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Elektrokorund

Elektrokorund


Chemische Formel: A1203
englisch: Aluminous oxide
französisch: Corindon


Unter der Bezeichnung Elektrokorund versteht man das im Elek­troofen aus Bauxit oder Tonerde erschmolzene und somit künst­lich erzeugte Produkt. Im allgemeinen Sprachgebrauch hört man gelegentlich auch den Ausdruck Strahlkorund. Dies ist jedoch ein allgemeiner Oberbegriff, der auch das durch Abbau von natürli­chen Korund-Vorkommen gewonnene, durch Brechen zerkleiner­te, für Strahlzwecke bestimmte Material einschliesst. Auf diese letzteren Sorten wird noch im nächsten Abschnitt eingegangen werden.

Aus ähnlichen Überlegungen heraus wird im Englischen vielfach für Elektrokorund der Ausdruck «fused aluminous-oxide» oder «man made aluminous-oxide» verwendet, ebenso im Französi­schen «corindon fondu au four». Abb. 87 zeigt als Beispiel die Kör­nung Nr. 12 von Elektrokorund mit einer Nennkorngrösse von 1,4 mm und in 10facher Vergrösserung. Beim Vergleich mit Abbildung 81 über Siliziumkarbid-Korn, sind sowohl gewisse Ähnlichkeiten, aber auch die wesentlich doch andere Struktur des Materials gut zu erkennen, desgleichen die wesentlich geringere Kantenschärfe von Elektrokorund.

In zahlreichen Ländern Kontinental-Europas hat sich Elektroko­rund zur Verwendung in mit einer Strahlmittel-Rückförderung ausgerüsteten und somit in geschlossenem Kreislauf arbeitenden Anlagen überall dort durchzusetzen vermocht, wo aus dem einen oder anderen Grunde ein scharfkantiges, nicht-metallisches Korn benötigt wird. Es hat sich in diesen Fällen und in vollem Umfange als vollwertiger und jede Silikosegefahr ausschliessender Ersatz für Quarzsand bewährt. Diese Entwicklung wurde wesentlich durch die im Vergleich mit Quarzsand bedeutend grösseren spezifischen Flächenleistungen begünstigt, die bei Verwendung von Elektrokorund erreicht werden. Ebenso wie Siliziumkarbid, so wird auch Elektrokorund ausschliesslich in mit Druckluft betriebe­nen Strahlanlagen verwendet. Deren Betrieb ist im allgemeinen sehr arbeitsintensiv. Auf Grund der mit Elektrokorund erreichten grösseren Strahlleistungen ergeben sich Kostenersparnisse, die bei weitem die durch den höheren Kilopreis bedingten Mehraufwen­dungen für das Strahlmittel überwiegen. In den Vereinigten Staaten und auch in Kanada werden im Elektroofen speziell für Strahlzwecke erzeugte A1203-Sorten unter eigenen, gut eingeführten Handelsmarken vertrieben und in bedeutenden Mengen verwen­det.

in vielen Industriezweigen gelangen Verfahren zur Anwendung, die aus technologischen Gründen eine Vorbehandlung der Werk­stückoberflächen mittels kantigen, mineralischen oder syntheti­schen Strahlmitteln zur Voraussetzung haben, sei es, um eine ein­wandreie Haftgrundlage sicherzustellen, oder um jegliche Rück­stände von feinem Eisenstaub auf der gestrahlten Werkstückober­fläche mit Sicherheit zu vermeiden usw. usw. In allen diesen Fällen hat sich die Verwendung von Elektrokorund bewährt. Als Beispiel über solche Anwendungsgebiete seien erwähnt:

  • Auftragen von Metallschichten mittels der Metallspritzpistole (sogenanntes Spritzmetallisieren nach dem Schoopschen Spritzverfahren). Als Vorbereitung müssen vor dem Auftrag die Werkstückoberflächen durch Strahlen entzundert und gereinigt werden, wobei jedoch keinerlei Restspuren von Eisenstaub auf der Oberfläche zurückbleiben dürfen. Es wird eine matte, fein sa­tinierte Oberflächenstruktur angestrebt.
  • Strahlen von Nichteisen-Metallen, wie Kupfer, Messing usw.
  • Vor allem die Behandlung von Aluminium und von Aluminium-­Magnesium-Legierungen wird entweder mit Aluminium-Strahl­mittel oder aber mit Elektrokorund ausgeführt, je nach der Art der Oberflächen-Struktur, die angestrebt wird.
  • Ähnlich liegen die Verhältnisse beim Strahlen von Inox-Mate­rial.

