RIEREN VON METALLSCHMELZE

Die Erfindung betrifft einen Schmelzeofen sowie ein Verfahren zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metallschmelze.

Zum Schmelzen und/oder Temperieren von Schmelze, insbesondere von Metallschmelze, ge hen aus dem Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen wie Schmelzeöfen oder Tie gelöfen hervor, wobei unterschiedliche Anordnungen von Heizelementen bekannt sind.

In der DE 202017105293 Ul wird eine Vorrichtung zum Niederdruckgießen offenbart, wel che eine einen Ofenraum begrenzende Ofenwandung, eine im Ofenraum angeordneten Schmelztiegeleinrichtung, eine Heizeinrichtung zum Erhitzten der Schmelztiegeleinrichtung und zumindest eine Druckeinrichtung zum Anlegen eines Überdrucks an die Schmelztie geleinrichtung umfasst. Die Heizeinrichtung umfasst dabei mehrere, sich im Bereich der Bo denwandung in horizontaler Richtung erstreckende elektrische Heizstäbe.

Aus der DE 102016123595 B4 ist ein Gießofen für den Niederdruckguss bekannt. Der Gieß ofen umfasst eine Ofenwanne zur Aufnahme einer Schmelze und ein Gehäuse mit einer Kam mer zur Aufnahme einer Schmelze. Das Gehäuse umfasst ein erstes Ventil zur Steuerung ei nes Durchflusses von Schmelze aus der Ofenwanne in die Kammer, ein Steigrohr zum Zufüh ren von Schmelze aus der Kammer in eine Gussform und einen Kanal zum Zu- und Abführen von Gas in die oder aus der Kammer. In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Ofen wanne Heizelemente, insbesondere Tauchheizkörper auf, wobei die Heizelemente im Bereich eines Wannenbodens angeordnet sind. Durch die Anordnung der Tauchheizkörper auf einem Boden der Ofenwanne entsteht innerhalb der Schmelze eine ungleichmäßige Wärmevertei lung. Dadurch entsteht eine vertikale Zirkulation innerhalb der Schmelze. Die Zirkulation ver hindert, dass sich schwerere Bestandteile der Schmelze auf dem Boden der Ofenwanne abset zen.

Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung der Heizelemente direkt in dem Ofenraum ist, dass der Zugriff bei Reinigungs- oder Wartung Stätigkeiten erschwert wird. Auch müssen die Heizstäbe mit geeigneten Schutzeinrichtungen wie Ummantelungen versehen sein, nachdem diese in direktem Kontakt mit der Metallschmelze stehen. Im Stand der Technik wird auch vorgeschlagen, Heizelemente innerhalb einer Ofenwandung aufzunehmen.

Aus der DE 102011014249 Al ist ein Industrieofen bekannt, wobei es sich um einen Dosier oder Warmhalteofen für eine Materialschmelze, insbesondere für flüssige Aluminium-Legie rungen handelt. Der Industrieofen, insbesondere Dosierofen umfasst ein Gehäuse, welches zu mindest einen Bodenbereich und einen Wandbereich aufweist und zumindest ein Heizele ment. An einer Innenseite des Gehäuses, ist eine feuerfeste, eine Wanne für die Material schmelze bildende Auskleidung vorgesehen. Das zumindest eine Heizelement ist dabei im Boden- und/oder Wandbereich von der Auskleidung aufgenommen.

Nachteilig bei der direkten Aufnahme von Heizelementen innerhalb des Wandbereichs ist, dass die Ausdehnung der Heizelemente eingeschränkt wird. Zusätzlich kommt es zu einer er höhten Wärmeabfuhr über die Seitenwandung, nachdem im Stand der Technik keine Isolation von Heizelementen gegenüber der Standfläche des Ofens vorgesehen ist.

In der EP 0993234 A2 wird eine Vorrichtung zum Schmelzen, Temperieren und Fördern von Flüssigmetall gezeigt. Gemäß der Erfindung sind stab- oder schraubenförmigen Heizdrähte in U-förmig oder voll umschließenden Kanälen angeordnet, die von der Gefäßwand und wärme leitend miteinander verbundenen Wänden gebildet werden und die Heizdrähte durch elektrisch nichtleitende Halterungen gegen die Kanalwände distanziert sind.

Nachteilig bei der im Stand der Technik vorgeschlagenen, separierten Anordnung von Heiz elementen ist, dass im Boden der Ofenwandung Bereiche mit größerem Wärmeeintrag und Bereiche mit wesentlich geringerem Wärmeeintrag entstehen. Weiters ist die Herstellung ei nes Ofens mit einer Vielzahl von Heizkanälen als grundsätzlich aufwändig anzusehen und der Austausch bzw. die Wartung von einzelnen Heizelementen wird dadurch erschwert, dass im Zuge von Reparaturarbeiten in jeden Heizkanal einzeln zugegriffen werden muss.

Nachteilig ist auch, dass es bei einem Ausfall eines einzelnen Heizelements zu einem Total ausfall der Heizung in einem gesamten Bereich des Bodens kommt, wodurch wiederum ein Bereich mit wesentlich geringerem Wärmeeintrag entsteht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu über winden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer hoch qualitative metallische Werkstücke hergestellt werden können.

Weiters ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein hoher Automatisierungsgrad im Zuge einer Metallverarbeitung bei hoher Prozesssicherheit erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.

Die Erfindung betrifft einen Schmelzeofen zum Schmelzen und/oder Temperieren von Me tallschmelze umfassend ein Ofengehäuse mit einem Fundament und einer Seitenwandung, welche einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Metallschmelze begrenzt. Das Fundament umfasst eine Standfläche und eine dem Aufnahmeraum zugewandte Bodenplatteninnenfläche, wobei die Seitenwandung an das Fundament anschließend ausgebildet ist und eine dem Auf nahmeraum zugewandte Innenmantelfläche und eine nach außen gewandte Außenmantelflä che umfasst. Die Seitenwandung umfasst ferner einen dem Fundament zugewandten unteren Wandbereich und einen oberen Wandbereich. Der erfindungsgemäße Schmelzofen umfasst zumindest eine Heizeinrichtung, welche zumindest ein Heizelement umfasst, wobei in dem Fundament zumindest ein Hohlraum vorgesehen ist, welcher Hohlraum durch zumindest eine Hohlraumbodenfläche, zumindest eine umlaufende Hohlraumseitenfläche und zumindest eine Hohlraumdeckfläche begrenzt ist und wobei die Heizeinrichtung im Hohlraum angeordnet ist.

Die genannten Flächen, welche den Hohlraum begrenzen, sind dabei nicht als getrennte Ein zelflächen zu verstehen, sondern vielmehr als Flächenbereiche einer beliebigen geometrischen Form.

