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MEDIA INFORMATION
2020
DECISION MAKERS READ THE MARKET LEADING TECHNICAL PUBLICATIONS
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06 (2
019)
Nr.
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Erfahren Sie mehr an der GIFA Halle 11, Stand A41 & A42
Innovations for a better world.
GIFA
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Die Zeitschrift für Technik, Innovation und Management
5Mai 2019
SINCE 1914
Lese
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vice
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• 6
5341
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2
Experts and decision-makers read the yellow market leader - No. 1 among the trade journals for foundry technology.
learn more on page 6
The complete foundry industry in two volumes - that's what the GIESSE-REI-Yearbook stands for since 1999.
learn more on page 47
CASTING – PLANT AND TECHNOLOGY – leading English-language trade journal with worldwide dis-tribution.
learn more on page 20
GIESSEREI ONLINE – when it comes to digital specialist informations from the foundry industry. Benefit from our
banner and newsletter offers.
learn more on page Seite 39
Also digitally available - the GIES-SEREI-App, which contains the digital E-Paper, offers exciting interactive solutions for our adver-tising partners.
learn more on page 46
3
Table of Contents
GIESSEREI
Profile 6
Dates & Editorial programme 10
Rate card No. 47 12
Circulation and distribution analysis 15
Reader analysis 16
CP+T International
Profile 20
Dates & Editorial programme 22
Rate card No. 29 23
Circulation and distribution analysis 26
Reader analysis 27
Suppliers Guide 31
Miscellaneous
Formats and technical details 32
Bound-in inserts 34
Loose inserts, Stick-on advertising material 35
Special advertising formats 36
Calendar 2021 38
Web page 39
Online formats + Whitepaper 40
Technical details 41
Newsletter 42
Profile GIESSEREI-App 44
Advertise in E-Paper 46
Giesserei-Yearbook 2021 47
Offprints 49
4
Your contacts at the publisher
Markus Winterhalter
+49 211 15 91-142 +49 211 15 91-150 markus.winterhalter@dvs-media.info
Advertising Manager
Christiane Czech
+49 211 15 91-157 +49 211 15 91-150 christiane.czech@dvs-media.info
Thomas Stölzner
+49 211 15 91-249 +49 211 15 91-150 thomas.stoelzner@dvs-media.info
Editor
Martin Vogt
Hansaallee 203 40549 Düsseldorf
+49 211 6871-107 +49 211 6871-365 redaktion@bdguss.de
Advertising Assistance
Britta Wingartz
+49 211 15 91-155 +49 211 15 91-150 britta.wingartz@dvs-media.info
Vanessa Wollstein
+49 211 15 91-152 +49 211 15 91-150 vanessa.wollstein@dvs-media.info
Publisher
DVS Media GmbH
Aachener Straße 172 40223 Düsseldorf
+49 211 15 91-0 +49 211 15 91-150 www.dvs-media.eu media@dvs-media.info
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Terms of payment:
Payment within 14 days with 2 % discount, net within 30 days after invoicing.
Commerzbank AG, Düsseldorf IBAN: DE91 3008 0000 0212 6151 00 SWIFT-Code: DRESDEFF
Deutsche Bank AG, Düsseldorf IBAN: DE04 3007 0010 0155 7008 00 SWIFT-Code: DEUTDEDD
Bank details:
5
Representations
Mike Kirk 12 Emerald Walk, Kings Hill GB-West Malling, Kent ME 19 4FY +44 1732 52 21 74 +44 7957 36 51 49 mj.kirk@btinternet.com
UK & Ireland
Rico Dormann Media Consultat Marketing Moosstr. 7 CH-8803 Rüschlikon +41 44 7208550 +41 44 7211474 dormann@rdormann.ch
Switzerland
4M Media & Marketing 12, Walden Place USA-Huntington, NY, 11743 +1 631 6730072 mjm@4m-media.com charlotte@4m-media.com
USA
Verlagsbüro Hubert Hunscheidt Am Falchen 46 86983 Lechbruck +49 8862 8146 +49 8862 7449 01577 / 1751343 hunscheidt@t-online.de
Bavaria & Austria
Quaini Pubblicita Via Meloria, 7 I-20148 Milano +39 02 3921 6180 +39 02 3921 7082 info@quaini-pubblicita.it
Italy
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6
Market Leader for Industry and Research
GIESSEREI is the leading German-language trade journal for technology, innovation and management.
The target groups are foundries (iron, steel and malleable foundries, non-ferrous metal foundries and die casting foundries), foundry plant and mechanical engineers, foundry customers, suppliers and the processing industry.
Contents: Technology-, Strategy- and Management Trends | Profiles of the Industry Players | Comments | Interviews | In-depth Technical Reports | Scientic Background | Patent Reports | Information from Associations and Politics
The GIESSEREI SPECIAL – Research and Innovation presents future-oriented research and development topics from the existing research network of foundry technology to the readers of the GIESSEREI and the scientific community in separate issues.
98 % of our readers read all issues of GIESSEREI. Our readers attest the traditional magazine GIESSEREI a high professional utility value, 70 % of the readers are TOP decision-makers in the industry.
Profile
Print run: 2,917
Sold circulation: 1,329 (Yearly average: July 2018 – June 2019)
Distributed circulation: 2,467
7
1 Title: GIESSEREI
2 Brief description: Leading trade journal for the foundry industry in German-speaking countries. Main topics are technology, innovation and management with a target group-specific business section and patent report.
3 Target group: Foundries (iron, steel and malleable foundries, non-ferrous metal foundries, die casting foundries), foundry plant and machine builders, foundry customers, suppliers and the processing industry.
4 Frequency: Monthly
5 Format: DIN A4
6 Volume: 107th volume
7 Print run: 2,917 copies
Sold circulation: 1,329 copies
8 Organ: German Foundry Association (BDG)
9 Membership / IVW, Verband Deutscher Participation: Zeitschriftenverleger e.V. (audited circulation)
Media database of the German Trade Press
10 Publishing house: DVS Media GmbH Postfach 10 19 65, 40010 Düsseldorf Aachener Straße 172, 40223 Düsseldorf +49 211 15 91-0 +49 211 15 91-150 www.dvs-media.eu media@dvs-media.info
11 Publisher: German Foundry Association (BDG)
12 Advertising: Markus Winterhalter +49 211 15 91-142 markus.winterhalter@dvs-media.info
13 Editor: Martin Vogt, Chief Editor
Profile
8
14 Scope analysis: 2018 = 12 issues
Total volume: 1,602 pages = 100 %
Editorial part 1,346.5 pages 84 %
Advertisements 255.5 pages 16 %
Advertisements 195.5 pages / 76.4 %
Job- and classified advertisements 15 pages / 6 %
Publisher´s advertisements 45 pages / 17.6 %
ProfileScope Analysis
9
1 News and updates, 277 Pages, 17,3%
2 Casting process (die casting, gravity die casting,Sand printing, general process, alloys,Materials), 165 Pages, 10,3%
3 Enterprise and management (corporate gover-nance, Market challenges, business manage-ment, Future planning, strategy, Company reports), 162 Pages, 10,1%
4 Foundry technology and testing (resource efficiency, Binder, mold and core production, filter systems, Tools, mechanical engineering, melting furnaces, melting shop,Sand preparation, measuring method), 145 Pages, 9,0%
5 Fairs and conferences, 98 Pages, 6,1%
6 Industry 4.0 (digitization, simulation,Automation), 89 Pages, 5,5%
7 Postprocessing and quality assurance (Material, heat treatment, product,Recycling), 77 Pages, 4,8%
10 Profession and career (accompanying reports in companies,Education and training, qualification), 25 Pages, 1,6%
8 Lightweight construction (challenges of e-mobility,Structural components), 45 Pages, 2,8%
9 Additive Manufacturing (3D printing, direct metal printing, printingof sand cores, systems for 3D printing), 40 Pages, 2,5%
ProfileScope Analysis
10
Issue No. Dates Topics Trade Fairs | Conferences | Events
1ad closing date:printing material:publication date:
06.12.2019 10.12.2019 07.01.2020
Die casting and die casting systemsSpecial: EUROGUSS 2020 - Part 2
EUROGUSS 2020, Nuremberg/GermanyNORTEC, Hamburg/Germany
14.-16.01.2020 21.-24.01.2020
2ad closing date:printing material:publication date:
17.01.202021.01.202004.02.2020
Mold and core productionSand preparation and reclamation Review EUROGUSS 2020
Special: Formstoff-Forum
VDI-Tagung „Gießen von Fahrwerks- und Karosserie-komponenten, Bad Gögging/Germany3. Internationales Deutsches Formstoff-Forum,Munich/Germany
11.-12.02.2020
12.-13.02.2020
3ad closing date:printing material:publication date:
14.02.202018.02.202003.03.2020
Information processing and IT solutionsSimulation of casting quality
METAV 2020, Düsseldorf/GermanyAachener Gießerei-Kolloquium, Aachen/Germany64. Österreichische Gießereitagung, Schladming/Austria
10.-13.03.202019.-20.03.202002.-03.04.2020
4ad closing date:printing material:publication date:
20.03.202024.03.202007.04.2020
Iron, steel and malleable cast ironAdditive manufacturing
Hannover Messe, Hanover/GermanyDeutscher Gießereitag 2020, Aachen/GermanyControl 2020, Stuttgart/Germany
20.-24.04.2020 23.-24.04.202005.-08.05.2020
Specia
l GIESSEREI Special 1/2020
ad closing date:printing material:publication date:
23.03.202031.03.202014.04.2020
Research & innovation Hannover Messe, Hanover/GermanyDeutscher Gießereitag 2020, Aachen/GermanyControl 2020, Stuttgart/Germany
20.-24.04.2020 23.-24.04.202005.-08.05.2020
5ad closing date:printing material:publication date:
17.04.202020.04.202012.05.2020
Melting and pouringRefractory technologyFeedstocks
Aalener Gießerei-Kolloquium 2020, Aalen/GermanyLIMA 2020, Chemnitz/Germany20th WCNDT 2020, Seoul/Korea
06.202009.-10.06.2020 08.-12.06.2020
6ad closing date:printing material:publication date:
15.05.202019.05.202009.06.2020
Environmental ProtectionEnergy
Special: 1. Eisenguss-Forum
wfb 2020, Augsburg/Germany1. Eisenguss-Forum, Stuttgart/GermanyRapid Tech 2020, Erfurt/GermanyCastForge, Stuttgart/Germany
16.-17.06.202016.-18.06.2020 16.-18.06.2020 16.-18.06.2020
7ad closing date:printing material:publication date
19.06.202023.06.202007.07.2020
Casting industry 4.0Automation Robotics
EuroMold 2020, Joinville/Brasil 08.2020
Schedule of Publication / Editorial Programme
11
Issue No. Dates Topics Trade Fairs | Conferences | Events
8ad closing date:printing material:publication date:
17.07.202021.07.202004.08.2020
Fettling and finishingSurface treatmentBlasting machines
60th IFC Portoroz, Portoroz/Slovenia 09.2020
9ad closing date:printing material:publication date:
14.08.202018.08.202008.09.2020
Lightweight cast ironCasting designSoftware
Special: 100 years German Foundry Association Düsseldorf/Germany
100 Jahre Gießerei Verband, Düsseldorf/GermanyPOWTECH 2020, Nuremberg/GermanyFOND-EX 2020, Brünn/Czech RepublicLeichtbau in Guss
09.2020 29.09.-01.10.202005.-09.10.202011.2020
10ad closing date:printing material:publication date:
18.09.202022.09.202006.10.2020
Light metal casting and aluminum alloysMelting and pouringNon-ferrous metals
Special: Aluminium 2020
Aluminium 2020, Düsseldorf/GermanyThe 74th World Foundry Congress, Busan/KoreaANKIROS 2020, Istanbul/Turkey
06.-08.10.202018.-22.10.202012.-14.11.2020
11ad closing date:printing material:publication date:
16.10.202020.10.202003.11.2020
3-D printingPattern and die makingAdditive manufacturing
Special: Formnext
Formnext, Frankfurt/Germany 10.-13.11.2020
Specia
l GIESSEREI Special 2/2020
ad closing date:printing material:publication date::
23.10.202027.10.202010.11.2020
Research & innovation
12ad closing date:printing material:publication date:
13.11.202017.11.202008.12.2020
Foundry plants: installation, planning, construction, engineering
2021
1ad closing date:printing material:publication date:
11.12.202014.12.202005.01.2021
Mold and core productionSand preparation and reclamation
including WALL
CALENDAR 2021
The editors reserve the right to change the subject due to topicality.
Schedule of Publication / Editorial Programme
12
* plus 3 mm bleed difference round
Rate card No. 47, valid since January 1, 2020
You can find the terms and conditions on www.giesserei.eu
Colour surcharges will not be discoun-ted:
Each standard colour 285,00 € Each special colour 700,00 €
Placement surcharges on b/w price (not discountable):
1. right side 20 % other binding placements 10 %
Discounts: For a booking period of one year
Series discount
3 – 5 advertisements 5%
6 – 11 advertisements 10 %
12 – 23 advertisements 15 %
24 and more ads 20 %
Quantity discount
2 pages 5 %
3 – 5 pages 10 %
6 – 9 pages 15 %
10 – 12 pages 20 %
from 13+ pages 25 % %
format type areawide x high in mm
with bleedwide x high in mm* black/white 4-colours
Front cover 186 x 186 - - 4,210.00
2./ 3./ 4. cover page 174 x 260 210 x 297 2,760.00 3,615.00
2/1 Page 174 x 260 430 x 303 4,255.00 5,110.00
1/1 Page 174 x 260 210 x 297 2,130.00 2,985.00
3/4 Page, horizontal3/4 Page, vertical
174 x 195130 x 260
210 x 210145 x 297
1,650.00 2,505.00
2/3 Page, horizontal2/3 Page, vertical
174 x 172114 x 260
210 x 191130 x 297
1,465.00 2,320.00
Juniorpage 128 x 174 145 x 210 1,120.00 1,975.00
1/2 Page, horizontal1/2 Page, vertical
174 x 128 85 x 260
210 x 145102 x 297
1,120.00 1,975.00
1/3 Page, horizontal1/3 Page, vertical
174 x 85 54 x 260
210 x 100 72 x 297
760.00 1,615.00
1/4 Page, horizontal1/4 Page, vertical1/4 Page, post card
174 x 62 40 x 260 85 x 128
210 x 80 57 x 297102 x 145
585.00 1,440.00
1/6 Page, horizontal1/6 Page, vertical
174 x 42 56 x 128
210 x 62 71 x 145
405.00 1,260.00
1/8 Page, horizontal1/8 Page1/8 Page, vertical
174 x 30 85 x 62 40 x 128
210 x 50102 x 80 55 x 145
330.00 1,185.00
1/16 Page 85 x 30 102 x 45 185,00 1.040,00
13
2 Colours: each standard colour 285.00 € 4-colour advertisement (European scale) 855.00 € FColour surcharges will not be discountedEach special colour 700.00 € Metal and fluorescent colours on request
Format: There is no trimming surcharge for advertisements largerthan print area.
3 Surcharge: Position:
20 % surcharge for 1st right side, opposite start and endof text on the b/w basic price (not discountable), 10 % surchargefor other binding placements with the correspondingb/w-format price (not discountable).
Discounts: No discount on colour surcharges, additional technicaleffort charged and situations vacant.Combinations: 3 % for simultaneous placement in CP+Tand “Giesserei” of at least 3 advertisements within one year.
4 Sections: Job offers and job applications, see page 14
5 Special forms of advertise- ment:
Bound-in insertsDiscountable, 1 bound-in insert = 1/1 page adWeight up to 11g/sheet.Minimum size untrimmed (also folded)216 x 307 mm. Allowance for trim: On topand at the bottom of the page 5 mm each,outside and inside 3 mm each for binding.Only whole circulation.
1 Sheet = 2 pages 2,775.00 € 2 Sheet = 4 pages 5,500.00 €
Loose inserts Weight up to 25 g, max size 205 x 295 x 2 mm in the domestic circulation € 2,745.00in the total circulation including abroad3 samples requested from the publisher Price on request
Bound-in inserts
on request
6 Advertorial: The optimal supplement to your classic advertising with an editorial-like background. You provide text/picture material, we layout adapted to the magazine design:
2/1 pages, 4c (10,000 characters including spaces) 5,110.00 €
1/1 page, 4c (5,000 characters including spaces) 2,985.00 €
1/2 page horizontal, 4c (2,000 characters including spaces) 1,975.00 €
7 Terms of payment
2 % discount on payments within 14 daysand net price for payments within 30 daysfrom the date of the invoice.
You can find the terms and conditions on www.giesserei.eu
Rate card No. 47, valid since January 1, 2020
14
Job applications (minimum size 1/16 page b/w)
Format Width x Height in mm only Print (b/w) Print (b/w) + Internet Only Internet
1/16 Page 85 x 30 horizontal 95.00 inclusive not possible
1/8 Page 85 x 62 horizontal 136.00 inclusive not possible
1/4 Page 40 x 260 vertical 174 x 62 horizontal 181.00 inclusive not possibleincl. box number fee and offer postage
and Internet.
Colour surcharges per standard colour: 285.00 € 4 colour surcharge: 855.00 € per special colour: 700.00 €
Box fee: Domestic: 7.00 €
Abroad: 10.00 €
JOB MARKET
Advertisement formats and prices for the job market (prices in Euro, surcharges not discountable)
The respective VAT rate is to be added to all prices.
Supplement to Advertising Rates List No. 47 You can find the terms and conditions on www.giesserei.eu
Format Width x Height in mm Job offerPrint only (b/w)
Job offerPrint (b/w) + Internet
Job offer Internet only,Duration 1 month
1/1 Page 174 x 260 1,670.00 1,892.00 540.00
3/4 Page130 x 260174 x 195
1,265.00 1,487.00 540.00
2/3 Page174 x 172 horizontal114 x 260 vertical
1,125.00 1,347.00 540.00
1/2 Page174 x 128 horizontal 85 x 260 vertical
850.00 1,072.00 540.00
1/3 Page174 x 85 horizontal 54 x 260 vertical
570.00 792.00 540.00
1/4 Page 85 x 128174 x 62 horizontal 40 x 260 vertical
425.00 647.00 540.00
1/8 Page 85 x 62 horizontal 333.00 603.00 540.00
1/16 Page 85 x 30 horizontal 310.00 570.00 540.00
You can find the terms and conditions on www.giesserei.eu.
