Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen zum Schmelzen eines metallischen Materials gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schmelzen eines metallischen Materials gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Der DE 10325 153 A1 ist eine Vorrichtung zum Schmelzen und Warmhalten von Metallen als bekannt zu entnehmen, mit einem Ofen zur Aufnahme eines Schmelzebades. Des Weiteren offenbart die DE 196 13 570 A1 ein Verfahren zum vollständigen Ausbrennen von CO-haltigen Ofengasen in Schachtschmelzöfen. Des Weiteren ist aus der DE 1 199 794 B ein Verfahren zum unmittelbaren Reduzieren von Eisenerz bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schmelzofen sowie ein Verfahren zum Schmelzen eines metallischen Materials zu schaffen, sodass ein besonders emissionsarmer Betrieb realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schmelzofen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Schmelzofen zum Schmelzen eines metallischen Materials, mithin eines Metalls. Hierunter kann verstanden werden, dass der Schmelzofen geeignet ist, um unterschiedliche Metalle zu schmelzen. Besonders bevorzugt eignet sich der Schmelzofen jedoch zum Schmelzen von Aluminium. Mittels des Schmelzofens können somit aus dem metallischen Material gebildete und zunächst feste, mithin zunächst als Festkörper ausgebildete Körper geschmolzen werden. Beispielsweise können aus dem metallischen Material gebildete Masseln mittels des Schmelzofens geschmolzen werden. Hierfür weist der Schmelzofen einen Aufnahmebereich auf, in welchem das metallische Material, insbesondere in einem festen Aggregatszustand des metallischen Materials und/oder einem flüssigen Aggregatszustand des metallischen Materials zumindest vorübergehend aufgenommen werden kann. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise ein erster Teil des Materials in festem Aggregatszustand in dem Aufnahmebereich aufnehmbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein zweiter Teil des Materials in flüssigem Aggregatszustand in dem Aufnahmebereich aufgenommen werden. Der Aufnahmebereich wird auch als Beschickungsbereich bezeichnet, da das metallische Material in festem Aggregatszustand des metallischen Materials in den Aufnahmebereich eingebracht und in der Folge zumindest vorübergehend in dem Aufnahmebereich aufgenommen werden kann. Der Schmelzofen weist auch eine zumindest teilweise in dem Aufnahmebereich angeordnete Gasbrenneinrichtung auf, mittels welcher unter Verbrennung von Gas das Material in dem Aufnahmebereich erwärmbar und dadurch schmelzbar ist. Mit anderen Worten kann beispielsweise der Gasbrenneinrichtung das genannte Gas als gasförmiger Brennstoff zugeführt werden, wobei mittels der Brenneinrichtung, insbesondere in der Brenneinrichtung, das Gas verbrannt werden kann, insbesondere unter Bildung einer Flamme und/oder eines Brennerabgases. Die Flamme und/oder das Brennerabgas kann beispielsweise aus der Gasbrenneinrichtung ausströmen und, insbesondere direkt, in den Aufnahmebereich einströmen, wodurch das in dem Aufnahmebereich angeordnete Material in dem Aufnahmebereich erwärmt und in der Folge geschmolzen werden kann.