Bei einem Schmelzeofen kann es sich dabei um einen Wannenofen oder Tiegelofen handeln, welche in der Metallverarbeitung unterschiedlichste Einsatzbereiche finden. Je nach Einsatz bereich kann somit der erfindungsgemäße Schmelzeofen auch eine Deckplatte umfassen, um eine druckdichte Hülle auszubilden. Alternativ dazu kann ein Tiegelofen in einer druckdich ten Kammer angeordnet sein, um die druckdichte Hülle auszubilden. Dadurch dass die Heizeinrichtung im Fundament angeordnet ist, entsteht eine natürliche, ther mische Rührfunktion durch Konvektion. Von außen wird die Seitenwandung des Schmelze ofens mit einem Temperatur-Minimum beaufschlagt, welches im Wesentlichen der Umge bungstemperatur entspricht. An der Bodenplatteninnenfläche des Schmelzeofens entsteht ein Temperatur-Maximum. Durch die Temperaturunterschiede zwischen Temperatur-Minimum und Temperatur-Maximum wird nun eine Konvektionsströmung hervorgerufen. Je größer der Temperaturunterschied zwischen Temperatur-Minimum und Temperatur-Maximum ist, desto stärker ist dabei die hervorgerufene Konvektionsströmung. Durch die Konvektionsströmung wird vorteilhafterweise die Metallschmelze in Bewegung versetzt bzw. gehalten, wodurch eine gleichmäßige, homogene Durchmischung der Metallschmelze verbessert wird. Dabei kann verhindert, bzw. weitgehend hintangehalten werden, dass in der Metallschmelze befind liche Metallpartikel absinken.

Durch die Anordnung der Heizeinrichtung im Fundament wird bei dem erfindungsgemäßen Schmelzeofen auch der Zugriff bei Wartungsarbeiten in dem Aufnahmeraum erleichtert. Auch das im Zuge einer Metallverarbeitung potentiell erforderliche Abkrätzen, wobei es sich um das Entfernen einer Schlacke auf der Oberfläche der Metallschmelze handelt, kann hiermit er leichtert werden, da der Aufnahmeraum für die Metallschmelze keine Hindernisse in Form von Heizeinrichtungen bzw. Heizelementen umfasst.

Auch kann mit dieser Maßnahme eine niedrigere Bauhöhe des Schmelzeofens erreicht wer den. Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung von Heizelementen direkt im Aufnahmeraum, wird der Platz für die Aufnahme von Metallschmelze kleiner, wodurch der Aufnahmeraum größer ausgeführt werden muss. Erfindungsgemäß kann der Aufnahmeraum kleiner ausgeführt werden, nachdem die Heizelemente bzw. die Heizeinrichtung im Funda ment aufgenommen sind.

Durch die indirekte Beheizung der Metallschmelze von unten wird auch die Schlackebildung bzw. die Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche der Metallschmelze minimiert.

Auch kann mittels der Anordnung der Heizelemente bzw. der Heizeinrichtung im Fundament und der damit verbundenen hindernisfreien Ausgestaltung des Aufnahmeraums erreicht wer den, dass eine freie Positionierung von Steigrohren, Rühreinrichtungen, Messfühlern, etc. im Aufnahmeraum ermöglicht wird. Somit kann neben einem Steigrohr auch einfach ein Steig rohr- Array im erfindungsgemäßen Schmelzeofen positioniert werden, wobei für das Nieder druck- oder Gegendruckgießen eine hoch qualitative Metallschmelze zur Verfügung steht.

Vorteilhafterweise ist in dem erfindungsgemäßen Schmelzeofen die Heizeinrichtung in einem im Fundament befindlichen Hohlraum angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Temperatur verteilung auf der Bodenplatteninnenfläche begünstigt wird, nachdem im Hohlraum auch eine gleichmäßige Temperaturverteilung bzw. ein gleichmäßiger Temperaturgradient vorherrscht.

Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, dass zwischen Bodenplatteninnenfläche und Hohl raumdeckfläche eine Bodenplatte ausgebildet ist, welche aus einem gut wärmeleitenden und gut tragfähigen Material hergesteht sein kann. Die Seitenwandung des Schmelzeofens kann aus Schamott oder Beton hergesteht sein und die Bodenplatte aus gut wärmeleitendem und gut temperaturbeständigem Schwerbeton, Silikatbeton oder einem faserarmierten Beton. Ne ben der guten Wärmeleitbarkeit ist hierbei auch eine hohe Tragfähigkeit der für die Boden platte genannten Materialien von Vorteil.

Sollte bei einer Beschädigung bzw. eines Bruchs der Bodenplatte Metallschmelze in den Hohlraum gelangen, so kann dies vorteilhafterweise über einen Sensor detektiert werden und eine Benachrichtigung an eine Bedienperson erfolgen, bzw. der Schmelzeofen in einen Notzu stand versetzt werden.

Zusätzlich kann in einer weiteren Ausführungsform ein Notauslauf im Hohlraum vorgesehen sein, welcher optional automatisch, beispielsweise im Falle der Detektion einer Leckage in der Bodenplatte betätigt werden kann.

Von großem Vorteil ist dabei auch, dass die Bodenplatte auswechselbar ausgeführt sein kann und in Folge einer Abnützung einfach ausgetauscht werden kann. Denkbar ist hierbei auch, dass die Bodenplatte für einen spezifischen Anwendungsfall gegen eine Bodenplatte, aus eine für den Anwendungsfall besonders gut geeignete Bodenplatte aus einem spezifischen Mate rial, ausgetauscht werden kann. Hierzu können an der Bodenplatte beispielsweise Vorsprünge oder Einhakelemente vorgesehen sein, welche einen Formschluss bzw. Kraftschluss mit dem Fundament bilden. Somit können weiterhin eine gute Wärmeleitung und Lastabtragung si chergestellt werden. Optional bzw. ergänzend dazu kann im Verbindungsbereich zwischen Bodenplatte und Fun dament ein Spalt vorgesehen sein, in welchen eine dichtende bzw. isolierende Masse einge bracht werden kann.

Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere Heizelemente innerhalb des Hohlraums aufge nommen sind, welche sich im Hohlraum frei dehnen können, was eine verbesserte Wärme leistung und Haltbarkeit der Heizelemente begünstigt. Auch entfällt, gegenüber der Anord nung von Heizelementen direkt im Aufnahmeraum, die Notwendigkeit, Heizelemente mit Schutzrohren zu ummanteln.

