Kupolofen

  Der Kupolofen ist ein Schachtofen, in dem Metalle geschmolzen werden können. In der Regel werden Kupolöfen zur Herstellung von Gusseisen eingesetzt.   Der Kupolofen ähnelt in Aufbau und Funktionsweise stark dem Hochofen, ist mit einer Höhe von rund 10 m jedoch deutlich kleiner und erreicht nicht die Temperaturen, die zum Ausschmelzen von Erz nötig sind.

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Um den Ofen zu starten wird an seinem Grund ein Holzfeuer entzündet und mit Koks bedeckt. Bei neueren Öfen wird Kohle in den Ofen gefüllt und mit Gasbrennern zum Glühen gebracht. Anschließend wird der Ofen mit mehreren Schichten aus Metall und Koks aufgefüllt und mit Luft angeblasen. Dabei entstehen am Grund des Ofens Temperaturen bis zu 1.600°C, die das Metall zum Schmelzen bringen. Die Luft zum Anblasen wird dem Ofen aus dem Windring zugeleitet und kann zur besseren Verbrennung bzw. auch zur leichten Reduktion des Kohlenstoffgehaltes des erschmolzenen Eisens mit reinem Sauerstoff versetzt werden. Je nach dem, ob die Luft vorgewärmt in den Ofen geleitet wird, oder nicht, unterscheidet man zwischen dem Heißwind- und dem Kaltwind-Kupolofen.

Der Kupolofen wird mit Roheisen, Stahlschrott, Kreislaufmaterial und Maschinengussbruch beschickt. Die Einstellung des Kohlenstoffgehaltes (C-Gehalt) des erschmolzenen Eisens erfolgt über das Verhältnis Stahlschrott (geringer C-Gehalt) zu Maschinengussbruch. Eine vermehrte Zugabe von Koks erhöht ebenfalls den C-Gehalt. Ferner wird Kalk zugesetzt um die entstehende saure Schlacke zu neutralisieren und besser fließbar zu halten.

Zur Entnahme des Metalls muss der Ofen etwas oberhalb seines Grundes angestochen werden. An den Anstich schließt sich ein Siphon an, der zwei Auslässe besitzt: durch den Oberen wird die Schlacke in einen Aufnahmebehälter abgeleitet. Durch den anderen wird das Eisen unter der Schlacke durchgedrückt und kann z.B. in einen Vorhalteofen geleitet werden. Die Funktion des Siphons ist nur aufgrund eines leichten Überdrucks im Ofen möglich. Die richtige Einstellung des Schlacken- und des Eisenauslasses zur Bodenhöhe hängt viel von der Erfahrung der Mitarbeiter am jeweiligen Ofen ab.

Kupolöfen werden in zunehmendem Maß durch Induktionsöfen ersetzt, da diese weniger Schlacke und Abfälle produzieren, flexibler in der Verwendung sind und mit ihnen die Zusammensetzung des Schmelzprodukts genauer eingestellt werden kann. Allerdings können Induktionsöfen nur mit vorbehandeltem Schrott beschickt werden und sind weniger wirtschaftlich, als ein großer Kupolofen.

Die Weiterentwicklung im Bereich des Kupolofens sind erdgasbetriebene Öfen, sogenannte kokslose Kupolöfen. Diese haben eine bessere Wärmebilanz und sind in den Emmisionswerten bedeutend niedriger. Der Nachteil des nachträglichen Aufkohlens der Schmelze in einem Rinneninduktionsofens sind aber geringer als die genannten Vorteile.