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05. Februar 2018

Der Bandschwebeofen - Neue Technologie für den wachsenden Markt

Der Bandschwebeofen - Neue Technologie für den wachsenden Markt

Der Aluminiumbedarf in der Automobilproduktion steigt. Europa, Japan, China und die USA streben die signifikante Reduktion des CO2-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen an.

Zu realisieren ist die Herausforderung durch eine Kombination aus Effizienzsteigerung im Antriebsstrang, Verbesserungen in der Fahrzeugaerodynamik und durch die Reduktion des Fahrzeuggewichts [1].

Die Gewichtsreduktion begründet die Substitution von Stahl durch den erhöhten Einsatz von Aluminiumblech im Bereich der Fahrzeugkarosserie. Das Marktforschungsinstitut „Ducker Worldwide“ prognostiziert für den Nordamerikanischen Markt einen Anstieg des Bedarfs wärmebehandelter Aluminiumbleche um den Faktor 4 bis in das Jahr 2028 [2].

Mit dem wachsenden Markt hat OTTO JUNKER bereits seit dem Jahr 2010 einen erheblichen Anteil der Aktivitäten im Bereich Forschung und Entwicklung auf die Bandschwebeofenanlage mit angeschlossener Quench ausgerichtet. 

Durch die symbiotische Verknüpfung neuer Erkenntnisse mit gefestigten Erfahrungswerten ist die neue Generation der Bandschwebeanlage entstanden. Zwei Linien sind in Nordamerika bereits angekommen. Während sich die zweite Linie in der Endphase der Inbetriebnahme befindet, hat die erste Linie die Produktion bereits aufgenommen. 

Das neue Düsenfeld des Ofens bewährt sich in den klassischen Kerndisziplinen Selbstzentrierung, Homogenität des Wärmetransports und der Bandstabilisierung mittels Sinuseffekt. Gleichzeitig konnte die benötigte Ofenlänge aufgrund des hohen Wärmeübergangskoeffizienten bei 600 °C Ofenraumtemperatur im Vergleich zum Wettbewerb um 20 % reduziert werden. 

Parallel zu dem weiterentwickelten Ofenkonzept hat OTTO JUNKER die neue Abkühlstrategie in den Markt eingeführt. Der Kühlteil besteht aus den separat oder im Zusammenspiel zu betreibenden Anlagenteilen Hardquench, Nebelquench und der Luftkühlzone. Bleche der Reihe 6xxx werden hauptsächlich mit der Nebelquench abgekühlt. Diese ermöglicht die exakte Balance zwischen dem Erzielen der metallurgisch kritischen Abkühlgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Einhaltung der Verformungsgrenzwerte. Dazu trägt auch die bereits in der Ausgabe 26 der OTTO JUNKER News vorgestellte partielle Luftkühlung bei. 

Prozesstechnisch ist der Bereich zwischen dem Ofen und der Quench aufgrund des Zusammentreffens vielseitiger Anforderungen besonders zu betrachten. Das Abgrenzen der Prozessschritte Heizen und Kühlen ist als scharfer Schnitt, ohne das Entstehen der unerwünschten Vorkühlung sicherzustellen. Gleichzeitig muss die Bandform von der Sinusform im Ofen auf den kühltechnisch vorteilhaften Crossbow in der Quench umgestellt werden. Als Crossbow ist der bogenförmige Querschnitt des Bands mit abwärts geneigten Bandkanten benannt. Die Form begünstigt das seitliche Abfließen des aufgebrachten Wassers. Mit der entwickelten „OTTO JUNKER Crossbowdüse“ ist diese Aufgabe gelöst. Die Düse erzeugt das benötigte Druckprofil auf der Ober- und Unterseite des Bands. Über die Drehzahl der angeschlossenen Ventilatoren ist die Ausprägung des Druckprofils und damit die Ausprägung des Crossbows gezielt einzustellen. 

Der Gesamtprozess des Lösungsglühens und des Abschreckens in der Bandschwebeanlage ist durch eine Vielzahl von Parametern bestimmt. Deren Steuerung ist ohne die Rechnerunterstützung nicht zu bewerkstelligen. Das mathematische Prozessmodell übersetzt die thermodynamischen Rezepte des Anlagenbetreibers in direkte Anlagenparameter wie beispielsweise die Ventilatordrehzahl oder die Pumpendrehzahl. Mit dem erfolgreichen Produktionsstart hat sich OTTO JUNKER auf dem schnell wachsenden Markt für Aluminiumbleche positioniert. Weitere Aufträge sind bereits zu verzeichnen.

Quellen
[1] Ducker Worldwide: Light Vehicle Metallic Material Market Analyses & Forecast, 2014
[2] Ducker Worldwide: Aluminum Content in North American Light Vehicles 2016 to 2028, 2017

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