Als Beispiel über die Oberfläche von Nichteisen-Metallen, die sich beim Strahlen mit Elektrokorund ergibt, zeigt die Abb. 89 in 100facher Vergrösserung einen Schliff durch ein Messingblech, das mit einer Körnung von 0,5 bis 1,0 mm behandelt worden ist. Bemerkenswert ist die feine, gleichmässige Oberflächenstruktur.

  • In der Glasindustrie sowie in Spiegelmanufakturen für das Mat­tieren von Spiegelglastafeln, das Verzieren und Gravieren von Glaswaren aller Art.
  • Vorbereitung der Oberfläche von grossen Werkstücken für den Auftrag von Porzellan-Emailschichten, die sodann im Ofenbei hohen Temperaturen eingebrannt werden.

Unter Porzellan-Email versteht man opake, glasartige Überzüge, und das Auf­schmelzen wird bei Temperaturen vorgenommen, die je nach der Emailart zwischen etwa 600° bis zu 1000 °C betragen. Bei die­ser Technik bietet die Wahl des geeigneten Strahlmittels in vie­len Fällen Schwierigkeiten. Einerseits muss ein möglichst wirt­schaftlicher und deshalb mechanisierter Betriebsablauf ange­strebt werden. Anderseits ist es aber auch erforderlich, die Aus­schuss-Zahlen niedrig zu halten. Gerade diese letztere Forde­rung verursacht bei der Strahlmittelwahl Probleme. Wird mit metallischen Strahlmitteln gearbeitet, so besteht die Gefahr, dass durch Eisenstaub-Rückstände auf der gestrahlten Oberflä­che die unter der Bezeichnung «Kupferköpfe» bekannten und gefürchteten Emailfehler entstehen können. Auf die mit diesen Problemen zusammenhängenden Fragen wird in einem späteren Kapitel, das den Strahlanlagen im Emaillierwerk gewidmet ist, noch näher eingegangen werden.

Um die oben erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden und Fa­brikationsfehler nach Möglichkeit auszuschliessen, wird in vie­len Ländern, so unter anderem auch in Frankreich, für das Strah­len grosser, zu emaillierender Objekte, wie zum Beispiel Behäl­ter für die chemische Industrie, Autoklaven usw., Elektrokorund verwendet. Aluminiumoxyd A1203 ist an und für sich ein Glasbe­standteil. Auf der gestrahlten Oberfläche eventuell noch anhaf­tende Spurenreste von Aluminiumoxyd lösen sich deshalb in den aufschmelzenden Emailschichten auf, ohne Fehlerstellen zu ver­ursachen. Solche grossen Objekte werden im Allgemeinen in modern eingerichteten, entsprechend dimensionierten Frei­strahlräumen gestrahlt. Die mit Elektrokorund erreichten we­sentlich höheren Flächenleistungen ergeben überdies auch einen wirtschaftlicheren Betrieb.

Es ist bereits mehrfach auf die Entstehung und Bedeutung des Be­triebsgemisches hingewiesen worden. Dies gilt auch für minerali­sche und synthetische Strahlmittel und somit auch für die Verwen­dung, von Elektrokorund. Es sei in diesem Zusammenhang auf die Gegenüberstellung in Bild 1 hingewiesen. Bild 1A zeigt zu­nächst die Oberfläche von Baustahl, gestrahlt mit neuem, noch un­gebrauchtem Korn, in 10facher Vergrösserung. Verwendet wurde ein Strahlmittel mit einer Korngrösse von 1 bis 2 mm. Im Bild 1B hingegen ist eine Oberfläche zu sehen, wie sich diese unter Ver­wendung desselben Strahlmittels ergeben hat, aber nachdem sich im Gebrauch bereits das Betriebskorngemisch herausgebildet hat; unter sonst gleichen Strahlbedingungen. Beim Vergleich zeigt das mit dem Betriebsgemisch behandelte Muster eine viel gleichmäs­sigere und zudem wesentlich feinere Struktur.



