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promeos GmbH - Neue Standards...

bei Beheizungssystemen in der Gießerei

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Das Schmelzen und Warmhalten von Metall ist ein erheblicher Kostenfaktor in den Gießereien. Der Energieverbrauch hierfür ist sehr hoch. Mit neuen Technologien kann dieser jedoch erheblich reduziert und die Produktivität und Qualität verbessert und gesteigert werden. promeos bietet hierfür die entsprechenden Beheizungssysteme.

Das noch junge Unternehmen wurde 2003 als Ausgliederung aus der Universität Erlangen, mit dem Ziel das neuartige Verbrennungssystem Porenbrenner in die Serie zu überführen, von Dr. Jochen Volkert gegründet. Die ersten beiden Jahre waren geprägt von der Entwicklung und Erprobung spezieller Materialien für die Porenbrennertechnologie. Heute, mit dem zur Serienreife entwickelten Brennersystem, sind einer der Schwerpunkte von promeos die Gießereien. Ganz egal ob Aluminium, Stahl oder Guss, überall dort wo gezielt und schnell homogen Wärme eingebracht werden muss, können die Beheizungssysteme von promeos eingesetzt werden.

Porenbrennertechnologie

promeos entwickelt und produziert Spezialbrenner, den sogenannten Porenbrenner, bei dem die Verbrennung nicht mehr in einer offenen Flamme stattfindet, sondern in einer porösen Hochtemperaturkeramik, dem Verbrennungsreaktor. Durch ihn ist eine flammenlose, volumetrische Verbrennung in Form eines glühenden Keramikschaums möglich. Dieser kann sowohl als strahlende Oberfläche als auch als homogene Hitzequelle genutzt werden.

Das voll vorgemischte Luft-/Brennstoffgemisch wird zunächst durch eine erste Verteil- und Vorwärmzone geleitet. Diese ist als poröse Platte mit definierter Lochstruktur ausgestattet und verhindert ein vorzeitiges Zünden des Gemisches und damit ein Zurückschlagen der Flamme.

Innerhalb der sich anschließenden Reaktionszone stabilisiert sich die Verbrennung. Das Gemisch wird in den Poren chemisch umgesetzt, das heißt verbrannt.

Da ein Teil der freigesetzten Verbrennungswärme unmittelbar an den Festkörper (üblicherweise eine Hochtemperaturkeramik) abgegeben wird, welcher durch Festkörperleitung und -strahlung für eine extrem schnelle Wärmeausbreitung in alle Raumrichtungen sorgt, kann die Verbrennungsgeschwindigkeit auf den 100- bis 1.000-fachen Wert ansteigen. Das Resultat ist eine flammenlose, volumetrische Verbrennung, die sich ausschließlich innerhalb der Vielzahl kleiner Reaktoren, den Poren der Keramik, stabilisiert - unabhängig von der Brennerleistung.

Die Folge davon ist unter anderem ein deutlich effizienterer Wärmetransport auf oder in das Gut oder den Ofen. Die glühende Keramikstruktur kann sowohl als strahlende Oberfläche als auch als homogene Heißluft- beziehungsweise Abgasquelle genutzt werden, welche die Wärme vollkommen gleichmäßig abgibt. Dadurch werden sog. "hot-spots" vermieden. Das zu erwärmende Objekt wird gleichmäßig und homogen erwärmt.

Um die gleichmäßige und schnelle Erwärmung noch zu verbessern, wird häufig mit Strahlkörpern gearbeitet. Durch die Strahlkörper wird die Oberfläche bzw. Strahlfläche und damit auch die Strahlungsleistung um ein Vielfaches vergrößert.

Beheizungssysteme von promeos

Anwendung finden diese Beheizungssysteme in den Gießereien zum Beispiel bei der Vorwärmung von Pfannen, Rinnen und Werkzeugen.

Pfannenbeheizungssysteme

Pfannenbeheizungssysteme von promeos werden in immer mehr Gießereien eingesetzt. In der Zwischenzeit hat sich promeos mit seinen Beheizungssystemen in den Gießereien etabliert. Durch die effektiven Beheizungskonzepte mittels Porenbrennertechnologie, bei der es keine offene Flamme gibt, wird die Wärme sehr schnell und homogen in die Pfanne eingebracht. Die Aufheizzeit verkürzt sich dadurch erheblich und die Produktivität und Qualität werden gesteigert.

