstutzen der Pumpe 721 ist mit der zweiten Verbindungsöff- nung 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, da- bei die Tauchheizelemente 731 umströmt, in die Pumpe 721 strömt und da- nach durch die zweite Verbindungsöffnung 714 in die zweite Ofenkammer 711 strömt. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst.
Beim Umströmen der Tauchheizelemente 731 wird die Metallschmelze 701 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 731 in Strömungsrich- tung in drei Reihen angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder meh- rere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheizele- menten 731 vorgesehen sein. Dabei können die Tauchheizelemente 731 einer ersten Reihe versetzt zu Tauchheizelementen 731 einer zweiten Reihe ange- ordnet sein. Die Tauchheizelemente 731 einer ersten Reihe können alternativ hintereinander bzw. fluchtend zu Tauchheizelementen 731 einer zweiten Reihe angeordnet sein. Dies ist schematisch in Figur 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 Heizein- richtung 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 alterna- tiv 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 Figur 8 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Schmelz- ofens 800, der zum Teil geschnitten dargestellt ist, um einen Ofeninnenraum zu veranschaulichen. Der Schmelzofen 800 ist mit einer Metallschmelze befüll- bar. Der dargestellte Schmelzofen 800 weist eine erste Ofenkammer 810 auf, in der eine erste Heizeinrichtung 830 umfassend Tauchheizelemente 831 an- geordnet 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 Umwälzein- richtung 820 angeordnet. Die Umwälzeinrichtung 820 umfasst eine Pumpe 821. Ein Druckstutzen (d. h. eine Druckseite) der Pumpe 821 ist der Ofenkam- mer 811 zugewandt, ein Ansaugstutzen (d. h. eine Ansaugseite) der Pumpe 821 ist der Ofenkammer 810 zugewandt. Die Pumpe 821 wälzt eine im Ofenin- neren befindliche Metallschmelze um, sodass diese von der ersten Ofenkam- mer 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 Ofen- kammer 811"' in die erste Ofenkammer 810 strömt. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst.
Die Größenverhältnisse der Ofenkammer 810, 811, 811', 811", 811'" sind bei- spielhaft. Insbesondere kann die Ofenkammer 811 kleiner dimensioniert sein. Sie kann insbesondere nur dann vergleichsweise groß dimensioniert sein, wenn deren Beschickungsöffnung 840 ausreichend groß für etwaige Rücklauf- teile auszulegen ist (d. h. fehlerbehaftete Gussteile, die wieder aufzuschmel- zen sind).
An der zweiten Ofenkammer 811 ist eine Beschickungsöffnung 840 zum Ein- bringen von Schmelzgut vorgesehen. Die Beschickungsöffnung 840 liegt in ei- ner 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 Beschickungsöff- nung 840. Die erste Beschickungsöffnung 840 eignet sich für größere einzu- bringende 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 je- weils beispielsweise maximal 10 cm und einer maximalen Mindestlänge von 0,5 mm. Die Ofenkammer 811'", die in Strömungsrichtung zwischen der zwei- ten Ofenkammer 811 und der ersten Ofenkammer 810 angeordnet ist, ist als Verunreinigungssammelkammer ausgebildet. An der Ofenkammer ist im Be- reich 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 um- fasst Heizelemente 861, die als elektrische Heizstäbe ausgebildet sind. Zusätz- lich oder alternativ können die Heizstäbe auch als Gasbrenner ausgebildet sein. Der Schmelzofen weist ferner eine Entnahmetasche 811'vauf, die an der Kammer 811' angeordnet und mit dieser fluidisch verbunden ist. Ferner ist eine Reinigungsöffnung 870 (sh. Fig. 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 Figur 8 jedoch nicht eingezeichnet.
Figur 9 zeigt den Schmelzofen 800 der Figur 8 in einem Schnitt entlang einer durch die in Figur 8 eingezeichneten Linien A und B definierten Ebene.
In den Figuren sind wiederkehrende Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Figur 9 ist die Ofenkammer 811, die Ofenkammer 811"', die Ofenkammer 810 und die die Ofenkammer 811" geschnitten dargestellt. In der Ofenkam- mer 811 sind die an der Decke der Ofenkammer 811 angeordneten Heizele- mente 861 in Form von Heizstäben erkennbar. Die Pumpe 821 fördert Metall- schmelze in der durch den Pfeil 801' angedeuteten Richtung durch die Ofen- kammern. Die Metallschmelze wird durch eine Einströmöffnung 814 von der Pumpe 821 in die zweite Ofenkammer 811 gepumpt. In Figur 10 ist ein Aus- schnitt der Figur 8 bzw. 9 nochmals vergrößert dargestellt, um die Ofenkam- mer 811"' zu veranschaulichen. Die Ofenkammer 811'", d.h. die Verunreini- gungssammelkammer, umfasst einen abgesenkten Bereich in Form einer Bo- denvertiefung 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 ausge- bildet. Sedimente können aus der Ofenkammer 811 in die Ofenkammer 811'" gelangen und lagern sich in der Vertiefung 8112 ab. Ein Boden 8115 einer Aus- strömöffnung der Ofenkammer 811'" ist oberhalb eines Bodens der Vertie- fung 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 Ausströmöff- nung der Ofenkammer 811'".