15
1. Audited by:
2. Distribution Copies per issue, annual average (July 1 2018 to June 30 2019)
Print run 2,917
Actual circulation:2,463 thereof outside Germany 318
Sold circulation 1,329 thereof outside Germany 195
Subscribed circulation 523
Single copies sold: 0
Other paid circulation: 407 thereof outside Germany 8
Free copies: 1,133 123
Remaining, voucher and archive copies 454
3. Geographical Distribution Analysis:
Percentage of actual circulation
Economic region % Copies
Germany 87 2,145
Outside Germany 13 318
Actual circulation 100 2,463
3.1 Breakdown of foreign distribution
Circulation and distribution analysis
Western Europe (17 Countries) 250 Copies 10,2 %
Eastern Europe (9 Countries) 42 Copies 1,7 %
North America (1 Country) 6 Copies 0,2 %
Latin America (2 countries) 4 Copies 0,2 %
Asia (5 Countries) 16 Copies 0,6 %
16
25%
25%
Gießereiindustrie
30%Eisengießerei
Leichtmetallgießerei
12 %Herstellung von Maschinen ...
11 %Planung, Beratung, Engineering
9%
9%
Stahlgießerei
sonstige Gießereien
3 %Hochschulen, Ausbildung
1 %Behörden, Verwaltung, Verband
8 %andere Branchen
(Mehrfachnennung möglich)
1. BranchenzugehörigkeitGIESSEREI erreicht die gesamte Branche (97%)
28 %Vorstand / Geschäftsführer mit Kapitalbeteiligung
23 %Abteilungsleiter
21 %Hauptabteilungsleiter / Ressortleiter
11 %Fachkraft
9 %Andere Position
5 %Projektleiter
2. Position im UnternehmenWelche Position bekleiden Sie in Ihrem Unternehmen ?
3 %Angestellter Vorstand, Geschäftsführer ohne Kapitalbeteiligung
1 %Inhaber / Mitinhaber außerhalb der Geschäftsführung
(gesamt 100 %)
Summary of the surveying method1. Basic population Readers of test edition No. 3/2013 of the magazine "GIESSEREI"
2. Form of examination Advertising Copytest GIESSEREI 3/2013
3. Sample random Sample from the recipient file
4. Interviewee Determination of the readers of the test edition in the companies Selection of the "highest ranking" user
5. Collection method Telephone interviews (C.A.T.I.)
6. Number of cases 150 interviews (net)
7. Investigation period 12.03. – 09.04.2013
8. Implementation Infotab Research, Munich, Germany
Multiple nomination possible.
25 %
11 %
30 %
9 %
25 %
9 %
1 %
12 %
3 %
8 %
Foundry industry
Iron foundry
Light metal foundry
Manufacture of machines ...
Planning, advice, engineering
Steel foundry i
Other foundry
Universities, education
Authorities, administration, association
other industries
1. Industry affiliation GIESSEREI reaches the entire industry (97 %)
(total 100 %)
28 %
9 %
23 %
5 %
21 %
3 %
11 %
1 %
Management board / managing director with equity participation
Other position
Head of department
Project manager
Head of department / departmental manager
Employed board member, managing director without equity participation
Specialist
Owner / co-owner outside of Managing directors
2. Position in the company What position do you hold in your company?
Readership Analysis
17
Gute Themenmischung
Trifft voll und ganz zu
Ausführlich, fachlich in die ...
Exklusive Information
Aktualität
Glaubwürdigkeit
Umsetzbare Information
Gestaltung
Guter Ruf
Spaß
Wesentliches erfassbar
4. Inwieweit treffen folgende Aussagen auf die Zeitschrift GIESSEREI zu ?
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
5. Wenn es in Ihrem Betrieb um die Anschaffungen von Anlagen, Maschinen und Geräten oder den Bezugvon Dienstleistungen geht: In welchem Umfang sind Sie an diesen Investitionsentscheidungen beteiligt ?
20 % Entscheide allein / delegiere
33 % Vorbereitung
72% Entscheider 33% Multiplikatoren
52 % Entscheide im Team
3. What is your area of responsibility?
Management 33 %
Production 33 %
Sales / Distribution 27 %
Research & Development 14 %
Construction 4 %
Other area of responsibility 11 %
Organization / Administration 9 %
Test field / Quality control 11 %
Purchase 11 %
Marketing 11 %
Planning / Configuration 13 %
5. If your company is concerned with the purchase of plants, machinery and equipment or the purchase of services: to what extent are you involved in these investment decisions??
4. To what extent do the following statements apply to the magazine GIESSEREI
20 % Decide alone / delegate
52 % Make decisions in a team
33 % Preparation
72 % Decision-makers
33 % Multipliers
That is completely right
Detailed, professional in ...Exclusive information
TopicalityCredibility
Actionable informationLayout
Good reputationFun
Essentials understandable
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Good mix of topics
Readership Analysis
18
= 43,7 %
1 Mio. and more 19,3 %
500,000 to under 1 Mio. 8,7 %
50,000 to under 100,000 4,7 %
under 25,000 5,3 %
25,000 to under 50,000 4,0 %
100,000 to under 250,000 8,0 %
250,000 to under 500,000 8,0 %
7. What is approximately the annual volume of expenditure that you can decide or influence in one way or another?
6. Frequency of use of GIESSEREI High acceptance: 92% read 11 - 12 issues
8 . How useful is the information from GIESSEREI for the job?
Very helpful
A little useful
Rather not
useful
Not useful
Useful
2 %6 %
24 %
68 % of readers attest high utility
19 %
(total 100 %)
8 %
11 - 12 issues
10 - 1 issues
92 %
Readership Analysis
CONCLUSIONFrequency of use Frequency of use 98% read all issues of the GIESSEREI
GIESSEREI covers the entire industry
GIESSEREI is read for about 56 minutes
Pages used 75% read (almost) all pages, 90% read more than half
Rating approx. 83% of readers rate “GIESSEREI” as good / very good
Benefits of the trade magazine High professional utility
Cross-section of readers Top decision-makers: 75% of readers are at least department heads.
Expense volume 32% decide over € 250,000 or more expense volume
19
16,3 %mehr als 2 Stunden
43 %30 Minuten bis 1 Stunde
39 %bis 30 Minuten
1,7 %Sonstiges
Durchschnittliche Lesedauer
(gesamt 100 %)
43,0 %
39,0 %
Average reading time
(total 100 %)
16,3 %
1,7 %
more than 2 hours
30 minutes to 1 hour
up to 30 minutes
Others
Number of readers of an issue *
18,6 %1
24,4 %2 bis 3
15,7 %4 bis 5
16,9 %6 bis 10
23,8 %über 10
0,6 %Sonstiges
Anzahl der Leser einer Ausgabe *
(gesamt 100 %)
* Wie viele Personen lesen „GIESSEREI“ bzw. sind im Verteiler?
(total 100 %) * How many people read "GIESSEREI" or are in the distribution list?
18,6 %
24,4 %
15,7 %
16,9 %
23,8 %
0,6 %
1
2 to 3
4 to 5
6 to 10
more than 10
Others
Readership Analysis
Please indicate how many employees work in your company
20,9%1 – 20
12,8%21 – 50
11,0%51 – 100
9,9%101 – 200
20,3%201 – 500
22,7%über 500
2,3%Keine Angaben
Bitte geben Sie an, wie viele Beschäftigte in Ihrem Betrieb tätig sind
(gesamt 100 %)
1 -20
21 -50
51 - 100
101- 200
201 - 500
more than 500
not specified
20,9 %
12,8 %
11,0 %
9,9 %
20,3 %
22,7 %
2,3 %
(total 100 %)
Ages
12%bis 29 Jahre
51%30 – 49 Jahre
26%50 – 59 Jahre
11%über 60 Jahre
Altersangaben
(gesamt 100 %)
(total 100 %)
up to 29 years
30 - 49 years
50 - 59 years
over 60 years
12 %
51 %
26 %
11 %
Main activity (> 50 %) national / international
44,8 %Deutschland
17,4 %Europa
29,7 %international / weltweit
8,1 %keine Angaben
Überwiegenden Tätigkeit (> 50 %) national / international
(gesamt 100 %)
Germany
Europe
international / world wide
not specified
44,8 %
17,4 %
8,1 %
29,7 %
(total 100 %)
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
INTERNATIONAL
20
Magazine profile
The specialist magazine for the international market
CASTING - Plant and Technology International (CP + T) is the leading English-language trade journal for the foundry industry with worldwide distribution.
It covers the entire foundry technology for iron and steel casting, as well as non-ferrous metal casting inclu-ding die casting. Raw and auxiliary materials as well as questions of quality monitoring and environmental protection are included. The focus is on technical articles from the practice of plant builders, suppliers and foundries. Short news about new facilities and processes and important events in the foundry industry com-plete the editorial offer.
Print run: 4,968
Sold circulation: 4,198(Yearly average: July 2018 – June 2019)
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
INTERNATIONAL
21
1 Titel: CASTING PLANT AND TECHNOLOGY INTERNATIONAL (CP+T)
2 Brief description: CP+T International is the leading English language technical journal for the foundry industry with a worldwide distribution.
3 Target group: Top and middle management in the interna tional foundry industry, and ministries, authorities
4 Frequency: 4x per year
5 Format: DIN A4
6 Volume: 2020 will be the 36th year of publication
7 Circulation: Print run: 4,968 Ex. Sold circulation: 4,198 Ex.
8 Organ: German Foundry Association (BDG)
9 Membership / IVW, Verband Deutscher Participation: Zeitschriftenverleger e.V. (audited circulation)
10 Publishing house: DVS Media GmbH Postfach 10 19 65, 40010 Düsseldorf Aachener Straße 172, 40223 Düsseldorf +49 211 15 91-0 +49 211 15 91-150 www.dvs-media.eu media@dvs-media.info
11 Publisher: German Foundry Association (BDG)
12 Advertising: Markus Winterhalter +49 211 15 91-142 markus.winterhalter@dvs-media.info
Magazine profile
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
INTERNATIONAL
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Schedule of Publication/Editorial Programme
The editors reserve the right to change the subject due to topicality.
Issue Dates Topics Trade Fairs | Conferences | Events
1ad closing date:printing material:publication date:
21.02.202025.02.202011.03.2020
Core production, molding materialsMelting shop, additive manufacturingSand preparation and reclamation
64. Österreichische Gießereitagung, Schladming/AustriaIntermoldJapan, Tokyo/JapanHanover Fair, Hanover/GermanyMetef, Verona/ItalyMetallurgy-Litmash, Moskau/Russia
02.-03.04.2020
17.-20.04.202020.-24.04.202027.-30.05.2020 08.-11.06.2020
2ad closing date:printing material:publication date:
15.05.202019.05.202003.06.2020
MaterialsCasting TechnologySimulationFettling and finishing
Metalforum, Poznan/PolandDie + Mould China, Shanghai/ChinaIntermold Thailand, Bangkok/ThailandEuroMold 2020, Joinville/Brazil
06.202010.-14.06.202024.-27.06.202008.2020
3ad closing date:printing material:publication date:
21.08.202025.08.202009.09.2020
Core productionMolding materialDie-castingFoundry plantsSand preparation and reclamation
METAL 2020, Kielce/PolandPOWTECH 2020, Nuremberg/GermanyFOND-EX 2020, Brünn/Czech RepublicAluminium 2020, Düsseldorf/GermanyThe 74th World Foundry Congress, Busan/KoreaEuroguss Mexico, Guadalajara/MexicoAnkiros Annofer Turkcast 2020, Istanbul/TurkeyAlucast, Chennai/India
29.09.-01.10.2020 29.09. - 01.10.202005.-09.10.202006.-08.10.202018.-22.10.202010.-12.11.202012.-14.11.2020 03.-05.12.2020
4ad closing date:printing material:publication date:
22.11.202026.11.202011.12.2020
Digitalization3-D printingEnvironmentEnergy
20211
ad closing date:printing material:publication date:
19.02.202124.02.202110.03.2021
Core production, molding materialsMelting plant, additive manufacturingSand preparation and reclamation
including WALL
CALENDAR 2021
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
INTERNATIONAL
23
Rate card No. 29,valid since January 1, 2020
Format Type area wide x high in mm
with bleed wide x high in mm* black / white 4-coloured
Front cover 186 x 186 - - 5,135.00
2./ 3./ 4. cover page 174 x 260 210 x 297 3,355.00 4,210.00
1/1 page 174 x 260 210 x 297 2,798.00 3,653.00
2/3 Page, horizontal2/3 Page, vertical
174 x 172114 x 260
210 x 191130 x 297
1,925.00 2,780.00
Juniorpage 128 x 174 145 x 210 1,605.00 2,460.00
1/2 Page, horizontal1/2 Page, vertical
174 x 128 85 x 260
210 x 145102 x 297
1,605.00 2,460.00
1/3 Page, horizontal1/3 Page, vertical
174 x 85 54 x 260
210 x 100 72 x 297
995.00 1,850,00
1/4 Page, horizontal1/4 Page, vertical1/4 Page, post card
174 x 62 40 x 260 85 x 128
210 x 82 57 x 297102 x 145
765.00 1,620.00
Colour surcharges will not be discoun-ted:
Each standard colour 285,00 € Each special colour 700,00 €
Placement surcharges on b/w price (not discountable):
1. right side 20 % other binding placements 10 %
Discounts: For a booking period of one year
Series discount
3 – 5 advertisements 5%
6 – 11 advertisements 10 %
12 – 23 advertisements 15 %
24 and more ads 20 %
Quantity discount
from 13+ pages 25 % %
All prices are net, without VAT.
* plus 3 mm bleed difference round
You can find the terms and conditions on www.giesserei.eu
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
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24
2 Colours: Each standard colour 285.00 € 4-colour advertisement (European scale) 855.00 € Colour surcharges will not be discountedEach special colour 700.00 € Metal and fluorescent colours on request
Format: There is no trimming surcharge for advertisements larger
3 Surcharge: Position
10 % surcharge for other binding placements with the corresponding b/w-format price (not discountable).
Discounts: For a booking period of one year
Series discount Quantity discount2 advertisements 3 % 2 pages 5 %4 advertisements 5 % 4 pages 10 %8 advertisements 10 % 6 pages 15 % 8 pages 20 %
No discount on colour surcharges, additional technicaleffort charged and situations vacant.Combinations: 3 % for simultaneous placement in CP+Tand “Giesserei” of at least 3 advertisements within one year.
4 Sections on request
5 Special forms of advertise- ment:
Bound-in insertsDiscountable, 1 bound-in insert = 1/1 page adWeight up to 11g/sheet.Minimum size untrimmed (also folded)216 x 307 mm. Allowance for trim: On topand at the bottom of the page 5 mm each,outside and inside 3 mm each for binding.Only whole circulation. 1 Sheet = 2 pages 2,935.00 € 2 Sheet = 4 pages 5,875.00 €
Loose inserts Not bound in, max. size 205 x 295 mm.Weight up to 25 g 2,745,00 €
Glued-on items on request
6 Advertorial: The optimal supplement to your classic advertising with an editorial-like background.You provide text/picture material, we layout adapted to the magazine design:
2/1 pages, 4c(10,000 characters including spaces) 5,221.00 € 1/1 page, 4c(5,000 characters including spaces) 3,653.00 €1/2 page landscape(2,000 characters incl. spaces) 2,460.00 €
7 Terms of payment
2 % discount on payments within 14 daysand net price for payments within 30 daysfrom the date of the invoice.
Rate card No. 29,valid since January 1, 2020
You can find the terms and conditions on www.giesserei.eu.
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25
Format Type area wide x high in mm
Job offer Print only (b/w)
Job offer Print (b/w) + Internet
Job offer Internet only, Duration 1 month
1/1 Page 174 x 260 1,670.00 1,892.00 540.00
3/4 Page130 x 260174 x 195
1,265.00 1,487.00 540.00
2/3 Page174 x 172 horizontal114 x 260 vertical
1,125.00 1,347.00 540.00
1/2 Page174 x 128 horizontal 85 x 260 vertical
850.00 1,072.00 540.00
1/3 Page174 x 85 horizontal 54 x 260 vertical
570.00 792.00 540.00
1/4 Page 85 x 128174 x 62 horizontal 40 x 260 vertical
425.00 647.00 540.00
1/8 Page 85 x 62 horizontal 333.00 603.00 540.00
1/16 Page 85 x 30 horizontal 299.00 570.00 540.00
incl. box number fee and offer
Colour surcharges per standard colour: 285.00 € 4 colour surcharge: 855.00 € per special colour: 700.00 €
Box fee: Domestic: 7.00 €
Abroad: 10.00 €
JOB MARKET
Advertisement formats and prices for the job market (prices in Euro, surchar-ges not discountable)
The respective VAT rate is to be added
Job applications (minimum size 1/16 page b/w)
Format Width x Height in mm only Print (b/w) Print (b/w) + Internet Only Internet
1/16 Page 85 x 30 horizontal 95.00 inclusive not possible
1/8 Page 85 x 62 horizontal 136.00 inclusive not possible
1/4 Page 40 x 260 vertical174 x 62 horizontal
181.00 inclusive not possible
Supplement to Advertising Rates List 29valid since January 1, 2020
You can find the terms and conditions on www.giesserei.eu.
