Beim Löten und Glühen von Metallen senkt ein in die Ofenanlage integrierter Katalysator die erforderliche Schutzgasmenge um bis zu 40 %. Recycling von verunreinigtem Gas ist ein weiterer Weg, die Wärmebehandlung wirtschaftlicher zu machen.
Die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe lässt sich optimieren, indem der Anwender die Ofenatmosphäre aus Schutz- und Reaktionsgasen exakt reguliert. Ein Beispiel dafür ist die Reaktionsretorte der Westfalen AG, Münster. Sie ist Bestandteil des zusammen mit der FK Industrieofenbau + Schutzgastechnik GmbH, Hagen, entwickelten Syntopron-Verfahrens, das unter anderem in der Halbzeug- und Automobil-Zulieferindustrie eingesetzt wird. Es eignet sich beispielsweise zur Wärmebehandlung von nahtlos gezogenen Rohren.
Mit Syntopron soll der Anwender kostengünstig Schutzgas herstellen und die Menge im Vergleich zu einem externen Generator um bis zu 40 % reduzieren können. Der Clou: Die als Katalysator wirkende so genannte Syntopron-Reaktionsretorte ist jetzt in den Ofen integriert. Sie erzeugt direkt in der Glüh- oder Heizzone des Ofenraums endotherm ein stark reduzierendes Schutz- und Reaktionsgas. Dabei spaltet sie katalytisch Propan oder Erdgas sowie Luft bei 1000 bis 1050 °C. Neben dem hochwertigen Schutzgas entsteht ein kohlungsneutral regelbares, reduzierendes Gasgemisch sowie ein Gasgemisch mit sehr geringem CO2-Gehalt. Bei hohen Glühtemperaturen wird die Wärme direkt aus dem Ofen entnommen. Außerdem verfügt die Retorte über eine zentrisch angeordnete Hochleistungs-Elektroheizpatrone. Weil nur wenig brennbare Anteile entstehen, ist die Anlage sicherer als bisher.
Generell ist für den Einsatz von Syntopron kein Ofenumbau erforderlich. Damit die jeweiligen metallurgischen Erfordernisse erreicht werden, lässt sich die Ofenatmosphäre durch Zugabe von Stickstoff regeln. Die konstante Atmosphäre soll gleichbleibend hohe Bearbeitungsqualitäten ermöglichen. Eine kontinuierliche Regelung des Taupunkts an der integrierten Sauerstoff-Sonde reduziert Temperaturschwankungen deutlich, eine Überschreitungen der Rußgrenze wird vermieden.
Speziell für das Hartlöten und Glühen metallischer Werkstoffe wie CrNi-Stähle unter Wasserstoff hat die Westfalen AG zusammen mit der WMU Wärmebehandlungsanlagen GmbH, Bönen, das Verfahren Tempron H entwickelt. Auch hier kann der Anwender die Ofenatmosphäre exakt regulieren. In der Löt- oder Glühzone eines WMU-Banddurchlaufofens wird unter 100 Volumen-% Wasserstoff eine Schutzgas-Atmosphäre aus Wasserstoff oder Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch produziert. Gegenüber konventionellen Verfahren soll Tempron H den Gasverbrauch um bis zu 60 % reduzieren. Erreicht wird dies durch eine spezielle Stopfentechnologie und eine neue Düsenanordnung: In die Ofenein- und- auslaufschleusen sind keramische Stopfen eingebaut. Je nach Höhe des Lötteils auf dem Förderband verändern sie automatisch den Durchlassquerschnitt. Der Effekt wird durch eine geänderte Gasverteilung verstärkt. Vor den Stopfen angebrachte Düsenstöcke speisen Stickstoff ein und erzeugen dabei eine Gasströmung quer zum Schutzgasstrom. Die gesamte Anordnung trägt dazu bei, den Einbruch von Luftsauerstoff deutlich zu vermindern.
Eine Zünd- und Abfackelvorrichtung im Ofenauslauf entsorgt gefahrlos den größten Teil der Schutzgas-Atmosphäre. Um das Verfahren zu nutzen, muss sich der Anwender nicht in jedem Fall einen neuen Ofen anschaffen. Neuere Banddurchlauföfen können kurzfrisig auf Tempron H umgerüstet werden.
Beim Glühen von Edelstahl lässt sich Gas recyceln
Anlässlich des Wiesbadener Härtereikolloquiums wurde Anfang Oktober erstmals das Verfahren Tempron HR einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Es macht den industriellen Prozess wirtschaftlicher, indem es die Behandlungsgasatmosphäre verbessert und stabilisiert. Tempron HR eignet sich zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken in einem Durchlaufofen oder einer Haubenglühe. So lassen sich beispielsweise Edelstähle Hochtemperatur-Hartlöten und Blankglühen. Bisher wurde anfallender Wasserstoff ungenutzt abgefackelt. Tempron HR reduziert den spezifischen Gasverbrauch um bis zu 75 %, indem es die Schutz- und Reaktionsgas-Komponente teilweise recycelt: Verunreinigtes Behandlungsgas wird in der Nähe des Ofenein- und -auslaufs abgesaugt, aufbereitet und unter Zugabe von Frischgas (H2) der Wärmebehandlung wieder zugeführt. Weil Tempron HR gleichzeitig die Prozessfeuchte im Behandlungsraum von bisher 400 auf jetzt 40 ppm reduziert, soll sich die Prozessqualität deutlich verbessern. Hinzu kommen höhere Produktivität und Prozesssicherheit durch Wasserstoff-Umwälzung sowie eine katalytische und thermische Reinigung. Die Investition soll sich in weniger als einem Jahr amortisieren. bk
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