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Die Feuerfestauskleidung von Induktionstiegelöfen wird Borfrei

Die Feuerfestauskleidung von Induktionstiegelöfen wird Borfrei

Gießereien schätzen die innovativen SILICA MIX Produkte von Calderys die für Sicherheit und Zuverlässigkeit beim Betrieb von leistungsstarken  Induktionstiegelöfen stehen

Kernstück der Gießerei sind in vielen Gießereien heute schon die Induktionstiegelöfen (ITO) und immer mehr Kupolofen Betreiber denken über die Umrüstung ihres Schmelzbetriebes auf elektrisch betriebene Induktionsöfen nach. Die Zuverlässigkeit und Sicherheit ihres Betriebs ist von entscheidender Bedeutung für den gesamten Gießprozess. Eine funktionale feuerfeste Auskleidung spielt dabei eine wesentliche Rolle.

Die typischerweise 100 mm starke Feuerfestauskleidung trennt die wassergekühlte Spule von der sehr heißen (1500-1600 °C) Metallschmelze im Inneren des ITO. Sie muss den enormen Temperaturunterschied aushalten, ohne zu versagen. Andernfalls kann es zu katastrophalen Schäden kommen, die die Gießereiarbeiter erheblich gefährden und zu längeren Produktionsausfällen führen können.

 

Quarzit ist die erste Wahl als feuerfester Rohstoff für den Eisenguß

SILICA MIX-Feuerfestprodukte von Calderys werden seit Jahrzehnten erfolgreich weltweit in Induktionstiegelöfen eingesetzt. Die einzigartige mikrokristalline Struktur des für ihre Herstellung verwendeten Quarzit-Rohstoffs – gewonnen aus der Calderys Lagerstätte  in Amal (Dalsland), Schweden – verleiht ihm ausgeprägte vorteilhafte Eigenschaften, wie beispielsweise eine sehr hohe Feuerfestigkeit (ca. 1700 °C) und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit.*

Nach dem Abbau wird der Dalsland-Quarzit zur nahegelegenen SILICA MIX-Produktionsanlage von Calderys gebracht. Dort wird er gebrochen, sortiert, gewaschen und vor der Weiterverarbeitung gelagert. Wichtig ist, dass Calderys die Kontrolle über den gesamten Produktionsprozess hat – vom Sprengen in der Mine bis zum Absacken am Ende der Produktionslinie. Auf diese Weise ist ein Höchstmaß an Qualität und Kontrolle gewährleistet. Gießereiarbeiter können sich somit darauf verlassen, dass SILICA MIX eine gleichbleibende und höchste Qualität hat.  

The Amal Quarry, owned by Calderys offers a complete control over the production process
Der Steinbruch Amal, der sich im Eigentum von Calderys befindet,
bietet vollständige Kontrolle über den Produktionsprozess

 

Bei der Herstellung von SILICA MIX wird Quarzit traditionell mit einem Borsäureanhydrid- (B2O3) Sintermittel gemischt. Dieses reagiert beim Erhitzen mit dem Quarzit und bildet eine dichte, undurchlässige und mechanisch widerstandsfähige Sinterschicht. Wie viel Sintermittel den verschiedenen SILICA MIX Produkten beigefügt wird, hängt von der Temperatur des zu schmelzenden Metalls ab – von typischen 0,8 % B2O3 für Eisengießereien bis runter zu nur 0,4 % B2O3 für Stahlgießereien.

Hinter der Sinterschicht und einer gefritteten Zwischen-Schicht sollte die feuerfeste Auskleidung jedoch pulverförmig bleiben, um die bestmögliche Sicherheit zu gewährleisten. Bei einem möglicher Weise auftretenden Riss in der Sinterschicht wirkt diese pulverförmige Zone als Sicherheitspuffer gegen das fortschreitende Eindringen von geschmolzenem Metall und verhindert so, dass flüssiges Metall auf den Spulenputz oder gar auf die Kupferspule trifft. Nur so ist der bestmögliche Schutz zur Vermeidung einer potentiellen Explosion des ITO gewährleistet. Bei der Verwendung von Bindemitteln auf Basis von Bor befindet sich in der Regel eine Übergangszone (Frittschicht) zwischen der Sinter- und der Pulverschicht.

Mit der Zeit wird die Feuerfestauskleidung durch korrosive und/oder erosive Prozesse verzehrt  und die Vorderseite der feuerfesten Beschichtung wird verbraucht. Eine verlängerte Lebensdauer des Ofenfutters bietet daher erhebliche wirtschaftliche und nachhaltige Vorteile in Bezug auf die Verbesserung der Ofenproduktivität bzw. Anlagenverfügbarkeit sowie die Senkung der Kosten und die Reduzierung von Abfällen.


 

Eine Lösung zum Ersatz von Bor basierten Bindemitteln

Borhaltige Sintermittel sind aus technischer Sicht das perfekte Sinterhilfsmittel für saure Massen, aber ihre Verwendung wird in den letzten Jahren zunehmend in Frage gestellt, da sie im Verdacht stehen fruchtbarkeitsschädigend zu sein. 