Der Schmelzofen weist auch einen Warmhaltebereich auf, in welchem beispielsweise das Material in flüssigem Aggregatszustand des Materials zumindest vorübergehend aufnehmbar ist. Ferner ist es denkbar, dass in dem Warmhaltebereich ein weiteres, flüssiges Material zumindest vorübergehend aufnehmbar ist, welches beispielsweise in den Warmhaltebereich, insbesondere über den Aufnahmebereich und/oder unter Umgehung des Aufnahmebereiches, eingefüllt wird oder wurde. Daher wird das weitere Material auch als befülltes Material bezeichnet. Wieder mit anderen Worten kann in dem Warmhaltebereich eine Flüssigkeit zumindest vorübergehend aufgenommen werden, welche beispielsweise das Material in flüssigem Zustand des Materials und/oder das weitere Material in flüssigem Zustand des weiteren Materials aufweist. Insbesondere ist beispielsweise in dem Warmhaltebereich eine aus dem Schmelzen des Materials resultierende, durch das Material gebildete Schmelze und somit ein durch das geschmolzene Material gebildetes Schmelzebad zumindest vorübergehend aufgenommen werden kann. Somit weist beispielsweise die genannte Flüssigkeit die Schmelze auf. Mit anderen Worten, durch das beschriebene, in dem Aufnahmebereich (Beschickungsbereich) stattfindende Schmelzen des Materials wird das Material verflüssigt, mithin in eine Schmelze umgewandelt, die beispielsweise über wenigstens oder genau eine fluidische Verbindung zwischen dem Aufnahmebereich und dem Warmhaltebereich von dem Aufnahmebereich in den Warmhaltebereich strömen kann. Die Schmelze kann in dem Warmhaltebereich gesammelt werden und unter Ausbildung eines auch als Schmelzebad bezeichneten Bads in dem Warmhaltebereich zumindest vorübergehend aufgenommen werden. Beispielsweise ist die fluidische Verbindung zwischen dem Aufnahmebereich und dem Warmhaltebereich immer, das heißt permanent, vorgesehen, sodass beispielsweise der Warmhaltebereich und der Aufnahmebereich permanent fluidisch miteinander verbunden sind. Somit ist beispielsweise keine Trenneinrichtung vorgesehen, die zwischen einem den Warmhaltebereich und den Aufnahmebereich fluidisch miteinander verbindenden und somit die fluidische Verbindung zwischen dem Warmhaltebereich und dem Aufnahmebereich freigebenden Offenzustand und einem Schließzustand umschaltbar ist, in welchem der Aufnahmebereich und der Warm haltebereich fluidisch voneinander getrennt sind, mithin die fluidische Verbindung zwischen dem Aufnahmebereich und dem Warmhaltebereich unterbrochen ist, sondern beispielsweise sind der Warmhaltebereich und der Aufnahmebereich permanent und somit immer, das heißt stets, fluidisch miteinander verbunden. Ferner ist es denkbar, dass die genannte T renneinrichtung vorgesehen ist, welche zwischen dem Schließzustand und dem Offenzustand umschaltbar ist. In dem Schließzustand sind der Warmhaltebereich und der Aufnahmebereich mittels der Trenneinrichtung fluidisch miteinander verbunden. Mit anderen Worten ist die fluidische Verbindung zwischen dem Warmhaltebereich und dem Aufnahmebereich in dem Schließzustand mittels der Trenneinrichtung unterbrochen. In dem Offenzustand ist die fluidische Verbindung zwischen dem Warm haltebereich und dem Aufnahmebereich gebildet beziehungsweise in dem Offenzustand geht die Trenneinrichtung die fluidische Verbindung zwischen dem Warm haltebereich und dem Aufnahmebereich frei, sodass in dem Offenzustand der Warmhaltebereich fluidisch mit dem Aufnahmebereich verbunden ist. Der Warmhaltebereich und der Aufnahmebereich werden zusammenfassend auch als Bereiche des Schmelzofens bezeichnet.