Vorteilhaft kann hierbei auch sein, dass bei Ausfall eines Heizelements, die weiteren im Hohl raum vorgesehenen Heizelemente die Heizfunktion aufrechterhalten, wodurch insgesamt eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Hohlraum aufrechterhalten wird. Es kommt somit zu kei nem Temperaturabfall in einem Einzelbereich der Bodenplatteninnenfläche, bzw. wird ein po tentiell kritischer Temperaturabfall weitgehend hintangehalten.

Die Heizelemente können hierbei als elektrische Heizelemente ausgebildet sein, an welche je weils eine Phase eines Drehstroms angelegt wird, wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit der Heizeinrichtung erreicht werden kann.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass einzelne der Heizelemente in Draufsicht gesehen um einen Winkel versetzt zueinander innerhalb zumindest eines Hohlraums angeordnet sind, sodass ein drehendes Magnetfeld erzeugbar ist.

Durch das drehende Magnetfeld, durch welche eine natürliche Rührfunktion hervorgerufen werden kann, kann die Metallschmelze weiterhin in Bewegung versetzt bzw. gehalten wer den, was wiederum die kontinuierliche, homogene Durchmischung der Metallschmelze be günstigt. Auf die Heizelemente kann hierbei jeweils eine Phase eines Drehstroms angelegt werden.

Die Heizelemente können hierbei in Form einer Sternschaltung 54 angeordnet sein, um das drehende Magnetfeld zu erzeugen. Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass eine Hohl raumdecke zwischen Hohlraumdeckfläche und Bodenplatteninnenfläche ausgebildet ist, wo bei die Hohlraumdecke in unterschiedlichen Bodenplattenbereichen unterschiedliche Wand stärken aufweist.

Mit dieser Maßnahme kann erreicht werden, dass die Wandstärke in einem Bodenplattenbe reich ein Minimum aufweist, wodurch es zu einer Konzentrierung des Wärmeeintrags auf die Metallschmelze in dem Bodenplattenbereich mit der geringsten Wandstärke kommt. Dabei entsteht ein sogenannter Wärme-Hotspot im Bodenplattenbereich, wodurch der Temperatur unterschied zwischen Temperatur-Minimum an der Seitenwandung und Wärme-Hotspot ver größert werden kann. Durch den vergrößerten Temperaturunterschied kann die Bildung einer Konvektionsströmung verstärkt werden und die Durchmischung der Schmelze durch die na türliche Rührfunktion verbessert werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass die Wandstärke in einem zentralem Boden plattenbereich und/oder in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich ein Minimum aufweist.

Bei dem zentralen Hohlraumdeckenbereich handelt es sich in einer Draufsicht auf das Funda ment im Wesentlichen um den Mittelpunkt der Bodenplatte, oder in einer Draufsicht auf das Fundament im Wesentlichen um den Mittelpunkt jeweils einer Hohlraumdeckfläche, bei der Außermittigen Anordnung eines oder mehrerer Hohlräume.

Vorteilhafterweise kann es hierbei zu einer gezielten Konzentrierung des Wärmeeintrags an einer bestimmten Stelle der Bodenplatteninnenfläche kommen, um die homogene Durchmi schung der Schmelze, in Hinblick auf Wärme- und Partikelverteilung, weiterhin zu fördern.

Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Hohlraumdecke kuppelförmig, kegelförmig, zelt förmig oder pyramidenförmig ausgebildet ist.

Grundsätzlich sind hierbei auch sämtliche weitere geometrische Formen denkbar, mit welchen ein Minimum der Wandstärke in einem zentralen Hohlraumdeckenbereich ausgebildet werden kann.

Durch eine kuppelförmige, kegelförmige, zeltförmige, ellipsenförmige, kugelförmige bzw. pyramidenförmige Ausbildung der Hohlraumdecke, kann die Konzentrierung der Wärme strahlung der Heizeinrichtung bzw. der Heizelemente weiterhin begünstigt werden. Dadurch kann gezielt ein Wärme-Hotspot auf der Bodenplatteninnenfläche, im Bereich des Scheitel punkts des Hotspots, erzeugt werden, wodurch ein hoher Temperaturunterschied zwischen Wärme-Hotspot und Temperatur- Minimum an der Seitenwandung erzielt wird und die natür liche Konvektion bzw. Rührfunktion verstärkt werden kann.

Auch kann durch die erfindungsgemäße geometrische Ausgestaltung der Hohlraumdecke eine verbesserte Lastabtragung bzw. Lastabstützung nach unten erreicht werden, welche als vor teilhaft bei der Aufnahme von schwerer Metallschmelze anzusehen ist.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass auf der der Heizeinrichtung zugewandten Seite der Hohlraumbodenfläche eine Reflexionsschicht vorgesehen ist, welche zur Steigerung der Wär meleistung der Heizeinrichtung und zur Konzentrierung der Wärmestrahlung beitragen kann, was in weiterer Folge die Bildung eines Wärme-Hotspots auf der Bodenplatteninnenfläche be günstigen kann.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Reflexionsschicht zumindest einen konkaven Bereich aufweist, welcher unterhalb der Heizeinrichtung oder unterhalb jeweils eines Heizele ments angeordnet ist.

Der konkave Bereich kann hierbei die Bündelung der Wärmestrahlung begünstigen, wodurch sich im Bereich des thermisch wirksamsten Brennpunktes hohe Temperaturen erzielen lassen. Auch kann durch Vorsehen zumindest eines konkaven Bereichs eine aktive bzw. gezielte Len kung der Wärmestrahlung unterstützt werden. Der konkave Bereich kann hierbei wie eine Art Parabolspiegel wirken.

Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass die Hohlraumbodenfläche ein Isola tionselement gegenüber der Standfläche des Fundaments umfasst.

Hiermit kann erzielt werden, dass die Wärmestrahlung nach oben hin, also auf die Bodenplat teninnenfläche, konzentriert wird. Auch können durch das Vorsehen eines Isolationselementes Wärmeverluste nach unten minimiert werden, wodurch die Energieeffizienz des erfindungs gemäßen Schmelzeofens verbessert werden kann.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass eine Gaszuleitung in den Aufnahmeraum zur Erhöhung des Aufnahmeraum- Innendrucks durch den Hohlraum geführt ist, wodurch vorgewärmtes Gas bzw. vorgewärmte Druckluft in den Aufnahmeraum eingeleitet werden kann, um den Innenraum beim Niederdruck- bzw. Gegendruckgießen mit Druck zu beaufschlagen.

Hiermit wird ein großer Temperaturabfall einer ebenfalls in dem Aufnahmeraum befindlichen Metallschmelze verhindert bzw. weitgehend hintangehalten. Zusätzlich kann durch das Zu führen eines vorgewärmten Gases die Schlackebildung auf der Oberfläche der Metall schmelze minimiert bzw. ebenfalls weitgehend hintangehalten werden, was insgesamt zu ei ner Qualitätssteigerung der Metallschmelze führt.