In Figur 10 sind ein optionaler maximaler Füllstand kmax und ein optionaler mi- nimaler Füllstand kmin eingezeichnet. Die Füllstände bezeichnen eine mögliche minimale bzw. maximale Einfüllhöhe an Metallschmelze, die einen funktionie- renden 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 kmax der Schmelze im Ofen enden, da keine Abgase austreten. So- mit können Verunreinigungen auf der Schmelze-Oberfläche aus der Ofenkam- mer 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'" be- fördert; 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 ge- zeigt) angeordnet. Eine Förderrichtung der Metallschmelze ist in Figur 10 er- neut durch den Pfeil 801' angedeutet.
Figur 11 zeigt einen Schnitt durch die Ofenkammer 811 in vertikaler Richtung entlang der in Figur 8 eingezeichneten Linie C. Die Beschickungsöffnung 840 ist gut ersichtlich. An der Beschickungsöffnung 840 ist eine Beschickungsöff- nungstür (nicht gezeigt) zum Verschließen der Beschickungsöffnung angeord- net. Die Reinigungsöffnung 870 ist von einer Reinigungsöffnungstür 870' ver- schlossen. Die Pfeile 801' zeigen schematisch die Strömung der Metall- schmelze 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 be- zeichnet) 8401 ausgebildet sein (wie in Fig. 11 gezeigt).
Figur 12 zeigt eine alternative Ausführung der Ofenkammer 811 des Schmelz- ofens 800 der Figuren 8 - 11. An der Beschickungsöffnung 840 kann zusätzlich oder alternativ zur Reinigungsschrägen 8401 eine Beschickungsrampe 8402 ausgebildet sein. Die Beschickungsrampe 8402 ist insbesondere oberhalb ei- nes 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 Beschi- ckungsrampe 8402 angeordneten Metalls angeordnet sein, wie bspw. in Figur 13 gezeigt ist.
In der Ofenkammer 811 kann zusätzlich oder alternativ eine Gas-Umwälzein- richtung 880 vorgesehen sein. Dies ist in Fig. 14 dargestellt. Die Gas-Umwälz- einrichtung 880 kann ein Gebläse 881 umfassen. Dieses kann derart ausgebil- det 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 er- hitze 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-Umwälzeinrich- tung 880 an. Figur 15 zeigt einen Schnitt durch die zweite Ofenkammer des Schmelzofens der Figuren 8 bis 14, wobei anstelle elektrischer Heizelemente 861 Gasbren- ner 861' vorgesehen sind.
Figur 16 zeigt eine schematische Darstellung eines Schmelzofens 1500 zum Schmelzen von Metall. In Figur 16 ist der Schmelzofen 1500 in einem horizon- talen Schnitt durch den Schmelzofen 1500 in einer Draufsicht dargestellt.
Der Schmelzofen 1500 ist insbesondere geeignet Metalle mit einem Schmelz- punkt von unter 1200 °C zu schmelzen. Der Schmelzofen 1500 ist insbeson- dere geeignet stückiges Beschickungsgut (Schmelzgut 1550), zum Beispiel in der Größe einer Autofelge, zu schmelzen. Ferner ist der Schmelzofen 1500 ge- eignet mehrere größere Metallteile gleichzeitig aufzunehmen und zu schmel- zen.
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 Innenbereich 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 Be- schickungsöffnung 1540 ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmelzen- dem 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 um- gebenden 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 Ro- boter an die Beschickungsöffnung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelzofen 1500 eingebracht werden kann. Die Beschi- ckungsöffnung 1540 ist verschließbar durch eine Beschickungsöffnungstür 1541. Ein Ofeninnenraum, umfassend die Ofenkammer 1510, ist durch die Be- schickungsöffnungstür 1541 gegenüber der den Schmelzofen umgebenden Umgebung 1 verschließbar.
Die Beschickungsöffnung 1540 und/oder 1540' und/oder 1540" für die Beschi- ckungsteile 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 ° o- der größer 0° sein.
Die Beschickungsöffnung 1540 und/oder 1540' und/oder 1540" kann horizon- tal oder fast horizontal angeordnet sein, sodass die Beschickungsteile von oben in die Schmelze gegeben werden. Das heißt ein Winkel zwischen der Ho- rizontalen 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/oderl540' und/oder 1540" freizugeben. Eine oder mehrere der Beschi- ckungsöffnungen 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 Ein- strömöffnung oder der Ausströmöffnung der entsprechenden Ofenkammer sein. Dies ist in Figur 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 aufzuschmel- zendem 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 ein- gebracht 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 Auf- nahmevorrichtungen für einen derartigen Sammelbehälter aufweisen. Bei- spielsweise kann ein Förderorgan oder ein Roboter an die Beschickungsöff- nung anschließbar sein, sodass Beschickungsgut automatisiert in den Schmelz- ofen 1500 eingebracht werden kann. Die Beschickungsöffnung 1540' ist ver- schließbar 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 um- gebenden Umgebung 1 verschließbar.
