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In einem Aluminium (Al)-Schmelzofen sind der Füllstand des Schmelzbades und die Oxidschichtmenge mit Kontaktsensoren nicht überwachbar, da das Schmelzbad aufgrund der hohen Haltebereich-Temperaturen von über 600 °C nicht zugänglich ist. Deshalb wird ein Online-Überwachungssystem des Aluminium-Schmelzbades mithilfe optischer Sensoren erforscht. Dafür wird das Schmelzbad mit geeigneten optischen Messsystemen identifiziert. Schließlich werden durch Bildanalyse-Algorithmen die Höhenänderung der Schmelze herausgearbeitet. Zudem werden Oxidschichten im Ofen auf der Badoberfläche mithilfe der Algorithmen detektiert. The melt level and oxide layer quantity in an aluminum melting furnace cannot be monitored by contact sensors, since the melting bath is not accessible due to the high holding temperature (above 600 °C). Therefore, the method of monitoring the melting bath by means of optical sensors is investigated for the first time. For this purpose, suitable optical measuring systems can be applied which will be able to record the melting bath. The height change of the melt is to be elaborated by means of image analysis and any oxide layer on the bath surface is to be detected.

In this study, a novel metal matrix composite based on 60 vol% 316L stainless steel and 40 vol% MgO manufactured by powder metallurgy technology was developed. The corrosion resistance of the developed steel&ndash, MgO composite material against molten aluminum alloy AlSi7Mg0.3 was investigated by means of wettability tests and long-term crucible corrosion tests. The wettability tests were carried out using the sessile drop method with the capillary purification technique in a hot-stage microscope (HSM). Static corrosion tests were performed in molten aluminum alloy at 850 &deg, C for 168 h to evaluate the impact of pre-oxidation of the composite surface on the corrosion resistance. The pre-oxidation of steel&ndash, MgO composites was carried out at 850 and 1000 &deg, C for 24 h, based on preliminary investigations using thermogravimetry (TG) and dilatometry. The influence of the pre-oxidation on the composite structure, the corrosion resistance, and the phase formation at the interface between the steel&ndash, MgO composite and aluminum alloy was analyzed using SEM/EDS and XRD. The impact of the steel&ndash, MgO composite material on the composition of the aluminum alloy regarding the type, size, and quantity of the formed precipitations was investigated with the aid of ASPEX PSEM/AFA and SEM/EBSD. It was revealed that the pre-oxidation of the steel&ndash, MgO composite at 1000 &deg, C induced the formation of stable MgO-FeO solid solutions on its surface, leading to a significant increase of long-term corrosion resistance against the liquid aluminum alloy.

Durch die hohen Ofentemperaturen ist der Schmelzvorgang in einem Aluminiumschmelzofen nicht durch berührende Sensoren überwachbar. Daher erforscht das IFUM die Überwachung des Schmelzvorgangs mit einem optischen Messsystem, welches die Schmelzbrücke trotz rotglühender Ofenwände aufnehmen kann. Danach arbeitet eine softwaregestützte Bildanalyse der Aufnahmen die Zustände während des Schmelzvorgangs oder die Höhenänderungen des Aluminiums heraus und detektiert Schmelzreste im Ofen auf der Schmelzbrücke, um das mit großen Energieverlusten behaftete Öffnen der Ofentür zur Ermittlung des Restaluminiums im Ofen weitestgehend zu vermeiden. The melting process in a furnace cannot be monitored by contact sensors due to the high temperatures. Thus, the IFUM investigates a method for monitoring the melting process by optical sensors. An optical measuring system will monitor the fuse bridge despite the red-hot furnace walls. Next, the material state during the melting process or the change in height of the aluminum block is elaborated by an image analysis of the recordings to detect any melt residues on the fuse bridge. Thus, the opening of the furnace door to determine the amount of residual aluminum, which always causes high energy losses, can largely be avoided.

The melting process in an aluminum melting furnace cannot be monitored by contact sensors, since the furnace is not accessible due to the high temperatures (more than 700 °C). Therefore, monitoring the melting process by means of optical sensors is investigated for the first time in this research project. This article deals with an innovative optical measuring system that is able to monitor the melting bridge despite the red-hot furnace walls. For this purpose, a light-field camera is installed on top an aluminum melting furnace in order to monitor the process and to control a targeted heat input into the melting furnace using a rotatable burner. The light-field camera used can capture a 3D point cloud with only one image. To achieve this, a separate field of lenses is placed between the image sensor and the main lens, projecting a virtual intermediate image onto the actual image sensor for further data processing. In addition, a self-developed image analysis program serves to monitor the height variation of the aluminum block and any melting rest on the melting bridge of the furnace [1]. Thus, the energy efficiency of the aluminum melting process could be increased by 15 % and the melting time reduced by almost 20 minutes by means of online monitoring.

Kurzfassung In einem Projekt am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) wird die Möglichkeit untersucht, den Aufschmelzvorgang in einem Aluminiumschmelzofen mit Hilfe von optischen Sensoren zu überwachen. Dafür wird ein optisches Messsystem entwickelt, mit dessen Hilfe die Schmelzbrücke aufgenommen werden kann. Mit Hilfe der Auswertung dieser Aufnahmen sollen in einem weiteren Schritt der Fortschritt des Schmelzvorgangs dokumentiert und etwaige Schmelzreste detektiert werden. Auf diese Weise soll das mit großen Energieverlusten behaftete Öffnen der Ofentür weitestgehend reduziert werden. In einem weiteren Teilprojekt ist zusätzlich angedacht, eine variable Brennervorrichtung zu entwickeln, die aufbauend auf den ausgewerteten Aufnahmen aus der Messsystematik entsprechend dem Fortschritt des Abschmelzvorganges geregelt werden kann.