Im November 2010 wurde bei Edelstahlwerke Schmees in Langenfeld eine komplette Pfannenvorwärmestation mit 3 Beheizungsstationen und 5 Abstellplätzen vom Bundesumweltminister offiziell übergeben und in Betrieb genommen.

Das Unternehmen spart durch den Einsatz der neuen promeos Brennertechnologie rund 61.400 Kubikmeter Erdgas pro Jahr, ca. 60 Prozent der Primärenergie, und damit ca. 114 Tonne CO2-Äquivalente ein.

Durch die homogene Vorwärmung der Pfannen wird das Feuerfestmaterial weniger beansprucht wodurch sich die Lebensdauer erhöht. Durch reduzierte Reinigungs- und Zustellzeiten der Pfannen konnte die Produktivität des Prozesses erheblich erhöht werden.

Weitere Vorteile ergeben sich z. B. durch verbesserte Arbeitsbedingungen wie Reduktion des Lärmpegels.

<link http: www.foundry-planet.com>

Pfannenbeheizungssystem von promeos

<link http: www.foundry-planet.com>

Pfannenbeheizungssystem für Aluminium (1,25t); Brenner 100 kW, im Einsatz seit 2007.

Pfannenaufheizstation

Pfannenaufheizstation: 5 Pfannenparkplätze und 3 Beheizungssysteme für unterschiedliche Behältergrößen. Automatisierte Gesamtanlage mit Abgasnutzung.

Gießrinnen- und Filterboxbeheizungssysteme

Die mit Feuerfestmaterial ausgekleideten Gießrinnen und Filterboxen werden vor Gießbeginn auf die benötigte Zieltemperatur vorgeheizt. Dazu sind in die Deckel der Filterboxen und Geißrinnen maßgeschneiderte flammenlose Porenbrenner von promeos integriert. Die Wärme wird sowohl über Infrarotstrahlung als auch konvektiv schonend und homogen auf die Feuerfestoberfläche bzw. das Filtermedium übertragen, sodass ein unkontrolliertes Abkühlen der Schmelze verhindert wird. „hot-spots" durch lokale Überhitzungen wie bei offenen Flammen werden komplett vermieden, dadurch werden die Standzeiten der eingesetzten Feuerfestmaterialien und Filter erhöht. Beim Zuheizen während des Gießprozesses wird durch die hohe Modulationsfähigkeit der Porenbrenner immer nur die Energiemenge zugeführt, die auch wirklich benötigt wird, dies erhöht die Prozesssicherheit.

Die üblicher Weise vorhandenen Temperaturverluste der Schmelze in den Gießrinnen zwischen Schmelzofen und Gießstation können reduziert oder gar verhindert werden und somit wird ein Überhitzen der Schmelzöfen überflüssig.

Die Modularität der stufenlos regelbaren „Brenner-in-Deckel-Systeme" erlaubt u. a. die problemlose Nachrüstung bestehender Anlagen. Neben fest installierten Beheizungslösungen bietet promeos zudem mobile Systeme an, die auch bei wechselnden Entnahmeorten und kompliziertesten Rinnensystemen stets eine optimale Erwärmung der Rinne sicherstellen. Selbst komplette Rinnensysteme und Filterboxen können konzipiert und geliefert werden.

Rinnenheizung
Rinnenheizung von oben
Filterbox
Filterbox

Derzeit werden unter anderem z. B. die Filterboxen von Pyrotek mit der promeos Porenbrennertechnologie ausgerüstet.

Werkzeugbeheizungssysteme

Eine optimale Vorwärmung der Gießwerkzeuge ist für die Qualität der Gussprodukte essenziell. Maßgeschneiderte Beheizungswerkzeuge von promeos übertragen durch Infrarotstrahlung und gezielte Konvektion die notwendige Wärme in die Werkzeugoberflächen. Dabei werden die Form der Werkzeuge sowie die jeweils zugrunde liegenden Prozesse bei der Auswahl von Brennerform und -leistung individuell berücksichtig. Die modulare Bauweise der Beheizungswerkzeuge und der Verwendung der flammenfreien Porenbrennertechnik erlaubt es promeos in einmaliger Weise „Maßanzüge" für die unterschiedlichen Werkzeuge mit vertretbarem Aufwand zu konzipieren. Nicht desto trotzt ist es dennoch oft möglich zahlreiche ähnliche Werkzeuge mit nur einem Beheizungssystem vorzuwärmen.

