Verfahrenstechnik 9/2023

BETRIEBSTECHNIK
01 02
30 PROZENT MEHR WÄRMEREFLEXION
Die mörtelartige Ceracoat-Masse wurde ursprünglich in den USA
für die Porzellan- sowie Steingutindustrie entwickelt und besteht
aus natürlich vorkommenden Stoffen wie Mulliten, Kaoliniten
und Oxiden verschiedener Übergangsmetalle. Das Besondere an
dieser Mischung ist ihre starke Wärmereflexion bei Temperaturen
ab etwa 660 °C, wodurch Aufheizzeiten verkürzt oder Durchlaufzeiten
reduziert werden können.
Herkömmliche Schamott- oder Faseroberflächen nehmen aufgrund
ihrer geringeren Reflexionsfähigkeit viel Wärme auf, die
dann nur zum Teil wieder emittiert wird. Bei Ceracoat ergab ein
Gutachten der Universität Duisburg-Essen zu den Auswirkungen
der Beschichtung auf die Strahlungseigenschaften von Feuerfestmaterial
eine um bis zu 30 Prozent höhere Wärmereflexion gegenüber
unbeschichteten Oberflächen. In der Praxis heißt das:
Durch die stärkere Reflexion kann die eingesetzte Gesamtenergie
unter bestimmten Voraussetzungen deutlich besser genutzt werden.
Die Werkstücke im Ofen können dann wesentlich früher die
notwendige Kerntemperatur erreichen.
VERKÜRZTE AUFHEIZZEIT UM 25 PROZENT
In einem aktuellen, von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt
(DBU) geförderten Forschungsprojekt des VDEh-Betriebsforschungsinstituts
(BFI) in Kooperation mit der Avion Europa
konnte in Technikumsversuchen nun erstmals die Wirkung des
Coatings auf das zu erwärmende Material nachgewiesen werden.
Insgesamt wurden jeweils drei Testläufe ohne Beschichtung sowie
drei Testläufe mit keramischer Beschichtung durchgeführt
und dadurch vergleichbare Ergebnisse erzielt.
Für sämtliche Versuche wurde ein 2 m × 2 m × 6 m großer
Kammerofen mit einem offenen 800-kW-Brenner und einer Faserzustellung
verwendet, die eine Hitzebeständigkeit bis 1.600 °C
aufweist. Im Inneren platzierten die Ofenbediener zwei Stahlblöcke
und versahen diese mit Thermoelementen, die in unterschiedlichen
Tiefen angeordnet wurden. Auf diese Weise sollte
im Ofenraum eine Prozesstemperatur von 1.300 °C und als
niedrigste Kerntemperatur in den Versuchsblöcken 1.250 °C
nachgewiesen werden.
Bei den Versuchen für den unbeschichteten Zustand dauerte
es 4 h, bis die 1.250 °C Blocktemperatur erzielt wurden. Im Anschluss
wurde die Ceracoat-Beschichtung auf die Faserzustellung
der Brennkammer aufgetragen. In den Testläufen mit Ceracoat
konnten die 1.300 °C Ofen- und die 1.250 °C Kerntemperatur
bereits nach 3 h erreicht werden. „Ein Einfluss des Coatings auf
die Wärmeübertragung zeigt sich ab 800 °C Ofenraumtemperatur.
01 Die Beschichtung lässt sich
auf die Ofenwände sprühen
02 Die Versuche wurden in
einem Boxofen mit Faserzustellung
durchgeführt
03 Im Inneren wurden zwei
Stahlblöcke platziert und mit
Thermoelementen versehen, die
in unterschiedlichen Tiefen
angeordnet sind
03