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Fertigungslehre - Kupolofen

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Fertigungslehre

Kupolofen

Der Kupolofen arbeitet nach dem Schachtofenprinzip. Dabei wird in kontinuierlichen Abständen das von oben beschickte Material geschmolzen. Die eingesetzten Energieträger sind Koks, Öl und Erdgas.

historische Schachtofen
historischer Schachtofen
Innenraum des Schachtofens
Innenraum des Schachtofens

In der nächsten Abbildung sehen Sie erneut die schematische Darstellung des Kupolofen:

Kupolofen (Schachtofen)
Kupolofen (Schachtofen)

Das eingehende Material ist dabei ein Gemenge aus metallischen Anteilen und dem Brennstoffanteil, in diesem Fall Koks. Durch die Verbrennung des Koks wird eine tröpfchenweise Schmelzung der metallischen Anteile bewirkt. Die Schmelze sinkt im Schacht hinab und sammelt sich unten im Gestell des Ofens.

Im unteren Teil des Schachts bewirkt ein Gebläse, dass das Koks so stark erhitzt wird, dass es weiß glüht. Sobald ein flüssiger Eisentropfen in Kontakt mit dem Koks gelangt, gibt dieses Kohlenstoff und Schwefel an das Eisen ab. Bei einem Kontakt mit Schlackeoxiden hingegen findet eine Reduktion statt.

Merke

Die Überhitzung des schmelzflüssigen Eisens läuft ganz unten im Schacht ab. Sie ergibt sich infolge der Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträger und dem Eisentropfen.

Temperaturprofil des Kupolofen:

Die Temperatur der Ofengase ergibt sich direkt aus den Verbrennungsvorgängen und der endothermen $ CO_2 $-Reduktion. Die Lage der Schmelzzone ist jedoch noch von weiteren Betriebsbedingungen abhängig. Denn je höher der Kokssatz und je kleiner das Koks ist, desto ausgeprägter ist der Temperaturabfall infolge der $ CO_2 $ -Reduktion. Weitere Einflussfaktoren des Temperaturprofils sind die Höhe des Schachtes und die Stückigkeit des metallischen Einsatzes.

In der obigen Abbildung sehen Sie auch die unterschiedlichen Temperaturzonen eines Kupolofen.

Merke

Der Kupolofen erlaubt eine Einflussnahme hinsichtlich der Verbrennungsvorgänge und der Lage der Schmelzzone.