Haubenofen
Haubenofen für Werkzeugtemperierung

Die hohe Energiedichte und Wärmeübertragung mittels Infrarotstrahlung und Konvektion erlaubt eine bisher unerreicht schnelle Erwärmung der Werkzeuge. Verkürzungen um 50% und mehr sind die Regel. Sogenannte „hot-spots" werden durch eine homogene Wärmeeinbringung vermieden. Dies alles führt zu einer Verkürzung der Aufheizzeiten und damit zum Gewinn von Produktionszeit, durch die optimale Erwärmung der Werkzeuge wird der Ausschuss reduziert und die Standzeit der Werkzeuge erhöht.

Die Beheizungssysteme für Pfannen, Werkzeuge oder Filterboxen arbeiten alle von "innen nach außen". Über einen Brenner, häufig in Verbindung mit einem Strahlkörper, wird die Wärme nach außen an das zu erwärmende Objekt abgegeben.

Zahlreiche Kunden nutzen dieses Beheizungssystem bereits in den Gießereien.

Vermehrt wurde promeos in den letzten Monaten von Kunden aus der Aluminiumbranche darauf angesprochen, ob es nicht möglich wäre, Warmhalte- und Schmelztiegelöfen damit auszurüsten.

promeos hat sich längst mit diesem Thema beschäftigt und so wurde vor kurzem auch ein entsprechendes Patent für ein Beheizungskonzept für Warmhalte- und Schmelztiegelöfen erteilt.

"Ziel von uns ist es, dass wir auf der Thermprozess 2011 in Düsseldorf ein Beheizungssystem für einen Warmhaltofen ausstellen", so Dr. Jochen Volkert Geschäftsführender Gesellschafter.

Warmhalteöfen

Beim Beheizungssystem für einen Warmhalteofen wird das Prinzip der Pfannenbeheizung umgekehrt. Beheizt wird von "außen nach innen". Letztendlich ist eine Pfannenbeheizung ähnlich wie ein Warmhalteofen. Wird in den unteren Bereich der Pfanne ein Brenner integriert und der Tiegeleinsatz von einem Strahlkörper von außen erwärmt, so erhält man einen Warmhalteofen. Kernstück ist ein Brennraum und ein Strahlkörper mit integrierter Abgasführung. Die heißen Abgase durchströmen den Brennraum von unten nach oben und erwärmen hierbei den Strahlkörper.

Die vom Strahlkörper ausgesandte Infrarotstrahlung in Verbindung mit der Abgasführung sorgen für eine sehr effektive und homogene Erwärmung des Tiegels. Durch Integration eines Thermoelements kann die Zieltemperatur in Verbindung mit einem Temperaturregler sehr konstant gehalten und maximale Prozesssicherheit gewährleistet werden. Im Gegensatz zur induktiven Beheizung gibt es keine Schmelzbadbewegungen. Durch die Umstellung von elektrischer Beheizung auf Gasbeheizung kann der Energiebedarf zusätzlich reduziert werden.

Durch die Porenbrennertechnologie, bei der es keine offene Flamme gibt, kommt es zu keinen lokalen Erwärmungen, den sog. "hot-spots" am Tiegel. Der gesamte Warmhalteofen kann kompakter gebaut werden, so dass sich die Abmessungen und der Platzbedarf für die Aufstellfläche reduziert.

Die Resonanz bei den Kunden auf dieses neue Beheizungskonzept ist sehr gut. Derzeit laufen bei promeos die ersten Versuche und Konzepte. Bis zur Thermprozess 2011 werden intensive Tests, auch in Verbindung mit Testkunden zeigen, welche Auswirkungen und Vorteile dieses neue Beheizungskonzept in Zukunft für die Aluminiumgießereien hat.

Weitere Informationen zum Beheizungssystem für einen Warmhalte- bzw. Schmelztiegelofen werden in einer der nächsten Ausgaben folgen.

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