Elektrothermische Verfahren

Einführung.- 1 Prozeßwärmeerzeugung als Aufgabenstellung.- 1.1 Der Bedarf an Nutzenergien und seine Deckung.- 1.2 Ziele und Arten von Wärmeprozessen.- 1.3 Anforderungen an eine Prozeßwärmeanlage.- 1.4 Der Energiebedarf einer wärmetechnischen Anlage.- 2 Elektrowärmetechnik im Überblick.- 2.1 Systematische Einteilung.- 2.2 Technische Eigenschaften.- 2.2.1 Erreichbare Temperaturen.- 2.2.2 Zeitliche Dosierbarkeit der Leistungszufuhr.- 2.2.3 Örtliche Temperaturverteilung.- 2.2.4 Leistungsdichte, Erwärmungsgeschwindigkeit, Wirkungs-querschnitt.- 2.2.5 Physikalische und chemische Beeinflussung des Gutes.- 2.2.6 Sonstige betriebliche Gesichtspunkte.- 2.3 Betriebswirtschaftliche Gesichtspunkte.- 2.3.1 Allgemeines.- 2.3.2 Beispiel: Kostenvergleich für die Schmiedeblockerwärmung.- 2.4 Nutzungsgradketten und Primärenergieaufwand.- Ausgewählte Grundlagen.- 3 Thermodynamik.- 3.1 Energiebilanzen (1. Hauptsatz).- 3.2 Der thermodynamische Wert von Energien (2. Hauptsatz).- 3.3 Energetik chemischer Reaktionen.- 4 Wärmeübertragung.- 4.1 Wärmeleitung.- 4.2 Konvektion.- 4.3 Wärmestrahlung.- 4.4 Der technische Wärmedurchgang.- 5 Elektrizitätslehre.- 5.1 Wärmeerzeugung im elektrischen Leiter.- 5.1.1 Gesetzmäßigkeiten des elektrischen Stromes.- 5.1.2 Mechanismus der Stromleitung.- 5.2 Wärmeerzeugung im elektrischen Nichtleiter.- 5.2.1 Der Vorgang der Polarisation im Nichtleiter.- 5.2.2 Das Ersatzschaltbild des verlustbehafteten Kondensators.- 5.2.3 Das Dielektrikum im elektrischen Wechselfeld.- 5.2.4 Feldübergänge zwischen verschiedenen Dielektrika.- 5.2.5 Wärmeerzeugung im gemischt leitenden Dielektrikum.- 5.3 Das elektromagnetische Wechselfeld.- 5.3.1 Die MAXWELLschen Gleichungen.- 5.3.2 Energieinhalt und Leistungsfluß.- 5.3.3 Eindringverhalten elektromagnetischer Felder.- 5.4 Induktive Energieübertragung.- 5.4.1 Der magnetische Kreis.- 5.4.2 Elektrische Spannungen.- 5.4.3 Induktivitäten, Trafo — Ersatzschaltbild.- 5.4.4 Gesamtimpedanz.- Technologien und ihre Anwendung.- 6 Unmittelbare Widerstandserwärmung.- 6.1 Standanlagen zur konduktiven Stangenerwärmung.- 6.1.1 Anwendung und Anlagenaufbau.- 6.1.2 Erwärmungsablauf.- 6.1.3 Energiebedarf.- 6.2 Durchlaufanlagen zur konduktiven Drahterwärmung.- 6.3 Widerstandsschweißen.- 6.4 Elektro — Schlacke — Umschmelzen.- 6.4.1 Anlagenaufbau und Funktionsprinzip.- 6.4.2 Verfahrenstechnische Gesichtspunkte und Betriebsweise.- 6.4.3 Energieverbrauch.- 6.4.4 Elektrotechnische Gesichtspunkte.- 6.4.5 Anwendung.- 6.5 Elektrolyseofen zur Aluminiumgewinnung.- 6.5.1 Allgemeine Verfahrensmerkmale und Anwendung der Schmelzflußelektrolyse.- 6.5.2 Anlagenaufbau und — betrieb.- 6.5.3 Reaktionsabläufe.- 6.5.4 Energiebilanz.- 6.6 Graphitierungsofen.- 6.6.1 Eigenschaften und Verwendung von Graphit.- 6.6.2 Verfahrensgang.- 6.6.3 Aufbau eines Graphitierungsofens.- 6.6.4 Ablauf eines Graphitierungsprozesses.- 6.7 Siliciumcarbidofen.- 6.7.1 Eigenschaften, Verwendung und Gewinnung von SiC.- 6.7.2 Aufbau und Betrieb des Ofens.- 6.8 Elektro — Glasschmelzofen.- 6.8.1 Verfahrensgang.- 6.8.2 Vollelektrisch beheizter Glasschmelzofen.- 6.8.3 Elektrozusatzheizung.- 6.9 Elektroden — Salzbadofen.- 6.9.1 Aufbau und Betriebsweise.- 6.9.2 Anwendung.- 6.10 Elektrodenkessel.- 7 Mittelbare Widerstandserwärmung.- 7.1 Funktionsprinzip und Anwendung.- 7.2 Beschickung und Führung des Erwärmungsgutes.- 7.3 Ofenraum.- 7.4 Ofengehäuse.