Um nun insbesondere im Hinblick auf CO2-Emissionen des Schmelzofens einen besonders emissionsarmen Betrieb des Schmelzofens realisieren zu können, mithin CO2- Emissionen des Schmelzofens besonders gering halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Schmelzofen eine elektrisch, das heißt unter Nutzung von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, betreibbare Heizeinrichtung aufweist, mittels welcher die Schmelze in dem Warmhaltebereich unter Nutzung der elektrischen Energie, mit welcher die Heizeinrichtung betreibbar ist oder betrieben wird, warmgehalten werden kann. Insbesondere ist es vorgesehen, dass mittels der Heizeinrichtung der Warmhaltebereich und dadurch die Schmelze in dem Warmhaltebereich erwärmbar und dadurch warmzuhalten sind. Üblicherweise wird die Schmelze in dem Warmhaltebereich mittels eines Brenners warmgehalten, derart, dass der Brenner, der Bestandteil der Gasbrenneinrichtung sein kann, Gas verbrennt. Hierdurch stellt beispielsweise der Brenner eine Brennerflamme und/oder ein Abgas bereit, wobei die Brennerflamme und/oder das Abgas des Brenners, insbesondere direkt, in den Warmhaltebereich eingeleitet wird, um hierdurch die Schmelze in dem Warmhaltebereich warmzuhalten. Ein solcher, Gas verbrennender Betrieb eines solchen Brenners kann nun durch die Erfindung vermieden werden, da bei der oder durch die Erfindung die Schmelze mittels der elektrischen Heizeinrichtung und somit unter Nutzung von elektrischer Energie warmgehalten werden kann. Unter dem Warmhalten der Schmelze ist insbesondere zu verstehen, dass ein Verfestigen der flüssigen, in dem Warmhaltebereich aufgenommenen Schmelze unterbleibt, mithin verhindert wird. Durch die Erfindung können im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen übermäßige CO2- Emissionen insbesondere auf zweierlei Hinsicht vermieden werden. Zum einen entsteht bei einem gasbetriebenen Brenner, welcher während seines Betriebs Gas verbrennt, um beispielsweise die Schmelze in dem Warmhaltebereich warmzuhalten, CO2, das in den Warmhaltebereich gelangt und/oder in dem Warmhaltebereich entsteht. Dieses CO2 wird üblicherweise aus dem Warmhaltebereich und/oder aus dem Aufnahmebereich abgesaugt und stellt insbesondere einen ersten Teil von CO2-Emissionen herkömmlicher Schmelzöfen dar. Ein zweiter Teil der CO2-Emissionen von herkömmlichen Schmelzöfen entsteht insbesondere dadurch, dass zum Absaugen von CO2 aus dem Warmhaltebereich und/oder aus dem Aufnahmebereich während des Warmhaltens der Schmelze eine auch als Lüftung bezeichnete Absaugung betrieben wird, mittels welcher, während die Schmelze warmgehalten wird, das CO2 aktiv aus dem Warmhaltebereich und/oder dem Aufnahmebereich abgesaugt wird. Hierfür wird die Absaugung elektrisch, das heißt mittels elektrischer Energie, betrieben, wobei durch diesen Betrieb der Absaugung ebenfalls CO2 entsteht, was den zuvor genannten, zweiten Teil der CO2- Emissionen von herkömmlichen Schmelzöfen darstellt. Durch die Erfindung können nun sowohl solche CO2-Emissionen vermieden werden, die aus einem Betrieb eines Gasbrenners zum Warmhalten der Schmelze resultieren, als auch solche CO2- Emissionen, die aus einem Betrieb einer Absaugung zur aktiven Absaugung von Gas aus dem Warmhaltebereich und/oder aus dem Aufnahmebereich während des Warmhaltens der Schmelze resultieren. Somit ermöglicht die Erfindung einen besonders CO2- emissionsarmen Betrieb des Schmelzofens. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn der Schmelzofen in einem Warmhaltebetrieb betrieben wird, während welchem zwar die flüssige, in dem Warmhaltebereich aufgenommene Schmelze mittels der Heizeinrichtung warmgehalten wird, jedoch ein Schmelzen von Material in dem Aufnahmebereich mittels der Gasbrenneinrichtung und somit ein Verbrennen von Gas durch die Gasbrenneinrichtung unterbleiben. In diesem Warmhaltebetrieb können beispielsweise CO2-Emissionen des Schmelzofens besonders gering gehalten werden, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass sich elektrische Heizeinrichtungen einerseits nicht dazu eignen, das metallische Material zu schmelzen. Hierfür wäre im Vergleich zum Schmelzen des metallischen Materials mittels der Gasbrenneinrichtung und somit unter Verwendung von Gas eine sehr hohe elektrische Leistung erforderlich, die zu höheren CO2- Emissionen führen würde als beim Schmelzen des metallischen Materials mittels Gas, mithin mittels der Gasbrenneinrichtung. Andererseits eignet sich die elektrische Heizeinrichtung besonders vorteilhaft dafür, die flüssige Schmelze in dem Warmhaltebereich warmzuhalten, und zwar vorzugsweise ohne dass die Schmelze in dem Aufnahmebereich durch einen Gasbrenner, mithin durch Verbrennen von Gas, warmgehalten wird. Die Erfindung vereint somit die Vorteile der Gasbrenneinrichtung mithin der Heizeinrichtung. Mittels der Gasbrenneinrichtung kann das metallische Material wie beispielsweise Aluminiummasseln in einem Schmelzbetrieb energetisch vorteilhaft, das heißt besonders wirkungsgradgünstig, geschmolzen werden. Mittels der elektrischen Heizeinrichtung kann in dem Warmhaltebereich die beispielsweise als Flüssigaluminium ausgebildete oder als Flüssigaluminium gebildete Schmelze energieeffizient warmgehalten werden, sodass insgesamt ein besonders emissionsarmer Betrieb des Schmelzofens realisiert werden kann. Zu dem zuvor genannten Warmhaltebetrieb kommt es beispielsweise während eines Produktionsstillstands einer den Schmelzofen umfassenden Gießanlage, beispielsweise während eines Wochenendes und/oder bei Wartungsarbeiten. Während solcher Zeitspannen wird keine Schmelze und somit kein Schmelzen von metallischem Material benötigt. Durch eine Kombination der auch als elektrischer Heizer bezeichneten, elektrischen Heizeinrichtung mit der Gasbrenneinrichtung kann ein sehr energiesparender Betrieb des Schmelzofens, insbesondere in dem auch als Warmhaltemodus bezeichneten Warmhaltebetrieb, realisiert werden.