Einfluss des Betriebszustandes von Elektrokorund¬strahlmittel auf das Aussehen der gestrahlten Oberfläche. Die Bilder zeigen die Oberfläche von Eisenblech in der Qualität Baustahl, gestrahlt mit Elektrokorund Marke REWAGIT IV der Dynamit Nobel AG. Körnung 1 bis 2 mm (im Neuzustand), behandelt in Strahlanlage nach dem Drucksystem arbeitend, Arbeitsdruck 4 atü.
Bild A (oben): Oberfläche des Eisenbleches, gestrahlt mit ungebrauchtem Strahlmittel (somit im Neuzustand), Bildvergrösserung 10fach.
Bild B (unten): Oberfläche eines Eisenbleches gleicher Qualität, behandelt mit demselben Strahlmittel, jedoch nachdem sich nach 5stündigem Betrieb ein stabilisiertes Betriebs-Korngemisch herausgebildet hat. Bildvergrösserung 10fach.
Werkfotos: Dynamit Nobel AG, Ratingen bei Düsseldorf


Elektrokorund für Strahlzwecke ist selbstverständlich auf Wunsch auch in Aussiebungen erhältlich, die den durch FEPA-Standard festgelegten Normen entsprechen. Im allgemeinen liefern jedoch die Aluminiumoxyd erzeugenden Werke die zur Verwendung in Strahlanlagen bestimmten Qualitäten in speziell zusammengestell­ten Kornmischungen, die überdies von jedem Hersteller anders festgelegt werden. Dem Verbraucher ist hierdurch ein Vergleich erschwert. Des weiteren zeigt Bild 2 Elektrokorund für Strahlzwecke der Marke «Blastyte» in der Kör­nung Nr. 3. Bei diesem Produkt handelt es sich um ein Erzeugnis der Firma «Carborundum Comp. Ltd.», wobei die Körnung Nr. 3 einer Mischung der Korngrössen Nr. 54 und 60 gemäss der FEPA­Standard-Norm entspricht. Des weiteren zeigt Abb. 92 eine vor al­lem für feinere Strahlarbeiten bestimmte Körnung desselben Her­stellers mit der Bezeichnung «Blastyte» Nr. 6, wobei diese einer Mischung der Nummer 150 (Nennkorngrösse 105 Mikron) und der Nummer 220 (Nennkorngrösse 74 Mikron) entspricht. Bei dieser letzteren handelt es sich somit um ein sehr feinkörniges Strahlmit­tel, wie dieses für besonders heikle Oberflächenbehandlungen ein­gesetzt wird.


Muster von Elektrokorund in einer speziell für Strahl-zwecke gelieferten Kornmischung, Marke BLASTYTE Nr. 3 der Carborundum Company. Die Mischung umfasst die Korngrössen Nr. 54 und 60 gemäss dem FEPA-Standard, d. h. die Nennkorngrössen 0,3 und 0,25 mm und enthält somit Körner von etwa 0,18 bis etwa 0,5 mm Grösse. Bildvergrösserung etwa 20fach.
Werkfoto: The Carborundum Company Ltd., Manchester, England.


Für zahlreiche Anwendungsgebiete, insbesondere dort, wo es sich darum handelt, heikle, feine Oberflächenstrukturen oder aber eine nur geringe und vor allem eine gleichmässige Aufrauhung zu errei­chen, wird in den meisten Fällen der Verwendung von Elektroko­rund der Vorzug gegeben, vor allem bei Einsatz in Anlagen kleiner und mittlerer Grösse. Dies gilt in noch vermehrtem Masse für das Gebiet der Mikro-Körnungen im Unter-Siebbereich zur Verwen­dung in nach dem Nass-System arbeitenden Strahlapparaten für das Druckstrahlläppen, das Glätt- und das Polierstrahlen sowie für ähnliche Verfahren. Hierfür werden möglichst genau kalibrier­te Körnungen benötigt, und es werden deshalb die nach den FEPA­Mikro-Standard-Normen hergestellten Produkte geliefert.