Der Schmelzofen 1500 weist eine dritte Beschickungsöffnung 1540" auf. Die Beschickungsöffnung 1540" ist eingerichtet zum Zuführen von aufzuschmel- zendem 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 Beschickungs- öffnung 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 opti- onal durch die Beschickungsöffnungstür 1541" gegenüber der den Schmelz- ofen 1500 umgebenden Umgebung 1 verschließbar. Darauf hinzuweisen ist, dass insbesondere aufgrund der Bereiche a mit reduziertem Strömungsquer- schnitt vor und hinter der Beschickungsöffnung 1540" eine Beschickungsöff- nungstür jedoch 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 bereichs- weise feuerfest zugestellt. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebil- det, Temperaturen von mindestens -50 °C und/oder mindestens -20 °C und/o- der mindestens 0°C standzuhalten. Die feuerfest zugestellten Bereiche sind ausgebildet, Temperaturen von bis zu 5000 °C und/oder bis zu 2000 °C und/o- der bis zu 1500°C standzuhalten. Dafür ist eine in dem Schmelzofen 500, ins- besondere 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 Tauchheizelemen- ten 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 Metall- schmelze 1501, beispielsweise eine Aluminiumschmelze, befüllt. Die Alumini- umschmelze 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 Tem- peratur von etwa 750 °C auf.
Der Schmelzofen 1500 umfasst eine erste Umwälzeinrichtung 1520, die einge- richtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teilweise dargestellt durch die Pfeile 1501', innerhalb des Schmelzofens 1500 zu erzeugen. Die Um- wälzeinrichtung 1520 umfasst eine Pumpe 1521 zum Fördern der Metall- schmelze 1501. Der Schmelzofen 1500 umfasst eine zweite Umwälzeinrich- tung 1520', die eingerichtet ist, eine Metallschmelzeströmung, zumindest teil- weise dargestellt durch die Pfeile 1501', innerhalb des Schmelzofens 1500 zu erzeugen. Die Umwälzeinrichtung 1520' umfasst eine Pumpe 1521' zum För- dern 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 Ver- bindungsöffnung 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 Tauchheizele- menten 1531 zugewandt angeordnet. Die zweite Verbindungsöffnung 1513 ist stromaufwärts vor den Tauchheizelementen 1531 angeordnet, sodass die Me- tallschmelze 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. Somit ist ersichtlich, dass die Metallschmelze innerhalb des Schmelzofens 100 zirkuliert. Der Strömungspfad verläuft dabei durch eine Art Ringkanal, der insbesondere sämtliche der geschilderten Ofenkammern umfasst. Beim Umströmen der Tauchheizelemente 1531 wird die Metallschmelze 1501 erwärmt. Insbesondere können die Tauchheizelemente 1531 in Strömungs- richtung in einer Reihe angeordnet sein. Alternativ kann eine weitere oder mehrere weitere Reihen oder lediglich eine oder zwei Reihen von Tauchheiz- elementen 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 al- ternativ 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 stromab- wärts hinter der ersten Umwälzeinrichtung angeordnet. Die zweite Pumpe 1521' ist insbesondere zwischen der Beschickungsöffnung 1540" und der Be- schickungsöffnung 1540' angeordnet.
Die erste Umwälzeinrichtung 1520' erhöht den Druck der Schmelze, um bspw. den Druckverlust speziell geformter Strömungsrinnen oder Strömungsele- mente auszugleichen, die bspw. zum Tauchschmelzen von Metallspänen not- wendig sind. Die zweite Umwälzeinrichtung 1520' ist optional. Der Schmelz- ofen 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 ver- schließbare 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 Änsaugstutzen 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 Figur 16 kann zusätzlich eine zweite Heizeinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die zweite Heiz- einrichtung 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 angeord- net 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 De- cke einer Ofenkammer, insbesondere einer oder beider der Ofenkammern 1510, 1511, angeordnet sein. Die Heizstäbe sind insbesondere elektrisch be- trieben. Im eingeschalteten Zustand können die Heizelemente Wärme ab- strahlen, 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.
Figur 17 zeigt eine Schnittansicht eines Schmelzofens 1700 zum Schmelzen von Metall gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Schnittebene ver- läuft horizontal im Raum und beispielsweise etwa auf halber vertikaler Höhe des Schmelzofens 1700. Der Schmelzofen 1700 weist ein Ofengehäuse 1703 auf, das einen ringförmigen Schmelzekanal (Ringkanal) 1710 umgibt. Genauer gesagt weist der Schmelzofen 1700 feuerfest zugestellte Wände 1701 auf, die sich im Ofengehäuse 1703 befinden. Die feuerfesten Seitenwände 1701 und der gezeigte Boden bilden den ringförmigen Schmelzekanal 1710, der vom Ofengehäuse 1703 eingefasst (d.h., umgeben) wird.
Der Ringkanal 1710 ist beispielhaft rechteckförmig. In dem Ringkanal 1710 zir- kuliert eine Metallschmelzeströmung. Beispielhafte Strömungspfeile 1702 zei- gen eine Strömungsrichtung an, die aber auch umgekehrt verlaufen kann. Die Strömungspfeile 1702 zeigen zudem eine außerhalb der Schnittebene lie- gende Durchbrechung einer Zwischenwand im Ringkanal 1710 an, mittels de- rer der Ringkanal 1710 eine durchgängige bzw. geschlossene Ringform an- nimmt.
