Schnelle Lösungen für Schmelzöfen: Fünf Möglichkeiten für Gießereien, den Gasverbrauch schnell zu senken

25% der Gesamtkosten für Druckgussteile sind mit dem Energieverbrauch verbunden. Und davon entfallen sogar 70 % auf das Schmelzen von Rückläufen und Masseln sowie das Warmhaltenalten von Flüssigmetall in der exakten Warmhaltetemperatur.

Und das war vor der aktuellen Energiekostenkrise. Und bei den absehbaren Preiserhöhungen im Herbst und Winter sind Energieeinsparungen bei Gasschmelzöfen ein großer Gewinn.

Die gute Nachricht ist, dass diese Art von Gewinn schnell zu realisieren ist.

Hier schlägt Dr. Theodoor van der Hoeven – VP Product Development bei StrikoWestofen – einige schnell umzusetzende Änderungen vor, mit denen Gießereien ihre Energiekosten senken können.

 

 

1) Einsparungen im Schacht: Smarter beschicken, mehr sparen

Im Schmelzofenschacht ist verschwendeter Platz verschwendete Energie. Daher ist das Überprüfen der Beschickungsverfahren der erste natürliche Schritt beim Senken von Kosten im Druckguss.

Es ist erstens immer besser, den Schacht vor dem Starten der Schmelzbrenner zu beschicken, da das Gas dann von Anfang an effizient genutzt wird. Auch das Verhältnis von Maseln zu Rückläufen zählt. Ein Verhältnis von 50:50 zwischen Rückläufern und Masseln optimiert das Schmelzen und die Materialverteilung im Schacht. Kleinere Masseln sind vorzuziehen, denn das größere Verhältnis von Oberfläche zu Volumen kommt der Wärmeübertragung zugute. Das gleichförmige Ausrichten der Masseln im Stapel reduziert dank homogener Materialverteilung den Energieverbrauch.

Falls das Verhältnis von 50:50 nicht erzielt werden kann, weil sich zum Beispiel die Gießerei als Folge des Trends zu Großgussteilen auf das Umschmelzen von sperrigen Rückläufern (sperrige Teile bedeuten größere Hohlräume), reduziert das Abdecken des Schachts mit einem Heißgasbaffel den Wärmeverlust erheblich. Gießereien, die diese Option noch nicht nutzen, sollten dies tun. Einige unserer Kunden konnten ihren Energieverbrauch um bis zu 15 % senken.

Falls noch keine Heißgasbaffel eingesetzt wird, können die Techniker von StrikoWestofen eine solche in nur fünf Tagen nachrüsten.

2) Schmelzzeiten: Durch Start/Stopp-Betrieb bedingte Wärmeverluste vermeiden

Schmelzöfen arbeiten am effizientesten, wenn sie zu 100 % ausgelastet sind. In der Praxis ist dieser Auslastungsgrad oft nicht realistisch.

Seien es Wartungsarbeiten, Änderungen im Produktionsablauf oder einfach veränderte Marktbedingungen – bei vielen Aluminium-Druckgießereien kann es regelmäßig zu einer Ofenauslastung von nur 30 % kommen. Das führt dazu, dass die Produktion gestoppt und wieder angefahren werden muss und dadurch in den Zwischenzeiten Energieverlust auftritt. Aber dafür gibt es eine schnelle Lösung. Kontinuierliches Umschalten zwischen Schmelz- und Warmhaltebrtieb vermeidet energieintensives Nachheizen. Möglich sind dadurch Energieeinsparungen von bis zu 20 %. Auch das Schließen der Schachtöffnung im Warmhaltebetrieb spart wertvolle Energie.

Dies kann manuell erfolgen, es ist jedoch effizienter, das Verfahren zu automatisieren. Unsere Teillast-Effizienzsteuerung für den Teillastbetrieb kann in nur zwei bis drei Tagen nachgerüstet werden. 

3) Schnelles Neuauskleiden des Ofens: Bis zu 50 % Ersparnis

Verschleiß der Ofenauskleidung ist unvermeidbar: Um den Schmelz-/Warmhaltebetrieb aufrechtzuerhalten und die Energieeffizienz zu maximieren, müssen Schmelz- und Dosieröfen regelmäßig neu ausgekleidet werden. Bei unerklärlichem Energieverlust könnte dies die Ursache sein. Insbesondere dann, wenn der Ofen älter als zehn Jahre ist.

Darüber hinaus sollten Gießereien bei der Neuauskleidung vom Anbieter erwarten, dass dieser sich zu einem bestimmten Gasverbrauchsziel pro Tonne geschmolzenen Metalls verpflichtet und die Verbräuche misst.  Wir haben innerhalb von nur vier Wochen durch das Messen der Verbräuche, Neuauskleiden, Neueinrichten und erneutes Messen Einsparungen von über 50 % erzielt. Das Auskleiden von Dosieröfen mit vorgefertigten Feuerfestwechselteilen dauert nur 5 Werktage! 

Es ist ratsam, sich für OEM-Neuauskleidungen zu entscheiden. Schlechte Neuauskleidung, die nicht genau den technischen Daten des Ofens entspricht, kann den Gesamtenergieverbrauch um bis zu 30 % erhöhen.

4) Kein Geld verbrennen: Das Luft-Gas Verhältnis überprüfen

Gießereien, die die Kalibrierung ihrer Schmelzofenbrenner nicht regelmäßig überprüfen, könnten dies bereuen. Warum? Ein unausgewogenes Verhältnis von Luft zu Gas mit einem Überschuss an Luft trägt zum erhöhten Energieverbrauch von Schmelzöfen bei.

Das Ziel einer jeden Gießerei ist die vollständige Gasverbrennung ohne Luftüberschuss – das entsprechende Verhältnis wird als ein „quasi stöchiometrisches Verhältnis von Luft zu Gas” bezeichnet. Neben gesenkten Gaskosten (um bis zu 2 % im Vergleich zu Brennern mit Luftüberschuss) trägt ein nahezu stöchiometrisches Verhältnis von Luft zu Gas dazu bei, ausschussfördernde Metalloxidation zu reduzieren (wobei der Ausschuss letztendlich zu erhöhtem Energieverbrauch führt).

Das Überprüfen der Brennerkalibrierung nimmt relativ wenig Zeit in Anspruch, kann jedoch etwa sieben Kilowattstunden Energie pro Tonne Metall einsparen.

5) Spülsteine: Verkürzen die Nachbehandlungszeit

In Schmelz- und Dosieröfen integrierte Spülsteine sind eine bekannte Maßnahme zum Verbessern der metallurgischen Qualität der Schmelze. Durch das Spülgas (meist Stickstoff) wird der in der Aluminiumschmelze gelöste Wasserstoff freigesetzt und somit der Dichteindex der Schmelze qualitätssteigernd verringert.

Weniger offensichtlich dabei ist, dass dies eine weitere großartige Möglichkeit ist, den Gasverbrauch schnell zu senken. Die im Ofen verbesserte Qualität der Schmelze senkt den Zeitaufwand für die separate Metallbehandlung. Verringerte Behandlungszeit bedeutet verringerten Energieverlust, da die Temperatur im Schmelzofen gesenkt werden kann (da die Schmelze zum Kompensieren der Abkühlung nicht auf eine höhere Temperatur erwärmt werden muss).

Und es gibt durchaus noch andere Möglichkeiten, die Temperatur von Ofen und Schmelze zu reduzieren. Zum Beispiel kann es sich lohnen, für das Wochenende niedrigere Temperaturen im Warmhalteofen einzustellen, die zu erheblichen Gaseinsparungen führen können.