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
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26
3.1 Geographical Breakdown
Europe 896 copies 35,8 %
Asia 659 copies 26,3 %
Latin America 213 copies 8,5 %
Africa 218 copies 8,7 %
Canada / USA 428 copies 17,1 %
Australia / Oceania 90 copies 3,6 %
1 Audited by:
2 Distribution: Copies per issue, annual average
(July 1, 2017 to June 30, 2018)
3 Geographical Distribution Analysis:
Print run 4,968
Actual circulation4,198 thereof outside Germany 2,504
Sold circulation: 21 thereof outside Germany 9
Subscribed circulation: 21 thereof to members –
Single copies sold: –
Other paid circulation: –
Free copies: 4,177
Remaining, voucher and archive copies 791
Percentage of actual circulation
Economic region % copies
Germany 40 1,694
Outside Germany 60 2,504
Actual circulation 100 4,198
Circulation and distribution analysis
Total 2,504 copies
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
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27
1.1 Sectors / economic sectors / company types
Position in the works
Groups of recipients (according to classification of economic sectors)
Percentage of actual distribu-tion
% copies
B 01 Iron, steel and malleable foundries 35 1,469
B 02 Non ferrous metal foundries (heavy and light metals) 8.7 365
B 03 Die casting foundries 2.7 113
B 04 Investment casting foundries 2.7 113
B 05 Manufacturer/suppliers of metallic charge materials, alloying metals and additives of iron, steeland malleable foundries 1.4 59
B 06 Manufacturer/suppliers of metallic charge materials, alloying metals and additives for non-ferrous foundries 0.5 21
B 07 Manufacturer of foundry equipment (plant and machinery, electrical equipment 1.4 59
B 08 Industrial furnaces 0.3 13
B 09 Suppliers of ancillary materials and operating equipment (e,g, moulding material binders, refractory products ancillary foundry mate-rials, hydraulic computers, measurement and control equipment etc,) 0.9 38
B 10 Pattern and permanent mould makers 0.2 8
B 11 Ministries and other authorities engaged with industrialization in Third world countries 5.8 244
B 12 Universities and technical colleges, research and advisory institutes 1.1 46
B 13Engineering companies and consultancies engaged in the foundry industry as well as importersand exporters of foundry plant and equipment, subsidiaries or agencies in third countries withoutown production facilities
4.2 176
B 14 Trade, technical and scientific organizations, chambers of commerce, banks 0.6 25
B 15 Others 2.4 101
No statement 32.1 1,348
Actual circulation 100.0 4,198
Receiver structure analysis
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
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28
1.2 Size of business unit:Details were not requested because the value of this journal is not dependet on this.
2.1. Occupational features 2.1.1 Field of responsibilityl
Groups of recipientsPercentage of actual distribution
% copies
F 01 Executive function in a ministry or other authority 4.0 168
F 02 Company management, plant management 39.3 1,650
F 03 Assistant to company or plant management 2.7 113
F 04 Research, development, pilot plant 1.6 67
F 05 Production planning, production control operations scheduling 1.2 50
F 06 Pattern and permanent mould manufacture 1.0 42
F 07 Moulding and core making 0.3 13
F 08 Melting and casting 6.4 269
F 09 Continuous casting 0.4 17
F 10 Cleaning, fettling, finishing 0.1 4
F 11 Quality control 1.1 46
F 12 Project planning, plant planning, design 1.5 63
F 13 Maintenance, workshops, ancillary facilities 0.3 13
F 14 Environmental protection, Ergonomics 0.1 4
F 15 Energy and heat management 0.1 4
Production
Receiver structure analysis
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
INTERNATIONAL
29
Receiver structure analysis
Groups of recipientsPercentage of actual distribution
% copies
F 16 Transport, stores, traffic management 0.1 4
F 17 Purchasing, materials management 0.4 17
F 18 Marketing and other commercial functions 1.1 46
F 19 Others (also technical libraries) 1.5 63
F 20 Function not known 4.1 172
No indication 32.7 1,373
Actual circulation 100.0 4,198
Continuation of the table on page 28
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
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30
Groups of recipients
Percentage of actual dis-tribution
% copies
P 01 Executive function in a ministry or other authority 4.0 168
P 02 Owner, company management 38.3 1,608
P 03 Assistant to company management 3.2 134
P 04 Chief Engineer, chief designer or chief metallurgist 3.4 143
P 05 Works or departmental manager 2.7 113
P 06 Works engineer, design engineer, works assistant 4.0 168
P 07 Moulding or melting shop foreman 1.6 67
P 08 Consulting engineers 0.2 9
P 09 Consulting engineers 1.7 71
P 10 Teachers at universities, technical colleges, technical high schools 0.6 25
P 11 All others 3.5 147
P 12 Position unknown 4.1 172
No indication 32.7 1,373
Actual circulation 100.0 4,198
Summary of the surveying method
1. Method: Analysis of recipient structure by data evaluation -
100 % survey 2. Population: actual circulation 4,198 = 100.0 % Not considered in the survey 711 = 17.0 %
3. Sample: 100 % survey
4. Target persons of the survey: personal recipients in the institutions
contained in the data pool
5. Period of the survey: July 1, 2018 – June 30, 2019
2.1.2 Position in the works
Receiver structure analysis
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31
Industry Suppliers Guide
Maximum presence for your company in the specialist magazine and Online-Key-To-Casting.
Finding the right business partners quickly and reliably, being found yourself or getting an overview of the market - this is ensured by our industry suppliers guide in CASTING Plant and Technology and online at www.keytocasting.com.
Due to the clear division into subject areas, you will find the right manufacturers, dealers and service providers on the international foundry floor simply and precisely. The industry suppliers guide appears in all issues of our trade journal CASTING Plant and Technology International and your entry is also published online.
The industry suppliers guide appears in all editions of our trade journal CASTING Plant and Technology International and your entry is also published online.
Number of keywords Cost per annum/per keyword (EUR)*
1 - 2 200.00
3 - 5 190.00
6 - 11 180.00
12 - 15 170.00
16 - 20 160.00
21 + on request
Prices
The price of your entry depends on the number of keywords. * The prices are subject to VAT.
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32
1 Size of journal:
210 mm wide, 297 mm high, DIN A4format untrimmed: 216 mm wide,303 mm high. 3 mm trimming allowanceat all sides
Print area: 174 mm wide, 260 mm high2 columns, 85 mm wide each
2 Printing and binding method:
Offset, perfect binding
3 Transmission of digital data
Britta Wingartz +49 211 15 91-155 britta.wingartz@dvs-media.info
Vanessa Wollstein +49 211 15 91-152 vanessa.wollstein@dvs-media.info
4 File formats: We recommend PDF/x-3 data files. The transmission of open data (e.g. InDesign, Quark Xpress, etc) should be avoided.The file must be printable, i.e. with all used fonts embedded in the file. Halftone images should have a resolution of 300 dpi, line-art images a resolution of at least 1200 dpi.
5 Colours European scale (CMYK) according to ISO12647-2:2013 (PSO), Spot co-lours on request.For conversion and control of the colour space (ICC Color Management), please refer to the standard ECI offset profiles.(The “ECI_Offset_2009” package is available free of charge at www.eci.org).
6 Archiving of data:
As the data are archived, it is generally possible to use the data in an unchanged version for reprints. However, we do notassume any responsibility for the provided data.
7 Warranty: We accept no responsibility for the printing result, if the data (for texts, colours, artwork) provided are incomplete or deviate from the proof. Wrong exposures due to incomplete or faulty files,wrong settings or incomplete instructions will be charged extra. Also ad-ditional typesetting or copying effort and theproduction of faulty proofs will be extra charged.
Formats and technical details
CASTINGPLANT AND TECHNOLOGY
INTERNATIONAL
33
Type area
Width x Height
Trimmed size*
Width x Height
* plus 3 mm bleed difference round
1/2, Page vertical
85 x 260 mm 102 x 297 mm *
1/2 Page, horizontal
174 x 128 mm 210 x 145 mm *
2/3 Page, horizontal
174 x 172 mm 216 x 194 mm *
2/3 Page, vertical
114 x 260 mm 130 x 297 mm *
1/1 Page
174 x 260 mm 210 x 297 mm *
Front Cover
186 x 186 mm
1/16 Page
85 x 30 mm 102 x 45 mm *
1/8 Page
85 x 62 mm 102 x 80 mm *
1/8 Page, vertical
40 x 128 mm 55 x 145 mm *
1/8 Page, horizontal
174 x 30 mm 210 x 50 mm *
56 x 128 mm 71 x 145 mm *
1/6 Page, vertical1/6 Page, horizontal
174 x 42 mm 210 x 62 mm *
1/4 Page, Post card
85 x 128 mm 102 x 145 mm
1/4 Page,vertical
40 x 260 mm 57 x 297 mm *
1/3 Page, vertical
54 x 260 mm 72 x 297 mm *
1/4 Page, horizontal
174 x 62 mm 210 x 80 mm *
1/3 Page horizontal
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Satzspiegel:B x H: 185 mm x 130 mmAnschnittformat:B x H: 210 mm x 145 mm
Satzspiegel:B x H: 135 mm x 185 mmAnschnittformat:B x H: 146 mm x 202 mm
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Satzspiegel:B x H: 90 mm x 130 mmAnschnittformat:B x H: 104 mm x 145 mm
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54 GIESSEREI 104 05/2017 GIESSEREI 104 05/2017 55
TECHNOLOGIE & TRENDS
häufigsten verwendeten Chargenzusam-mensetzung, festgelegt. Der Gewichtsan-teil der Altschrotte liegt bei 50 %. Die Altschrotte sind größtenteils Bleche mit niedriger Schüttdichte und variierendem Anteil organischer Anhaftungen. Die Neu-schrotte bestehen überwiegend aus Kreislaufmaterial der angeschlossenen Gießerei. Je nach Beschaffenheit der Vor-stoffe werden die Chargen in 8 bis 10 Teilchargen zu je 1,3 bis 2 t aufgeteilt.
Das Einbringen der Teilchargen erfolgt so schnell wie möglich. Nach dem Ein-bringen einer Teilcharge befinden sich die Vorstoffe im vorderen Bereich des Ofens (siehe Bild 2). Bevor eine weitere Teilchar-ge chargiert werden kann, müssen die im Ofen befindlichen Vorstoffe in den hinte-ren Teil der Trommel gefördert werden.
Bei allen Teilchargen ist ein unkontrol-liertes Abbrennen bzw. ein zu schnelles Verbrennen unter Sauerstoffmangel der Fremdstoffe zu vermeiden. Dazu wird der Ofen bei niedriger Umdrehungsgeschwin-digkeit und möglichst geringer Arbeits-temperatur, d. h. niedrigem Energieein-trag durch den Brenner, betrieben. Um eine zu hohe Konzentration von Schad-gasen zu vermeiden, wird das Abgas emis-sionstechnisch überwacht. Das Einbrin-gen weiterer Vorstoffe erfolgt erst, wenn alle organischen Fremdstoffe der im Ofen befindlichen Vorstoffe thermisch entfernt wurden. Dadurch wird zusätzlich ein Sau-erstoffmangel im Ofeninnenraum vermie-den, der durch ein zu schnelles Abbren-nen großer Mengen organischer Bestand-teile entsteht.
Die Kapazität des Ofens ist aufgrund der geringen Schüttdichte der Altschrot-te nach dem Einbringen von ca. 5 bis 7 Teilchargen ausgelastet. Die folgenden Teilchargen können erst eingebracht wer-den, wenn die Vorstoffe in sich zusam-mengesackt sind. Dieser Punkt der Volu-menreduzierung wird aufgrund von Erfah-rungswerten der Mitarbeiter bzw. einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes bei geöffneter Arbeitstür bestimmt. Nach dem Einbringen aller Teilchargen werden die Vorstoffe auf Schmelztemperatur er-hitzt, geschmolzen und für den Transport sowie die weitere Verarbeitung überhitzt. Nachdem die gewünschte Temperatur er-reicht ist, werden die Schmelze in einen Tiegelofen und die Salzschlacke in einen Auffangkübel abgeführt.
Der beschriebene Prozess ist im Aus-gangszustand sehr energieintensiv und kaum reproduzierbar. Bild 3 zeigt die Ofen-reisedauer für 24 Chargen mit Altschrott-anteilen zwischen 35 und 60 %. Die Dauer der Ofenreisen beträgt zwischen 4,1 und 7,5 h. Der Energiebedarf variiert zwischen
ze die in Bezug auf den Energieeintrag maximal mögliche Temperatur erreicht hat. Dieser Zusammenhang beruht auf der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Schmelze [6]. Um eine flexible Wahl der Vorstoffzusammensetzung zu ermög-lichen, berücksichtigt die entwickelte Me-thode den Verlauf der Leistungsaufnah-me. Demnach wird zunächst ein Leis-tungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen optimalen Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser Be-reich ergibt sich aufgrund der Zeitpunkte, zu denen die Mitarbeiter, basierend auf der visuellen Beurteilung der Schmelze, den Zustand der Schmelze und des Ofens als optimal zur Aufnahme der nächsten Teilcharge bewerten. Er liegt bei einer Ab-nahme der Leistung zwischen 30 und 50 % [3]. Dieser relativ große Leistungs-bereich erleichtert die praktische Anwen-dung. Auf Basis dieses Leistungsberei-ches wurden Pilotofenreisen durchge-führt, bei denen das Chargieren aufgrund der Abnahme der Leistung erfolgte. Bild 5 zeigt den untersuchten Drehtrom-melofen und den Verlauf der Leistungs-aufnahme inklusive des empfohlenen Leistungsbereiches.
Die Leistungsaufnahme wurde im Ver-lauf der Ofenreise überwacht. Das Char-gieren der Teilchargen 1 bis 6 erfolgte auf-grund der visuellen Beurteilung des Abga-ses und der Emissionsüberwachung. Der Verlauf der elektrischen Leistung in Bild 5 beginnt bei der siebten Teilcharge. Bei ei-ner Abnahme um jeweils 35 % wurde der Mitarbeiter informiert, dass laut Leistungs-aufnahme die nächste Teilcharge einge-bracht werden kann (Bild 5, grüne Punkte). Die visuelle Beurteilung des Schmelzzu-standes durch einen erfahrenen Ofenfah-rer diente als Verifikation, ob der Zustand der Schmelze zum Einbringen weiterer Vor-stoffe geeignet ist. Das Chargieren (Bild 5, blauer Punkt) erfolgte bei der vier-ten Teilcharge kurz nach und bei den drei folgenden innerhalb des zuvor theoretisch bestimmten optimalen Bereichs (Bild 5, der optimale Bereich liegt zwischen dem grü-nen und dem roten Punkt).
Mit der praktischen Untersuchung konnte die Annahme, dass bei einer Ab-nahme der elektrischen Leistung zwi-schen 30 und 50 % das Volumen der Vor-stoffe weit genug verringert ist, um eine neue Teilcharge aufzunehmen, verifiziert werden. Weiterhin wurde verdeutlicht, dass das leistungsabhängige Chargieren eine geeignete Methode zur Wahl der Chargierzeitpunkte und analog der Redu-zierung der Ofenreisedauer und Türöff-nungszeiten ist.
Zur Anwendung der entwickelten Me-
thodik wurde ein Drehtrommelofen um-gerüstet. Der Verlauf der elektrischen Leistung wird über einen nachgerüsteten Leistungsanalysator aufgenommen und auf einem Monitor am Bedienfeld des Ofens ausgegeben. Je nach Abnahme der elektrischen Leistung wird dem Ofenbe-diener signalisiert, ob sich der Ofen im optimalen Leistungsbereich befindet. Zur Bestimmung des Potenzials in Bezug auf eine Reduzierung des Energiebedarfs und einer Produktivitätssteigerung wurden weitere Ofenreisen durchgeführt. Die Er-gebnisse werden im Folgenden darge-stellt.
Ergebnisse
Die Messdaten von 24 Ofenreisen mit konventioneller Vorgehensweise wurden mit Daten von 9 Ofenreisen verglichen, die nach der leistungsorientierten Metho-dik durchgeführt wurden. Ofenreisen mit längeren Standzeiten durch materialfluss-bedingte Störungen wurden nicht mit in den Vergleich einbezogen. Bild 6 zeigt die Ergebnisse für die Dauer der Ofenreisen und den Energiebedarf im Vergleich.
In Bezug auf die konventionelle Me-thodik betrug die Dauer im Schnitt 5,5 h bei einem spezifischen Energiebedarf von 540 kWh/t Legierung. Aufgrund der leis-tungsorientierten Vorgehensweise konn-ten die Ofenreisedauer auf durchschnitt-lich 4,6 h und der Energiebedarf auf 440 kWh/t Legierung gesenkt werden. Dies entspricht einer Verringerung der Prozessdauer um 16,3 % sowie einer Sen-kung des spezifischen Energiebedarfs um 18,5 %. Darüber hinaus konnte die Streu-ung der Chargenzeiten deutlich verringert werden. Bild 6 veranschaulicht dies über die farbigen Flächen. Eine geringere Streuung vereinfacht die Abstimmung zwi-schen dem Schmelz- und seinem Folge-prozess. Eine ausführlichere Darstellung sowie weitere Ergebnisse können [3] ent-nommen werden.
Zusammenfassung
Mit dem leistungsabhängigen Chargieren wurde eine Methode entwickelt, die eine nicht-invasive Beurteilung des Schmelz-zustandes im Drehtrommelofen und damit einhergehend eine Verringerung der Ofen-reisedauer und des Energiebedarfs er-möglicht. Zur Herleitung dieser Methode wurden verschiedene Ofenreisen beob-achtet und analysiert. Aufgrund der Be-schaffenheit der Vorstoffe und der be-grenzten Kapazität des Ofens müssen die Vorstoffe in mehreren Teilchargen in den Ofen eingebracht werden. Dabei stellte
sich heraus, dass die Mitarbeiter die Char-gierzeitpunkte aufgrund einer einge-schränkten messtechnischen Überwa-chung mithilfe ihres Erfahrungswissens und einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes wählen. Diese Vorgehens-weise ist insbesondere beim Schmelzen von Altschrotten kaum reproduzierbar. Infolgedessen variieren Dauer und Ener-giebedarf einzelner Ofenreisen teilweise erheblich.