Muster von Elektrokorund in einer feinen, speziell für Strahlzwecke bestimmten Kornmischung, Marke BLASTYTE Nr. 6 der Carborundum Company Ltd. Die Mischung umfasst die Korngrössen Nr. 150 und 220 gemäss dem FEPA-Standard (d. h. die Nennkorngrössen 88 und 63 Mikron) und ist somit vor allem für Fein-Oberflächenbehandlungen bestimmt. Die Mischung umfasst somit Körner von 0,1 mm bis hinunter zu etwa 50 Mikron. Bildvergrösserung etwa 20fach.
Werkfoto: The Carborundum Company Ltd., Manchester, England.


Eine Ausnahme macht einzig die Firma Carborundum Comp. Ltd., die für diese Superfinish-Strahlverfahren unter der Markenbe­zeichnung «Hydralox» nachfolgende Mischungen von Mikro-Körnungen liefert:

Auf der Skala von Mohr steht Korund an vorletzter Stelle mit der Härte 9 unmittelbar nach dem Diamant. Dieser Wert gilt jedoch nur für den natürlich gewachsenen Korundkristall. Es ist im Allgemei­nen aber weniger bekannt, dass beim künstlich im Schmelzofen er­zeugten Elektrokorund die Härte durch entsprechende Massnah­men beim Herstellungsverfahren beeinflusst werden kann. Dies ist auch der Grund, dass für Elektrokorund in der weiter unten fol­genden Zusammenstellung die Härte nach Knoop mit einem Wert von 1800 bis zu 2200 kp/mm2 angegeben ist. Speziell der Titange­halt des Produkts spielt für die Zähhärte eine grosse Rolle. Bei den handelsüblichen Elektrokorundsorten schwankt dieser in den Grenzen von 0,3 bis 3 % und kann in gewissen Fällen sogar bis zu 4 % erreichen. Auch Zusätze von Chromoxyd (Cr203) werden zwecks Erhöhung der Zähhärte zugefügt. Aus diesen Gründen schwankt auch das spezifische Gewicht der technisch erzeugten Aluminiumoxyd-Sorten zwischen 3,7 und 4,3, währenddem das spez. Gewicht von reinem Korund 3,9 bis 4,0 beträgt. Die verschie­denen künstlich hergestellten Qualitäten von Elektrokorund kön­nen deshalb am einfachsten nach der Farbe voneinander wie folgt unterschieden werden:

Weisser Elektrokorund wird aus reiner kalzinierter Tonerde er­schmolzen und enthält 98,5 bis 99,7 % A1203. Zumeist liegt dieser Wert über 99 90. Das Material enthält nur Spuren von Eisen.

Der Gehalt an TiO2 ist sehr niedrig und beträgt nur etwa 0,01 90 im Maximum. Eine typische Zusammensetzung zeigt etwa fol­gende Werte: etwa 99,5-99,7 % A1203, 0,1 % Si02, max. 0,01 90 TiO2 und max. 0,02 % Fe203.

Das Material ist eher spröde und wird vielfach als «Edelkorund» bezeichnet. Um den verlangten niedrigen Eisengehalt zu errei­chen, läuft das gebrochene Produkt über spezielle, leistungsfähi­ge Magnetabscheider. In vielen Fällen wird zudem eine Nach­behandlung durch Nachwaschen mit Säure nachgeschaltet.