Ebenso kann das Vorwärmen eines in den Aufnahmeraum eingeleiteten Gases bzw. einer Druckluft zu einer Erhöhung der Energieeffizienz des Schmelzeofens führen, nachdem der Erhalt der Temperatur der Metallschmelze begünstigt wird.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn in dem Fundament zumindest ein zweiter Hohl raum vorgesehen ist. Hierbei können unterschiedliche Hohlräume mit unterschiedlichen Hohl raumgeometrien vorgesehen sein.

Durch die Anordnung mehrerer Hohlräume im Fundament können je nach Anwendungsfall mehrere Wärme-Hotspots in der Bodenplatteninnenfläche vorgesehen werden, wodurch einer seits Konvektionsströme verstärkt werden können, bzw. auch gezielt gelenkt werden können. Die Ausbildung mehrerer Hohlräume kann beispielsweise in einem Mehrzonenofen von Vor teil sein, wobei in den unterschiedlichen Zonen unterschiedliche Temperatureinträge bzw. Hotspots realisiert werden können.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bodenplatteninnenfläche zumindest eine Senke auf weist, insbesondere dass die Senke bzw. ein Sumpf in der Bodenplatteninnenfläche durch zu mindest ein Gefälle gebildet werden.

Vorteilhaft hierbei ist, dass die Senke beliebig bzw. frei in der Bodenplatteninnenfläche posi tioniert werden kann und somit für unterschiedlichste Anforderungen bzw. Anwendungen ein- setzbar ist. Auch kann es vorgesehen sein, dass mehrere Gefälle ausgebildet sind, wobei durch eine bogen- bzw. kuppelförmige Ausgestaltung der Bodenplatte auch eine gute Lastabtragung der Metallschmelze nach unter verbessert werden kann.

Die Senke bzw. der Sumpf können hierbei auch durch eine Ausnehmung im Fundament aus gebildet werden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Senke eine Rührvorrichtung vorge sehen ist, womit vorteilhafterweise in den Bereich der Senke abgesunkene Metallpartikel auf gerührt werden können und eine gleichmäßige, homogene Durchmischung der Metall schmelze verbessert wird.

Hierbei ist durch das Vorsehen der Heizeinrichtung im Fundament, eine freie Positionierung von Rührvorrichtungen möglich, wobei auch mehrere Rührvorrichtungen im Aufnahmeraum vorgesehen sein können. Rührvorrichtungen können hierbei auch durch eine Zugriffsöffnung temporär eingebracht werden, um die Metallschmelze gezielt zu durchmischen.

Auch kann die Position der Rührvorrichtung derart gewählt sein, dass diese beim Abkrätzen einer Metallschlacke nicht im Weg ist, bzw. den Abkrätzvorgang nicht behindert.

Vorteilhafterweise handelt es sich beim Rühren mittels einer Rührvorrichtung um eine zur Konvektionsströmung zusätzliche Rührfunktion um die homogene Durchmischung der Me tallschmelze in Hinblick auf Temperatur- und Partikelverteilung zu verbessern.

Bei der Metallschmelze kann es sich hierbei auch um ein Metal Matrix Composite handeln, welches mit den erfindungsgemäßen Rühreinrichtungen bzw. natürlichen Rührfunktionen in Bewegung versetzt bzw. gehalten wird um eine homogene Durchmischung zu verbessern, wodurch wiederum die Qualität eines metallischen Werkstücks verbessert werden kann.

Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass die Rühr vorrichtung ein mechanisches Rührwerk und/oder eine magnetische und/oder elektromagneti sche Rühreinrichtung umfasst, wodurch die Flexibilität in Hinblick auf unterschiedliche An wendungsfälle gesteigert werden kann. Bei einer magnetischen bzw. elektromagnetischen Rühreinrichtung wird eine über ein Magnetfeld eine Rührwirkung erzeugt, bzw. wirkt eine magnetische bzw. elektromagnetische Rühreinrichtung als Magnetfeldpumpe, wofür im Be reich der Senke eine elektrische Spule vorgesehen sein kann.

Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass im Aufnahmeraum eine Zusatzheizung, ins besondere ein Elektro-Heizstab vorgesehen ist, um einen zusätzlichen gezielten Wärmeeintrag auf die Metallschmelze aufzubringen.

Nach dem Befüllen des Aufnahmeraums eines Schmelzeofens kann es vorteilhaft sein, die Metallschmelze möglichst schnell aufzuheizen. Eine Zusatzheizung kann hierbei zusätzlich zu der Heizeinrichtung im Fundament einen schnellen Temperaturanstieg in der Schmelze bis zu einer gewünschten Temperatur beschleunigen, um möglichst zeitnah einen Bearbeitungspro zess aufnehmen zu können.

Vorteilhafterweise ist die Zusatzheizung flexibel im Aufnahmeraum positionierbar und wäh rend dem Betrieb tauschbar, was die Flexibilität eines Schmelzeofens insgesamt verbessern kann.

Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn das Ofengehäuse zumindest eine Sichtöffnung auf weist, welche mit einer für elektromagnetische Strahlung durchgängigen Sichtscheibe ver schlossen, insbesondere druckdicht verschlossen ist.

Die Sichtscheibe ist hierbei nicht zwingend optisch durchsichtig ausgebildet, sondern kann auch für Strahlung oder ein Messmittel durchsichtig ausgebildet sein.

Über die Sichtöffnung kann somit eine Messung von außen durchgeführt werden, wobei vor teilhafterweise Messmittel nicht durch eine Metallschmelze verschmutzt werden. Neben der Messung des Füllstandes ist hierbei auch die Messung des Durchmischungsgrades der Schmelze denkbar.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass an der Sichtscheibe eine Sende- und/oder Emp fangseinheit für elektromagnetische Strahlung, insbesondere eine Radarsonde vorgesehen ist.

Hiermit kann eine zuverlässige, kontinuierliche Messung des Füllstandes der Metallschmelze im Schmelzeofen durchgeführt werden, wodurch die Prozesssicherheit beispielsweise beim Niederdruck- oder Gegendruckgießen verbessert werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Heizeinrichtung im Fundament des Schmelze ofens, werden vorteilhafterweise Störungen der Radarsonde verhindert bzw. weitgehend hint angehalten.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metall schmelze mit einem Schmelzeofen, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

- Befüllen eines Aufnahmeraums des Schmelzeofens mit einer Metallschmelze;

- Aktivieren der zumindest einen Heizeinrichtung; - Erzeugen eines lokalen Wärme-Maximums auf der Bodenplatteninnenfläche, wodurch eine Strömung und/oder eine Turbulenz innerhalb der Metallschmelze erzeugt wird.