Bei der Untersuchung verschiedener Ofenparameter wurde die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Trommelan-triebs von der im Ofen befindlichen Vor-stoffmasse, der Drehgeschwindigkeit und dem Aggregatzustand der Vorstoffe er-sichtlich. Aufgrund dieser Erkenntnis wur-de ein Leistungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen effizienten Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser liegt bei einer Abnahme der Leis-tung des Ofenantriebs zwischen 30 und 50 %. Zur Verifikation wurden Versuche durchgeführt, bei denen der Chargierzeit-punkt aufgrund der Leistungsaufnahme gewählt wurde. Der optimale Chargierzeit-punkt konnte ohne ein Öffnen des Ofens reproduzierbar bestimmt werden. Es kam zu einer durchschnittlichen Verringerung der Ofenreisedauer um 16,3 %. Der Ener-giebedarf konnte um 18,5 % gesenkt wer-den.
M.Sc. Kai Bloemen, Dipl.-Wirtsch.-Ing. M.Sc. Felix Ebersold, Prof. Dr. Jens Hes-selbach, Fachgebiet Umweltgerechte Pro-dukte und Prozesse, Universität Kassel
Literatur:[1] WVM. n. d.: Produktion von Primär- und Sekundäraluminium in Deutschland in den Jahren 2006 bis 2015 (in 1000 Tonnen). Statista. Zugriff am 14. November 2016. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/197960/umfra-ge/produktion-von-primaer-und-sekun- daeraluminium-in-deutschland/.[2] Krone, K.: Aluminium-Recycling. Vom Vorstoff bis zur fertigen Legierung. Alumi-nium-Verlag, Düsseldorf, 2000.[3] Bloemen, K.: Klima- und energieeffizi-ente Bereitstellung von Flüssigaluminium für den Druckgießprozess. Dissertation, Universität Kassel, 2017.[4] Schmitz, C.: Handbook of aluminium recycling. Mechanical preparation, metal-lurgical processing, heat treatment. 2. Auf-lage. Vulkan-Verlag, Essen, 2014.[5] Zhou, Bo: Modelling the melting of post-consumer scrap within a rotary melting furnace for aluminium recycling. Delft Uni-versity of Technology, 2005.[6] Yao, T. P.: Die Viskosität metallischer
400 und 800 kWh/t Legierung. Neben ei-ner schwankenden Ausbringung ist die große Streuung der Prozesszeit auch für die Versorgung der nachgelagerten Druck-gießanlagen mit Aluminiumschmelze pro-blematisch.
Untersuchung
Das Chargieren der Vorstoffe aufgrund von Erfahrungswerten und visueller Be-urteilung hat sich in der Praxis als Metho-de erwiesen, die trotz nicht vorhandener messtechnischer Überwachung in Bezug auf Prozessdauer und Schmelzertrag zu guten Ergebnissen führt. Diese Vorge-hensweise setzt neben einem tiefen Pro-zessverständnis ein häufiges Öffnen des Schmelzofens voraus. Durch die kontinu-ierliche Entlüftung kommt es bei geöffne-ter Arbeitstür zu einem Falschluftvolu-menstrom, der den Ofen durchströmt und Wärme über das Abgas aus dem Ofen transportiert.
Weiterhin kann es aufgrund einge-schränkter messtechnischer Überwa-chung zu einer ineffizienten Wahl der Chargierzeitpunkte kommen. Wenn der Chargierzeitpunkt zu früh gewählt wird, ist nicht ausreichend Volumen im Ofen vorhanden, um die nächste Teilcharge aufzunehmen. Der Ofen muss geschlos-sen und zu einem späteren Zeitpunkt er-neut geöffnet werden.
Zur Lösung dieser Problemstellung soll eine Messgröße ermittelt werden, die zur nicht-invasiven Beurteilung des Schmelz-zustandes geeignet ist. Dadurch können eine effiziente Bestimmung der Chargier-zeitpunkte bei geschlossener Arbeitstür erfolgen und eine Reduzierung der Tür-öffnungszeit sowie der Prozessdauer er-reicht werden.
Aufgrund von Verweisen in [1, 4, 5] wur-den die Parameter Abgastemperatur, Tem-peratur der Ofenhülle und Leistungsauf-nahme des Trommelantriebs auf Eignung zur nicht-invasiven Beurteilung geprüft. Theoretisch ist die Bestimmung der Tem-peratur des Aluminiums bzw. der vom Aluminium aufgenommen Energie anhand der Temperatur des Abgases oder der Ofenhülle möglich. Werden die ein- und ausgehenden Energieströme bilanziert, ergeben sich die im Ofen verbleibende Energie sowie die Temperatur des Alumi-niums. Praktisch ist diese Methode je-doch aus den folgenden Gründen nur be-dingt umsetzbar: > Die genaue Zusammensetzung der
Vorstoffe, insbesondere der Anteil or-ganischer Fremdstoffe, die je nach Schrottsorte einen hohen Energiege-halt aufweisen (Farben, Lacke, Öle,
Papier, Polymere, vgl. [7]), ist unbe-kannt.
> Die Ofenwand unterliegt durch fort-laufenden Kontakt mit Abdecksalzen und Vorstoffen einem kontinuierlichen Verschleiß, wodurch sich der Wärme-durchgang durch die Ofenwand stän-dig, aber nicht gleichmäßig über die gesamte Fläche des Mantels verän-dert [3].
> Der Ofen ist gegenüber seiner Umge-bung nicht abgedichtet. Über die Ofen-tür und einen Ringspalt zwischen Trommel und Abgaskanal wird ein un-bekannter Falschluftstrom ins System eingebracht [3].
Demnach wird die genaue Beurteilung des Schmelzzustandes aufgrund der Energie-bilanz für das vorliegende System als un-geeignet bewertet.
Die Bestimmung der Aufnahme der elektrischen Leistung des Trommelan-triebs ist mit geringem messtechnischem Aufwand verbunden und wird nicht direkt von den thermischen Vorgängen im Ofen beeinflusst. Die zur Bewegung der Trom-mel notwendige Energie ist von der Um-drehungszahl, der Vorstoffmasse und dem Zustand des Vorstoffes in der Trom-mel abhängig [3]. Um die Eignung für ei-ne Bestimmung der Chargierzeitpunkte zu prüfen, wurden Untersuchungen an einem Drehtrommelofen während des Schmelzprozesses durchgeführt und alle relevanten Größen messtechnisch er-fasst. Bild 4 stellt die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Ofenantriebs (graue Kurve) von der Vorstoffmasse, der Drehgeschwindigkeit (rote Kurve) und des Aggregatzustandes der Vorstoffe dar.
In Bereich A ist zunächst ersichtlich, dass beim Einbringen der Teilchargen (hell-blaue Linie) die Leistungsaufnahme ohne den Einfluss anderer Mechanismen steigt. In Bereich C lässt sich der Einfluss der Drehgeschwindigkeit erkennen. Bei einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit ver-ringert sich die Leistungsaufnahme.
Der Einfluss des Aggregatzustandes der Vorstoffe ist u. a. in Bereich B ersicht-lich. Die ungeschmolzenen Vorstoffe rei-ben an der Ofenwand und den Rührkör-pern. Beim Übergang von der festen in die flüssige Phase sinkt der Reibungswi-derstand zwischen Ofenwand und Alumi-nium. Bei gleicher Masse muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Trommel zu bewegen. Mit steigendem An-teil flüssiger Legierung wird die Abnahme der Leistungsaufnahme geringer. Auch nach vollständigem Übergang der Vorstof-fe in die flüssige Phase sinkt die Leis-tungsaufnahme so lange, bis die Schmel-
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TECHNOLOGIE & TRENDS
häufigsten verwendeten Chargenzusam-mensetzung, festgelegt. Der Gewichtsan-teil der Altschrotte liegt bei 50 %. Die Altschrotte sind größtenteils Bleche mit niedriger Schüttdichte und variierendem Anteil organischer Anhaftungen. Die Neu-schrotte bestehen überwiegend aus Kreislaufmaterial der angeschlossenen Gießerei. Je nach Beschaffenheit der Vor-stoffe werden die Chargen in 8 bis 10 Teilchargen zu je 1,3 bis 2 t aufgeteilt.
Das Einbringen der Teilchargen erfolgt so schnell wie möglich. Nach dem Ein-bringen einer Teilcharge befinden sich die Vorstoffe im vorderen Bereich des Ofens (siehe Bild 2). Bevor eine weitere Teilchar-ge chargiert werden kann, müssen die im Ofen befindlichen Vorstoffe in den hinte-ren Teil der Trommel gefördert werden.
Bei allen Teilchargen ist ein unkontrol-liertes Abbrennen bzw. ein zu schnelles Verbrennen unter Sauerstoffmangel der Fremdstoffe zu vermeiden. Dazu wird der Ofen bei niedriger Umdrehungsgeschwin-digkeit und möglichst geringer Arbeits-temperatur, d. h. niedrigem Energieein-trag durch den Brenner, betrieben. Um eine zu hohe Konzentration von Schad-gasen zu vermeiden, wird das Abgas emis-sionstechnisch überwacht. Das Einbrin-gen weiterer Vorstoffe erfolgt erst, wenn alle organischen Fremdstoffe der im Ofen befindlichen Vorstoffe thermisch entfernt wurden. Dadurch wird zusätzlich ein Sau-erstoffmangel im Ofeninnenraum vermie-den, der durch ein zu schnelles Abbren-nen großer Mengen organischer Bestand-teile entsteht.
Die Kapazität des Ofens ist aufgrund der geringen Schüttdichte der Altschrot-te nach dem Einbringen von ca. 5 bis 7 Teilchargen ausgelastet. Die folgenden Teilchargen können erst eingebracht wer-den, wenn die Vorstoffe in sich zusam-mengesackt sind. Dieser Punkt der Volu-menreduzierung wird aufgrund von Erfah-rungswerten der Mitarbeiter bzw. einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes bei geöffneter Arbeitstür bestimmt. Nach dem Einbringen aller Teilchargen werden die Vorstoffe auf Schmelztemperatur er-hitzt, geschmolzen und für den Transport sowie die weitere Verarbeitung überhitzt. Nachdem die gewünschte Temperatur er-reicht ist, werden die Schmelze in einen Tiegelofen und die Salzschlacke in einen Auffangkübel abgeführt.
Der beschriebene Prozess ist im Aus-gangszustand sehr energieintensiv und kaum reproduzierbar. Bild 3 zeigt die Ofen-reisedauer für 24 Chargen mit Altschrott-anteilen zwischen 35 und 60 %. Die Dauer der Ofenreisen beträgt zwischen 4,1 und 7,5 h. Der Energiebedarf variiert zwischen
ze die in Bezug auf den Energieeintrag maximal mögliche Temperatur erreicht hat. Dieser Zusammenhang beruht auf der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Schmelze [6]. Um eine flexible Wahl der Vorstoffzusammensetzung zu ermög-lichen, berücksichtigt die entwickelte Me-thode den Verlauf der Leistungsaufnah-me. Demnach wird zunächst ein Leis-tungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen optimalen Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser Be-reich ergibt sich aufgrund der Zeitpunkte, zu denen die Mitarbeiter, basierend auf der visuellen Beurteilung der Schmelze, den Zustand der Schmelze und des Ofens als optimal zur Aufnahme der nächsten Teilcharge bewerten. Er liegt bei einer Ab-nahme der Leistung zwischen 30 und 50 % [3]. Dieser relativ große Leistungs-bereich erleichtert die praktische Anwen-dung. Auf Basis dieses Leistungsberei-ches wurden Pilotofenreisen durchge-führt, bei denen das Chargieren aufgrund der Abnahme der Leistung erfolgte. Bild 5 zeigt den untersuchten Drehtrom-melofen und den Verlauf der Leistungs-aufnahme inklusive des empfohlenen Leistungsbereiches.
Die Leistungsaufnahme wurde im Ver-lauf der Ofenreise überwacht. Das Char-gieren der Teilchargen 1 bis 6 erfolgte auf-grund der visuellen Beurteilung des Abga-ses und der Emissionsüberwachung. Der Verlauf der elektrischen Leistung in Bild 5 beginnt bei der siebten Teilcharge. Bei ei-ner Abnahme um jeweils 35 % wurde der Mitarbeiter informiert, dass laut Leistungs-aufnahme die nächste Teilcharge einge-bracht werden kann (Bild 5, grüne Punkte). Die visuelle Beurteilung des Schmelzzu-standes durch einen erfahrenen Ofenfah-rer diente als Verifikation, ob der Zustand der Schmelze zum Einbringen weiterer Vor-stoffe geeignet ist. Das Chargieren (Bild 5, blauer Punkt) erfolgte bei der vier-ten Teilcharge kurz nach und bei den drei folgenden innerhalb des zuvor theoretisch bestimmten optimalen Bereichs (Bild 5, der optimale Bereich liegt zwischen dem grü-nen und dem roten Punkt).
Mit der praktischen Untersuchung konnte die Annahme, dass bei einer Ab-nahme der elektrischen Leistung zwi-schen 30 und 50 % das Volumen der Vor-stoffe weit genug verringert ist, um eine neue Teilcharge aufzunehmen, verifiziert werden. Weiterhin wurde verdeutlicht, dass das leistungsabhängige Chargieren eine geeignete Methode zur Wahl der Chargierzeitpunkte und analog der Redu-zierung der Ofenreisedauer und Türöff-nungszeiten ist.
Zur Anwendung der entwickelten Me-
thodik wurde ein Drehtrommelofen um-gerüstet. Der Verlauf der elektrischen Leistung wird über einen nachgerüsteten Leistungsanalysator aufgenommen und auf einem Monitor am Bedienfeld des Ofens ausgegeben. Je nach Abnahme der elektrischen Leistung wird dem Ofenbe-diener signalisiert, ob sich der Ofen im optimalen Leistungsbereich befindet. Zur Bestimmung des Potenzials in Bezug auf eine Reduzierung des Energiebedarfs und einer Produktivitätssteigerung wurden weitere Ofenreisen durchgeführt. Die Er-gebnisse werden im Folgenden darge-stellt.
Ergebnisse
Die Messdaten von 24 Ofenreisen mit konventioneller Vorgehensweise wurden mit Daten von 9 Ofenreisen verglichen, die nach der leistungsorientierten Metho-dik durchgeführt wurden. Ofenreisen mit längeren Standzeiten durch materialfluss-bedingte Störungen wurden nicht mit in den Vergleich einbezogen. Bild 6 zeigt die Ergebnisse für die Dauer der Ofenreisen und den Energiebedarf im Vergleich.
In Bezug auf die konventionelle Me-thodik betrug die Dauer im Schnitt 5,5 h bei einem spezifischen Energiebedarf von 540 kWh/t Legierung. Aufgrund der leis-tungsorientierten Vorgehensweise konn-ten die Ofenreisedauer auf durchschnitt-lich 4,6 h und der Energiebedarf auf 440 kWh/t Legierung gesenkt werden. Dies entspricht einer Verringerung der Prozessdauer um 16,3 % sowie einer Sen-kung des spezifischen Energiebedarfs um 18,5 %. Darüber hinaus konnte die Streu-ung der Chargenzeiten deutlich verringert werden. Bild 6 veranschaulicht dies über die farbigen Flächen. Eine geringere Streuung vereinfacht die Abstimmung zwi-schen dem Schmelz- und seinem Folge-prozess. Eine ausführlichere Darstellung sowie weitere Ergebnisse können [3] ent-nommen werden.
Zusammenfassung
Mit dem leistungsabhängigen Chargieren wurde eine Methode entwickelt, die eine nicht-invasive Beurteilung des Schmelz-zustandes im Drehtrommelofen und damit einhergehend eine Verringerung der Ofen-reisedauer und des Energiebedarfs er-möglicht. Zur Herleitung dieser Methode wurden verschiedene Ofenreisen beob-achtet und analysiert. Aufgrund der Be-schaffenheit der Vorstoffe und der be-grenzten Kapazität des Ofens müssen die Vorstoffe in mehreren Teilchargen in den Ofen eingebracht werden. Dabei stellte
sich heraus, dass die Mitarbeiter die Char-gierzeitpunkte aufgrund einer einge-schränkten messtechnischen Überwa-chung mithilfe ihres Erfahrungswissens und einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes wählen. Diese Vorgehens-weise ist insbesondere beim Schmelzen von Altschrotten kaum reproduzierbar. Infolgedessen variieren Dauer und Ener-giebedarf einzelner Ofenreisen teilweise erheblich.
Bei der Untersuchung verschiedener Ofenparameter wurde die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Trommelan-triebs von der im Ofen befindlichen Vor-stoffmasse, der Drehgeschwindigkeit und dem Aggregatzustand der Vorstoffe er-sichtlich. Aufgrund dieser Erkenntnis wur-de ein Leistungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen effizienten Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser liegt bei einer Abnahme der Leis-tung des Ofenantriebs zwischen 30 und 50 %. Zur Verifikation wurden Versuche durchgeführt, bei denen der Chargierzeit-punkt aufgrund der Leistungsaufnahme gewählt wurde. Der optimale Chargierzeit-punkt konnte ohne ein Öffnen des Ofens reproduzierbar bestimmt werden. Es kam zu einer durchschnittlichen Verringerung der Ofenreisedauer um 16,3 %. Der Ener-giebedarf konnte um 18,5 % gesenkt wer-den.
M.Sc. Kai Bloemen, Dipl.-Wirtsch.-Ing. M.Sc. Felix Ebersold, Prof. Dr. Jens Hes-selbach, Fachgebiet Umweltgerechte Pro-dukte und Prozesse, Universität Kassel
Literatur:[1] WVM. n. d.: Produktion von Primär- und Sekundäraluminium in Deutschland in den Jahren 2006 bis 2015 (in 1000 Tonnen). Statista. Zugriff am 14. November 2016. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/197960/umfra-ge/produktion-von-primaer-und-sekun- daeraluminium-in-deutschland/.[2] Krone, K.: Aluminium-Recycling. Vom Vorstoff bis zur fertigen Legierung. Alumi-nium-Verlag, Düsseldorf, 2000.[3] Bloemen, K.: Klima- und energieeffizi-ente Bereitstellung von Flüssigaluminium für den Druckgießprozess. Dissertation, Universität Kassel, 2017.[4] Schmitz, C.: Handbook of aluminium recycling. Mechanical preparation, metal-lurgical processing, heat treatment. 2. Auf-lage. Vulkan-Verlag, Essen, 2014.[5] Zhou, Bo: Modelling the melting of post-consumer scrap within a rotary melting furnace for aluminium recycling. Delft Uni-versity of Technology, 2005.[6] Yao, T. P.: Die Viskosität metallischer
400 und 800 kWh/t Legierung. Neben ei-ner schwankenden Ausbringung ist die große Streuung der Prozesszeit auch für die Versorgung der nachgelagerten Druck-gießanlagen mit Aluminiumschmelze pro-blematisch.