Schon aus Preisgründen wird die weisse Qualität für die üblichen Strahlzwecke nur in Ausnahmefällen verwendet, vor allem dort, wo aus dem einen oder anderen Grunde eine möglichst hohe Eisenfreiheit erforderlich ist. Für FeinstbehaRdlungen im Nass-Verfahren werden weissfarbige Mikrokörnungen hingegen dort bevorzugt, wo ein möglichst eisenfreies Strahlmittel verlangt wird.
  • Rosafarbener Elektrokorund. Diese Qualität unterscheidet sich vom weißen Material, was Herstellungsverfahren und Zusammensetzung anbelangt, nur durch den die rosa Färbung verursachenden Gehalt an Chromoxyd [latex]Cr_{2}O_{3}[/latex] der etwa 0,25% beträgt. Durch den zusatz an Chromoxyd verliert der Elektrokorund die Sprödigkeit und wird zähhart.
  • Schwarzer Elektrokorund stellt die geringste Qualität dar und wird durch einfaches Niederschmelzen von Bauxit im Lichtbogenofen ohne Reduktion erzeugt. Der Gehalt an [Latex]Al_{2}O_{3}[/latex] ist nur etwa 75% und dieses Material kommt wegen seiner ungenügenden Eigenschaften für die Verwendung als Strahlmittel nicht in Betracht.
  • Normalkorund von rotbrauner bis graubrauner Farbe. Zu dieser Kategorie gehören auch die meisten für Strahlzwecke hergestellten Sorten. Ausgangsmaterial für die Erzeugung von Normalkorund ist kalzinierter Bauxit mit hohem Aluminiumoxydgehalt von etwa 90%, wobei im Lichtbogenofen reduzierend geschmolzen wird. Die Reduktionder im bauxit enthaltenen Eisenoxyde und des Siliziumoyds erfolgt durch Zugabe von metallurgischem Koks oder schwefelfreier Kohle. Man erhält so Elektrokorund-Sorten, die etwa folgende Zusammensetzung aufweisen: etwa 95 bis 98%  [Latex]Al_{2}O_{3}[/latex] , 0,1 bis 0,4 % [latex]Fe_{2}o_{3}[/latex], 1,5 bis 4 % [latex]TiO_{2}[/latex] sowie 0,5 bis 1,5 % [latex]SiO_{2}[/latex]. Durch stärkere Reduktion kann ein Produkt von hellbrauner Farbe erzielt werden, das als Halbedelkorund bezeichnet wird.

Die Zugabe an Reduktionsmitteln beträgt einige Prozente. Je nach der Zusammensetzung des als Ausgangsmaterial verwen­deten Bauxits und der zu erschmelzenden Korundqualität wird noch zur Reduktion ausser der Kohle respektive zum metallur­gischen Koks noch eine genau berechnete Menge Eisen in Form kurzer Drehspähne zugegeben. Zusammen mit den sich aus der Reduktion des Eisenoxyds und des Siliziumdioxyds bildenden Metallen entsteht ein Ferrosilizium, das sich im Unterteil des Schmelzofens ansammelt und nach Beendigung der Schmelze abgelassen wird.

Um einerseits möglichst hohe Flächenleistungen und anderseits aber auch gute Standzeiten zu erreichen, sollten Elektrokorund­-Qualitäten, die für Strahlzwecke bestimmt sind, einerseits eine grosse Härte aufweisen, anderseits aber zähhart sein. Dies be­dingt somit einen Gehalt an Titanoxyd TiO2 von mindestens 3,0% Ti02. Der Eisengehalt sollte einen Wert von 0,2% Fe203 nicht überschreiten.

Das gebrochene und ausgesiebte Material läuft über leistungsfä­hige Magnetabscheider (siehe Abb. 85). Zur Verbesserung so­wohl der Härte als auch Zähigkeit wird das Produkt verschie­dentlich zum Schluss noch einer als Röstprozess benannten Wärmebehandlung unterworfen (englische Bezeichungen: tem­pering, roasting, curing).

Ebenso wie Siliziumkarbid ist auch Aluminiumoxyd chemisch inert. Ebenso wie dieses weist es auch gegenüber den meisten anderen mineralischen Strahlmitteln den grossen Vorteil auf, keine hygroskopischen Eigenschaften aufzuweisen. Elektroko­rund ist sowohl im kalten wie im heissen Wasser unlöslich. Dies ist sowohl bei Verwendung in nach dem Nass-System arbeiten­den Strahlapparaten wichtig, wie dort, wo mit trockenem Strahlmittel gestrahlt wird.