Um die flüssige Schmelze in dem Warmhaltebereich mittels der Heizeinrichtung besonders energieeffizient warm halten zu können, sodass ein besonders emissionsarmer Betrieb des Schmelzofens gewährleistet werden kann, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Warmhaltebereich, insbesondere bezogen auf eine Gebrauchslage des Schmelzofens, in vertikaler Richtung nach oben und/oder unten durch die elektrische Heizeinrichtung zumindest teilweise überlappt ist. Die Gebrauchslage des Schmelzofens ist eine für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch, mithin für eine bestimmungsgemäße Verwendung, des Schmelzofens vorgesehene Lage des Schmelzofens, der bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung verwendet wird, um das metallische Material zu schmelzen und die Schmelze in dem Warmhaltebereich warmzuhalten.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Heizeinrichtung an oder in einem den Warmhaltebereich, insbesondere bezogen auf die Gebrauchslage des Schmelzofens, in vertikaler Richtung nach unten begrenzenden Boden des Schmelzofens angeordnet ist. Dadurch kann ein besonders energieeffizienter Betrieb des Schmelzofens gewährleistet werden, insbesondere in dem Warmhaltebetrieb.

Es ist denkbar, dass die Schmelze in dem Warmhaltebereich mittels der Heizeinrichtung in dem Warmhaltebetrieb warmgehalten wird. Ferner ist es denkbar, dass ein Warmhalten der Schmelze in dem Warmhaltebereich durch die elektrische Heizeinrichtung in dem Schmelzbetrieb unterbleibt, oder in dem Schmelzbetrieb wird die Schmelze in dem Warmhaltebereich mittels der Heizeinrichtung warmgehalten.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Heizeinrichtung an oder in einer den Warmhaltebereich, insbesondere bezogen auf die Gebrauchslage des Schmelzofens, in vertikaler Richtung nach oben begrenzenden Decke des Schmelzofens angeordnet ist. Es wurde gefunden, dass die Anordnung der Heizeinrichtung in oder an der Decke besonders vorteilhaft ist, um einen besonders energieeffizienten Betrieb der Heizeinrichtung zu realisieren, mithin die Schmelze in dem Warmhaltebereich besonders energieeffizient warm halten zu können.

Beispielsweise weist die elektrische Heizeinrichtung wenigstens ein Heizelement, insbesondere als erstes Heizelement, auf, wobei das Heizelement beispielsweise an oder in dem Boden oder an oder in der Decke angeordnet ist.