Untersuchung
Das Chargieren der Vorstoffe aufgrund von Erfahrungswerten und visueller Be-urteilung hat sich in der Praxis als Metho-de erwiesen, die trotz nicht vorhandener messtechnischer Überwachung in Bezug auf Prozessdauer und Schmelzertrag zu guten Ergebnissen führt. Diese Vorge-hensweise setzt neben einem tiefen Pro-zessverständnis ein häufiges Öffnen des Schmelzofens voraus. Durch die kontinu-ierliche Entlüftung kommt es bei geöffne-ter Arbeitstür zu einem Falschluftvolu-menstrom, der den Ofen durchströmt und Wärme über das Abgas aus dem Ofen transportiert.
Weiterhin kann es aufgrund einge-schränkter messtechnischer Überwa-chung zu einer ineffizienten Wahl der Chargierzeitpunkte kommen. Wenn der Chargierzeitpunkt zu früh gewählt wird, ist nicht ausreichend Volumen im Ofen vorhanden, um die nächste Teilcharge aufzunehmen. Der Ofen muss geschlos-sen und zu einem späteren Zeitpunkt er-neut geöffnet werden.
Zur Lösung dieser Problemstellung soll eine Messgröße ermittelt werden, die zur nicht-invasiven Beurteilung des Schmelz-zustandes geeignet ist. Dadurch können eine effiziente Bestimmung der Chargier-zeitpunkte bei geschlossener Arbeitstür erfolgen und eine Reduzierung der Tür-öffnungszeit sowie der Prozessdauer er-reicht werden.
Aufgrund von Verweisen in [1, 4, 5] wur-den die Parameter Abgastemperatur, Tem-peratur der Ofenhülle und Leistungsauf-nahme des Trommelantriebs auf Eignung zur nicht-invasiven Beurteilung geprüft. Theoretisch ist die Bestimmung der Tem-peratur des Aluminiums bzw. der vom Aluminium aufgenommen Energie anhand der Temperatur des Abgases oder der Ofenhülle möglich. Werden die ein- und ausgehenden Energieströme bilanziert, ergeben sich die im Ofen verbleibende Energie sowie die Temperatur des Alumi-niums. Praktisch ist diese Methode je-doch aus den folgenden Gründen nur be-dingt umsetzbar: > Die genaue Zusammensetzung der
Vorstoffe, insbesondere der Anteil or-ganischer Fremdstoffe, die je nach Schrottsorte einen hohen Energiege-halt aufweisen (Farben, Lacke, Öle,
Papier, Polymere, vgl. [7]), ist unbe-kannt.
> Die Ofenwand unterliegt durch fort-laufenden Kontakt mit Abdecksalzen und Vorstoffen einem kontinuierlichen Verschleiß, wodurch sich der Wärme-durchgang durch die Ofenwand stän-dig, aber nicht gleichmäßig über die gesamte Fläche des Mantels verän-dert [3].
> Der Ofen ist gegenüber seiner Umge-bung nicht abgedichtet. Über die Ofen-tür und einen Ringspalt zwischen Trommel und Abgaskanal wird ein un-bekannter Falschluftstrom ins System eingebracht [3].
Demnach wird die genaue Beurteilung des Schmelzzustandes aufgrund der Energie-bilanz für das vorliegende System als un-geeignet bewertet.
Die Bestimmung der Aufnahme der elektrischen Leistung des Trommelan-triebs ist mit geringem messtechnischem Aufwand verbunden und wird nicht direkt von den thermischen Vorgängen im Ofen beeinflusst. Die zur Bewegung der Trom-mel notwendige Energie ist von der Um-drehungszahl, der Vorstoffmasse und dem Zustand des Vorstoffes in der Trom-mel abhängig [3]. Um die Eignung für ei-ne Bestimmung der Chargierzeitpunkte zu prüfen, wurden Untersuchungen an einem Drehtrommelofen während des Schmelzprozesses durchgeführt und alle relevanten Größen messtechnisch er-fasst. Bild 4 stellt die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Ofenantriebs (graue Kurve) von der Vorstoffmasse, der Drehgeschwindigkeit (rote Kurve) und des Aggregatzustandes der Vorstoffe dar.
In Bereich A ist zunächst ersichtlich, dass beim Einbringen der Teilchargen (hell-blaue Linie) die Leistungsaufnahme ohne den Einfluss anderer Mechanismen steigt. In Bereich C lässt sich der Einfluss der Drehgeschwindigkeit erkennen. Bei einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit ver-ringert sich die Leistungsaufnahme.
Der Einfluss des Aggregatzustandes der Vorstoffe ist u. a. in Bereich B ersicht-lich. Die ungeschmolzenen Vorstoffe rei-ben an der Ofenwand und den Rührkör-pern. Beim Übergang von der festen in die flüssige Phase sinkt der Reibungswi-derstand zwischen Ofenwand und Alumi-nium. Bei gleicher Masse muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Trommel zu bewegen. Mit steigendem An-teil flüssiger Legierung wird die Abnahme der Leistungsaufnahme geringer. Auch nach vollständigem Übergang der Vorstof-fe in die flüssige Phase sinkt die Leis-tungsaufnahme so lange, bis die Schmel-
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TECHNOLOGIE & TRENDS
häufigsten verwendeten Chargenzusam-mensetzung, festgelegt. Der Gewichtsan-teil der Altschrotte liegt bei 50 %. Die Altschrotte sind größtenteils Bleche mit niedriger Schüttdichte und variierendem Anteil organischer Anhaftungen. Die Neu-schrotte bestehen überwiegend aus Kreislaufmaterial der angeschlossenen Gießerei. Je nach Beschaffenheit der Vor-stoffe werden die Chargen in 8 bis 10 Teilchargen zu je 1,3 bis 2 t aufgeteilt.
Das Einbringen der Teilchargen erfolgt so schnell wie möglich. Nach dem Ein-bringen einer Teilcharge befinden sich die Vorstoffe im vorderen Bereich des Ofens (siehe Bild 2). Bevor eine weitere Teilchar-ge chargiert werden kann, müssen die im Ofen befindlichen Vorstoffe in den hinte-ren Teil der Trommel gefördert werden.
Bei allen Teilchargen ist ein unkontrol-liertes Abbrennen bzw. ein zu schnelles Verbrennen unter Sauerstoffmangel der Fremdstoffe zu vermeiden. Dazu wird der Ofen bei niedriger Umdrehungsgeschwin-digkeit und möglichst geringer Arbeits-temperatur, d. h. niedrigem Energieein-trag durch den Brenner, betrieben. Um eine zu hohe Konzentration von Schad-gasen zu vermeiden, wird das Abgas emis-sionstechnisch überwacht. Das Einbrin-gen weiterer Vorstoffe erfolgt erst, wenn alle organischen Fremdstoffe der im Ofen befindlichen Vorstoffe thermisch entfernt wurden. Dadurch wird zusätzlich ein Sau-erstoffmangel im Ofeninnenraum vermie-den, der durch ein zu schnelles Abbren-nen großer Mengen organischer Bestand-teile entsteht.
Die Kapazität des Ofens ist aufgrund der geringen Schüttdichte der Altschrot-te nach dem Einbringen von ca. 5 bis 7 Teilchargen ausgelastet. Die folgenden Teilchargen können erst eingebracht wer-den, wenn die Vorstoffe in sich zusam-mengesackt sind. Dieser Punkt der Volu-menreduzierung wird aufgrund von Erfah-rungswerten der Mitarbeiter bzw. einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes bei geöffneter Arbeitstür bestimmt. Nach dem Einbringen aller Teilchargen werden die Vorstoffe auf Schmelztemperatur er-hitzt, geschmolzen und für den Transport sowie die weitere Verarbeitung überhitzt. Nachdem die gewünschte Temperatur er-reicht ist, werden die Schmelze in einen Tiegelofen und die Salzschlacke in einen Auffangkübel abgeführt.
Der beschriebene Prozess ist im Aus-gangszustand sehr energieintensiv und kaum reproduzierbar. Bild 3 zeigt die Ofen-reisedauer für 24 Chargen mit Altschrott-anteilen zwischen 35 und 60 %. Die Dauer der Ofenreisen beträgt zwischen 4,1 und 7,5 h. Der Energiebedarf variiert zwischen
ze die in Bezug auf den Energieeintrag maximal mögliche Temperatur erreicht hat. Dieser Zusammenhang beruht auf der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Schmelze [6]. Um eine flexible Wahl der Vorstoffzusammensetzung zu ermög-lichen, berücksichtigt die entwickelte Me-thode den Verlauf der Leistungsaufnah-me. Demnach wird zunächst ein Leis-tungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen optimalen Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser Be-reich ergibt sich aufgrund der Zeitpunkte, zu denen die Mitarbeiter, basierend auf der visuellen Beurteilung der Schmelze, den Zustand der Schmelze und des Ofens als optimal zur Aufnahme der nächsten Teilcharge bewerten. Er liegt bei einer Ab-nahme der Leistung zwischen 30 und 50 % [3]. Dieser relativ große Leistungs-bereich erleichtert die praktische Anwen-dung. Auf Basis dieses Leistungsberei-ches wurden Pilotofenreisen durchge-führt, bei denen das Chargieren aufgrund der Abnahme der Leistung erfolgte. Bild 5 zeigt den untersuchten Drehtrom-melofen und den Verlauf der Leistungs-aufnahme inklusive des empfohlenen Leistungsbereiches.
Die Leistungsaufnahme wurde im Ver-lauf der Ofenreise überwacht. Das Char-gieren der Teilchargen 1 bis 6 erfolgte auf-grund der visuellen Beurteilung des Abga-ses und der Emissionsüberwachung. Der Verlauf der elektrischen Leistung in Bild 5 beginnt bei der siebten Teilcharge. Bei ei-ner Abnahme um jeweils 35 % wurde der Mitarbeiter informiert, dass laut Leistungs-aufnahme die nächste Teilcharge einge-bracht werden kann (Bild 5, grüne Punkte). Die visuelle Beurteilung des Schmelzzu-standes durch einen erfahrenen Ofenfah-rer diente als Verifikation, ob der Zustand der Schmelze zum Einbringen weiterer Vor-stoffe geeignet ist. Das Chargieren (Bild 5, blauer Punkt) erfolgte bei der vier-ten Teilcharge kurz nach und bei den drei folgenden innerhalb des zuvor theoretisch bestimmten optimalen Bereichs (Bild 5, der optimale Bereich liegt zwischen dem grü-nen und dem roten Punkt).
Mit der praktischen Untersuchung konnte die Annahme, dass bei einer Ab-nahme der elektrischen Leistung zwi-schen 30 und 50 % das Volumen der Vor-stoffe weit genug verringert ist, um eine neue Teilcharge aufzunehmen, verifiziert werden. Weiterhin wurde verdeutlicht, dass das leistungsabhängige Chargieren eine geeignete Methode zur Wahl der Chargierzeitpunkte und analog der Redu-zierung der Ofenreisedauer und Türöff-nungszeiten ist.
Zur Anwendung der entwickelten Me-
thodik wurde ein Drehtrommelofen um-gerüstet. Der Verlauf der elektrischen Leistung wird über einen nachgerüsteten Leistungsanalysator aufgenommen und auf einem Monitor am Bedienfeld des Ofens ausgegeben. Je nach Abnahme der elektrischen Leistung wird dem Ofenbe-diener signalisiert, ob sich der Ofen im optimalen Leistungsbereich befindet. Zur Bestimmung des Potenzials in Bezug auf eine Reduzierung des Energiebedarfs und einer Produktivitätssteigerung wurden weitere Ofenreisen durchgeführt. Die Er-gebnisse werden im Folgenden darge-stellt.
Ergebnisse
Die Messdaten von 24 Ofenreisen mit konventioneller Vorgehensweise wurden mit Daten von 9 Ofenreisen verglichen, die nach der leistungsorientierten Metho-dik durchgeführt wurden. Ofenreisen mit längeren Standzeiten durch materialfluss-bedingte Störungen wurden nicht mit in den Vergleich einbezogen. Bild 6 zeigt die Ergebnisse für die Dauer der Ofenreisen und den Energiebedarf im Vergleich.
In Bezug auf die konventionelle Me-thodik betrug die Dauer im Schnitt 5,5 h bei einem spezifischen Energiebedarf von 540 kWh/t Legierung. Aufgrund der leis-tungsorientierten Vorgehensweise konn-ten die Ofenreisedauer auf durchschnitt-lich 4,6 h und der Energiebedarf auf 440 kWh/t Legierung gesenkt werden. Dies entspricht einer Verringerung der Prozessdauer um 16,3 % sowie einer Sen-kung des spezifischen Energiebedarfs um 18,5 %. Darüber hinaus konnte die Streu-ung der Chargenzeiten deutlich verringert werden. Bild 6 veranschaulicht dies über die farbigen Flächen. Eine geringere Streuung vereinfacht die Abstimmung zwi-schen dem Schmelz- und seinem Folge-prozess. Eine ausführlichere Darstellung sowie weitere Ergebnisse können [3] ent-nommen werden.
Zusammenfassung
Mit dem leistungsabhängigen Chargieren wurde eine Methode entwickelt, die eine nicht-invasive Beurteilung des Schmelz-zustandes im Drehtrommelofen und damit einhergehend eine Verringerung der Ofen-reisedauer und des Energiebedarfs er-möglicht. Zur Herleitung dieser Methode wurden verschiedene Ofenreisen beob-achtet und analysiert. Aufgrund der Be-schaffenheit der Vorstoffe und der be-grenzten Kapazität des Ofens müssen die Vorstoffe in mehreren Teilchargen in den Ofen eingebracht werden. Dabei stellte
sich heraus, dass die Mitarbeiter die Char-gierzeitpunkte aufgrund einer einge-schränkten messtechnischen Überwa-chung mithilfe ihres Erfahrungswissens und einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes wählen. Diese Vorgehens-weise ist insbesondere beim Schmelzen von Altschrotten kaum reproduzierbar. Infolgedessen variieren Dauer und Ener-giebedarf einzelner Ofenreisen teilweise erheblich.
Bei der Untersuchung verschiedener Ofenparameter wurde die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Trommelan-triebs von der im Ofen befindlichen Vor-stoffmasse, der Drehgeschwindigkeit und dem Aggregatzustand der Vorstoffe er-sichtlich. Aufgrund dieser Erkenntnis wur-de ein Leistungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen effizienten Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser liegt bei einer Abnahme der Leis-tung des Ofenantriebs zwischen 30 und 50 %. Zur Verifikation wurden Versuche durchgeführt, bei denen der Chargierzeit-punkt aufgrund der Leistungsaufnahme gewählt wurde. Der optimale Chargierzeit-punkt konnte ohne ein Öffnen des Ofens reproduzierbar bestimmt werden. Es kam zu einer durchschnittlichen Verringerung der Ofenreisedauer um 16,3 %. Der Ener-giebedarf konnte um 18,5 % gesenkt wer-den.
M.Sc. Kai Bloemen, Dipl.-Wirtsch.-Ing. M.Sc. Felix Ebersold, Prof. Dr. Jens Hes-selbach, Fachgebiet Umweltgerechte Pro-dukte und Prozesse, Universität Kassel
Literatur:[1] WVM. n. d.: Produktion von Primär- und Sekundäraluminium in Deutschland in den Jahren 2006 bis 2015 (in 1000 Tonnen). Statista. Zugriff am 14. November 2016. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/197960/umfra-ge/produktion-von-primaer-und-sekun- daeraluminium-in-deutschland/.[2] Krone, K.: Aluminium-Recycling. Vom Vorstoff bis zur fertigen Legierung. Alumi-nium-Verlag, Düsseldorf, 2000.[3] Bloemen, K.: Klima- und energieeffizi-ente Bereitstellung von Flüssigaluminium für den Druckgießprozess. Dissertation, Universität Kassel, 2017.[4] Schmitz, C.: Handbook of aluminium recycling. Mechanical preparation, metal-lurgical processing, heat treatment. 2. Auf-lage. Vulkan-Verlag, Essen, 2014.[5] Zhou, Bo: Modelling the melting of post-consumer scrap within a rotary melting furnace for aluminium recycling. Delft Uni-versity of Technology, 2005.[6] Yao, T. P.: Die Viskosität metallischer
400 und 800 kWh/t Legierung. Neben ei-ner schwankenden Ausbringung ist die große Streuung der Prozesszeit auch für die Versorgung der nachgelagerten Druck-gießanlagen mit Aluminiumschmelze pro-blematisch.
Untersuchung
Das Chargieren der Vorstoffe aufgrund von Erfahrungswerten und visueller Be-urteilung hat sich in der Praxis als Metho-de erwiesen, die trotz nicht vorhandener messtechnischer Überwachung in Bezug auf Prozessdauer und Schmelzertrag zu guten Ergebnissen führt. Diese Vorge-hensweise setzt neben einem tiefen Pro-zessverständnis ein häufiges Öffnen des Schmelzofens voraus. Durch die kontinu-ierliche Entlüftung kommt es bei geöffne-ter Arbeitstür zu einem Falschluftvolu-menstrom, der den Ofen durchströmt und Wärme über das Abgas aus dem Ofen transportiert.
Weiterhin kann es aufgrund einge-schränkter messtechnischer Überwa-chung zu einer ineffizienten Wahl der Chargierzeitpunkte kommen. Wenn der Chargierzeitpunkt zu früh gewählt wird, ist nicht ausreichend Volumen im Ofen vorhanden, um die nächste Teilcharge aufzunehmen. Der Ofen muss geschlos-sen und zu einem späteren Zeitpunkt er-neut geöffnet werden.