Der Ringkanal 1710 (und das Ofengehäuse 1703) umläuft einen Innenbereich 1752 des Schmelzofens 1700. Dieser Innenbereich 1752 ist vorzugsweise frei von Ofenkomponenten, mit Ausnahme etwaiger fest am Ofengehäuse 1701 befestigter Komponenten. Der Innenbereich 1752 ist allgemein zugänglich für Wartungsarbeiten und ausreichend groß dimensioniert, damit Wartungsper- sonal sich dort aufhalten kann.
Der Ringkanal 1710 umfasst eine Umwälzeinrichtung 1720 bevorzugt in Form einer Pumpe. Diese fördert eine Metallschmelze zum Beispiel im Uhrzeiger- sinn oder entgegen von diesem durch den Ringkanal 1710.
Der Ringkanal 1710 umfasst ferner Heizeinrichtungen 1730 mit beispielhaft je- weils fünf Tauchheizelementen 1731. Sämtliche der Tauchheizelemente 1731 sind quer zur einer Strömungsrichtung (siehe Pfeil 1702) versetzt und sind so- mit außerhalb der Strömungsschatten der jeweiligen anderen dieser Tauch- heizelemente 1731 positioniert.
Der Ringkanal 1710 umfasst außerdem eine nicht gesondert dargestellte Be- schickungsöffnung, die unmittelbar oberhalb eines Beschickungsgutauf- schmelzbereichs 1750 positioniert ist.
Der Ringkanal 1710 weist mehrere geradlinige Bereiche 1712 auf, die zu je- weils angrenzenden geradlinigen Bereichen 1712 angewinkelt sind, hier bei- spielhaft um ca. 90°. Die geradlinigen Bereichen 1712 sind über Umlenkberei- che 1714 miteinander verbunden. Eine Innenwand 1711 des Ringkanals 1710 ist im Bereich der Umlenkbereiche 1714 jeweils abgerundet oder angefast, wie nachstehend noch näher erläutert.
In oder angrenzend an zumindest einige der Umlenkbereiche 1714 ist ein Bo- denwehr 1740 positioniert. Dieses definiert eine Höhenstufe innerhalb des Ringkanals 1710 und insbesondere eine Erhöhung des Kanalbodens in oder angrenzend an die Umlenkbereiche 1714. Dies reduziert eine freie Wandflä- che an der Innenwand 1711 in der Region der Umlenkbereiche 1714, an der die Metallschmelze anliegen kann. Anders ausgedrückt wird der Ringkanal 1710 bis zu der Höhe der Bodenwehre 1740 in gerade Abschnitte aufgeteilt. Somit können Spannungsspitzen reduziert werden, die infolge einer potentiell erstarrenden Metallschmelze an nicht-geraden Wandbereichen des Rindka- nals 1710 verstärkt auftreten könnten.
Zum Ermöglichen eines vollständigen Abfließens der Schmelze aus dem Ring- kanal 1710 weisen die Bodenwehre 1740 jeweils sich entlang der Strömungs- richtung erstreckende Verbindungskanäle 1742 auf. Diese sind als Einschnitte bis zu einem Kanalboden innerhalb der z.B. blockartigen Bodenwehre 1740 ausgebildet. Eine Kontraktion der erstarrenden Schmelze kann zwar an diesen Verbindungskanälen 1742 ebenfalls zu erhöhten Spannungen führen, aber eventuelle Schäden sind an den Bodenwehren 1740 weniger relevant als an Umlenkbereich 1714 (und genauer gesagt als an den Ecken der Innenwände innerhalb der Umlenkbereiche 1714). Zudem können die Spannungen an den Bodenwehren 1740 durch plastische Verformung des Metalls abgebaut wer- den, weil die Menge an Metall in den Verbindungskanälen 1742 geringer ist als an den oben genannten Ecken.
In Figur 17 sind die Ecken 1715 einiger der Umlenkbereiche 1714 markiert, wobei diese Ecken 1715 zur zusätzlichen Reduzierung von Spannungsspitzen bei einer erstarrenden Metallschmelze angefast sind. Beispielhaft sind nur die inneren Ecken 1715 der Innenwand 1711 und/oder nahe dem Innenbereich 1752 entsprechend angefast , da dort höhere Spannungen auftreten. Ein wei- terer Vorteil der angefasten inneren Ecken 1715 ist eine Reduzierung von Strömungstotgebieten in der Strömungsrichtung hinter den Ecken 1715 und eine Reduzierung von Strömungsablösungen im Bereich der Ecken 1715.