- 7.5 Heizelemente.- 7.5.1 Widerstands — Heizleiter.- 7.5.2 Infrarotstrahler.- 7.6 Spezielle Ofenbauarten.- 7.6.1 Infrarotofen.- 7.6.2 Wirbelbettofen.- 8 Induktive Erwärmung.- 8.1 Grundprinzipien.- 8.1.1 Erwärmung mit Eisenkern.- 8.1.2 Erwärmung ohne Eisenkern.- 8.2 Frequenzerzeugung und Netzanschluß.- 8.2.1 Frequenzbereiche.- 8.2.2 Versorgung mit Netzfrequenz.- 8.2.3 Frequenzvervielfacher.- 8.2.4 Rotierender Umformer.- 8.2.5 Statischer Umrichter.- 8.2.6 Röhrengenerator.- 8.3 Induktives Erwärmen zum Warmumformen.- 8.3.1 Erwärmen im axialen Durchlauf.- 8.3.2 Erwärmen im Querdurchlauf.- 8.3.3 Technologische und betriebliche Anwendungskriterien.- 8.4 Induktives Glühen.- 8.5 Induktives Härten.- 8.5.1 Vorgang und Zweck.- 8.5.2 Prozeßparameter.- 8.5.3 Der Induktor.- 8.5.4 Arbeitsverfahren und Anwendung.- 8.6 Induktives Löten.- 8.7 Induktives Schweißen.- 8.8 Induktives Schmelzen.- 8.8.1 Induktions — Rinnenofen.- 8.8.2 Induktions — Tiegelofen.- 8.8.3 Anwendung.- 9 Dielektrische Erwärmung.- 9.1 Kondensatorfelderwärmung.- 9.1.1 Frequenz, Feldstärke, Elektrodenanordnung.- 9.1.2 Energieversorgung.- 9.1.3 Erwärmung im Plattenkondensator.- 9.1.4 Andere Kondensatorarten.- 9.1.5 Spannungsverteilung an den Kondensatorelektroden.- 9.1.6 Hochfrequenz — Trocknung.- 9.1.7 Anwendungsgebiete.- 9.1.7.1 Allgemeines.- 9.1.7.2 Schweißen von thermoplastischen Kunststoffen.- 9.1.7.3 Vorwärmung von Kunstharz — Preßmassen.- 9.1.7.4 Holzverleimung.- 9.1.7.5 Textil — und Chemiefasertrocknung.- 9.1.7.6 Papiertrocknung.- 9.1.7.7 Trocknung und Aushärtung von Gußkernen.- 9.2 Mikrowellenerwärmung.- 9.2.1 Frequenzbänder.- 9.2.2 Energieeintrag in das Erwärmungsgut.- 9.2.3 Erwärmungsanlage.- 9.2.4 Magnetron.- 9.2.5 Energiebilanz.- 9.2.6 Anwendung.- 10 Lichtbogenerwärmung.- 10.1 Lichtbogenofen zum Eisen — und Stahlschmelzen.- 10.1.1 Drehstrom — Lichtbogenofen.- 10.1.2 Gleichstrom — Lichtbogenofen.- 10.1.3 Einsatzgebiete, Betriebsweise, Energiebedarf.- 10.2 Lichtbogen — Reduktionsofen.- 10.2.1 Aufbau und Arbeitsweise.- 10.2.2 Einsatzbereiche, Energieverbrauch.- 10.3 Vakuum — Lichtbogenofen.- 10.4 Lichtbogenschweißen.- 10.4.1 Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück.- 10.4.2 Lichtbogen zwischen den zu verschweißenden Teilen.- 10.5 Funkenerodieren.- 10.5.1 Anlagenaufbau und Funktionsweise.- 10.5.2 Bearbeitungskenngrößen und Betriebsparameter.- 10.5.3 Funkenerodierendes Senken.- 10.5.4 Funkenerodierendes Schneiden.- 11 Plasmastrahlerwärmung.- 11.1 Plasmastrahlerzeugung.- 11.1.1 Aufgabenstellung.- 11.1.2 Plasmagenerator mit Bogenentladung.- 11.1.3 Plasmagenerator mit HF — Feld.- 11.2 Einwirkung des Plasmastrahls auf das Erwärmungsgut.- 11.3 Anwendung.- 11.3.1 Plasmagasofen.- 11.3.2 Plasmaschmelzen.- 11.3.3 Plasmaschweißen.- 11.3.4 Plasmaschneiden.- 11.3.5 Plasmaspritzen.- 12 Elektronenstrahlerwärmung.- 12.1 Einwirkung des Elektronenstrahls auf das Erwärmungsgut.- 12.2 Elektronenstrahlkanone.- 12.3 Anwendung.- 12.3.1 Elektronenstrahlschmelzen.- 12.3.2 Elektronenstrahlvergüten.- 12.3.3 Elektronenstrahlschweißen.- 12.3.4 Elektronenstrahlbohren.- 13 Laserstrahlerwärmung.- 13.1 Das Laserprinzip.- 13.2 Laserbauarten und ihre Eigenschaften.- 13.2.1 Nd-YAG-Laser.- 13.2.2 CO2-Laser.- 13.2.3 Excimerlaser.- 13.3 Einwirkung des Laserstrahls auf das Erwärmungsgut.- 13.4 Anwendung.- 13.4.1 Laserschneiden.- 13.4.2 Laserschweißen.- 13.4.3 Laserbohren.- 13.4.4 Oberflächenbehandlung mit Laser.