Für die Herstellung von Elektrokorund werden Dreiphasen-Licht­bogenöfen verwendet mit einer Leistungsaufnahme bis zu etwa 2500 kVA. Gelegentlich kommen auch Einphasen-Öfen zum Ein­satz, die im allgemeinen kleiner sind und eine Leistungsaufnahme von 500 bis 1500 kVA haben. Man unterscheidet drei grundsätzlich verschiedene Herstellungsverfahren38, die auch Korundqualitäten ganz unterschiedlichen Charakters ergeben:

  • Abstich-Verfahren. Die Öfen (siehe Abb. 93) haben getrennte Abstich-Löcher für die Korundschmelze und für das sich unter der Aluminiumoxyd-Schmelze ansammelnde Metall (Ferrosili­zium). Die Auskleidung der Seitenwände besteht aus Kohlenstoffsteinen. Die untere Schicht der dicken Kohleböden besteht aus Elektrodenstampfmasse und die obere aus Formkohle. Nach­dem das Schmelzbad die normale Höhe erreicht hat, aber erst wenn die Badoberfläche vollkommen klar ausgeschmolzen wor­den ist, kann das Abstichloch für den Elektrokorund geöffnet werden, das in starkwandige, kalottenförmige Gusspfannen aus­fliesst. Das nach den Abstichverfahren erzeugte Elektrokorund hat eine sehr feinkristalline Struktur und ist deshalb für die Schleifmittelindustrie wenig geeignet. Diese Qualität findet vor allem in der Industrie der feuerfesten Steine Verwendung.
  • Schmelzen nach dem Block-Verfahren. In Europa werden hier­für fast ausschliesslich wassergekühlte Mantelöfen verwendet. Abb. 94 zeigt die prinzipielle Grundform dieser von A.C. Hig­gens bereits 1904 entwickelten Bauart. Der Ofenboden wird di­rekt auf die Plattform eines Fahrwagens aufgebaut. Darüber kommt dann der wegnehmbare Ofenmantel aus Eisenblech. Der aus Kohleformstücken oder Stampfmasse hergestellte Ofenbo­den wird untertassenförmig ausgebildet, um die Ferrosilizium­Titan-Legierung aufnehmen zu können. Am oberen Rand des Ofenmantels ist eine ringförmige Kühlwasser-Leitung verlegt. Das Wasser tritt durch Spritzdüsen aus und läuft gleichmässig auf der Aussenseite des Ofenmantels nach unten ab. Durch diese Kühlung wird das Schmelzen des Beschickungsmaterials unmit­telbar an der Innenfläche des Mantels verhindert, und es bildet sich eine Schicht innerhalb des Ofenmantels, die als feuerfestes Mantelfutter für das Schmelzbad dient.


Abb. 94 Grundform eines Lichtbogenschmelzofens nach HIGGENS für die Herstellung von Elektrokorund nach dem Blockverfahren, mit nach oben leicht konisch verlaufendem, wassergekühltem Ofenmantel, der nach oben abgezogen werden kann.
A = obere Arbeitsbühne
E = Elektroden
K = Strombrücke zwischen den Elektroden aus kleinstückigen Koksstücken, zum Zünden des Lichtbogens und Einleiten des Schmelzvorgangs
M = Ofenmantel aus dickwandigem Eisenblech
0 = Ofencharge
P = Plattform des Fahrwagens (vgl. Abbildung 97 im Vorder¬grund) zur Aufnahme des Ofenbodens bzw. des Schmelzofens
R = Ringförmige Rohrleitung rings um den oberen Rand des Ofenmantels für die Zuführung des Kühlwassers, das durch Spritzdüsen austritt und so den Ofenmantel kühlt
S = Stromzuführung zu den Elektroden
T = Ofenboden zur Aufnahme der sich bildenden Ferrosilizium¬legierung untertassenförmig ausgebildet. Er wird entweder aus Kohlenstampfmasse oder aus Elektroden-Kohlenform¬stücken aufgebaut
W = Fahrwagen zur Aufnahme des Schmelzofens