Figur 18 zeigt eine Unterteilung des Schmelzofens 1700 aus Fig. 17 in einzelne Module, die mit 1-12 nummeriert sind. Die Module 1-12 sind entlang einer Strömungsrichtung durch den Ringkanal 1710 aneinandergereiht. Jedes Mo- dul 1-12 ist mit einem in Strömungsrichtung vorangehenden und in Strö- mungsrichtung nachfolgenden Modul 1-12 schmelzeleitend und bezüglich der Metallschmelze fluiddicht verbunden. Je nach gewünschter Ofenkonfiguration können die Module 1-12 flexibel ausgewählt, flexibel angeordnet und mitei- nander verbunden werden. Im Einzelnen sind folgende Module vorgesehen: Nummer 1: Modul mit Umwälzpumpe; Nummer 2: Modul mit vertikaler Be- schickungsöffnung, d. h. die insbesondere eine Metallzufuhr entlang einer zu- mindest näherungsweise horizontalen Achse ermöglicht, da die Beschickungs- öffnung selbst in einer vertikalen Raumebene liegt; Nummer 3: Modul mit Öffnung für Abkrätzen der Schmelzeoberfläche (vergleichbar mit oder umfas- send eine(r) hier offenbarte(r) Verunreinigungssammelkammer); Nummer 4, 5, 6, 8, 9, 10: Module mit Tauchheizelementen; Nummer 7: Modul mit hori- zontaler Beschickungsöffnung, d. h. die insbesondere eine Metallzufuhr ent- lang einer zumindest näherungsweise vertikalen Achse ermöglicht, da die Be- schickungsöffnung selbst in einer horizontalen Raumebene liegt; Nummer 11: Eckmodul; Nummer 12: Modul für Metallschmelzeentnahme.
Fig. 19 zeigt eine alternative Konfiguration eines Schmelzofens 100 gemäß ei- nem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei der Schmelzofen 100 aus genau zwei Modulen 1-2 zusammengesetzt ist. Die Module 1, 2 weisen eine jeweils einseitig offene Rechteckform auf, z.B. bezogen auf ihren Außenumriss in der gezeigten Draufsicht. An einer ihrer Längsseiten und insbesondere beidenends hiervon weist jedes Modul 1, 2 Verbindungsbereiche 2000 zur fluiddichten und mechanischen Verbindung mit dem jeweils anderen Modul 1, 2 auf. Die Verbindungsbereiche 2000 umfassen jeweils eine Öffnung, mittels derer Schmelze mit dem entsprechend anderen Modul 1, 2 ausgetauscht werden kann. Je nach Strömungsrichtung fungiert diese Öffnung als Einström- oder Ausströmöffnung. Die Verbindungsbereiche 2000 umfassen auch jeweils Flanschbereiche 2010, die als Schnittstellen zum Verbinden der Verbindungs- bereiche 2000 miteinander dienen. Die Flanschbereiche 2010 können z.B. ein jeweils von den Modulen 1, 2 umfasstes Ofengehäuse nahe der Verbindungs- bereiche 2000 außen ringförmig umlaufen.
Man erkennt wiederum, dass die Module 1, 2 einen Ringkanal 2012 definie- ren, der einen freibleibenden Innenbereich 2014 umläuft. Weiter umfasst ei- nes der Module 1 eine Umwälzeinrichtung 2016 und umfassen beispielhaft beide Module 1, 2 Tauchheizelemente 2018. Eine Position einer Metallzufuhr über eine nicht gesondert dargestellte Beschickungsöffnung ist mittels eines Pfeils 2020 angedeutet. Eine Position einer Schmelzeentnahme über eine nicht gesondert dargestellte Abstichöffnung, Schmelzeentnahmepumpe oder eine andere Vorrichtung ist mittels eines Pfeils 2022 angedeutet.
Durch Aufteilen des Schmelzofens in die zwei Module 1, 2 kann ein Transport zum Aufstellort erleichtert werden. Insbesondere kann eine in der Draufsicht aus Fig. 19 vertikal verlaufende Breitenabmessung der einzelnen Module 1, 2 gegenüber dem hieraus zusammengesetzten Schmelzofen deutlich reduziert werden. Fig. 20 zeigt eine alternative Konfiguration eines Schmelzofens 100 gemäß ei- nem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei der Schmelzofen 100 aus genau vier Modulen 1-4 zusammengesetzt ist. Dabei sind zwei der Module 1,2 ähn- lich zu der Variante aus Fig. 19 ausgebildet, jedoch nicht direkt miteinander verbunden. Stattdessen sind sie über weitere Module 3, 4 indirekt miteinan- der verbunden, wobei jedes der weitere Module 3, 4 in der Draufsicht aus Fig. 20 einen Abschnitt einer vertikal verlaufenden Querseite des Schmelz- ofens definiert. Lediglich beispielhaft definieren diese weiteren Module 3, 4 im Vergleich kürzere Abschnitte des Ringkanals 2012 und weisen beide der weiteren Module 3, 4 Tauchheizelemente 2018 auf. Auch die weiteren Mo- dule 3, 4 weisen jeweils Verbindungsbereiche 2000 und Flanschbereiche 2010 der vorstehend erläuterten Art auf.
Durch die weiteren Module 3, 4 kann das Volumen des Ringkanals 2012 und somit die Kapazität des Schmelzofens vergrößert werden. Dies betrifft insbe- sondere eine Äufschmelzkapazität aufgrund der zusätzlichen Tauchheizele- mente 2018 der weiteren Module 3, 4.
Figur 21 zeigt eine Ansicht eines Einzelmoduls 1780 des Schmelzofens 1700 aus den Figuren 17 & 18, wobei das Einzelmodul 1780 eine Deckelanhebevor- richtung 1790 umfasst. Zunächst erkennt man, dass das Einzelmodul 1780 wie jedes der Module 1-12 aus Fig. 18 eine Einströmöffnung 1792 und eine vom Betrachter abgewandte Ausströmöffnung 1794 umfasst. Je nach Strömungs- richtung kann die funktionelle Zuordnung des Ein- und Ausströmens zwischen den Öffnungen 1792, 1794 wechseln. Beispielhafte Strömungspfeile 1702 durch das Einzelmodul 1780 sind in Fig. 21 eingetragen.