Bei der unterseitigen Beheizung der Bodenplatteninnenfläche herrscht aufgrund auftretender Konvektion in der Materialschmelze eine gleichmäßigere Wärmeverteilung innerhalb der Me tallschmelze bzw. im Schmelzebad, was letztlich zur Qualitätsverbesserung der aus der Schmelze erzeugten Gießereiprodukte führt.

Zusätzlich kann durch Aktivierung einer weiteren Rühreinrichtung, wodurch die Strömung und/oder die Turbulenz innerhalb der Schmelze erhöht wird, die homogene Durchmischung der Metallschmelze in Hinblick auf Wärme- und Partikelverteilung weiterhin verbessert wer den.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens in Form eines Wannenofens;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens in Form eines Tiegelofens;

Fig. 3 a bis f verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungs formen, welche Schmelzeöfen mit unterschiedlichen Hohlraumanordnungen zei gen;

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens für den Einsatz beim Ge gendruck- oder Niederdruckgießen;

Fig. 5 a bis c verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausführungs formen, welche Schmelzeöfen mit zumindest einer Senke in der Bodenplattenin nenfläche zeigen;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer sternförmigen Anordnung von Heizelementen.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Schmelzeöfen 1 werden in der Metallverarbeitung dazu verwendet, Metallschmelzen 3 zu schmelzen oder zu temperieren. Metallschmelzen 3 können hierbei auch im Schmelzeofen 1 transportiert werden, oder aus dem Schmelzeofen 1 mittels einer nicht näher dargestellten Fördereinrichtung zu einer weiteren Verarbeitung gefördert werden.

In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schmelzeofens 1 in Form eines Wannen ofens 2 gezeigt. Der Schmelzeofen 1 zum Schmelzen und/oder Temperieren von Metall schmelze 3 umfasst ein Ofengehäuse 4 mit einem Fundament 5 und einer Seitenwandung 6, welche einen Aufnahmeraum 7 zur Aufnahme von Metallschmelze 3 begrenzt. Der Aufnah meraum 7 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine feuerfeste Versiegelung 8 auf, um das warmfeste Ofengehäuse 4 gegenüber der Metallschmelze 3 zu versiegeln und um eine möglichst leicht zu reinigende Oberfläche des Aufnahmeraums 7 zu schaffen. Die Versiege lung 8 dient gleichzeitig als Schutz der Ausmauerung des Ofengehäuses 4.

Bei der Versiegelung 8 handelt es sich insbesondere um eine feuerfeste Ausmauerung, ein ke ramisches Material, eine feuerfeste Stampf- oder Spritzmasse oder einen feuerfesten Beton.

In einer vorteilhaften nicht näher dargestellten Ausführungsform ist die Versiegelung 8 aus wechselbar, als Wechseleinsatz bzw. austauschbare Wanne ausgeführt, um beispielsweise im Falle einer Abnützung oder eines Verschleißes der Versiegelung 8, diese einfach auszutau schen bzw. ersetzen zu können.

Das Fundament 5 weist eine Standfläche 9 und eine dem Aufnahmeraum 7 zugewandten Bo denplatteninnenfläche 10 auf, wobei an der Standfläche 9 optional auch nicht näher darge stellte Standfüße bzw. ein Sockel vorgesehen sein kann, um eine ausreichende Standfestigkeit des Schmelzeofens 1 bzw. eine ausreichende Lastabtragung zu gewährleisten. An das Fundament 5 anschließend ist die Seitenwandung 6 ausgebildet, welche eine dem Auf nahmeraum 7 zugewandte Innenmantelfläche 11 und eine nach außen gewandte Außenman telfläche 12 umfasst. An die Innenmantelfläche 11 anschließend kann wiederum eine Versie gelung 8 vorgesehen sein. Die Seitenwandung 6 umfasst weiterhin einen dem Fundament 5 zugewandten unteren Wandbereich 13 und einen oberen Wandbereich 14. In dem oberen Wandbereich 14 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Deckplatte 15 vorgesehen, um den Aufnahmeraum 7 für die Metallschmelze 3 zu verschließen, insbesondere um den Auf nahmeraum 7 als weitgehend luft- bzw. gasdichten Behälter bzw. Raum auszubilden. Weitge hend luft- bzw. gasdicht bedeutet, dass auch Leckagen in geringem Ausmaß auftreten können. Um den Zugriff zu dem Aufnahmeraum 7 zu ermöglichen und um den Schmelzeofen 1 mit einer Metallschmelze 3 zu beladen ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zugriffsöff nung 16 vorgesehen, welche mit einem Zugriffsdeckel 17 verschließbar ausgeführt ist. Über die Zugriffsöffnung 16 können auch Reinigungs- und Wartungsarbeiten des Schmelzeofens 1 durchgeführt werden, wie zum Beispiel das Abkrätzen, wobei mittels einem Schlackenschie ber die auf der Metallschmelze 3 entstandene Oxidschicht bzw. Schlackeschicht entfernt wird.

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel können auch mehrere Zugriffsöffnun gen 16 am Ofengehäuse 4 vorgesehen sein, wobei die Positionierung nicht auf die Deckplatte 15 eingeschränkt ist und auch in der Seitenwandung 6 eine oder mehrere Zugriffsöffnungen 16, welche mit Zugriffsdeckeln 17 verschlossen sein können, angeordnet sein können.

Der in Fig. 1 dargestellte Schmelzeofen 1 umfasst eine Heizeinrichtung 18, welche drei Heiz elemente 19 umfasst. Die Heizelemente 19 können an ein mehrphasiges, vorzugsweise drei phasiges Wechselspannungsnetz angeschlossen sein.

In einer weiteren nicht näher gezeigten Ausführungsform kann anstelle einer elektrischen Hei zeinrichtung 18 eine elektromagnetische Heizeinrichtung 18 vorgesehen sein.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, ist in dem Fundament 5 ein Hohlraum 20 vorgesehen, welcher durch eine Hohlraumbodenfläche 21, Hohlraumseitenflächen 22 und eine Hohlraumdeckflä che 23 begrenzt ist. Die Heizeinrichtung 18 mit mehreren Heizelementen 19 ist im Hohlraum 20 angeordnet, um eine Bodenheizung für den Schmelzeofen 1 auszubilden. Die Anordnung mehrerer Heizelemente 19 in einem gemeinsamen Hohlraum 20 begünstigt hierbei einen kon zentrierten Wärmeintrag in Form eines lokalen Wärme-Maximums 24, bzw. Hot-Spots auf die Bodenplatteninnenfläche 10 und in weiterer Folge auf die Metallschmelze 3. Dadurch, dass von unten ein hoher Wärmeeintrag in Form des Wärme-Maximums 24 auf die Metallschmelze 3 erfolgt und über die Außenmantelfläche 12 der Seitenwandung 6 ein gerin ger Temperatureintrag in Form eines Temperatur- Minimums 25 auf die Metallschmelze 3 er folgt, entsteht eine Strömung bzw. eine Turbulenz innerhalb der Metallschmelze 3. Über die thermische bzw. natürliche Konvektion entsteht somit eine Konvektionsströmung 26, welche die Metallschmelze 3 in Bewegung versetzt bzw. in Bewegung hält. Mittels der natürlichen Rührfunktion der Metallschmelze 3 wird eine homogene Verteilung der Metallschmelze 3 er reicht und ein Absenken von Metallpartikeln 27 wird weitestgehend verhindert bzw. hintange halten.

