Vor dem Hintergrund steigender Preise für Stahlschrott, Roheisen und Gießereikoks, der zunehmenden Verknappung auf dem Weltmarkt und stark veränderter Qualität das herkömmlichen Einsatzmaterials müssen alternative Wege gesucht werden, um die Schmelze im Kupolofen kostengünstig erzeugen zu können.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurden verschiedene alternative Einsatzstoffe als Ersatz für konventionelle metallische Einsatzstoffe und ais Substitut für Gießereikoks in zwei Gießereien mit Kaltwindkupolöfen untersucht. Besonderes Augenmerk wurde auf die Konditionierung der ausschließlich stückigen alternativen Einsatzstoffe und auf die Entwicklung von Mischbriketts aus kohlenstoffhaltigen Stäuben und Reststoffen unter Verwendung geeigneter und hochtemperaturbeständiger Binder gelegt. Darüber hinaus wurden Aussagen zu
geeigneten Prüfverfahren und entsprechende Referenzwerte für Kupolofen-Einsatzstoffe erarbeitet. Während der Schmelzversuche wurden die Auswirkun-gen auf die Prozessparameter Temperatur, Winddruck, Staub- und Geruchsemissionen, Schlackenmenge und -zusammensetzung, auf die Schmelzequalität (Chemische Zusammensetzung, Gehalte an Spurenelementen, Keimzustand) und auf die mechanischen Eigenschaften beim Schmelzen von Grauguss und Temperguss untersucht.
Späne aus der mechanischen Bearbeitung von Gussteilen bieten sich ais ideale Eisenersatzstoffe an. Diese Späne müssen allerdings vor derm Einsatz im Kupolofen brikettiert werden und eine möglichst konstante chemische Zusammensetzung aufweisen. Während der Versuche konnten Späne-Briketts mit Kalt-Druckfestigkeiten von mindestens 20 MPa in Anteilen von bis zu 60% an der Gattierung eingesetzt werden, ohne dassdie Briketts im Ofenschacht frühzeitig zerfallen, der Ofendruck blieb bei vergleichbarer Windmenge unverändert und stieg entgegen den Erwartungen nicht an. Die Stahl und Roheisenanteile in der Gattierung konn¬ten komplett ersetzt werden.
Für die im Rahmen des Projektes entwickelten selbst¬reduzierenden Briketts aus Koksgrus und Eisenoxid ais Roheisen- oder Stahlschrottersatz und Mischbriketts aus Koksgrus und Bearbeitungsspänen wurden ver¬schiedene Bindersysteme getestet. Feuerfeste Binder auf Phosphatbasis haben gegenüber Zement den Vor¬teil, dass die Schlackenzusammensetzung und die Schlackenmenge nicht verändert werden und nur sehr geringe Binderzugaben notwendig sind. Die Briketts können somit mehr Einsatzmaterial enthalten. In Schmelz- und Reduktionsversuchen konnte die Eignung dieser Briketts nachgewiesen werden. Mischbriketts aus Koksgrus und Bearbeitungsspänen haben den Vorteil, dass die Briketts mit dem üblichen Magnetkran in den Gattierungskübel gefördert werden können, so dass Investitionen für einen zusätzlichen Bunker mit entsprechender Fördereinrichtung entfallen.
Die in den Betriebsversuchen eingesetzten Eisenersatz¬stoffe (Briketts aus Bearbeitungsspänen, Schleif¬schlamm-Briketts, Mischschrott mit Mikrolegierungs¬elementen, Shredderschrott, verzinkter Stahlschrott) und Ersatzbrennstoffe (chinesischer Gießereikoks, Hochofenkoks 40 - 80 mm, selbstreduzierende Bri¬ketts und Mischbriketts) können auch in größeren Mengen ohne schmelztechnische und metallurgische Nachteile in Bezug auf Spurenelementpegel, Keimzu¬stand der Schmelze oder mechanische Eigenschaften eingesetzt werden. Vermehrter Ausschuss konnte in den beiden Gießereien in dem Versuchszeitraum nicht festgestellt werden.
Das Projekt wurde gefördert durch das Ministerium für Innovation, Wissen¬schaft, Forschung und Technologie des Landes NRW, Förderkennzeichen Nr. 005-0410-0005, Projektnr. PTJ-Az.: 04 1 0MW1 4. Hierfür sei an dieser Stelle gedankt. Unser Dank gilt weiter den beteiligten Gießereien, die die Untersuchungen im laufenden Betrieb ermöglicht haben.
Große Gießereitechnische Tagung 2008 Aachen