Das Einzelmodul 1780 umfasst einen Deckel 1796. An diesem ist beispielhaft das Tauchheizelement 1731 befestigt, sodass das Einzelmodul 1780 z. B. dem Modul 4 aus Fig. 18 entspricht. Der Deckel 1796 ist mittels der Deckelanhebe- vorrichtung 1790 zum Beispiel elektromotorisch oder hydraulisch anhebbar, und zwar in vertikaler Raumrichtung. Die Deckelanhebevorrichtung 1790 ist dabei dem Innenbereich 1752 aus Fig. 17 zugewandt und von diesem aus zu Wartungszwecken zugänglich. Das mitsamt dem Deckel 1796 angehobene Tauchheizelement 1731 kann hingegen von einer Außenseite des Schmelz- ofens 1700 aus zugänglich sein. Das Tauchheizelement 1731 ist daher einfa- cher zugänglich als die Deckelanhebevorrichtung 1790, was dessen engeren Wartungsintervallen Rechnung trägt.
Durch das Anordnen der Deckelanhebevorrichtung 1790 an einer Seite des Einzelmoduls 1780 (hier: Innenseite) wird ein Arbeiten von der entsprechend anderen Seite (hier: Außenseite) an der Schmelze-Oberfläche (z. B. zwecks Entfernen von Verunreinigungen) und/oder an den Tauchheizelementen 1731 durch die Deckelanhebevorrichtung 1790 nicht behindert.
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'v 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 Innenbereich
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
1700 Schmelzofen
1701 Feuerfest zugestellte Seitenwand des Ofens
1703 Ofengehäuse
1702 Strömungspfeil / Strömungsrichtung
1710 Ringkanal
1711 Innenwand
1712 geradliniger Abschnitt
1714 Umlenkbereich
1715 Ecke mit Fase
1720 Umwälzeinrichtung
1730 Heizeinrichtung
1731 Tauchheizelement
1740 Bodenwehr
1742 Verbindungskanal
1750 Beschickungsgutaufschmelzbereich
1752 Innenbereich
1754 Kanalsegment
1780 Einzelmodul 1790 Deckelanhebevorrichtung
1792 Einströmöffnung
1794 Ausströmöffnung
1796 Deckel 2000 Verbindungsbereich
2010 Flanschbereich
2012 Ringkanal
2014 Innenbereich
2016 Umwälzeinrichtung 2018 Tauchheizelemente
2020 Metallzufuhr
2022 Schmelzeentnahme
1-12 Modul

Claims

1. Schmelzofen (100) zum Schmelzen von Metall, mit:
- wenigstens einer Beschickungsöffnung (140) zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall;
- einer ersten Heizeinrichtung (130) mit wenigstens einem elektrisch beheizbaren Tauchheizelement (131); und
- einer Umwälzeinrichtung (120), die zum Erzeugen einer Me- tallschmelzeströmung innerhalb des Schmelzofens (100) ein- gerichtet ist, die zwischen der Umwälzeinrichtung (120) und dem Tauchheizelement (131) zirkuliert und an der Beschi- ckungsöffnung (140) vorbei strömt.
2. Schmelzofen (100) nach Anspruch 1, aufweisend einen Ringkanal (1710), der ein ringförmiger Schmelzeka- nal ist, wobei in dem Ringkanal (1710)die Heizeinrichtung (130) und die Um- wälzeinrichtung (120) angeordnet sind und/oder wobei der Ringkanal (1710) durch die Beschickungsöffnung (140) zugänglich ist.
3. Schmelzofen (100) nach Anspruch 2, wobei die Metallschmelzeströmung den Ringkanal (1710) zirkulierend durchläuft, insbesondere als offene Rinnenströmung.
4. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmelzofen (100) einen zugänglichen und/oder freibleiben- den Innenbereich (1752) aufweist, der von dem Ringkanal (1710) um- laufen wird.
5. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ringkanal (1710) eine Mehrzahl von Modulen (1-12) auf- weist, durch die die Metallschmelzeströmung jeweils strömt.
6. Schmelzofen (100) nach Anspruch 5, wobei jedes Modul (1-12) mindestens eine Einströmöffnung (1792) und mindestens eine Ausströmöffnung (1794) aufweist.
7. Schmelzofen (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei jedes Modul (1-12) mit wenigstens zwei weiteren Modulen (1- 12) fluiddicht für eine Überleitung der Metallschmelzeströmung zwi- schen den Modulen (1-12) verbunden ist.
8. Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei jedes Modul (1-12) ein Ofengehäuse umfasst, das feuerfest aus- gekleidet ist.
9. Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei für die Abmessungen zumindest einer Mehrzahl der Module (1- 12) folgendes gilt:
- eine Höhe ist kleiner oder gleich 2,9 m oder die Höhe ist kleiner oder gleich 3,8 m; und/oder
- wenigstens eine erste horizontale Abmessung ist kleiner oder gleich 2,5 m oder ist kleiner oder gleich 3 m; und/oder
- wenigstens eine zweite horizontale Abmessung ist kleiner oder gleich 6 m oder ist kleiner oder gleich 13,6 m.