Um die Entstehung eines Wärme-Maximums 24 zu verstärken bzw. zu begünstigten ist in dem in Fig. 1 dargestellten Schmelzeofen 1 auf der der Heizeinrichtung 18 zugewandten Seite der Hohlraumbodenfläche 21 eine Reflexionsschicht 28 vorgesehen. Mittels der Reflexions schicht 28 wird die Wärmestrahlung der Heizelemente 19 reflektiert, gebündelt oder gestreut.

Um die Wärmestrahlung der Heizelemente 19 verstärkt reflektieren, bündeln oder streuen zu können, weist die Reflexions Schicht 28 jeweils unterhalb eines Heizelements 19 einen konka ven Bereich auf.

In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann der konkave Bereich der Reflexions schicht 28 auch unterhalb der gesamten Heizeinrichtung 18 angeordnet sein.

Um den Schmelzeofen 1 nach unten bzw. zur Standfläche 9 hin zu isolieren und einen Wär meverlust aus dem Hohlraum 20 in dem Fundament 5 zu begrenzen bzw. hintanzuhalten, um fasst die Hohlraumbodenfläche 21 ein Isolationselement 29, insbesondere eine Vakuumisolie rung, gegenüber der Standfläche 9 des Fundaments 5.

Wie in der Fig.l auch ersichtlich ist, ist zwischen Bodenplatteninnenfläche 10 und Hohlraum deckfläche 23 eine Bodenplatte 51 ausgebildet, welche gemäß einer Ausführungsform aus ei nem gut wärmeleitenden und gut tragfähigen Material, wie Schwerbeton oder Silikatbeton hergestellt ist. Die Bodenplatte 51 kann hierbei, beispielsweise im Falle einer Abnützung, leicht ausgetauscht werden, nachdem diese als eigenes Bauteil im Fundament 5 angeordnet ist. Optional können auch wie in Fig. 1 dargestellt, eine erste Elektrode 52 und eine zweite Elekt rode 53 im Aufnahmeraum 7 vorgesehen sein, welche derart positioniert sind, dass sie in die Metallschmelze 3 eingreifen, um ein Drehfeld zu erzeugen.

In der Fig. 2 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bau teilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wie derholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Der in Fig. 2 dargestellte Schmelzeofen 1 ist hierbei in Form eines Tiegelofens 30 ausgeführt, welcher tiegelförmig, also mit einer umlaufenden Seitenwandung 6 ausgeführt ist, wobei wie derum ein Aufnahmeraum 7 zur Aufnahme von Metallschmelze 3 begrenzt wird. In dem Fun dament 5 ist ein Hohlraum 20 vorgesehen, wobei mehrere Heizelemente 19 einer Heizeinrich tung 18 im Hohlraum aufgenommen sind.

Das Fundament 5 des Tiegelofens 30 ist dabei als Sockel 31 für die lastabtragende Abstüt zung des Tiegelofens 30 ausgeführt. Für den Einsatz des Tiegelofens 30 beim Druckgießen, insbesondere beim Niederdruck- oder Gegendruckgießen, kann der Tiegelofen 30 in einer druckdichten Hülle 32 angeordnet sein.

In den Fig. 3a bis 3f sind eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausfüh- rungsformen des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugs zeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 und Fig. 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 und Fig. 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Fig. 3a bis 3f zeigen dabei verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Aus- führungsformen von Hohlräumen 20 bzw. Hohlraumanordnungen, welche innerhalb des Fun dament 5 vorgesehen sind.

Um das Erzeugen eines lokalen Wärme-Maximums, bzw. Hot-Spots auf der Bodenplattenin nenfläche 10, wodurch eine Strömung bzw. Turbulenz innerhalb der Metallschmelze 3 ent steht, weiterhin zu begünstigen, weisen die in den Fig. 3a bis 3f dargestellten Ausführungsva- rianten Hohlraumdecken 33 mit unterschiedlichen Wandstärken 35 auf. Die Hohlraumdecken 33 sind jeweils zwischen Hohlraumdeckfläche 23 und Bodenplatteninnenfläche 10 ausgebil det und weisen in unterschiedlichen Bodenplattenbereichen 34 unterschiedliche Wandstärken 35 auf.

Fig. 3 a zeigt einen Hohlraum 20 mit einer kuppelförmigen bzw. gewölbten Hohlraumdecke 33, wobei die Wandstärke 35 in einem zentralem Bodenplattenbereich 34 ein Minimum auf weist. Die Heizeinrichtung 18 umfasst dabei drei Heizelemente 19.

Fig. 3b zeigt die Anordnung eines ersten Hohlraums 20 und eines zweiten Hohlraums 20‘ mit jeweils einer kuppelförmigen bzw. gewölbten Hohlraumdecke 33, 33‘, wobei die Wandstärke 35 jeweils in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich 36 ein Minimum aufweist. Die Heiz einrichtung 18 umfasst dabei jeweils drei Heizelemente 19.

Fig. 3c zeigt die Anordnung zweier Hohlräume 20, 20‘, wobei der erste Hohlraum 20 eine kuppelförmige bzw. gewölbte Hohlraumdecke 33 aufweist und der zweite Hohlraum 20‘ eine zeltförmige bzw. kegel- oder pyramidenförmige Hohlraumdecke 33‘ aufweist. Die Wand stärke 35 weist wiederum jeweils in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich 36 ein Mini mum auf. Die Heizeinrichtung 18 umfasst dabei in dem ersten Hohlraum 20 drei Heizele mente 19 und in dem zweiten Hohlraum 20 sechs Heizelemente 19.

Fig. 3d zeigt einen Hohlraum 20 mit einer zeltförmigen bzw. kegel- oder pyramidenförmigen Hohlraumdecke 33, wobei die Wandstärke 35 in einem zentralem Bodenplattenbereich 34 ein Minimum aufweist. Die Heizeinrichtung 18 umfasst dabei drei Heizelemente 19.

