Das Wichtigste in Kürze
- Ein Tiegelofen erhitzt das ganze Bad: Die wassergekühlte Spule umschließt den gesamten Tiegel, sodass das Feld die Ströme im gesamten Metall gleichzeitig induziert.
- Ein Rinnenofen erzeugt seine Wärme in einer kleinen Schmelzschleife in einer Rinne unterhalb des Bades, die jederzeit flüssig bleiben muss und die Wärme dann nach oben in das Hauptvolumen leitet.
- Weil ein Tiegelofen auch die Kanäle erhitzt, vergießt er Sphäroguss ohne Schlackenverstopfung, entleert zu 100 % durch Rückwärtskippen und wechselt die Sorte schnell, ohne zurückbleibenden Metallsumpf.
- Deshalb ist der erste automatische press-pouring-Ofen der Welt, der CIME CAP, ein Tiegel- und kein Rinnenofen.
Zwei Wege, Induktion zu nutzen
Induktion kann Metall in zwei Bauweisen erhitzen: Tiegel und Rinne. Sie teilen dieselbe Physik, ein Wechselfeld, das Ströme im Metall induziert, aber sie setzen dieses Feld an sehr verschiedene Stellen, und diese eine Wahl bestimmt, was jeder Ofen in der Gießerei kann und was nicht.
In einem Tiegelofen umschließt die wassergekühlte Spule den gesamten feuerfesten Tiegel, sodass das Magnetfeld Ströme in der gesamten Charge induziert und sie direkt von innen erhitzt. In einem Rinnenofen wird die Wärme in einer kleinen Schleife aus geschmolzenem Metall erzeugt, die in einer Rinne unterhalb des Bades gehalten wird, wo ein eisengekernter Induktor wie ein Transformator wirkt. Diese Schleife muss jederzeit flüssig bleiben, und die Wärme leitet dann nach oben in das Hauptbad, statt darin durchgehend erzeugt zu werden.
Hinweis
Die Namen beschreiben, wo sich der Magnetkreis schließt. Ein Rinnenofen hat einen Eisenkern, durch den eine Schmelzschleife führt. Ein Tiegelofen hat keinen Kern und keine dauerhafte Schleife, die Spule wirkt direkt gegen die gesamte Charge. CIME baut seit 1952 Tiegelöfen.
Die Bauweise klingt akademisch, ist aber der Grund, warum sich die beiden Familien im Betrieb so unterschiedlich verhalten. Erhitzt man das ganze Bad, kann man es entleeren, daraus vergießen und die Metalle frei wechseln. Hält man eine Schleife in einer Rinne am Leben, erbt man eine Reihe von Zwängen, die keine Regelung vollständig beseitigen kann.
Was der Unterschied bewirkt
Dieselbe Induktionsphysik, zwei Ergebnisse. Ein Rinnenofen hält eine Schmelzschleife in der Rinne am Leben und leitet Wärme in das Bad; ein Tiegelofen erhitzt das gesamte Volumen, Siphone inklusive. Im Gießereibetrieb zeigt sich das in sechs praktischen Eigenschaften.
Liest man die Tabelle von oben nach unten, zeigt sich ein Muster: Das ganze Bad statt einer vergrabenen Schleife zu erhitzen, ergibt gleichmäßige Temperatur, Kanäle, die nicht erstarren, einen Ofen, der voll entleert, und einen sauberen Halt am Wochenende. Diese Flexibilität ist der Grund, warum der Tiegelofen die Grundlage von CIMEs Schmelzofen-Reihe ist.
Erhitzt man eine vergrabene Schleife, erbt man ihre Zwänge. Erhitzt man das ganze Bad, kann man es entleeren, daraus vergießen und die Metalle nach Belieben wechseln.
Warum es beim Vergießen zählt
Ein Rinnen-Induktor muss weit heißer sein als das Metall, das er liefert, um die 1500 °C, um bei 1400 °C zu vergießen, und er lässt rund zwei Tonnen Metall im Sumpf eingeschlossen, den er nie entleeren kann. Seine Siphone werden nicht direkt beheizt, sodass bei Sphäroguss die Schlacke anhaftet und die Kanäle verstopfen. Das ist die Wand, gegen die jeder rinnenbasierte Vergießversuch läuft.
CIMEs Tiegel-CAP löst es mit einer Idee: einer elliptischen Spule, die den Tiegel und beide Kanäle erhitzt. Die Siphone erstarren nie, das Bad entleert vollständig, Sortenwechsel sind schnell, und der ganze Prozess läuft 50 bis 70 °C kühler. Deshalb ist der erste automatische press-pouring-Ofen der Welt ein Tiegel- und kein Rinnenofen.
Kernaussage
Der Tiegelofen ist nicht nur eine Schmelzmethode, er ist die Plattform. Dieselbe Physik, die das ganze Bad erhitzt, ermöglicht es CIME, Sphäroguss aus einer Familie von Tiegelöfen zu schmelzen, warmzuhalten und im press-pouring zu vergießen.
Häufig gestellte Fragen
Warum kann ein Tiegelofen Sphäroguss vergießen, während ein Rinnenofen Mühe hat?
Weil die Tiegelspule die Gießkanäle und Siphone ebenso erhitzt wie den Tiegel. In einem Rinnenofen werden diese Kanäle nicht direkt beheizt, sodass bei Sphäroguss die Schlacke anhaftet und die Kanäle verstopfen. Ein Tiegelofen hält den gesamten Strömungsweg heiß, sodass der Strahl sauber bleibt.
Braucht ein Tiegelofen einen Metallsumpf wie ein Rinnenofen?
Nein. Ein Tiegelofen entleert zu 100 % durch Rückwärtskippen und kann aus einem kalten, leeren Tiegel neu starten. Ein Rinnenofen muss in seiner Rinne jederzeit eine Metallschleife flüssig halten, wodurch rund zwei Tonnen Metall eingeschlossen bleiben, die er nie entleeren kann.
Warum ist der erste automatische press-pouring-Ofen der Welt ein Tiegelofen?
press-pouring braucht einen Ofen, der voll entleert, die Sorte schnell wechselt und die Siphone frei hält. Der Tiegel-CAP von CIME nutzt eine elliptische Spule, die den Tiegel und beide Kanäle erhitzt, läuft 50 bis 70 °C kühler als ein Rinnen-Induktor und vergießt Sphäroguss zuverlässig. Die Rinnenbauweise kann das nicht alles leisten, weshalb der CAP ein Tiegelofen ist.
Quellen und Referenzen
- Foundry Trade Journal, Fachartikel zur press-pouring-Praxis mit Tiegelöfen, 2006.
- Cast Metal Times, Tiegel- versus Rinnen-Induktionsschmelzen, 2004.
- CIME S.r.l., interne Prozess- und Konstruktionsdokumentation, Turin.