Öfen in der Metallurgie und Werkstofftechnik

Ein Ofen (engl. furnace) ist eine thermische Prozessanlage zur gezielten Beheizung von Werkstoffen, Schmelzen oder Reaktionsgemischen. In der Metallurgie und Werkstofftechnik dienen Öfen primär zum Schmelzen, Erhitzen, Glühen, Sintern und Wärmenachbehandeln von Metallen, Legierungen, Keramiken und anderen Hochtemperaturwerkstoffen.

Wesentliche Kenngrößen sind maximale Prozesstemperatur, Temperaturhomogenität, Aufheiz- und Abkühlraten, Atmosphärenführung (oxidierend, inert, reduzierend, Vakuum), Energieeffizienz und Regelgenauigkeit. Konstruktiv werden u. a. Schachtöfen, Herdöfen, Drehrohröfen und kontinuierliche Durchlauföfen unterschieden. Spezialisierte Hochtemperaturöfen umfassen Graphitöfen und Hochtemperaturöfen für das Sintern von Hartmetallen oder technischen Keramiken.

In der Primärmetallurgie sind Hochöfen zentrale Aggregate für die Roheisenerzeugung aus Erz, während Elektrolichtbogenöfen (EAF) und verwandte Lichtbogenofenverfahren primär zur Stahlerzeugung aus Schrott eingesetzt werden. Diese nutzen elektrische Energie und ermöglichen flexible, teils dekarbonisierte Prozessketten. Ergänzend kommen Vakuumentgasungsöfen zur Reduktion gelöster Gase und zur Einstellung hochreiner Stähle und Superlegierungen zum Einsatz.

Moderne Entwicklungen fokussieren auf energieeffiziente Verfahren, etwa durch optimierte Wärmeisolierung, Abwärmerückgewinnung, präzise Prozessregelung und Nutzung erneuerbarer Elektrizität. Für die werkstoffwissenschaftliche Forschung sind reproduzierbare Temperatur-Zeit-Profile und definierte Atmosphären entscheidend, um Mikrostruktur, Phasenumwandlungen und Eigenschaftsprofile gezielt einzustellen.

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