Zur Lösung dieser Problemstellung soll eine Messgröße ermittelt werden, die zur nicht-invasiven Beurteilung des Schmelz-zustandes geeignet ist. Dadurch können eine effiziente Bestimmung der Chargier-zeitpunkte bei geschlossener Arbeitstür erfolgen und eine Reduzierung der Tür-öffnungszeit sowie der Prozessdauer er-reicht werden.
Aufgrund von Verweisen in [1, 4, 5] wur-den die Parameter Abgastemperatur, Tem-peratur der Ofenhülle und Leistungsauf-nahme des Trommelantriebs auf Eignung zur nicht-invasiven Beurteilung geprüft. Theoretisch ist die Bestimmung der Tem-peratur des Aluminiums bzw. der vom Aluminium aufgenommen Energie anhand der Temperatur des Abgases oder der Ofenhülle möglich. Werden die ein- und ausgehenden Energieströme bilanziert, ergeben sich die im Ofen verbleibende Energie sowie die Temperatur des Alumi-niums. Praktisch ist diese Methode je-doch aus den folgenden Gründen nur be-dingt umsetzbar: > Die genaue Zusammensetzung der
Vorstoffe, insbesondere der Anteil or-ganischer Fremdstoffe, die je nach Schrottsorte einen hohen Energiege-halt aufweisen (Farben, Lacke, Öle,
Papier, Polymere, vgl. [7]), ist unbe-kannt.
> Die Ofenwand unterliegt durch fort-laufenden Kontakt mit Abdecksalzen und Vorstoffen einem kontinuierlichen Verschleiß, wodurch sich der Wärme-durchgang durch die Ofenwand stän-dig, aber nicht gleichmäßig über die gesamte Fläche des Mantels verän-dert [3].
> Der Ofen ist gegenüber seiner Umge-bung nicht abgedichtet. Über die Ofen-tür und einen Ringspalt zwischen Trommel und Abgaskanal wird ein un-bekannter Falschluftstrom ins System eingebracht [3].
Demnach wird die genaue Beurteilung des Schmelzzustandes aufgrund der Energie-bilanz für das vorliegende System als un-geeignet bewertet.
Die Bestimmung der Aufnahme der elektrischen Leistung des Trommelan-triebs ist mit geringem messtechnischem Aufwand verbunden und wird nicht direkt von den thermischen Vorgängen im Ofen beeinflusst. Die zur Bewegung der Trom-mel notwendige Energie ist von der Um-drehungszahl, der Vorstoffmasse und dem Zustand des Vorstoffes in der Trom-mel abhängig [3]. Um die Eignung für ei-ne Bestimmung der Chargierzeitpunkte zu prüfen, wurden Untersuchungen an einem Drehtrommelofen während des Schmelzprozesses durchgeführt und alle relevanten Größen messtechnisch er-fasst. Bild 4 stellt die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Ofenantriebs (graue Kurve) von der Vorstoffmasse, der Drehgeschwindigkeit (rote Kurve) und des Aggregatzustandes der Vorstoffe dar.
In Bereich A ist zunächst ersichtlich, dass beim Einbringen der Teilchargen (hell-blaue Linie) die Leistungsaufnahme ohne den Einfluss anderer Mechanismen steigt. In Bereich C lässt sich der Einfluss der Drehgeschwindigkeit erkennen. Bei einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit ver-ringert sich die Leistungsaufnahme.
Der Einfluss des Aggregatzustandes der Vorstoffe ist u. a. in Bereich B ersicht-lich. Die ungeschmolzenen Vorstoffe rei-ben an der Ofenwand und den Rührkör-pern. Beim Übergang von der festen in die flüssige Phase sinkt der Reibungswi-derstand zwischen Ofenwand und Alumi-nium. Bei gleicher Masse muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Trommel zu bewegen. Mit steigendem An-teil flüssiger Legierung wird die Abnahme der Leistungsaufnahme geringer. Auch nach vollständigem Übergang der Vorstof-fe in die flüssige Phase sinkt die Leis-tungsaufnahme so lange, bis die Schmel-
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häufigsten verwendeten Chargenzusam-mensetzung, festgelegt. Der Gewichtsan-teil der Altschrotte liegt bei 50 %. Die Altschrotte sind größtenteils Bleche mit niedriger Schüttdichte und variierendem Anteil organischer Anhaftungen. Die Neu-schrotte bestehen überwiegend aus Kreislaufmaterial der angeschlossenen Gießerei. Je nach Beschaffenheit der Vor-stoffe werden die Chargen in 8 bis 10 Teilchargen zu je 1,3 bis 2 t aufgeteilt.
Das Einbringen der Teilchargen erfolgt so schnell wie möglich. Nach dem Ein-bringen einer Teilcharge befinden sich die Vorstoffe im vorderen Bereich des Ofens (siehe Bild 2). Bevor eine weitere Teilchar-ge chargiert werden kann, müssen die im Ofen befindlichen Vorstoffe in den hinte-ren Teil der Trommel gefördert werden.
Bei allen Teilchargen ist ein unkontrol-liertes Abbrennen bzw. ein zu schnelles Verbrennen unter Sauerstoffmangel der Fremdstoffe zu vermeiden. Dazu wird der Ofen bei niedriger Umdrehungsgeschwin-digkeit und möglichst geringer Arbeits-temperatur, d. h. niedrigem Energieein-trag durch den Brenner, betrieben. Um eine zu hohe Konzentration von Schad-gasen zu vermeiden, wird das Abgas emis-sionstechnisch überwacht. Das Einbrin-gen weiterer Vorstoffe erfolgt erst, wenn alle organischen Fremdstoffe der im Ofen befindlichen Vorstoffe thermisch entfernt wurden. Dadurch wird zusätzlich ein Sau-erstoffmangel im Ofeninnenraum vermie-den, der durch ein zu schnelles Abbren-nen großer Mengen organischer Bestand-teile entsteht.
Die Kapazität des Ofens ist aufgrund der geringen Schüttdichte der Altschrot-te nach dem Einbringen von ca. 5 bis 7 Teilchargen ausgelastet. Die folgenden Teilchargen können erst eingebracht wer-den, wenn die Vorstoffe in sich zusam-mengesackt sind. Dieser Punkt der Volu-menreduzierung wird aufgrund von Erfah-rungswerten der Mitarbeiter bzw. einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes bei geöffneter Arbeitstür bestimmt. Nach dem Einbringen aller Teilchargen werden die Vorstoffe auf Schmelztemperatur er-hitzt, geschmolzen und für den Transport sowie die weitere Verarbeitung überhitzt. Nachdem die gewünschte Temperatur er-reicht ist, werden die Schmelze in einen Tiegelofen und die Salzschlacke in einen Auffangkübel abgeführt.
Der beschriebene Prozess ist im Aus-gangszustand sehr energieintensiv und kaum reproduzierbar. Bild 3 zeigt die Ofen-reisedauer für 24 Chargen mit Altschrott-anteilen zwischen 35 und 60 %. Die Dauer der Ofenreisen beträgt zwischen 4,1 und 7,5 h. Der Energiebedarf variiert zwischen
ze die in Bezug auf den Energieeintrag maximal mögliche Temperatur erreicht hat. Dieser Zusammenhang beruht auf der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Schmelze [6]. Um eine flexible Wahl der Vorstoffzusammensetzung zu ermög-lichen, berücksichtigt die entwickelte Me-thode den Verlauf der Leistungsaufnah-me. Demnach wird zunächst ein Leis-tungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen optimalen Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser Be-reich ergibt sich aufgrund der Zeitpunkte, zu denen die Mitarbeiter, basierend auf der visuellen Beurteilung der Schmelze, den Zustand der Schmelze und des Ofens als optimal zur Aufnahme der nächsten Teilcharge bewerten. Er liegt bei einer Ab-nahme der Leistung zwischen 30 und 50 % [3]. Dieser relativ große Leistungs-bereich erleichtert die praktische Anwen-dung. Auf Basis dieses Leistungsberei-ches wurden Pilotofenreisen durchge-führt, bei denen das Chargieren aufgrund der Abnahme der Leistung erfolgte. Bild 5 zeigt den untersuchten Drehtrom-melofen und den Verlauf der Leistungs-aufnahme inklusive des empfohlenen Leistungsbereiches.
Die Leistungsaufnahme wurde im Ver-lauf der Ofenreise überwacht. Das Char-gieren der Teilchargen 1 bis 6 erfolgte auf-grund der visuellen Beurteilung des Abga-ses und der Emissionsüberwachung. Der Verlauf der elektrischen Leistung in Bild 5 beginnt bei der siebten Teilcharge. Bei ei-ner Abnahme um jeweils 35 % wurde der Mitarbeiter informiert, dass laut Leistungs-aufnahme die nächste Teilcharge einge-bracht werden kann (Bild 5, grüne Punkte). Die visuelle Beurteilung des Schmelzzu-standes durch einen erfahrenen Ofenfah-rer diente als Verifikation, ob der Zustand der Schmelze zum Einbringen weiterer Vor-stoffe geeignet ist. Das Chargieren (Bild 5, blauer Punkt) erfolgte bei der vier-ten Teilcharge kurz nach und bei den drei folgenden innerhalb des zuvor theoretisch bestimmten optimalen Bereichs (Bild 5, der optimale Bereich liegt zwischen dem grü-nen und dem roten Punkt).
Mit der praktischen Untersuchung konnte die Annahme, dass bei einer Ab-nahme der elektrischen Leistung zwi-schen 30 und 50 % das Volumen der Vor-stoffe weit genug verringert ist, um eine neue Teilcharge aufzunehmen, verifiziert werden. Weiterhin wurde verdeutlicht, dass das leistungsabhängige Chargieren eine geeignete Methode zur Wahl der Chargierzeitpunkte und analog der Redu-zierung der Ofenreisedauer und Türöff-nungszeiten ist.
Zur Anwendung der entwickelten Me-
thodik wurde ein Drehtrommelofen um-gerüstet. Der Verlauf der elektrischen Leistung wird über einen nachgerüsteten Leistungsanalysator aufgenommen und auf einem Monitor am Bedienfeld des Ofens ausgegeben. Je nach Abnahme der elektrischen Leistung wird dem Ofenbe-diener signalisiert, ob sich der Ofen im optimalen Leistungsbereich befindet. Zur Bestimmung des Potenzials in Bezug auf eine Reduzierung des Energiebedarfs und einer Produktivitätssteigerung wurden weitere Ofenreisen durchgeführt. Die Er-gebnisse werden im Folgenden darge-stellt.
Ergebnisse
Die Messdaten von 24 Ofenreisen mit konventioneller Vorgehensweise wurden mit Daten von 9 Ofenreisen verglichen, die nach der leistungsorientierten Metho-dik durchgeführt wurden. Ofenreisen mit längeren Standzeiten durch materialfluss-bedingte Störungen wurden nicht mit in den Vergleich einbezogen. Bild 6 zeigt die Ergebnisse für die Dauer der Ofenreisen und den Energiebedarf im Vergleich.
In Bezug auf die konventionelle Me-thodik betrug die Dauer im Schnitt 5,5 h bei einem spezifischen Energiebedarf von 540 kWh/t Legierung. Aufgrund der leis-tungsorientierten Vorgehensweise konn-ten die Ofenreisedauer auf durchschnitt-lich 4,6 h und der Energiebedarf auf 440 kWh/t Legierung gesenkt werden. Dies entspricht einer Verringerung der Prozessdauer um 16,3 % sowie einer Sen-kung des spezifischen Energiebedarfs um 18,5 %. Darüber hinaus konnte die Streu-ung der Chargenzeiten deutlich verringert werden. Bild 6 veranschaulicht dies über die farbigen Flächen. Eine geringere Streuung vereinfacht die Abstimmung zwi-schen dem Schmelz- und seinem Folge-prozess. Eine ausführlichere Darstellung sowie weitere Ergebnisse können [3] ent-nommen werden.
Zusammenfassung
Mit dem leistungsabhängigen Chargieren wurde eine Methode entwickelt, die eine nicht-invasive Beurteilung des Schmelz-zustandes im Drehtrommelofen und damit einhergehend eine Verringerung der Ofen-reisedauer und des Energiebedarfs er-möglicht. Zur Herleitung dieser Methode wurden verschiedene Ofenreisen beob-achtet und analysiert. Aufgrund der Be-schaffenheit der Vorstoffe und der be-grenzten Kapazität des Ofens müssen die Vorstoffe in mehreren Teilchargen in den Ofen eingebracht werden. Dabei stellte
sich heraus, dass die Mitarbeiter die Char-gierzeitpunkte aufgrund einer einge-schränkten messtechnischen Überwa-chung mithilfe ihres Erfahrungswissens und einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes wählen. Diese Vorgehens-weise ist insbesondere beim Schmelzen von Altschrotten kaum reproduzierbar. Infolgedessen variieren Dauer und Ener-giebedarf einzelner Ofenreisen teilweise erheblich.
Bei der Untersuchung verschiedener Ofenparameter wurde die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Trommelan-triebs von der im Ofen befindlichen Vor-stoffmasse, der Drehgeschwindigkeit und dem Aggregatzustand der Vorstoffe er-sichtlich. Aufgrund dieser Erkenntnis wur-de ein Leistungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen effizienten Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser liegt bei einer Abnahme der Leis-tung des Ofenantriebs zwischen 30 und 50 %. Zur Verifikation wurden Versuche durchgeführt, bei denen der Chargierzeit-punkt aufgrund der Leistungsaufnahme gewählt wurde. Der optimale Chargierzeit-punkt konnte ohne ein Öffnen des Ofens reproduzierbar bestimmt werden. Es kam zu einer durchschnittlichen Verringerung der Ofenreisedauer um 16,3 %. Der Ener-giebedarf konnte um 18,5 % gesenkt wer-den.
M.Sc. Kai Bloemen, Dipl.-Wirtsch.-Ing. M.Sc. Felix Ebersold, Prof. Dr. Jens Hes-selbach, Fachgebiet Umweltgerechte Pro-dukte und Prozesse, Universität Kassel
Literatur:[1] WVM. n. d.: Produktion von Primär- und Sekundäraluminium in Deutschland in den Jahren 2006 bis 2015 (in 1000 Tonnen). Statista. Zugriff am 14. November 2016. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/197960/umfra-ge/produktion-von-primaer-und-sekun- daeraluminium-in-deutschland/.[2] Krone, K.: Aluminium-Recycling. Vom Vorstoff bis zur fertigen Legierung. Alumi-nium-Verlag, Düsseldorf, 2000.[3] Bloemen, K.: Klima- und energieeffizi-ente Bereitstellung von Flüssigaluminium für den Druckgießprozess. Dissertation, Universität Kassel, 2017.[4] Schmitz, C.: Handbook of aluminium recycling. Mechanical preparation, metal-lurgical processing, heat treatment. 2. Auf-lage. Vulkan-Verlag, Essen, 2014.[5] Zhou, Bo: Modelling the melting of post-consumer scrap within a rotary melting furnace for aluminium recycling. Delft Uni-versity of Technology, 2005.[6] Yao, T. P.: Die Viskosität metallischer
400 und 800 kWh/t Legierung. Neben ei-ner schwankenden Ausbringung ist die große Streuung der Prozesszeit auch für die Versorgung der nachgelagerten Druck-gießanlagen mit Aluminiumschmelze pro-blematisch.
Untersuchung
Das Chargieren der Vorstoffe aufgrund von Erfahrungswerten und visueller Be-urteilung hat sich in der Praxis als Metho-de erwiesen, die trotz nicht vorhandener messtechnischer Überwachung in Bezug auf Prozessdauer und Schmelzertrag zu guten Ergebnissen führt. Diese Vorge-hensweise setzt neben einem tiefen Pro-zessverständnis ein häufiges Öffnen des Schmelzofens voraus. Durch die kontinu-ierliche Entlüftung kommt es bei geöffne-ter Arbeitstür zu einem Falschluftvolu-menstrom, der den Ofen durchströmt und Wärme über das Abgas aus dem Ofen transportiert.
Weiterhin kann es aufgrund einge-schränkter messtechnischer Überwa-chung zu einer ineffizienten Wahl der Chargierzeitpunkte kommen. Wenn der Chargierzeitpunkt zu früh gewählt wird, ist nicht ausreichend Volumen im Ofen vorhanden, um die nächste Teilcharge aufzunehmen. Der Ofen muss geschlos-sen und zu einem späteren Zeitpunkt er-neut geöffnet werden.
Zur Lösung dieser Problemstellung soll eine Messgröße ermittelt werden, die zur nicht-invasiven Beurteilung des Schmelz-zustandes geeignet ist. Dadurch können eine effiziente Bestimmung der Chargier-zeitpunkte bei geschlossener Arbeitstür erfolgen und eine Reduzierung der Tür-öffnungszeit sowie der Prozessdauer er-reicht werden.
Aufgrund von Verweisen in [1, 4, 5] wur-den die Parameter Abgastemperatur, Tem-peratur der Ofenhülle und Leistungsauf-nahme des Trommelantriebs auf Eignung zur nicht-invasiven Beurteilung geprüft. Theoretisch ist die Bestimmung der Tem-peratur des Aluminiums bzw. der vom Aluminium aufgenommen Energie anhand der Temperatur des Abgases oder der Ofenhülle möglich. Werden die ein- und ausgehenden Energieströme bilanziert, ergeben sich die im Ofen verbleibende Energie sowie die Temperatur des Alumi-niums. Praktisch ist diese Methode je-doch aus den folgenden Gründen nur be-dingt umsetzbar: > Die genaue Zusammensetzung der
Vorstoffe, insbesondere der Anteil or-ganischer Fremdstoffe, die je nach Schrottsorte einen hohen Energiege-halt aufweisen (Farben, Lacke, Öle,
Papier, Polymere, vgl. [7]), ist unbe-kannt.
