LINDE TECHNOLOGY - Linde Engineering

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Gusseisen
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Energieeffizienz in der Gießereitechnik steigern
Sauerstoff-Turbo
für Schmelzöfen
Zur Produktion von Gusseisen wird viel Energie benötigt. Aber seine besonderen Eigenschaften
machen den bewährten Werkstoff unverzichtbar für Wasserrohre, Autos und Maschinenteile.
Linde-Ingenieure haben jetzt zusammen mit Gießerei-Experten das Herstellungsverfahren mit
innovativer Sauerstofftechnik verbessert. Das schont Ressourcen und Geldbeutel.
Durch diese Pipelines fließt unser Lebenselixier: Gusseiserne Wasserleitungen
durchziehen die Böden der Welt. Ohne das flüssige Nass
würden nicht nur ganze Industriezweige stillstehen, auch Privathaushalte
säßen auf dem Trockenen ohne eine sichere Versorgung
mit sauberem Trinkwasser. Und für die Rohre zu dessen Transport
behauptet sich der jahrtausendealte Werkstoff Gusseisen heute
immer noch – trotz starker Konkurrenz durch moderne Hightech-
Materialien. Die Industrie nutzt diese kohlenstoff- und siliziumreiche
Eisenlegierung aber auch für andere Erzeugnisse wie Kanaldeckel,
Eisenbahn-Bremsbacken, Getriebegehäuse, Fahrwerkskomponenten
oder Maschinenteile. Denn Gusseisen
besitzt eine hohe Festigkeit und Dichtheit, lange
Lebensdauer, gute Korrosionsbeständigkeit und
Formbarkeit sowie eine außergewöhnlich hohe
Druckfestigkeit. „Deshalb eignet sich Gusseisen
besonders für Rohre zur Versorgung mit Wasser,
Gasen und Chemikalien“, erklärt Heinz Kadelka,
Leiter des Gießereiteams bei Linde Gas Deutschland.
Aber die Produktion der Mini-Pipelines ist
extrem energieintensiv. Angesichts steigender Energiepreise und
der CO₂-Problematik hat das Thema Energieeffizienz in den letzten
Jahren stark an Bedeutung gewonnen.
Zur Herstellung des Gusseisens setzen viele Gießereien auf die
bewährte Technik der Schachtöfen – auch Kupolöfen genannt. Rund
tausend dieser Schmelzöfen gibt es auf der Welt. Die Technologie ist
zwar einfach und weit verbreitet, aber seit jeher auch ressourcenintensiv.
„Erst in den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Forschung
eingehender mit Kupolöfen beschäftigt“, erklärt Kadelka. Zusammen
mit seinen Kollegen und Experten der Fusoris Engineering
GmbH sowie der Gießerei Düker im bayerischen Karlstadt hat der
50 Prozent
weniger
Abgase bei der
Gusseisen-
Produktion.
Linde-Ingenieur jetzt eine Technologie entwickelt, die bei Gießerei-
Schachtöfen in puncto Energieeffizienz neue Standards setzt: Das
Verfahren High Efficiency Furnace, kurz HEF genannt, reduziert die
Abgas-Emissionen sowie den Energie- und Materialverbrauch des
Düker-Kupolofens deutlich – ohne negative Auswirkungen auf die
Werkstoffgüte. „Zum Teil konnten wir die Qualität des hergestellten
Gusseisens sogar noch erhöhen“, sagt Kadelka.
Geschafft haben die Linde-Experten diese Einsparungen durch
den innovativen Einsatz von Sauerstoff. Üblicherweise wird nur
gewöhnliche Luft, der so genannte „Wind“, durch mehrere Düsen in
den unteren Teil eines Kupolofens geblasen. Wenn
sich der Koks entzündet, entstehen Kohlendioxid
und Kohlenmonoxid. Die heißen Gase strömen
nach oben und erwärmen dabei das abwechselnd
mit Koks im Kupolofen geschichtete Eisen. Zusammen
mit dem Stickstoff (N₂) aus der Luft bilden
Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) das
so genannte Gichtgas. Um schädliche Emissionen
zu vermeiden, saugen die meisten Gießereien das
Abgas im oberen Teil des Kupolofens ab und leiten es in eine separate
Brennkammer. Dort wird zum einen das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid
nachverbrannt, zum anderen werden möglicherweise vorhandene
organische Schadstoffe zerstört. Die Hitze dieses Verbrennungsprozesses
wird wiederum genutzt, um den „Wind“ vorzuwärmen.
Beim HEF-Verfahren nutzen die Linde-Ingenieure das Gichtgas auf
andere Weise. Der Trick ist ein geschickter Gas-Kreislauf, der die chemische
Energie der Abgase besonders effizient nutzt: Denn einen Teil
des heißen Gases saugt man ab und bläst diesen dann erneut in den
Ofen. Vor dieser so genannten Eindüsung wird das Gichtgas in einer
Mischkammer mit reinem Sauerstoff aus einem Tank angereichert.