Aluminium Lexikon – der Werkstoff von A–Z

Webers "Taschenlexikon Aluminium" beinhaltet die wichtigsten Fachbegriffe der Aluminium-Industrie und informiert über Wissenswertes rund um das Thema Aluminium von A wie Alaun bis Z wie Ziehen. Es ist als Einstieg in die Beschäftigung mit dem Werkstoff gedacht.

Schmelzen

Beim Gießen von Aluminium werden Öfen für das Einschmelzen (auf 680 bis 750 °C Gießtemperatur) und Gattieren, für das Warm­halten der Schmelze und für das Gießen selbst benötigt. Unter Gattieren versteht man das Zusammenstellen der Rohstoffe für eine Ofenbeschickung ("Charge") nach Art und Menge, zum Bei­spiel feste oder flüssige Primäraluminium- und Sekundäralu­minium-Legierungen. Legierungselemente, beispielsweise Kup­fer oder Mangan, werden in reiner Form oder als Vorlegierungen zugegeben. Da schon geringe Mengen Wasser im Chargiergut bei Kontakt mit flüssigem Aluminium heftige Explosionen auslösen (das Alumi­nium verbindet sich mit dem Sauerstoff des Wassers unter großer Wärmeabgabe), müssen aus Gründen des Arbeitsschutzes und der Störfallvorsorge alle Zuschlagstoffe trocken sein.

Spezialisierte Schmelzöfen

  • Je nach Zweck und Art der Heizung finden unterschiedliche Öfen Verwendung. Gemeinsam ist ihnen als "Zustellung" beziehungs­weise Ofenfutter eine feuerfeste Auskleidung:
  • Tiegelöfen mit einem hohen, oben engen Tiegel aus einer Ton-Graphit-Mischung, Siliziumkarbid oder Gusseisen (ein Innen­anstrich verhindert die Lösung von Eisen im Aluminium) dienen zum Schmelzen, Warmhalten oder Gießen. Sie sind oft kippbar und mit einem Deckel versehen, fassen bis zu 800 Kilogramm Schmelze ("Flüssigmetall") und werden ringsum mit Gas- oder Ölflammen oder durch eine elektrische Widerstandswicklung beheizt;
  • Herdöfen sind flache Wannen (daher auch "Wannenöfen"), oft kippbar, zum Beispiel zum Stranggießen. Die große Oberfläche des Schmelzbades wird mit einer Flamme von oben beheizt, erlaubt hohen Durchsatz, bringt aber auch starke Oxidation;
  • In Induktionsöfen wird das Schmelzgut von Wirbelströmen auf­geheizt, die ein außen angelegter Wechselstrom darin induziert. Die Wirbelströme bewirken zugleich gute Durchmischung. Der Tiegel (bis zu 12 Tonnen Fassungsvermögen zum Schmelzen, mehr als 20 Tonnen zum Warmhalten) sorgt (dank einer im Ver­hältnis zum Badvolumen kleinen Badoberfläche) für geringe Oxidation. Die Schmelzleistung ist hoch;
  • Zylindrische Drehtrommelöfen rotieren langsam um ihre waage-rechte Achse, fassen bis zu 20 Tonnen und werden vor allem zum Umschmelzen von Schrott eingesetzt, weil sich darin mit Salzen zur Minderung von Oxidation und Aufnahme von Verun­reinigungen sowie zur Schmelzereinigung arbeiten lässt.


Das Schmelzen einer Charge dauert, je nach Leistung des Ofens, etwa vier bis acht Stunden. Auf der Badoberfläche bildet sich durch Reaktion der Schmelze mit dem Sauerstoff der Luft immer eine Schicht von Aluminiumoxid, ein "Abbrand", der zwischen einem und mehreren Prozent Metallverlust bewirken kann. Zusam­men mit Verunreinigungen aus der Schmelzereinigung entsteht "Krätze", die der Wiederaufbereitung zugeführt wird.

Geringer Energiebedarf

Um ein Kilogramm Aluminium von Raumtemperatur auf 750 °C Gießtemperatur zu bringen, benötigt man theoretisch 1,1 Mega­joule (gleich 0,3 Kilowattstunden) Wärmeenergie. Moderne Herd­öfen sind dank Wärmerückgewinnung am sparsamsten, nutzen die Energie von Öl oder Gas aber allenfalls zu 45 Prozent aus, sodass der tatsächliche Energiebedarf für das Schmelzen ungefähr 2,8 Megajoule (gleich 0,7 Kilowattstunden) je Kilogramm beträgt. Auch der Schmelzetransport auf der Straße zur Gießerei trägt zum Energiesparen bei.