> Die Ofenwand unterliegt durch fort-laufenden Kontakt mit Abdecksalzen und Vorstoffen einem kontinuierlichen Verschleiß, wodurch sich der Wärme-durchgang durch die Ofenwand stän-dig, aber nicht gleichmäßig über die gesamte Fläche des Mantels verän-dert [3].
> Der Ofen ist gegenüber seiner Umge-bung nicht abgedichtet. Über die Ofen-tür und einen Ringspalt zwischen Trommel und Abgaskanal wird ein un-bekannter Falschluftstrom ins System eingebracht [3].
Demnach wird die genaue Beurteilung des Schmelzzustandes aufgrund der Energie-bilanz für das vorliegende System als un-geeignet bewertet.
Die Bestimmung der Aufnahme der elektrischen Leistung des Trommelan-triebs ist mit geringem messtechnischem Aufwand verbunden und wird nicht direkt von den thermischen Vorgängen im Ofen beeinflusst. Die zur Bewegung der Trom-mel notwendige Energie ist von der Um-drehungszahl, der Vorstoffmasse und dem Zustand des Vorstoffes in der Trom-mel abhängig [3]. Um die Eignung für ei-ne Bestimmung der Chargierzeitpunkte zu prüfen, wurden Untersuchungen an einem Drehtrommelofen während des Schmelzprozesses durchgeführt und alle relevanten Größen messtechnisch er-fasst. Bild 4 stellt die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Ofenantriebs (graue Kurve) von der Vorstoffmasse, der Drehgeschwindigkeit (rote Kurve) und des Aggregatzustandes der Vorstoffe dar.
In Bereich A ist zunächst ersichtlich, dass beim Einbringen der Teilchargen (hell-blaue Linie) die Leistungsaufnahme ohne den Einfluss anderer Mechanismen steigt. In Bereich C lässt sich der Einfluss der Drehgeschwindigkeit erkennen. Bei einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit ver-ringert sich die Leistungsaufnahme.
Der Einfluss des Aggregatzustandes der Vorstoffe ist u. a. in Bereich B ersicht-lich. Die ungeschmolzenen Vorstoffe rei-ben an der Ofenwand und den Rührkör-pern. Beim Übergang von der festen in die flüssige Phase sinkt der Reibungswi-derstand zwischen Ofenwand und Alumi-nium. Bei gleicher Masse muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Trommel zu bewegen. Mit steigendem An-teil flüssiger Legierung wird die Abnahme der Leistungsaufnahme geringer. Auch nach vollständigem Übergang der Vorstof-fe in die flüssige Phase sinkt die Leis-tungsaufnahme so lange, bis die Schmel-
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TECHNOLOGIE & TRENDS
häufigsten verwendeten Chargenzusam-mensetzung, festgelegt. Der Gewichtsan-teil der Altschrotte liegt bei 50 %. Die Altschrotte sind größtenteils Bleche mit niedriger Schüttdichte und variierendem Anteil organischer Anhaftungen. Die Neu-schrotte bestehen überwiegend aus Kreislaufmaterial der angeschlossenen Gießerei. Je nach Beschaffenheit der Vor-stoffe werden die Chargen in 8 bis 10 Teilchargen zu je 1,3 bis 2 t aufgeteilt.
Das Einbringen der Teilchargen erfolgt so schnell wie möglich. Nach dem Ein-bringen einer Teilcharge befinden sich die Vorstoffe im vorderen Bereich des Ofens (siehe Bild 2). Bevor eine weitere Teilchar-ge chargiert werden kann, müssen die im Ofen befindlichen Vorstoffe in den hinte-ren Teil der Trommel gefördert werden.
Bei allen Teilchargen ist ein unkontrol-liertes Abbrennen bzw. ein zu schnelles Verbrennen unter Sauerstoffmangel der Fremdstoffe zu vermeiden. Dazu wird der Ofen bei niedriger Umdrehungsgeschwin-digkeit und möglichst geringer Arbeits-temperatur, d. h. niedrigem Energieein-trag durch den Brenner, betrieben. Um eine zu hohe Konzentration von Schad-gasen zu vermeiden, wird das Abgas emis-sionstechnisch überwacht. Das Einbrin-gen weiterer Vorstoffe erfolgt erst, wenn alle organischen Fremdstoffe der im Ofen befindlichen Vorstoffe thermisch entfernt wurden. Dadurch wird zusätzlich ein Sau-erstoffmangel im Ofeninnenraum vermie-den, der durch ein zu schnelles Abbren-nen großer Mengen organischer Bestand-teile entsteht.
Die Kapazität des Ofens ist aufgrund der geringen Schüttdichte der Altschrot-te nach dem Einbringen von ca. 5 bis 7 Teilchargen ausgelastet. Die folgenden Teilchargen können erst eingebracht wer-den, wenn die Vorstoffe in sich zusam-mengesackt sind. Dieser Punkt der Volu-menreduzierung wird aufgrund von Erfah-rungswerten der Mitarbeiter bzw. einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes bei geöffneter Arbeitstür bestimmt. Nach dem Einbringen aller Teilchargen werden die Vorstoffe auf Schmelztemperatur er-hitzt, geschmolzen und für den Transport sowie die weitere Verarbeitung überhitzt. Nachdem die gewünschte Temperatur er-reicht ist, werden die Schmelze in einen Tiegelofen und die Salzschlacke in einen Auffangkübel abgeführt.
Der beschriebene Prozess ist im Aus-gangszustand sehr energieintensiv und kaum reproduzierbar. Bild 3 zeigt die Ofen-reisedauer für 24 Chargen mit Altschrott-anteilen zwischen 35 und 60 %. Die Dauer der Ofenreisen beträgt zwischen 4,1 und 7,5 h. Der Energiebedarf variiert zwischen
ze die in Bezug auf den Energieeintrag maximal mögliche Temperatur erreicht hat. Dieser Zusammenhang beruht auf der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Schmelze [6]. Um eine flexible Wahl der Vorstoffzusammensetzung zu ermög-lichen, berücksichtigt die entwickelte Me-thode den Verlauf der Leistungsaufnah-me. Demnach wird zunächst ein Leis-tungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen optimalen Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser Be-reich ergibt sich aufgrund der Zeitpunkte, zu denen die Mitarbeiter, basierend auf der visuellen Beurteilung der Schmelze, den Zustand der Schmelze und des Ofens als optimal zur Aufnahme der nächsten Teilcharge bewerten. Er liegt bei einer Ab-nahme der Leistung zwischen 30 und 50 % [3]. Dieser relativ große Leistungs-bereich erleichtert die praktische Anwen-dung. Auf Basis dieses Leistungsberei-ches wurden Pilotofenreisen durchge-führt, bei denen das Chargieren aufgrund der Abnahme der Leistung erfolgte. Bild 5 zeigt den untersuchten Drehtrom-melofen und den Verlauf der Leistungs-aufnahme inklusive des empfohlenen Leistungsbereiches.
Die Leistungsaufnahme wurde im Ver-lauf der Ofenreise überwacht. Das Char-gieren der Teilchargen 1 bis 6 erfolgte auf-grund der visuellen Beurteilung des Abga-ses und der Emissionsüberwachung. Der Verlauf der elektrischen Leistung in Bild 5 beginnt bei der siebten Teilcharge. Bei ei-ner Abnahme um jeweils 35 % wurde der Mitarbeiter informiert, dass laut Leistungs-aufnahme die nächste Teilcharge einge-bracht werden kann (Bild 5, grüne Punkte). Die visuelle Beurteilung des Schmelzzu-standes durch einen erfahrenen Ofenfah-rer diente als Verifikation, ob der Zustand der Schmelze zum Einbringen weiterer Vor-stoffe geeignet ist. Das Chargieren (Bild 5, blauer Punkt) erfolgte bei der vier-ten Teilcharge kurz nach und bei den drei folgenden innerhalb des zuvor theoretisch bestimmten optimalen Bereichs (Bild 5, der optimale Bereich liegt zwischen dem grü-nen und dem roten Punkt).
Mit der praktischen Untersuchung konnte die Annahme, dass bei einer Ab-nahme der elektrischen Leistung zwi-schen 30 und 50 % das Volumen der Vor-stoffe weit genug verringert ist, um eine neue Teilcharge aufzunehmen, verifiziert werden. Weiterhin wurde verdeutlicht, dass das leistungsabhängige Chargieren eine geeignete Methode zur Wahl der Chargierzeitpunkte und analog der Redu-zierung der Ofenreisedauer und Türöff-nungszeiten ist.
Zur Anwendung der entwickelten Me-
thodik wurde ein Drehtrommelofen um-gerüstet. Der Verlauf der elektrischen Leistung wird über einen nachgerüsteten Leistungsanalysator aufgenommen und auf einem Monitor am Bedienfeld des Ofens ausgegeben. Je nach Abnahme der elektrischen Leistung wird dem Ofenbe-diener signalisiert, ob sich der Ofen im optimalen Leistungsbereich befindet. Zur Bestimmung des Potenzials in Bezug auf eine Reduzierung des Energiebedarfs und einer Produktivitätssteigerung wurden weitere Ofenreisen durchgeführt. Die Er-gebnisse werden im Folgenden darge-stellt.
Ergebnisse
Die Messdaten von 24 Ofenreisen mit konventioneller Vorgehensweise wurden mit Daten von 9 Ofenreisen verglichen, die nach der leistungsorientierten Metho-dik durchgeführt wurden. Ofenreisen mit längeren Standzeiten durch materialfluss-bedingte Störungen wurden nicht mit in den Vergleich einbezogen. Bild 6 zeigt die Ergebnisse für die Dauer der Ofenreisen und den Energiebedarf im Vergleich.
In Bezug auf die konventionelle Me-thodik betrug die Dauer im Schnitt 5,5 h bei einem spezifischen Energiebedarf von 540 kWh/t Legierung. Aufgrund der leis-tungsorientierten Vorgehensweise konn-ten die Ofenreisedauer auf durchschnitt-lich 4,6 h und der Energiebedarf auf 440 kWh/t Legierung gesenkt werden. Dies entspricht einer Verringerung der Prozessdauer um 16,3 % sowie einer Sen-kung des spezifischen Energiebedarfs um 18,5 %. Darüber hinaus konnte die Streu-ung der Chargenzeiten deutlich verringert werden. Bild 6 veranschaulicht dies über die farbigen Flächen. Eine geringere Streuung vereinfacht die Abstimmung zwi-schen dem Schmelz- und seinem Folge-prozess. Eine ausführlichere Darstellung sowie weitere Ergebnisse können [3] ent-nommen werden.
Zusammenfassung
Mit dem leistungsabhängigen Chargieren wurde eine Methode entwickelt, die eine nicht-invasive Beurteilung des Schmelz-zustandes im Drehtrommelofen und damit einhergehend eine Verringerung der Ofen-reisedauer und des Energiebedarfs er-möglicht. Zur Herleitung dieser Methode wurden verschiedene Ofenreisen beob-achtet und analysiert. Aufgrund der Be-schaffenheit der Vorstoffe und der be-grenzten Kapazität des Ofens müssen die Vorstoffe in mehreren Teilchargen in den Ofen eingebracht werden. Dabei stellte
sich heraus, dass die Mitarbeiter die Char-gierzeitpunkte aufgrund einer einge-schränkten messtechnischen Überwa-chung mithilfe ihres Erfahrungswissens und einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes wählen. Diese Vorgehens-weise ist insbesondere beim Schmelzen von Altschrotten kaum reproduzierbar. Infolgedessen variieren Dauer und Ener-giebedarf einzelner Ofenreisen teilweise erheblich.
Bei der Untersuchung verschiedener Ofenparameter wurde die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Trommelan-triebs von der im Ofen befindlichen Vor-stoffmasse, der Drehgeschwindigkeit und dem Aggregatzustand der Vorstoffe er-sichtlich. Aufgrund dieser Erkenntnis wur-de ein Leistungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen effizienten Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser liegt bei einer Abnahme der Leis-tung des Ofenantriebs zwischen 30 und 50 %. Zur Verifikation wurden Versuche durchgeführt, bei denen der Chargierzeit-punkt aufgrund der Leistungsaufnahme gewählt wurde. Der optimale Chargierzeit-punkt konnte ohne ein Öffnen des Ofens reproduzierbar bestimmt werden. Es kam zu einer durchschnittlichen Verringerung der Ofenreisedauer um 16,3 %. Der Ener-giebedarf konnte um 18,5 % gesenkt wer-den.
M.Sc. Kai Bloemen, Dipl.-Wirtsch.-Ing. M.Sc. Felix Ebersold, Prof. Dr. Jens Hes-selbach, Fachgebiet Umweltgerechte Pro-dukte und Prozesse, Universität Kassel
Literatur:[1] WVM. n. d.: Produktion von Primär- und Sekundäraluminium in Deutschland in den Jahren 2006 bis 2015 (in 1000 Tonnen). Statista. Zugriff am 14. November 2016. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/197960/umfra-ge/produktion-von-primaer-und-sekun- daeraluminium-in-deutschland/.[2] Krone, K.: Aluminium-Recycling. Vom Vorstoff bis zur fertigen Legierung. Alumi-nium-Verlag, Düsseldorf, 2000.[3] Bloemen, K.: Klima- und energieeffizi-ente Bereitstellung von Flüssigaluminium für den Druckgießprozess. Dissertation, Universität Kassel, 2017.[4] Schmitz, C.: Handbook of aluminium recycling. Mechanical preparation, metal-lurgical processing, heat treatment. 2. Auf-lage. Vulkan-Verlag, Essen, 2014.[5] Zhou, Bo: Modelling the melting of post-consumer scrap within a rotary melting furnace for aluminium recycling. Delft Uni-versity of Technology, 2005.[6] Yao, T. P.: Die Viskosität metallischer
400 und 800 kWh/t Legierung. Neben ei-ner schwankenden Ausbringung ist die große Streuung der Prozesszeit auch für die Versorgung der nachgelagerten Druck-gießanlagen mit Aluminiumschmelze pro-blematisch.
Untersuchung
Das Chargieren der Vorstoffe aufgrund von Erfahrungswerten und visueller Be-urteilung hat sich in der Praxis als Metho-de erwiesen, die trotz nicht vorhandener messtechnischer Überwachung in Bezug auf Prozessdauer und Schmelzertrag zu guten Ergebnissen führt. Diese Vorge-hensweise setzt neben einem tiefen Pro-zessverständnis ein häufiges Öffnen des Schmelzofens voraus. Durch die kontinu-ierliche Entlüftung kommt es bei geöffne-ter Arbeitstür zu einem Falschluftvolu-menstrom, der den Ofen durchströmt und Wärme über das Abgas aus dem Ofen transportiert.
Weiterhin kann es aufgrund einge-schränkter messtechnischer Überwa-chung zu einer ineffizienten Wahl der Chargierzeitpunkte kommen. Wenn der Chargierzeitpunkt zu früh gewählt wird, ist nicht ausreichend Volumen im Ofen vorhanden, um die nächste Teilcharge aufzunehmen. Der Ofen muss geschlos-sen und zu einem späteren Zeitpunkt er-neut geöffnet werden.
Zur Lösung dieser Problemstellung soll eine Messgröße ermittelt werden, die zur nicht-invasiven Beurteilung des Schmelz-zustandes geeignet ist. Dadurch können eine effiziente Bestimmung der Chargier-zeitpunkte bei geschlossener Arbeitstür erfolgen und eine Reduzierung der Tür-öffnungszeit sowie der Prozessdauer er-reicht werden.
Aufgrund von Verweisen in [1, 4, 5] wur-den die Parameter Abgastemperatur, Tem-peratur der Ofenhülle und Leistungsauf-nahme des Trommelantriebs auf Eignung zur nicht-invasiven Beurteilung geprüft. Theoretisch ist die Bestimmung der Tem-peratur des Aluminiums bzw. der vom Aluminium aufgenommen Energie anhand der Temperatur des Abgases oder der Ofenhülle möglich. Werden die ein- und ausgehenden Energieströme bilanziert, ergeben sich die im Ofen verbleibende Energie sowie die Temperatur des Alumi-niums. Praktisch ist diese Methode je-doch aus den folgenden Gründen nur be-dingt umsetzbar: > Die genaue Zusammensetzung der
Vorstoffe, insbesondere der Anteil or-ganischer Fremdstoffe, die je nach Schrottsorte einen hohen Energiege-halt aufweisen (Farben, Lacke, Öle,
Papier, Polymere, vgl. [7]), ist unbe-kannt.
> Die Ofenwand unterliegt durch fort-laufenden Kontakt mit Abdecksalzen und Vorstoffen einem kontinuierlichen Verschleiß, wodurch sich der Wärme-durchgang durch die Ofenwand stän-dig, aber nicht gleichmäßig über die gesamte Fläche des Mantels verän-dert [3].
> Der Ofen ist gegenüber seiner Umge-bung nicht abgedichtet. Über die Ofen-tür und einen Ringspalt zwischen Trommel und Abgaskanal wird ein un-bekannter Falschluftstrom ins System eingebracht [3].
Demnach wird die genaue Beurteilung des Schmelzzustandes aufgrund der Energie-bilanz für das vorliegende System als un-geeignet bewertet.
Die Bestimmung der Aufnahme der elektrischen Leistung des Trommelan-triebs ist mit geringem messtechnischem Aufwand verbunden und wird nicht direkt von den thermischen Vorgängen im Ofen beeinflusst. Die zur Bewegung der Trom-mel notwendige Energie ist von der Um-drehungszahl, der Vorstoffmasse und dem Zustand des Vorstoffes in der Trom-mel abhängig [3]. Um die Eignung für ei-ne Bestimmung der Chargierzeitpunkte zu prüfen, wurden Untersuchungen an einem Drehtrommelofen während des Schmelzprozesses durchgeführt und alle relevanten Größen messtechnisch er-fasst. Bild 4 stellt die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Ofenantriebs (graue Kurve) von der Vorstoffmasse, der Drehgeschwindigkeit (rote Kurve) und des Aggregatzustandes der Vorstoffe dar.
In Bereich A ist zunächst ersichtlich, dass beim Einbringen der Teilchargen (hell-blaue Linie) die Leistungsaufnahme ohne den Einfluss anderer Mechanismen steigt. In Bereich C lässt sich der Einfluss der Drehgeschwindigkeit erkennen. Bei einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit ver-ringert sich die Leistungsaufnahme.