Bestimmte borbasierte Bindemittel sind in Südkorea bereits verboten. In Japan – wo die Bedenken zuerst geäußert wurden – suchen die Gießereien aktiv nach Alternativen. Nicht alle Gießereien haben jedoch den Wechsel vollzogen. Andere Regionen, darunter auch die EU, könnten dem Beispiel dieser ostasiatischen Vorreiter folgen.

Innovation ist eine der strategischen Prioritäten von Calderys. Unser Anliegen ist es, die sich ändernden Kundenbedürfnissen und Markttrends vorherzusehen und entsprechend darauf zu reagieren. Die Entwicklung von borfreien Tiegelofenmassen wurden somit bereits vor mehreren Jahren gestartet und ist noch heute Bestandteil der Entwicklungsarbeiten unserer Feuerfestexperten.

Auf diese Weise können wir bereits heute erprobte Borfreie SILICA MIX-Produkte anbieten, welche die gleichen hervorragenden Leistungsmerkmale wie die Standardprodukte aufweisen und gleichzeitig den wachsenden Bedenken Rechnung tragen.

Das Ergebnis unserer Forschungsarbeiten ist eine SILICA MIX BF (Borfrei) Produktreihe, die sehr vergleichbare Eigenschaften wie das „Original“ hat  – und dieses in manchen Eigenschaften sogar übertrifft. Calderys unterstreicht damit erneut seinen Anspruch darauf Vorreiter bei innovativen und vor Allem sicheren Feuerfestlösungen zu sein.

Ein wesentliches Charakteristikum z.B. der SILICA MIX E15 BF ist, dass die Übergangsschicht zwischen Sinter- und Lockerschicht wesentlich reduziert bzw. gar nicht vorhanden ist, während die Lockerschicht deutlich größer ist. Dies gewährleistet eine sehr flexible Ofenauskleidung, die auch nach einer großen Anzahl von Schmelzzyklen keine Risse bzw. Eisenfahnen aufweist. Der Vorteil dieser besonderen Eigenschaft kommt insbesondere beim Einschichtbetrieb zum Tragen, wo das ständige Aufheizen und Abkühlen des ITO die Auskleidung stark beansprucht.

 

Standzeitverlängerung des Ofenfutters durch den Zusatz von Grobkornanteilen

Nach den ersten Erfolgen mit unseren borfreien SILICA MIX-Produkten haben wir 2019 damit begonnen, sehr grobe Kornfraktionen unseres Dalsland-Quarzits (bis zu 60 mm) in die Rezeptur einzubringen. Ziel war es eine weitere Standzeitverbesserung durch die Reduzierung von Grenzflächen zwischen den Quarzit Körnern zu erreichen die grundsätzlich per Definition eine Schwachstelle darstellen. Wir haben damit erreicht einem wesentlichen Teil unseres neuen Produktes SILICA MIX E15 BF LGS eine sprichwörtlich monolithische Struktur zu verleihen. Offenbar ist die Kombination von Grobkornanteilen und Borfreien Sinterhilfsmitteln eine perfekte Lösung die zu einer Standzeitverlängerung des Ofenfutters von bis zu 10 % führen kann.

Die Borfreie LGS Produktreihe wurde schließlich um ein weiteres Produkt namens SILICA MIX E15 BF LGS RIGID speziell für die Auskleidung des Tiegelofenbodens erweitert. Die Festigkeit des LGS RIGID-Produktes ist etwa dreimal höher als die der Standard LGS Masse und ist damit die perfekte Ergänzung um eine komplett Borfreie Ofenauskleidung mit besten Standzeiten zu erhalten.

Der Einsatz von SILICA MIX E15 BF-, SILICA MIX E15 BF LGS- und SILICA MIX E15

BF LGS RIGID hat sich im kommerziellen Betrieb bei der Kemptener Eisengießerei Adam Hönig AG in Deutschland bestens bewährt. Bei diesem Kunden konnte durch den Einsatz der Borfreien LGS-Produktreihe teilweise mehr als 290 Chargen im Einschichtbetrieb erreicht werden. Mittlerweile werden alle Induktionstiegelöfen bei der Kemptener Eisengießerei mit Borfreien SILICA MIX Produkten erfolgreich betrieben.

Wir sind stolz darauf unseren Kunden nun feuerfeste Ofenauskleidungen ohne den Zusatz von im Verdacht auf reproduktionsschädlichen Zusätzen bei Bewahrung der gewohnt guten Standzeiten anbieten zu können.

Der Erfolg unserer borfreien SILICA MIX-Produkte zeugt nicht nur von unserem Engagement für Innovation, sondern auch von unserer Fähigkeit, auf die Bedürfnisse unserer Kunden und des Markts einzugehen und zu reagieren.

 

* Entstanden während eines Vulkanausbruchs, reichen die Größen der Dalsland-Quarzitkristalle von 0,02 mm bis 0,05 mm und sind damit mindestens zehnmal kleiner als Standard-Quarzkristalle, die eine Größe von 0,5 mm bis 1,0 mm aufweisen.

 

 

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