Fig. 3e zeigt einen Hohlraum 20 mit einer flachen Hohlraumdecke 33, wobei der Mittelpunkt des Hohlraumdeckenbereichs 36 außermittig in dem Fundament 5 liegt, bzw. der Mittelpunkt des Hohlraumdeckenbereichs 36 nicht im zentralen Bodenplattenbereich 34 liegt. Die Wand stärke 35 weist über den gesamten Hohlraumdeckenbereich 36 ein Minimum auf. Die Heiz einrichtung 18 umfasst sechs Heizelemente 19.

Fig. 3f zeigt einen ellipsenförmigen Hohlraum 20 wobei der Mittelpunkt des Hohlraumde ckenbereichs 36 außermittig in dem Fundament 5 liegt, bzw. der Mittelpunkt des Hohlraum deckenbereichs 36 nicht im zentralen Bodenplattenbereich 34 liegt. Die Wandstärke 35 weist in einem zentralem Hohlraumdeckenbereich 36 ein Minimum auf. Die Heizeinrichtung 18 umfasst drei Heizelemente 19. Bei einem ellipsenförmigen Hohlraum 20 sind Hohlraumbodenfläche 21, Hohlraumseitenflä che 22 und Hohlraumdeckfläche 23 sinngemäß auf die Hohlraumflächenbereiche einer Ellipse zu übertragen.

Die in den Figuren gezeigten Geometrien von Hohlräumen 20, 20‘ bzw. Hohlraumdecken 33, aber auch die Anzahl an Hohlräumen 20, 20‘ innerhalb eines einzelnen Fundaments 5 ist da bei keinesfalls als einschränkend anzusehen. Es ist hierbei eine Vielzahl von Hohlräumen 20, 20‘ mit vieleckigen, runden oder kombinierten Geometrien innerhalb eines einzelnen Funda ments 5 denkbar. Auch die Art und Anzahl an Heizeinrichtungen 18 bzw. Heizelementen 19 kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein. Überdies sind in Bezug auf Anzahl und Geometrien von Hohlräumen 20, 20‘ und Art und Anzahl an Heizeinrichtungen 18 bzw. Heiz elementen 19 eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten denkbar.

Je nach Anwendungsbereich wird somit das Erzeugen eines lokalen Wärme-Maximums, bzw. Hot-Spots auf der Bodenplatteninnenfläche 10 begünstigt. Denkbar ist hierbei in einer nicht näher gezeigten Ausführungsform, dass in einem Mehrzonen-Schmelzeofen 1 in unterschied lichen Bereichen des Fundaments 5 unterschiedlich geformte Hohlräume 20, 20‘ vorgesehen sein können, um die einzelnen Zonen unterschiedlich beheizen zu können.

In der Fig. 4 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bau teilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 3 verwendet werden. Um unnö tige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegan genen Fig. 1 bis Fig. 3 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

In der Fig. 4 ist dabei ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schmelzeofens 1 für den Einsatz beim Gegendruck- oder Niederdruckgießen gezeigt.

Beim Niederdruck- oder Gegendruckgießen handelt es sich um ein industrielles Gießverfah ren zur Herstellung von Gussstücken. Dabei wird Metallschmelze 3, insbesondere Alumi nium, aber auch Magnesium, Kupfer, Eisen und/oder Stahl mittels zumindest eines Steigrohrs 37 von unten in einen nicht näher dargestellten Formhohlraum einer Gussform, meist eine Kokille (Dauerform), oder eine Sandform gedrückt. Eine entsprechende Aufwärtsbewegung der Metallschmelze 3 aus dem Aufnahmeraum 7 entgegen der Schwerkraft erfolgt dabei durch Gasdruckbeaufschlagung über eine Gaszuleitung 38 der Metallschmelze 3. In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, wird die Gaszuleitung 38 durch den Hohl raum 20 in dem Fundament 5 geführt, um den Aufnahmeraum- Innendruck zu erhöhen. Wäh rend das Gas durch den Hohlraum 20 geleitet wird, wird dieses erwärmt bzw. erhitzt, bis es den Aufnahmeraum 7 erreicht. Nachdem nun ein vorgewärmtes Gas bzw. eine vorgewärmte Druckluft den Aufnahmeraum 7 erreicht, wird die Schlackenbildung auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 minimiert bzw. weitgehend hintangehalten.

Anstelle eines einzelnen Steigrohrs 37 kann dabei ein nicht näher gezeigtes S teigrohr array aus mehreren Steigrohren 37 vorgesehen sein, um die Metallschmelze 3 gleichzeitig in mehrere Stellen des Formhohlraums einzubringen.

Dadurch, dass die Heizeinrichtung 18 wiederum in dem Fundament 5 angeordnet ist, kann die Metallschmelze 3 von unten erhitzt werden, wobei der Aufnahmeraum 7 über eine Zugriffs öffnung 16 mit der Metallschmelze 3 beladen werden kann. Die Heizeinrichtung 18 muss hierbei nur lediglich jene Wärme zur Verfügung stellen, welche von der Metallschmelze 3 während der Verweildauer im Aufnahmeraum 7 abgegeben wird.

Dadurch dass es sich bei Bodenheizungen im Allgemeinen um eher träge Systeme handelt, kann gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform auch optional eine Zusatzheizung 39 vorgesehen sein. Dabei kann es sich um zumindest einen Elektro-Heizstab 40 handeln, mittels welchem die Metallschmelze 3 zusätzlich von oben beheizt werden kann. Um eine Schlacken bildung auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 zu minimieren, kann eine Zusatzheizung 39 auch direkt in die Schmelze eingebracht werden. Ein Elektro-Heizstab 40 kann hierbei durch die Seitenwandung 6 in den Aufnahmeraum 7 geführt sein.

Durch die unterschiedlich hohen Wärmeeinträge, entsteht wiederum eine Konvektionsströ mung 26 innerhalb der Metallschmelze 3, welche die Metallschmelze 3 in Bewegung versetzt und zur homogenen Verteilung der Metallschmelze 3 beiträgt, wodurch ein Absenken von Metallpartikeln 27 und eine Schlackenbildung auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 wei testgehend verhindert bzw. hintangehalten werden. Durch die Zuführung einer homogen durchmischten Metallschmelze 3 über das Steigrohr 37 wird somit eine hohe Qualität des Gießprozesses erreicht. Um den Füllstand der Metallschmelze 3 innerhalb des Aufnahmeraums 7 zu messen und um die Durchmischung der Schmelze zu überwachen, weist die in der Fig. 4 gezeigte Ausfüh- rungsform eines Schmelzeofens 1 im Ofengehäuse 4 eine Sichtöffnung 41 auf. Die Sichtöff nung 41 ist dabei mit einer für elektromagnetische Strahlung 42 durchgängigen Sichtscheibe 43 verschlossen. An der Sichtscheibe 43 ist weiters eine Sende- bzw. Empfangseinheit 44 für elektromagnetische Strahlung 42, insbesondere eine Radarsonde 45 vorgesehen.