Um einen besonders emissionsarmen Betrieb des Schmelzofens realisieren sowie die Kosten des Schmelzofens in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Schmelzofen frei von einem Gasbrenner zum direkten Beheizen des Warmhaltebereichs ist. Unter einem solchen Gasbrenner zum direkten Beheizen des Warmhaltebereichs ist insbesondere ein solcher Brenner zu verstehen, der während seines Betriebs Gas, mithin einen gasförmigen Brennstoff verbrennt und dadurch eine Flamme und/oder ein Abgas bereitstellt, die beziehungsweise das direkt in den Warmhaltebereich geleitet wird.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Heizeinrichtung wenigstens ein Widerstandsheizelement zum Beheizen des Warmhaltebereichs aufweist. Insbesondere kann es sich bei dem Widerstandsheizelement um das vorgenannte Heizelement handeln. Dadurch kann der Warmhaltebereich besonders energieeffizient und somit CO2-emissionsarm warmgehalten werden.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Aufnahmebereich und der Warmhaltebereich als eine nicht-zerstörungsfrei trennbare Einheit ausgeführt sind. Dies bedeutet beispielsweise, dass der Aufnahmebereich und der Warmhaltebereich durch Gehäuseteile gebildet sind, welche beispielsweise separat voneinander ausgebildet und fest, das heißt nicht zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sind und somit die Einheit bilden, oder die Gehäuseteile sind einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Somit kann ein Entleeren der Schmelze beziehungsweise des Warmhaltebereiches, mithin ein Abführen der Schmelze aus dem Warmhaltebereich nur gemeinschaftlich durch Kippen des gesamten Schmelzofens, mithin durch gemeinschaftliches Kippen des Aufnahmebereiches und des Warmhaltebereiches oder durch Auspumpen, insbesondere des Warmhaltebereiches, erfolgen.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen eines metallischen Materials mittels eines Schmelzofens, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei dem Verfahren weist der Schmelzofen einen Aufnahmebereich auf, welcher auch als Beschickungsbereich bezeichnet wird. In dem Aufnahmebereich wird das metallische Material in einem festen Aggregatszustand des metallischen Materials zumindest vorübergehend aufgenommen. Der Schmelzofen weist eine in dem Aufnahmebereich angeordnete Gasbrenneinrichtung auf, mittels welcher unter Verbrennung von Gas das Material in dem Aufnahmebereich erwärmt und dadurch geschmolzen wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mittels der Gasbrenneinrichtung, insbesondere in der Gasbrenneinrichtung und ganz insbesondere in einer Kammer der Gasbrenneinrichtung, das genannte Gas als gasförmiger Brennstoff verbrannt wird, wodurch beispielsweise die Gasbrenneinrichtung ein Abgas und/oder eine Flamme bereitstellt. Das von der Gasbrenneinrichtung bereitgestellte Abgas und/oder die von der Gasbrenneinrichtung bereitgestellte Flamme werden, insbesondere direkt, in den Aufnahmebereich geleitet, um hierdurch das Material in dem Aufnahmebereich zu erwärmen und in der Folge zu schmelzen. Bei dem Verfahren weist der Schmelzofen einen Warmhaltebereich auf, in welchem eine aus dem Schmelzen des Materials resultierende, durch das Material gebildete Schmelze aufgenommen wird.

Der Schmelzofen kann beispielsweise als ein Schachtschmelzofen oder aber als ein Rampenofen oder als ein anderer Ofen, mithin als eine andere Vorrichtung zum Schmelzen des metallischen Materials, ausgebildet sein.

Um nun insbesondere im Hinblick auf CO2-Emissionen des Schmelzofens einen besonders emissionsarmen Betrieb des Schmelzofens realisieren zu können, ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass der Schmelzofen eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung aufweist, mittels welcher die Schmelze in dem Warmhaltebereich unter Nutzung von elektrischer Energie, mit welcher die Heizeinrichtung versorgt wird, wodurch die Heizeinrichtung elektrisch betrieben wird, warmgehalten wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Um einen besonders emissionsarmen Betrieb des Schmelzofens realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung vorgesehen, dass der Schmelzofen in einem beziehungsweise dem zuvor genannten Warmhaltebetrieb betrieben wird. In dem Warmhaltebetrieb wird die Schmelze mittels der elektrischen Heizeinrichtung, die in dem Warmhaltebetrieb elektrisch betrieben wird, warmgehalten, während ein Brennbetrieb der Gasbrenneinrichtung unterbleibt, in deren Brennbetrieb die Gasbrenneinrichtung Gas verbrennt und dadurch das Material in dem Aufnahmebereich erwärmt. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Warmhaltebetrieb die Gasbrenneinrichtung kein Gas verbrennt und in der Folge das Material in dem Aufnahmebereich nicht erwärmt. Dadurch können insbesondere während eines Produktionsstillstands übermäßige CO2-Emissionen des Schmelzofens vermieden werden.

Um einen besonders emissionsarmen Betrieb des Schmelzofens realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass während des Warmhaltebetriebs eine aktive Absaugung von Gas aus dem Warmhaltebereich oder aus dem Aufnahmebereich unterbleibt. Hintergrund dieser Ausführungsform ist, dass dadurch, dass in dem Warmhaltebetrieb die Brenneinrichtung kein Gas verbrennt, kein CO2 beziehungsweise kein CO2-haltiges Gas entsteht, das aus dem Aufnahmebereich oder dem Warmhaltebereich abgesaugt werden muss. Daher kann in dem Warmhaltebetrieb eine aktive Absaugung von CO2 aus dem Warmhaltebereich oder aus dem Aufnahmebereich unterbleiben, wodurch ein besonders energieeffizienter Betrieb des Schmelzofens darstellbar ist.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Schmelzofen in einem beziehungsweise dem zuvor genannten Schmelzbetrieb betrieben wird, in welchem die Gasbrenneinrichtung in dem Brennbetrieb betrieben wird. In dem Brennbetrieb verbrennt die Gasbrenneinrichtung Gas, wodurch die Gasbrenneinrichtung das Material in dem Aufnahmebereich erwärmt und schmilzt. Währenddessen wird eine Absaugeinrichtung, insbesondere elektrisch, betrieben, wodurch mittels der Absaugeinrichtung des Schmelzofens Gas und somit CO2 aus dem Aufnahmebereich und/oder aus dem Warmhaltebereich aktiv abgesaugt wird. Dadurch kann ein sicherer Betrieb realisiert werden, und, wie zuvor beschrieben, mittels der Gasbrenneinrichtung kann das metallische Material besonders energieeffizient geschmolzen werden. Dadurch kann insbesondere in Zusammenschau des Schmelzbetriebs und des Warmhaltebetriebs ein besonders CO2-emissionsarmer Betrieb des Schmelzofens gewährleistet werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. 1 eine schematische und geschnittene Seitenansicht eines Schmelzofens zum Schmelzen eines metallischen Materials.

