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Feuerfestlösungen von Calderys unterstützen Stahlhersteller beim Umstieg auf grünen Stahl

Feuerfestlösungen von Calderys unterstützen Stahlhersteller beim Umstieg auf grünen Stahl

Stahlwerke sind zunehmend auf der Suche nach nachhaltigen  Lösungen für ihre Produktionsverfahren - und dabei geht es vor allem um die Reduzierung ihrer direkten CO2-Emissionen. Anbieter von Feuerfestlösungen, die mit den Verfahren von Stahlwerken gut vertraut sind, präsentieren jetzt neue Lösungen. 

Innovative Lösungen als Antwort auf Umweltproblematiken

Nachhaltigkeit ist einer der wichtigsten, treibenden Faktoren für den Wandel in der Stahlindustrie. Verstärkt wird dies zusätzlich vom Pariser Klimaabkommen und dem Green Deal, die die Industrien zur Verringerung ihrer Treibhausgasemissionen verpflichten. Dies hat rund um den Globus zahlreiche Initiativen ausgelöst. 

Um ihre CO/CO2-Emissionen zu reduzieren, führen Stahlhersteller schrittweise Technologien auf Basis von Wasserstoff und Erdgas als Alternativen zu ihren herkömmlichen Hochöfen oder Konvertern (Sauerstoffaufblasverfahren) ein. Die folgenden zwei wasserstoffbasierten Technologien sind am aussichtsreichsten:

  • Einblasen  von Wasserstoff in vorhandene Hochöfen: Hierbei handelt es sich nur um eine vorübergehende Lösung für das Gelingen der grünen Wende der Eisen- und Stahlindustrie, indem die eingeblasene  Wasserstoffmenge begrenzt sein wird.
  • Direktreduktion von Eisenerz mit Hilfe  von Wasserstoff und Erdgas in Verbindung mit einem Schmelzofen: Dieses Verfahren könnte der Eisen- und Stahlindustrie den Weg zu einer kohlenstoffneutralen Zukunft bereiten. 

Beide genannten Prozesse sind hochkomplex, und ihre Anpassung an Wasserstoff und Erdgas erfordert geeignete Feuerfesttechnologien, um das Verfahren unter den bezeichneten Bedingungen zu unterstützen.

Während herkömmliche Stahlwerke durchschnittlich 1,85 Tonnen Kohlendioxid pro Tonne Stahl erzeugen, kann diese Menge mit den neuen Prozessen - in Verbindung mit geeigneten Feuerfestlösungen -  drastisch auf 0,2 Tonnen CO2 pro Tonne Stahl gesenkt werden. 

 

CO2 Emissions for steel production - 2050 transition target

 

Calderys möchte seinen Kunden bei der Energiewende helfen und bietet ihnen Feuerfestlösungen basierend auf technischem Knowhow, damit Stahlproduzenten bei der wasserstoffbasierten Eisen- und Stahlerzeugung Spitzenleistungen erzielen können. 

 

Die Entwicklung von Auskleidungen aus feuerfesten Materialien für Eisen- und Stahlproduktionsprozesse ist schwierig wegen der hohen Diffusivität von H2 im Material und der Reaktivität bei hohen Temperaturen von Wasserstoff mit Siliziumdioxid aus dem Feuerfestmaterial, indem durch den Anstieg der H2- Konzentrationen die physikalisch-chemischen Eigenschaften und die Tragfähigkeiten vermindert werden. 

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, entwickelt Calderys kundenspezifische Feuerfestlösungen und geht durch Partnerschaften mit mehreren Laboren noch einen Schritt weiter. Gemeinsam wurden einige Studien in die Wege geleitet, um die Interaktion von Wasserstoff mit verschiedenen Feuerfestmaterialien bei hohen Temperaturen besser zu verstehen. Bei einer dieser Studien wurden sieben verschiedene Feuerfestmaterialien 240 Stunden lang einer hohen Konzentration von H2  bei hoher Temperatur ausgesetzt. Beim Youngschen Modul der Materialien wurde eine deutliche Verringerung beobachtet. In einer anderen Studie zeigte die Modellierung eines Direktreduktionsschachtes  die thermischen Belastungen, die durch chemische Reaktionen beim Prozess erzeugt werden. Dies half Calderys zu verstehen , welche Art von Feuerfestmaterial für die verschiedenen Teile des Direktreduktionsreaktors (siehe Abbildung) am besten geeignet ist.

 

Modeling of outside shell temperature of a DRI reactor showing the thermal stresses generated by the chemical reactions inside the process
Modellierung der Außentemperatur  eines Direktreduktionsreaktors mit Darstellung der thermischen Belastungen, die durch chemische Reaktionen beim Prozess erzeugt werden.

 

Modellierung der Außentemperatur  eines Direktreduktionsreaktors mit Darstellung der thermischen Belastungen, die durch chemische Reaktionen beim Prozess erzeugt werden.

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