Beim Auftreffen der Strahlung 42 auf der Oberfläche der Metallschmelze 3 verändert sich der Wellenwiderstand und ein Teil der Sendeenergie wird reflektiert. Die von der Radarsonde 45 gemessene und ausgewertete Zeitdauer zwischen dem Senden und dem Empfangen der reflek tierten Signale bzw. Strahlung 42 ist ein direktes Maß für die Distanz zwischen Prozessein kopplung und der Oberfläche der Metallschmelze 3. Hiermit kann eine wartungsfreie Mes sung der Metallschmelze 3, auch bei durch die Konvektionsströmung 26 hervorgerufenen Turbulenzen durchgeführt werden.

Anstelle oder zusätzlich zu einer Radarsonde 45 bzw. einer Messung durch die durchgängige Sichtscheibe 43, kann auch ein nicht näher dargestellter Fühler vorgesehen sein, welcher in die Metallschmelze 3 eingreift bzw. eingeführt ist, üb den Füllstand oder sonstige Eigenschaf ten der Metallschmelze 3 zu messen.

In der Fig. 5a und 5c sind weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsfor- men des Schmelzeofens 1 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 4 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vo rangegangenen Fig. 1 bis Fig. 4 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Fig. 5a bis 5c zeigen verschiedene schematische Darstellungen unterschiedlicher Ausfüh- rungsformen, welche Schmelzeöfen 1 mit zumindest einer Senke 46, 46‘ in der Bodenplatten innenfläche 10 zeigen. Die Senke 46, 46‘ in der Bodenplatteninnenfläche 10 ist dabei durch zumindest ein Gefälle 47, 47‘ gebildet. Um eine homogene Durchmischung der Metall schmelze 3 zu erreichen bzw. zu verbessern, ist im Bereich der Senke 46, 46‘ eine Rührvor richtung 48 vorgesehen, um abgesunkene Metallpartikel 27 aufzurühren und mit der Metall schmelze 3 zu durchmischen. In der Fig. 5a ist ein Schmelzeofen 1 mit einem Gefälle 47 und einer Senke 46 gezeigt, wobei die Rührvorrichtung 48 als mechanisches Rührwerk 49 ausgebildet ist. Das Rührwerk 49 greift dabei über die Deckplatte 15 in den Aufnahmeraum 7 ein.

In der Fig. 5b ist ein Schmelzeofen 1 mit einem ersten Gefälle 47 und einem zweiten Gefälle 47‘ und einer Senke 46 gezeigt, wobei die Rührvorrichtung 48 im Bereich der Senke 46 als magnetische bzw. elektromagnetische Rühreinrichtung 50 ausgebildet ist. Ein weiteres me chanisches Rührwerk 49 greift über die Zugriffsöffnung 16 in den Aufnahmeraum 7 ein. Bei einer magnetischen bzw. elektromagnetischen Rühreinrichtung 50 wird eine über ein Magnet feld eine Rührwirkung erzeugt, bzw. wirkt eine magnetische bzw. elektromagnetische Rühr einrichtung 50 als Magnetfeldpumpe.

In der Fig. 5c ist ein Schmelzeofen 1 mit einem ersten Gefälle 47 und einem zweiten Gefälle 47‘ und einer ersten Senke 46 und einer zweiten Senke 46‘ gezeigt, wobei im Bereich der Senken 46, 46‘ jeweils eine Rührvorrichtung 48 in Form eines mechanischen Rührwerks 49 ausgebildet ist.

Das Fundament 5 ist in der in Fig. 5c dargestellten Ausführungsform kuppelförmig ausgebil det, wodurch die Lastabtragung der Metallschmelze 3 im Aufnahmeraum 7 begünstigt wird.

In der Fig. 6 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Anordnung von Heizelementen 19 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugs zeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 5 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 bis Fig. 5 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

In der Fig. 6 sind einzelne der Heizelemente 19 in Draufsicht gesehen um einen Winkel ver setzt zueinander innerhalb des Hohlraums 20 angeordnet, sodass ein drehendes Magnetfeld erzeugbar ist. Die Anordnung der Heizelemente 19 in dem Hohlraum 20 eines Schmelzeofens 1 ist gemäß des dargestellten Ausführungsbeispiels sternförmig, wobei an jeweils einem Heiz element 19 eine Phase (LI, L2, L3) eines Drehstroms angelegt wird, welche in einem Mittel punkt zusammengeschaltet sind. Mittels des drehenden Magnetfelds entsteht wiederum eine natürliche Rührfunktion für die Metallschmelze 3. In einer alternativen nicht näher dargestellten Ausführungsform können die Heizelemente 19 auch in mehreren Hohlräumen 20, 20‘ angeordnet sein, wobei wiederum an jeweils einem Heizelement 19 eine Phase (LI, L2, L3) eines Drehstroms angelegt wird, um ein drehendes Magnetfeld zu erzeugen.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfüh- rungs Varianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmals kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen wer den.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge stellt wurden. Bezugszeichenaufstellung Schmelzeofen 30 Tiegelofen

Wannenofen 31 Sockel

Metallschmelze 32 druckdichte Hülle Ofengehäuse 33 Hohlraumdecke

Fundament 33‘ Hohlraumdecke

Seitenwandung 34 Bodenplattenbereich Aufnahmeraum 35 Wandstärke

Versiegelung 36 Hohlraumdeckenbereich Standfläche 37 Steigrohr

Bodenplatteninnenfläche 38 Gaszuleitung

Innenmantelfläche 39 Zusatzheizung

Außenmantelfläche 40 Heizstab

unterer Wandbereich 41 Sichtöffnung

oberer Wandbereich 42 Strahlung

Deckplatte 43 Sichtscheibe

Zugriffsöffnung 44 Sende- / Empfangseinheit Zugriffsdeckel 45 Radarsonde

Heizeinrichtung 46 Senke

Heizelement 46‘ Senke

Hohlraum 47 Gefälle

‘ Hohlraum 47‘ Gefälle

Hohlraumbodenfläche 48 Rührvorrichtung

Hohlraumseitenfläche 49 Rührwerk

Hohlraumdeckfläche 50 Rühreinrichtung

Wärme-Maximum 51 Bodenplatte

Temperatur-Minimum 52 erste Elektrode

Konvektionsströmung 53 zweite Elektrode

Metallpartikel 54 Sternschaltung

Reflexionsschicht

Isolationselement