Die einzige Fig. 1 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht einen Schmelzofen 1 zum Schmelzen eines metallischen Materials 2. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schmelzofen 1 als ein Schachtschmelzofen ausgebildet. Die vorigen und folgenden Ausführungen können jedoch selbstverständlich und ohne Weiteres auch auf andere Vorrichtungen zum Schmelzen eines metallischen Materials wie beispielsweise des metallischen Materials 2 übertragen werden.

Der Schmelzofen 1 weist einen auch als Beschickungsbereich bezeichneten Aufnahmebereich 3 auf, in welchem das metallische Material 2 in einem festen Aggregatszustand des metallischen Materials 2 aufnehmbar oder aufgenommen ist. Besonders schematisch in Fig. 1 gezeigt ist eine Erfassungseinrichtung 4, mittels welcher ein Füllstand des metallischen Materials 2 in dem Aufnahmebereich 3, mithin eine eine Menge des in dem Aufnahmebereich 3 angeordneten Materials 2 charakterisierenden Messgröße erfasst werden kann. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 4 als eine Lasererfassungseinrichtung ausgebildet, mittels welcher ein Laserstrahl 5 bereitstellbar oder bereitgestellt ist beziehungsweise wird. Mittels des Laserstrahls 5 wird die genannte Messgröße erfasst. Insbesondere ist die Messgröße eine auch als Füllstandshöhe bezeichnete Höhe des Materials 2 in dem Aufnahmebereich 3, insbesondere bezogen auf eine vorgebbare oder vorgegebene Ausgangshöhe beziehungsweise bezogen auf ein vorgebbares oder vorgegebenes Ausgangsniveau. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmebereich 3 ein Schacht. Der Aufnahmebereich 3 an sich weist eine Öffnung 6 auf, wobei der Aufnahmebereich 3 an sich in vertikaler Richtung nach oben hin insbesondere über die Öffnung 6 offen ist. Die vertikale Richtung ist durch einen Doppelpfeil 7 veranschaulicht. Beispielsweise wird der Schmelzofen 1, insbesondere in einem Schmelzbetrieb und/oder in einem Warmhaltebetrieb des Schmelzofens 1, in Abhängigkeit von der mittels der Erfassungseinrichtung 4 erfassten Messgröße betrieben.

Der Schmelzofen 1 weist auch eine Beschickungseinrichtung 8 auf, mittels welcher das Material 2 von außerhalb des Aufnahmebereichs 3 in den Aufnahmebereich 3, insbesondere automatisch, einfüllbar ist. Hierzu kann beispielsweise ein mit T bezeichneter Teil des Materials 2 in einem beispielsweise als Aufzug ausgebildeten Bewegungselement 9 angeordnet und mittels des Bewegungselements 9 von außerhalb des Aufnahmebereichs 3 in den Aufnahmebereich 3 eingebracht, insbesondere eingefüllt, werden.