Der Einfluss des Aggregatzustandes der Vorstoffe ist u. a. in Bereich B ersicht-lich. Die ungeschmolzenen Vorstoffe rei-ben an der Ofenwand und den Rührkör-pern. Beim Übergang von der festen in die flüssige Phase sinkt der Reibungswi-derstand zwischen Ofenwand und Alumi-nium. Bei gleicher Masse muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Trommel zu bewegen. Mit steigendem An-teil flüssiger Legierung wird die Abnahme der Leistungsaufnahme geringer. Auch nach vollständigem Übergang der Vorstof-fe in die flüssige Phase sinkt die Leis-tungsaufnahme so lange, bis die Schmel-
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häufigsten verwendeten Chargenzusam-mensetzung, festgelegt. Der Gewichtsan-teil der Altschrotte liegt bei 50 %. Die Altschrotte sind größtenteils Bleche mit niedriger Schüttdichte und variierendem Anteil organischer Anhaftungen. Die Neu-schrotte bestehen überwiegend aus Kreislaufmaterial der angeschlossenen Gießerei. Je nach Beschaffenheit der Vor-stoffe werden die Chargen in 8 bis 10 Teilchargen zu je 1,3 bis 2 t aufgeteilt.
Das Einbringen der Teilchargen erfolgt so schnell wie möglich. Nach dem Ein-bringen einer Teilcharge befinden sich die Vorstoffe im vorderen Bereich des Ofens (siehe Bild 2). Bevor eine weitere Teilchar-ge chargiert werden kann, müssen die im Ofen befindlichen Vorstoffe in den hinte-ren Teil der Trommel gefördert werden.
Bei allen Teilchargen ist ein unkontrol-liertes Abbrennen bzw. ein zu schnelles Verbrennen unter Sauerstoffmangel der Fremdstoffe zu vermeiden. Dazu wird der Ofen bei niedriger Umdrehungsgeschwin-digkeit und möglichst geringer Arbeits-temperatur, d. h. niedrigem Energieein-trag durch den Brenner, betrieben. Um eine zu hohe Konzentration von Schad-gasen zu vermeiden, wird das Abgas emis-sionstechnisch überwacht. Das Einbrin-gen weiterer Vorstoffe erfolgt erst, wenn alle organischen Fremdstoffe der im Ofen befindlichen Vorstoffe thermisch entfernt wurden. Dadurch wird zusätzlich ein Sau-erstoffmangel im Ofeninnenraum vermie-den, der durch ein zu schnelles Abbren-nen großer Mengen organischer Bestand-teile entsteht.
Die Kapazität des Ofens ist aufgrund der geringen Schüttdichte der Altschrot-te nach dem Einbringen von ca. 5 bis 7 Teilchargen ausgelastet. Die folgenden Teilchargen können erst eingebracht wer-den, wenn die Vorstoffe in sich zusam-mengesackt sind. Dieser Punkt der Volu-menreduzierung wird aufgrund von Erfah-rungswerten der Mitarbeiter bzw. einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes bei geöffneter Arbeitstür bestimmt. Nach dem Einbringen aller Teilchargen werden die Vorstoffe auf Schmelztemperatur er-hitzt, geschmolzen und für den Transport sowie die weitere Verarbeitung überhitzt. Nachdem die gewünschte Temperatur er-reicht ist, werden die Schmelze in einen Tiegelofen und die Salzschlacke in einen Auffangkübel abgeführt.
Der beschriebene Prozess ist im Aus-gangszustand sehr energieintensiv und kaum reproduzierbar. Bild 3 zeigt die Ofen-reisedauer für 24 Chargen mit Altschrott-anteilen zwischen 35 und 60 %. Die Dauer der Ofenreisen beträgt zwischen 4,1 und 7,5 h. Der Energiebedarf variiert zwischen
ze die in Bezug auf den Energieeintrag maximal mögliche Temperatur erreicht hat. Dieser Zusammenhang beruht auf der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Schmelze [6]. Um eine flexible Wahl der Vorstoffzusammensetzung zu ermög-lichen, berücksichtigt die entwickelte Me-thode den Verlauf der Leistungsaufnah-me. Demnach wird zunächst ein Leis-tungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen optimalen Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser Be-reich ergibt sich aufgrund der Zeitpunkte, zu denen die Mitarbeiter, basierend auf der visuellen Beurteilung der Schmelze, den Zustand der Schmelze und des Ofens als optimal zur Aufnahme der nächsten Teilcharge bewerten. Er liegt bei einer Ab-nahme der Leistung zwischen 30 und 50 % [3]. Dieser relativ große Leistungs-bereich erleichtert die praktische Anwen-dung. Auf Basis dieses Leistungsberei-ches wurden Pilotofenreisen durchge-führt, bei denen das Chargieren aufgrund der Abnahme der Leistung erfolgte. Bild 5 zeigt den untersuchten Drehtrom-melofen und den Verlauf der Leistungs-aufnahme inklusive des empfohlenen Leistungsbereiches.
Die Leistungsaufnahme wurde im Ver-lauf der Ofenreise überwacht. Das Char-gieren der Teilchargen 1 bis 6 erfolgte auf-grund der visuellen Beurteilung des Abga-ses und der Emissionsüberwachung. Der Verlauf der elektrischen Leistung in Bild 5 beginnt bei der siebten Teilcharge. Bei ei-ner Abnahme um jeweils 35 % wurde der Mitarbeiter informiert, dass laut Leistungs-aufnahme die nächste Teilcharge einge-bracht werden kann (Bild 5, grüne Punkte). Die visuelle Beurteilung des Schmelzzu-standes durch einen erfahrenen Ofenfah-rer diente als Verifikation, ob der Zustand der Schmelze zum Einbringen weiterer Vor-stoffe geeignet ist. Das Chargieren (Bild 5, blauer Punkt) erfolgte bei der vier-ten Teilcharge kurz nach und bei den drei folgenden innerhalb des zuvor theoretisch bestimmten optimalen Bereichs (Bild 5, der optimale Bereich liegt zwischen dem grü-nen und dem roten Punkt).
Mit der praktischen Untersuchung konnte die Annahme, dass bei einer Ab-nahme der elektrischen Leistung zwi-schen 30 und 50 % das Volumen der Vor-stoffe weit genug verringert ist, um eine neue Teilcharge aufzunehmen, verifiziert werden. Weiterhin wurde verdeutlicht, dass das leistungsabhängige Chargieren eine geeignete Methode zur Wahl der Chargierzeitpunkte und analog der Redu-zierung der Ofenreisedauer und Türöff-nungszeiten ist.
Zur Anwendung der entwickelten Me-
thodik wurde ein Drehtrommelofen um-gerüstet. Der Verlauf der elektrischen Leistung wird über einen nachgerüsteten Leistungsanalysator aufgenommen und auf einem Monitor am Bedienfeld des Ofens ausgegeben. Je nach Abnahme der elektrischen Leistung wird dem Ofenbe-diener signalisiert, ob sich der Ofen im optimalen Leistungsbereich befindet. Zur Bestimmung des Potenzials in Bezug auf eine Reduzierung des Energiebedarfs und einer Produktivitätssteigerung wurden weitere Ofenreisen durchgeführt. Die Er-gebnisse werden im Folgenden darge-stellt.
Ergebnisse
Die Messdaten von 24 Ofenreisen mit konventioneller Vorgehensweise wurden mit Daten von 9 Ofenreisen verglichen, die nach der leistungsorientierten Metho-dik durchgeführt wurden. Ofenreisen mit längeren Standzeiten durch materialfluss-bedingte Störungen wurden nicht mit in den Vergleich einbezogen. Bild 6 zeigt die Ergebnisse für die Dauer der Ofenreisen und den Energiebedarf im Vergleich.
In Bezug auf die konventionelle Me-thodik betrug die Dauer im Schnitt 5,5 h bei einem spezifischen Energiebedarf von 540 kWh/t Legierung. Aufgrund der leis-tungsorientierten Vorgehensweise konn-ten die Ofenreisedauer auf durchschnitt-lich 4,6 h und der Energiebedarf auf 440 kWh/t Legierung gesenkt werden. Dies entspricht einer Verringerung der Prozessdauer um 16,3 % sowie einer Sen-kung des spezifischen Energiebedarfs um 18,5 %. Darüber hinaus konnte die Streu-ung der Chargenzeiten deutlich verringert werden. Bild 6 veranschaulicht dies über die farbigen Flächen. Eine geringere Streuung vereinfacht die Abstimmung zwi-schen dem Schmelz- und seinem Folge-prozess. Eine ausführlichere Darstellung sowie weitere Ergebnisse können [3] ent-nommen werden.
Zusammenfassung
Mit dem leistungsabhängigen Chargieren wurde eine Methode entwickelt, die eine nicht-invasive Beurteilung des Schmelz-zustandes im Drehtrommelofen und damit einhergehend eine Verringerung der Ofen-reisedauer und des Energiebedarfs er-möglicht. Zur Herleitung dieser Methode wurden verschiedene Ofenreisen beob-achtet und analysiert. Aufgrund der Be-schaffenheit der Vorstoffe und der be-grenzten Kapazität des Ofens müssen die Vorstoffe in mehreren Teilchargen in den Ofen eingebracht werden. Dabei stellte
sich heraus, dass die Mitarbeiter die Char-gierzeitpunkte aufgrund einer einge-schränkten messtechnischen Überwa-chung mithilfe ihres Erfahrungswissens und einer visuellen Beurteilung des Schmelzgutes wählen. Diese Vorgehens-weise ist insbesondere beim Schmelzen von Altschrotten kaum reproduzierbar. Infolgedessen variieren Dauer und Ener-giebedarf einzelner Ofenreisen teilweise erheblich.
Bei der Untersuchung verschiedener Ofenparameter wurde die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Trommelan-triebs von der im Ofen befindlichen Vor-stoffmasse, der Drehgeschwindigkeit und dem Aggregatzustand der Vorstoffe er-sichtlich. Aufgrund dieser Erkenntnis wur-de ein Leistungsbereich ermittelt, der in Bezug auf den Schmelzzustand auf einen effizienten Chargierzeitpunkt hinweist. Dieser liegt bei einer Abnahme der Leis-tung des Ofenantriebs zwischen 30 und 50 %. Zur Verifikation wurden Versuche durchgeführt, bei denen der Chargierzeit-punkt aufgrund der Leistungsaufnahme gewählt wurde. Der optimale Chargierzeit-punkt konnte ohne ein Öffnen des Ofens reproduzierbar bestimmt werden. Es kam zu einer durchschnittlichen Verringerung der Ofenreisedauer um 16,3 %. Der Ener-giebedarf konnte um 18,5 % gesenkt wer-den.
M.Sc. Kai Bloemen, Dipl.-Wirtsch.-Ing. M.Sc. Felix Ebersold, Prof. Dr. Jens Hes-selbach, Fachgebiet Umweltgerechte Pro-dukte und Prozesse, Universität Kassel
Literatur:[1] WVM. n. d.: Produktion von Primär- und Sekundäraluminium in Deutschland in den Jahren 2006 bis 2015 (in 1000 Tonnen). Statista. Zugriff am 14. November 2016. Verfügbar unter https://de.statista.com/statistik/daten/studie/197960/umfra-ge/produktion-von-primaer-und-sekun- daeraluminium-in-deutschland/.[2] Krone, K.: Aluminium-Recycling. Vom Vorstoff bis zur fertigen Legierung. Alumi-nium-Verlag, Düsseldorf, 2000.[3] Bloemen, K.: Klima- und energieeffizi-ente Bereitstellung von Flüssigaluminium für den Druckgießprozess. Dissertation, Universität Kassel, 2017.[4] Schmitz, C.: Handbook of aluminium recycling. Mechanical preparation, metal-lurgical processing, heat treatment. 2. Auf-lage. Vulkan-Verlag, Essen, 2014.[5] Zhou, Bo: Modelling the melting of post-consumer scrap within a rotary melting furnace for aluminium recycling. Delft Uni-versity of Technology, 2005.[6] Yao, T. P.: Die Viskosität metallischer
400 und 800 kWh/t Legierung. Neben ei-ner schwankenden Ausbringung ist die große Streuung der Prozesszeit auch für die Versorgung der nachgelagerten Druck-gießanlagen mit Aluminiumschmelze pro-blematisch.
Untersuchung
Das Chargieren der Vorstoffe aufgrund von Erfahrungswerten und visueller Be-urteilung hat sich in der Praxis als Metho-de erwiesen, die trotz nicht vorhandener messtechnischer Überwachung in Bezug auf Prozessdauer und Schmelzertrag zu guten Ergebnissen führt. Diese Vorge-hensweise setzt neben einem tiefen Pro-zessverständnis ein häufiges Öffnen des Schmelzofens voraus. Durch die kontinu-ierliche Entlüftung kommt es bei geöffne-ter Arbeitstür zu einem Falschluftvolu-menstrom, der den Ofen durchströmt und Wärme über das Abgas aus dem Ofen transportiert.
Weiterhin kann es aufgrund einge-schränkter messtechnischer Überwa-chung zu einer ineffizienten Wahl der Chargierzeitpunkte kommen. Wenn der Chargierzeitpunkt zu früh gewählt wird, ist nicht ausreichend Volumen im Ofen vorhanden, um die nächste Teilcharge aufzunehmen. Der Ofen muss geschlos-sen und zu einem späteren Zeitpunkt er-neut geöffnet werden.
Zur Lösung dieser Problemstellung soll eine Messgröße ermittelt werden, die zur nicht-invasiven Beurteilung des Schmelz-zustandes geeignet ist. Dadurch können eine effiziente Bestimmung der Chargier-zeitpunkte bei geschlossener Arbeitstür erfolgen und eine Reduzierung der Tür-öffnungszeit sowie der Prozessdauer er-reicht werden.
Aufgrund von Verweisen in [1, 4, 5] wur-den die Parameter Abgastemperatur, Tem-peratur der Ofenhülle und Leistungsauf-nahme des Trommelantriebs auf Eignung zur nicht-invasiven Beurteilung geprüft. Theoretisch ist die Bestimmung der Tem-peratur des Aluminiums bzw. der vom Aluminium aufgenommen Energie anhand der Temperatur des Abgases oder der Ofenhülle möglich. Werden die ein- und ausgehenden Energieströme bilanziert, ergeben sich die im Ofen verbleibende Energie sowie die Temperatur des Alumi-niums. Praktisch ist diese Methode je-doch aus den folgenden Gründen nur be-dingt umsetzbar: > Die genaue Zusammensetzung der
Vorstoffe, insbesondere der Anteil or-ganischer Fremdstoffe, die je nach Schrottsorte einen hohen Energiege-halt aufweisen (Farben, Lacke, Öle,
Papier, Polymere, vgl. [7]), ist unbe-kannt.
> Die Ofenwand unterliegt durch fort-laufenden Kontakt mit Abdecksalzen und Vorstoffen einem kontinuierlichen Verschleiß, wodurch sich der Wärme-durchgang durch die Ofenwand stän-dig, aber nicht gleichmäßig über die gesamte Fläche des Mantels verän-dert [3].
> Der Ofen ist gegenüber seiner Umge-bung nicht abgedichtet. Über die Ofen-tür und einen Ringspalt zwischen Trommel und Abgaskanal wird ein un-bekannter Falschluftstrom ins System eingebracht [3].
Demnach wird die genaue Beurteilung des Schmelzzustandes aufgrund der Energie-bilanz für das vorliegende System als un-geeignet bewertet.
Die Bestimmung der Aufnahme der elektrischen Leistung des Trommelan-triebs ist mit geringem messtechnischem Aufwand verbunden und wird nicht direkt von den thermischen Vorgängen im Ofen beeinflusst. Die zur Bewegung der Trom-mel notwendige Energie ist von der Um-drehungszahl, der Vorstoffmasse und dem Zustand des Vorstoffes in der Trom-mel abhängig [3]. Um die Eignung für ei-ne Bestimmung der Chargierzeitpunkte zu prüfen, wurden Untersuchungen an einem Drehtrommelofen während des Schmelzprozesses durchgeführt und alle relevanten Größen messtechnisch er-fasst. Bild 4 stellt die Abhängigkeit der Leistungsaufnahme des Ofenantriebs (graue Kurve) von der Vorstoffmasse, der Drehgeschwindigkeit (rote Kurve) und des Aggregatzustandes der Vorstoffe dar.
In Bereich A ist zunächst ersichtlich, dass beim Einbringen der Teilchargen (hell-blaue Linie) die Leistungsaufnahme ohne den Einfluss anderer Mechanismen steigt. In Bereich C lässt sich der Einfluss der Drehgeschwindigkeit erkennen. Bei einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit ver-ringert sich die Leistungsaufnahme.
Der Einfluss des Aggregatzustandes der Vorstoffe ist u. a. in Bereich B ersicht-lich. Die ungeschmolzenen Vorstoffe rei-ben an der Ofenwand und den Rührkör-pern. Beim Übergang von der festen in die flüssige Phase sinkt der Reibungswi-derstand zwischen Ofenwand und Alumi-nium. Bei gleicher Masse muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Trommel zu bewegen. Mit steigendem An-teil flüssiger Legierung wird die Abnahme der Leistungsaufnahme geringer. Auch nach vollständigem Übergang der Vorstof-fe in die flüssige Phase sinkt die Leis-tungsaufnahme so lange, bis die Schmel-
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30 Do Christi Himmelfahrt
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Juni
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15 Do Mariä Himmelfahrt
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September
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Oktober
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3 Do Tag der Deutschen Einheit
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31 Do Reformationstag
November
1 Fr Allerheiligen
2 Sa
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20 Mi Buß - und Bettag
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Dezember
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24 Di Heiligabend
25 Mi 1. Weihnachtstag
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Januar 2021
1 Mi Neujahr
2 Do
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6 Mo Heilige Drei Könige
2
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950 Spritzmaschinen zum Ausbes-sern von Kupolöfen
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