Nachdem der Ofenmantel auf den hergerichteten Ofenboden aufgesetzt worden ist, wird die Charge bis etwa ein Drittel Höhe des Mantels eingefüllt. Kleinstückiger Koks wird zwischen die Elektroden geschüttet, um eine leitende Strombrücke zu schaf­fen. Nach Einschalten des Stromes werden die Elektroden ge­senkt. Es bildet sich ein Lichtbogen, und der Schmelzvorgang beginnt. Entsprechend der Badbildung wird von Zeit zu Zeit Rohmaterial zugegeben. Je nach der Ofengrösse dauert die Schmelze bis zu 40 Stunden, sodann werden die Elektroden hochgezogen und der Ofentransformator abgeschaltet. Der Ofenmantel wird jedoch weiter gekühlt. Nach einiger Zeit wird der Ofen auf seinem Fahrgestell herausgefahren. Auf einem Vorbereitungsplatz ist inzwischen ein Fahrgestell mit einem zweiten Ofen hergerichtet worden. Dieser wird nun eingefahren, und eine neue Schmelze kann begonnen werden. Wie aus Abbil­dung 95 hervorgeht, werden aus Sicherheitsgründen vielfach die Ofenplätze mit aus hängenden Ketten gebildeten Vorhängen umgeben. Den herausgefahrenen Ofen lässt man zunächst noch einige Stunden weiter abkühlen, bevor der Ofenmantel von dem immer noch glühendheissen und im Innern flüssigen Elektroko­rund-Block mit Hilfe eines Kranes abgezogen wird. Das ungeschmolzene Material, das als Schutzfutter für den Ofenmantel gedient hatte, fällt nach unten unter Bildung einer Staubwolke herab. Dieses Material wird bei der nächsten Schmelze wieder verwendet. Sodann wird der Block mit einem Kran hochgehoben (Abb. 96), abtransportiert und zur vollstän­digen Auskühlung abgestellt. Die Blöcke haben ein Gewicht von bis zu 20 Tonnen und mehr. Je nach der Ofengrösse messen die Blöcke etwa 1,2 bis 2,8 m im Durchmesser und von 1,0 bis 1,5 m in der Höhe.


Abb. 95 Elektro-Lichtbogenofen für die Herstellung von Elektrokorund (geschmolzenem Aluminiumoxyd) nach dem Block-Ver¬fahren. Blick auf die obere Bedienungsplattform. Oben Rinne für den Zulauf des Rohmaterials. Zum Schutz der Arbeiter und aus Sicherheitsgründen ist der Ofen ringsum mit einem aus hängenden Ketten gebildeten Vorhang umgeben. Der Arbeiter ist gerade dabei, zur Qualitätskontrolle die sogenannte Stangenprobe durchzuführen.
Werkfoto: Dynamit Nobel AG, Ratingen bei Düsseldorf, BRD


Ein Vorteil des Block-Verfahrens liegt in der Möglichkeit, durch Änderung der Abkühlverhältnisse und der Abkühlzeiten die Qualität des auskristallisierenden Korundkorns weitgehend be­einflussen zu können. Normalkorund und somit auch die für Strahlzwecke bestimmten Qualitäten werden fast ausschliesslich nach dem Block-Verfahren erschmolzen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es nicht möglich ist, kontinuierlich zu. fahren, sondern dass nur Chargenweise gearbeitet werden kann. Das Material wird sodann in üblicher Weise zerkleinert und läuft nach Sortierung auch über Magnetabscheider  Zum Schluss folgt dann eine Klassierung nach Korngrössen. Wie bereits erwähnt, kann die Qualität des nach dem Block-Ver­fahren hergestellten Elektrokorunds auf Wunsch durch eine Wärmenachbehandlung, die man auch als Röstprozess bezeich­net, verbessert werden, vor allem was die Zähhärte des Mate­rials anbelangt.