10. Schmelzofen (100) nach Anspruch 6, wobei die Module (1-12) an mindestens einen Einströmöffnung (1792) und/oder an der mindestens einen Ausströmöffnung (1794) einen Ver- bindungsbereich aufweisen, mittels dem sie mit einem beliebigen an- deren Modul (1-12) verbindbar sind.
11. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umwälzeinrichtung (120) eine mechanische oder eine elekt- romagnetische Pumpe (121) umfasst und die Metallschmelzeströmung im Rahmen ihrer Zirkulation von einer Druckseite zu einer Ansaugseite der Pumpe (121) strömt.
12. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung (130) in einem Abschnitt des Ringkanals (1710) angeordnet ist, in dem ein im Wesentlichen vollständiger Volu- menaustausch der Metallschmelze infolge der Metallschmelzeströ- mung erfolgt.
13. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung (130) eine Mehrzahl von Tauchheizelemen- ten (131) umfasst, wobei ein jedes Tauchheizelement (131) zumindest teilweise außerhalb von einem Strömungsschatten von wenigstens ei- nem entsprechend anderen Tauchheizelement (131) angeordnet ist.
14. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickungsöffnung vertikal ober- halb der Metallschmelzeströmung positioniert ist und die Metall- schmelzeströmung derart erzeugbar ist, dass sie ein dem Schmelzofen (100) durch die Beschickungsöffnung zugeführtes Beschickungsgut (250 oder/ und 350 oder/ und 450 oder/ und 550) mit einer Strö- mungsgeschwindigkeit anströmt.
15. Schmelzofen (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelzeströmung zumindest einen Teil des zugeführten Beschickungsguts mit einer Strömungsge- schwindigkeit anströmt, die wenigstens einer durchschnittlichen Strö- mungsgeschwindigkeit, insbesondere wenigstens der doppelten durch- schnittlichen Strömungsgeschwindigkeit, der Metallschmelzeströmung bei deren Zirkulation im Schmelzofen (100) entspricht.
16. 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.
17. Schmelzofen (100) nach Anspruch 16, wobei die zweite Heizeinrichtung (660) elektrisch beheizbar und insbe- sondere als ein Deckenstrahler ausgebildet ist und/oder wobei die zweite Heizeinrichtung wenigstens einen Gasbrenner (861') aufweist.
18. Schmelzofen (100) nach Anspruch 16 oder 17, wobei die zweite Heizeinrichtung (660) vertikal höher als das Tauch- heizelement (131, 631) angeordnet ist und/oder wobei die zweite Hei- zeinrichtung (660) wenigstens auf gleicher vertikaler Höhe oder höher als eine Beschickungsöffnung einer Ofenkammer (611) mit der zweiten Heizeinrichtung (640) angeordnet ist.
19. Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die zweite Heizeinrichtung (660) und die erste Heizeinrichtung (130, 630) in unterschiedlichen Ofenkammern (610, 611, 612, 612') an- geordnet sind.
20. Schmelzofen (100) nach Anspruch 19, wobei die Ofenkammer (611 ), in der die zweite Heizeinrichtung (660) angeordnet ist, eine Beschickungsöffnung (640) zum Zuführen von auf- zuschmelzendem Metall aufweist.
21. Schmelzofen (100) nach Anspruch 20, wobei ein Einströmbereich (614) der Ofenkammer (611 ), in der die zweite Heizeinrichtung (660) angeordnet ist, näher an der Beschi- ckungsöffnung (640) liegt als ein Ausströmbereich dieser Ofenkammer (613 ).
22. Schmelzofen (100) nach Anspruch 20 oder 21, wobei die die Ofenkammer (610 ), in der die erste Heizeinrichtung (630 bzw. 130) angeordnet ist, eine kleiner dimensionierte Beschickungsöff- nung (140) umfasst, als die Beschickungsöffnung (640) derjenigen Ofenkammer (611), in der die zweite Heizeinrichtung (660) angeordnet ist.
23. Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Umwälzeinrichtung (120) nahe eines Einströmbereichs (614) der Ofenkammer (611) positioniert ist, in der die zweite Heizeinrich- tung (660) angeordnet ist, und/oder in diesen Einströmbereich mün- det, insbesondere wobei die Umwälzeinrichtung (120) jedoch außer- halb der Ofenkammer (611) positioniert ist, die die zweite Heizeinrich- tung (660) aufweist.
24. Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 16 bis 23, wobei die Metallschmelzeströmung derart erzeugbar ist, dass sie von der ersten Heizeinrichtung (130 bzw. 630) in Richtung der Umwälzein- richtung (120) und von der Umwälzeinrichtung (120) in Richtung der zweiten Heizeinrichtung (660) strömt.
25. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmelzofen (100) wenigstens eine von der Metallschmel- zeströmung durchströmbare Verunreinigungssammelkammer (811"') aufweist, innerhalb derer in der Metallschmelze (101) enthaltene Ver- unreinigungen sammelbar sind.
26. Schmelzofen (100) nach Anspruch 25, wobei die Verunreinigungssammelkammer (811'") einen Einströmbe- reich und einen Ausströmbereich aufweist und einen zumindest gegen- über 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.
27. Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 24 oder 25, wobei die Verunreinigungssammelkammer (811"') ein Auslassventil umfasst, das für ein Abfließen von sich im Bodenbereich (8112) abge- setzten Verunreinigungen öffenbar ist.
28. Schmelzofen (100) nach Anspruch 24, wobei die Verunreinigungssammelkammer (811"') einen Ausströmbe- reich 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 Verunreinigungssam- melkammer (811'") stromaufwärts gelegenen Ofenkammer, und wobei der Einströmbereich einen Öffnungsquerschnitt aufweist, des- sen Oberkante höher liegt als ein maximal zulässiges Niveau (k-max) der Metallschmelze in der stromaufwärts gelegenen Ofenkammer.
29. Schmelzofen (100) nach einem der Ansprüche 24 bis 28, 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 Verunreinigungs- sammelkammer (811').
30. Schmelzofen (100) mit einer ersten Verunreinigungssammelkammer (811'") nach einem der Ansprüche 16 bis 17 und mit einer zweiten Ver- unreinigungssammelkammer (811'") nach Anspruch 18, wobei die erste und zweite Verunreinigungssammelkammer (811'") aufeinanderfolgend von der Metallschmelzeströmung durchströmbar sind.
31. 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.
32. Schmelzofen (100) nach Anspruch 31, wobei der Beschickungsbereich (8402) geneigt ist.
33. Schmelzofen (100) nach Anspruch 31, wobei der Schmelzofen (100) dazu eingerichtet ist, in dem Beschi- ckungsbereich (8402) aufgenommenes Metall zu erwärmen, insbeson- dere mittels Zuführung von erwärmter Luft (881) aus einem anderen Bereich des Schmelzofens (100) oder mittels eines auf den Beschi- ckungsbereich gerichteten Gasbrenner (862).
34. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Bereich (a) mit einer zumindest abschnitts- weisen Strömungsquerschnittsreduzierung, welcher der Beschickungs- öffnung (840) vorgelagert ist.
35. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer seitlichen Ofentasche zum Befüllen des Schmelzofens (100) mit flüssigem Metall.
36. 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 Steu- ereinheit zu übermitteln.
37. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit An- spruch 2, mit wenigstens einem Bodenwehr (1740) an einem Boden des Ringka- nals (1710), wobei das Bodenwehr (1740) einen Höhenunterschied zwischen beidseitig an das Bodenwehr (1740) angrenzenden Bereichen des Ringkanals (1710) definiert, wobei die beidseitig angrenzenden Be- reichen des Ringkanals (1710) in einem Winkel von mehr als 45 ° zuei- nander verlaufen, insbesondere von ca. 90°.
38. Schmelzofen (100) nach Anspruch 37, wobei das Bodenwehr (1740) einen Verbindungskanal (1742) aufweist, der sich auf einem Höheniveau des Bodens der angrenzenden Bereiche des Ringkanals (1710) befindet und diese Bereiche schmelzeleitend miteinander verbindet. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Deckel (1796) und einer Deckelanhebevor- richtung (1790), die dazu eingerichtet ist, den Deckel (1796) für ein Zu- gänglichmachen des Ringkanals (1710) anzuheben, insbesondere wobei der Deckel (1796) im Wesentlich vertikal und/o- der geradlinig anhebbar ist, und wobei die Deckelanhebevorrichtung (1790) an einer dem Innenbereich (1752) zugewandten Seite des Schmelzofens (100) angeordnet ist. Schmelzofen (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ringkanal (1710) wenigstens einen Umlenkbereich (1796) aufweist, in dem eine Strömungsrichtung der Metallschmelzeströmung um wenigstens 45° umgelenkt wird, wobei Seitenwandabschnitte des Ringkanals (1710), die in Strömungs- richtung vor und hinter dem Umlenkbereich (1714) angeordnet sind, gerundet oder mittels einer Fase ineinander übergehen. Schmelzofen (100) zum Schmelzen von Metall, mit:
- wenigstens einer Beschickungsöffnung (140) zum Zuführen von aufzuschmelzendem Metall;
- 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 Metallschmelzeströ- mung eingerichtet ist, wobei die Metallschmelzeströmung zwischen der Umwälzeinrichtung (120) und der Heizeinrich- tung (130) zirkuliert und an der Beschickungsöffnung (140) vorbei strömt. Verfahren zum Schmelzen von Metall mittels eines Schmelzofens (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren um- fasst:
- Erzeugen der Metallschmelzeströmung mittels der Umwälz- einrichtung (120), so dass die Metallschmelzeströmung das Tauchheizelement (131) umströmt und zwischen der Umwälz- einrichtung (120) und der Heizeinrichtung (130) zirkuliert und an der Beschickungsöffnung (140) vorbei strömt. Verfahren zum Herstellen eines Schmelzofens (100) mit einem Ringka- nal (1710), in dem eine Metallschmelze zirkulierbar ist, umfassend:
- Verbinden von einzelnen Modulen (1-12) unter Ausbildung zu- mindest eines Abschnitts des Schmelzofens (100), wobei jedes Modul (1-12) ein Kanalsegment des Ringkanals (1710) sowie eine Einströmöffnung (1792) und mindestens eine Ausströmöffnung (1794) umfasst.
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