Die als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung 6 ist auf einer in vertikaler Richtung (Doppelpfeil 7) nach oben weisenden Seite des Aufnahmebereichs 3 angeordnet, wodurch der Aufnahmebereich 3 an sich in vertikaler Richtung nach oben hin offen ist. Der Öffnung 6 ist eine Klappe 10 zugeordnet. Der Aufnahmebereich 3 und die Öffnung 6 sind durch ein Gehäuse 11 des Schmelzofens 1, insbesondere direkt, begrenzt. Dabei ist die Klappe 10 relativ zu dem Gehäuse 11 bewegbar, insbesondere verschwenkbar, an dem Gehäuse 11 gehalten, insbesondere derart, dass die Klappe 10 zwischen einer in Fig. 1 gezeigten Offenstellung und einer Schließstellung relativ zu dem Gehäuse 11 bewegbar ist. In der Offenstellung gibt die Klappe 10 die Öffnung 6 frei, sodass in der Offenstellung über die Öffnung 6 das Material 2 in den Aufnahmebereich 3 eingebracht, insbesondere eingefüllt, werden kann. In der Schließstellung sind die Öffnung 6 und somit der Aufnahmebereich 3 in vertikaler Richtung nach oben hin mittels der Klappe 10 verschlossen.

Der Schmelzofen 1 weist außerdem eine auch als Lüftungseinrichtung bezeichnete

Absaugeinrichtung 12 auf, welche im Folgenden noch näher erläutert wird. Des Weiteren weist der Schmelzofen 1 eine in dem Aufnahmebereich 3 angeordnete Gasbrenneinrichtung 13 auf, mittels welcher unter Verbrennung von Gas das Material 2 in dem Aufnahmebereich 3 erwärmbar und dadurch schmelzbar ist. Unter dem Merkmal, dass mittels der Gasbrenneinrichtung 13 unter Verbrennung von Gas das Material 2 in dem Aufnahmebereich 3 erwärmbar und dadurch schmelzbar ist, ist zu verstehen, dass mittels der Gasbrenneinrichtung 13, insbesondere in wenigstens eine Brennkammer der Gasbrenneinrichtung 13, das genannte Gas als gasförmiger Brennstoff verbrannt wird. Daraus resultiert Wärme, die beispielsweise von der Gasbrenneinrichtung 13 bereitgestellt wird. Mittels der Wärme wird das Material 2 erwärmt und dadurch geschmolzen. Beispielsweise resultiert aus dem Verbrennen des Gases ein Abgas und/oder eine Flamme, das beziehungsweise die beispielsweise aus der Gasbrenneinrichtung 13 abgeführt und, insbesondere direkt, in den Aufnahmebereich 3 eingeleitet wird. Dadurch wird das Material 2 in dem Aufnahmebereich 3 erwärmt und in der Folge geschmolzen.

Die Gasbrenneinrichtung 13 ist zumindest teilweise in dem Aufnahmebereich 3 angeordnet. Der Schmelzofen 1 weist außerdem einen Warmhaltebereich 14 auf, in welchem eine aus dem Schmelzen des Materials 2 resultierende, durch das Material 2 gebildete Schmelze 15 zumindest vorübergehend aufnehmbar oder aufgenommen ist.

Um nun einen besonders CO2-emissionsarmen Betrieb des Schmelzofens 1 realisieren zu können, weist der Schmelzofen 1 eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung 16 auf, mittels welcher die Schmelze 15 in dem Warmhaltebereich 14 unter Nutzung von elektrischer Energie warmzuhalten ist. Dies bedeutet, dass die Heizeinrichtung 16 mit elektrischer Energie versorgt wird, mittels welcher die Heizeinrichtung 16 elektrisch betrieben wird. Hierdurch stellt die Heizeinrichtung 16 Wärme bereit, mittels welcher die Schmelze 15 in dem Warmhaltebereich 14 warmgehalten und dadurch insbesondere in einem flüssigen Aggregatszustand der Schmelze 15 gehalten wird.

Es ist erkennbar, dass der Warmhaltebereich 14 in vertikaler Richtung nach oben, insbesondere direkt, durch eine Decke 17 des Schmelzofens 1, insbesondere des Gehäuses 11 , begrenzt ist. In vertikaler Richtung nach unten hin ist der Warmhaltebereich 14, insbesondere direkt, durch einen Boden 18 des Schmelzofens 1, insbesondere des Gehäuses 11 , begrenzt. Die Heizeinrichtung 16 weist beispielsweise insbesondere als Heizstäbe ausgebildete Heizelemente 19 auf, die in dem Boden 18 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich weist die Heizeinrichtung 16 beispielsweise insbesondere als Heizstäbe ausgebildete Heizelemente 20 auf, die in der Decke 17 angeordnet sind. Die Heizelemente 19, 20 sind beispielsweise Widerstandsheizelemente, mittels welchen der Warmhaltebereich 14 und somit die in dem Warmhaltebereich 14 angeordnete Schmelze 15 besonders vorteilhaft, insbesondere besonders energieeffizient, warmgehalten werden können.