Kombiniertes Schmelz-Verfahren. Der Grundgedanke ist hier­bei, einerseits möglichst kontinuierlich zu schmelzen, anderseits aber einen gut auskristallisierten Elektrokorund von der hohen Qualität des Block-Verfahrens zu erzeugen. In einer ersten Pha­se wird das Schmelzgut zunächst in einer als Kippofen ausgebildeten Lichtofen-Anlage vorgeschmolzen, bis die Charge fertig reduziert ist. Sodann wird die Charge durch Kippen des Ofens in einen als Blockofen ausgebildeten Hilfsofen umgefüllt und wie­der auf volle Schmelztemperatur gebracht. Wie beim Blockver­fahren lässt man den Inhalt des Blockofens darauf langsam ab­kühlen. Wegen des zweimaligen Hochfahrens der Temperatur ist der Stromverbrauch beim kombinierten Verfahren zwangs­läufig höher. Durch die wesentlich wirtschaftlichere halbkonti­nuierliche Arbeitsweise erreicht man aber eine bessere Aus­bringung, bessere Ausnützung der Anlagen und andere kosten­senkende Vorteile. Das kombinierte Schmelz-Verfahren findet deshalb Anwendung für die Erzeugung von Sorten, an die be­sonders hohe Qualitätsansprüche gestellt werden, so vor allem für die Herstellung von weissem Edelkorund. Dies ist zum Bei­spiel in den Werken der Dynamit Nobel AG unter Verwendung von Kippöfen für die erste Schmelzphase der Fall, währenddem dort Normalkorund nach dem klassischen Block-Verfahren er­zeugt wird.

Das kombinierte Schmelz-Verfahren kann jedoch in der ersten Phase auch unter Verwendung von Abstichöfen in ähnlicher Ausführung wie in Abb. 93 zwecks Reduktion des Schmelzgutes durchgeführt werden. Beim Abstich lässt man die vorgeschmol­zene Charge wiederum in einen als Blockofen ausgebildeten Hilfsofen fliessen, währenddem die restlichen Stadien unverän­dert bleiben.

Wo aus dem einen oder anderen Grunde metallische Strahlmittel nicht angewendet werden können, dürfte wohl in den meisten Fäl­len Elektrokorund auch aus Preisgründen die günstigste Lösung manchen Problems bieten. Aus diesen Gründen wird er denn auch in vielen Ländern, so zum Beispiel in Frankreich, der Schweiz usw. ganz allgemein für die verschiedensten Verwendungszwecke ein­gesetzt, überall dort, wo ein kantiges, mineralisches Strahlmittel benötigt wird. In anderen Ländern wie zum Beispiel in England und Deutschland beschränkt sich seine Verwendung mehr auf Spezialfälle. Dies ist zu bedauern, denn Elektrokorund stellt ein ideales Ersatzstrahlmittel für Quarzsand dar.

Voraussetzung des wirtschaftlichen Einsatzes von Elektrokorund ist die Wahl eines den Verhältnissen angepassten und somit nicht zu hohen Arbeitsdruckes. Wird das Optimum überschritten und mit einem zu hohen Druck gestrahlt, so ergibt sich zwar eine etwas grössere Flächenleistung. Diese fällt jedoch nicht stark ins Gewicht, währenddem der Druckluft-Verbrauch und der Verschleiss an Strahlmittel unverhältnismässig stark ansteigen. Ausser für gewis­se Spezialfälle dürfte im Allgemeinen der günstigste Arbeitsdruck bei Verwendung von Elektrokorund etwa zwischen 2,2 bis zu 3,0 atü liegen. Diese Werte beziehen sich auf nach dem Drucksystem arbeitende Strahlanlagen und für die üblichen Anwendungsgebie­te. In Strahlanlagen nach dem Saugsystem oder die mit Injektoren ausgerüstet sind, liegen die günstigsten Arbeitsdrücke zum Teil wesentlich höher. Auf alle diese Fragen wird noch in späteren Ka­piteln über Druckluft-Anlagen und Druckluft-Verbrauch näher einzugehen sein.


Quelle: Dipl.-Ing. ETH I. Horowitz: Oberflächenbehandlung mittels Strahlmitteln