Schmelzöfen: Typen, Designs und Anwendungen

Schmelzöfen (Smelting Furnaces) werden verwendet, um Erze und andere Materialien in Eisen sowie andere Nichteisenmetalle umzuwandeln. In mehreren distincten Stilen und Designs gefertigt, wobei jedes für einen spezifischen Schmelzprozess vorgesehen ist, finden die verschiedenen Schmelzöfen wie Kupolofen, Induktionsofen und Elektroofen weltweit Anwendung. Auch Herdöfen und Hochöfen werden mit großem Erfolg im Schmelzprozess eingesetzt. Während der Elektroofen Strom nutzt, um die zum Schmelzen von Eisenerz, Koks und anderen Eisenerzeugungszutaten erforderliche Hitze zu erzeugen, verwendet der Hochofen gezwungene Luft, oft mit reinem Sauerstoff angereichert, um die Materialien zu überhitzen und die zur Eisenherstellung in Schmelzöfen benötigte Zeit erheblich zu verkürzen.

Der Kupolofen – der älteste Typ

Der Kupolofen ist vielleicht der älteste aller Schmelzöfen. Er nutzt einen hohen zylindrischen Außenmantel, der mit Ton, Ziegeln oder anderen Materialien ausgekleidet ist, um den Ofen vor Durchbrennen zu schützen. Der Kupolofen wurde über einem großen Feuer erhitzt, und Erz und andere Zutaten wurden hineingegeben zum Schmelzen. Einmal geschmolzen, wurde die Flüssigkeit aus dem Ofen gegossen oder geschöpft und in Formen gegossen, um Eisenkomponenten herzustellen. Kalkstein wurde typischerweise in das geschmolzene Eisengemisch gegeben, um Verunreinigungen an die Oberfläche zu bringen, wo sie leicht abgeschöpft werden konnten.

Induktionsofen

Der Induktionsofen ist ein fortschrittliches Design bei Schmelzöfen und nutzt Elektrizität in Form von Wechselstrom (AC), um die für das Schmelzen von Erz erforderliche Hitze zu erzeugen. Große Kupferwicklungen werden in den Induktionsofen eingebaut und heizen sich auf, wenn Wechselstrom durch die Wicklungen fließt. Um die Zerstörung der Kupferheizwicklungen durch Überhitzung zu vermeiden, wird Wasser durch die Wicklungen geleitet, um die Temperatur zu senken. Diese Schmelzöfen eignen sich am besten zum Schmelzen und Erzeugen von Eisen und anderen Nichteisenmetallen.

Elektroöfen und Herdöfen

Elektroöfen unterscheiden sich von Induktions-Schmelzöfen dadurch, dass Kohlenstoffstäbe mithilfe von Elektrizität erhitzt werden, um die richtige Temperatur für das Schmelzen zu erzeugen. Die Kohlenstoffstäbe können eine höhere Temperatur erzeugen als der Strom allein; neben den Kohlenstoffstäben werden auch Granitstäbe verwendet, um die gewünschte Hitze für den Schmelzprozess zu erzeugen. Diese Schmelzöfen finden sich häufig in Stahlwerken und Gießereien als Hauptschmelzöfen. Der Herdofen wird häufig für das Schmelzen kleiner Mengen von Materialien verwendet. Herdöfen nutzen typischerweise elektrische oder gasbetriebene Heizelemente, um den Herd zu erhitzen und den Schmelzprozess zu ermöglichen.