Bei dem metallischen Material 2 handelt es sich beispielsweise um Aluminium, welches in seinem festen Aggregatszustand in dem Aufnahmebereich 3 in Form von Aluminiummasseln vorliegt.

Der Schmelzofen 1 ist frei von einem Gasbrenner zum direkten Beheizen des Warmhaltebereichs 14, sodass ein besonders kostengünstiger Aufbau und ein besonders emissionsarmer Betrieb des Schmelzofens 1 realisiert werden können.

Bei einem Verfahren zum Betreiben des Schmelzofens 1 wird der Schmelzofen 1 in dem zuvor genannten Warmhaltebetrieb betrieben. In dem Warmhaltebetrieb wird die Schmelze 15 in dem Warmhaltebereich 14 mittels der elektrischen Heizeinrichtung 16 warmgehalten, während ein Brennbetrieb der Gasbrenneinrichtung 13 unterbleibt. In dem Brennbetrieb der Gasbrenneinrichtung 13 wird in der Gasbrenneinrichtung 13 Gas verbrannt und dadurch das Material 2 in dem Aufnahmebereich 3 erwärmt. Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Warmhaltebetrieb eine aktive Absaugung von Gas aus dem Warmhaltebereich 14 oder aus dem Aufnahmebereich 3 unterbleibt.

Beispielsweise zeitlich vor dem Warmhaltebetrieb und/oder zeitlich nach dem Warmhaltebetrieb wird der Schmelzofen 1 in dem zuvor genannten Schmelzbetrieb betrieben. In dem Schmelzbetrieb wird die Gasbrenneinrichtung 13 in dem Brennbetrieb betrieben, in welchem die Gasbrenneinrichtung in sich Gas verbrennt und dadurch das Material 2 in dem Aufnahmebereich 3 erwärmt und schmilzt, während mittels der Absaugeinrichtung 12 Gas und somit beispielsweise aus dem Brennbetrieb resultierendes CO2 aus dem Aufnahmebereich 3 sowie beispielsweise über den Aufnahmebereich 3 aus dem Warmhaltebereich 14 aktiv abgesaugt wird. Hierfür wird die Absaugeinrichtung 12 mittels elektrischer Energie betrieben, indem die Absaugeinrichtung 12 mit der elektrischen Energie versorgt wird. Beispielsweise ist in dem Schmelzbetrieb die Klappe 10 geöffnet, mithin befindet sich die Klappe 10 in dem Schmelzbetrieb in ihrer Offenstellung. In dem Warmhaltebetrieb ist die Klappe 10 beispielsweise geschlossen, mithin befindet sich dann die Klappe 10 in der Schließstellung. Insbesondere kann sich der einfach auch als Ofen bezeichnete Schmelzofen 1 selbst betreiben, insbesondere steuern oder regeln. Während beispielsweise die Klappe 10 geöffnet ist, wird der Schmelzofen 1 in dem Schmelzbetrieb betrieben. Wird die Klappe 10 beispielsweise geschlossen, da kein Material in dem Aufnahmebereich 3 geschmolzen werden soll, so wird von dem Schmelzbetrieb in den Warmhaltebetrieb umgeschaltet. In der Folge können CO2-Emissionen des Schmelzofens 1 besonders gering gehalten werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass ein mittels der elektrischen Heizeinrichtung 16 bewirktes Schmelzen von Material in dem Aufnahmebereich 3 unterbleibt. Dadurch kann ein besonders energieeffizienter Betrieb gewährleistet werden.

Der Schmelzofen 1 ist beispielsweise Bestandteil einer Schmelzerei, insbesondere einer Aluminium-Schmelzerei. Insbesondere kann der Schmelzofen 1 Bestandteil einer Gießerei sein, in welcher aus der Schmelze 15 Bauelemente durch Gießen hergestellt werden. Somit ist ein besonders emissionsarmer Betrieb der Schmelzerei beziehungsweise der Gießerei insgesamt darstellbar.

Bezugszeichenliste

Schmelzofen metallisches Material

Aufnahmebereich

Erfassungseinrichtung

Laserstrahl

Öffnung

Doppelpfeil

Beschickungseinrichtung

Bewegungselement

Klappe

Gehäuse

Absaugeinrichtung

Gasbrenneinrichtung

Warmhaltebereich

Schmelze elektrische Heizeinrichtung

Decke

Boden

Heizelemente

Heizelemente

Teil