Customized Engineering

Gerne übernimmt die Firma RAUCH auch die Planung einer Gießerei für Sie. Mit der breiten Produktpalette und den modularen Produkten kann auf jedes Bedürfnis eingegangen werden.

Der RAUCH Top Blow Rotary Converter dient zur Wiederaufbereitung von Stahlschrott.

Ein Beispiel: Die Abbauwürdigkeit für Zinkerze liegt derzeit bei etwa 4% Zinkgehalt. Flugstäube aus der Stahlindustrie enthalten bis zu 40%. Diese Stäube nachhaltig und energieeffizient zu verwerten ist ein Gebot der Stunde, stellt allerdings hohe Anforderungen an die Prozessführung und an die dazu auszulegenden Anlagen.

Die Entwicklung pyrometallurgischer Verfahren zur Extraktion solcher Wertstoffe aus den Reststoffen der Stahlindustrie erfordert auch entsprechende Versuche mit geeigneten Anlagen im Technikums-Maßstab. RAUCH hat sich dieser Herausforderung mit dem Bau eines Top Blow Rotary Converters gestellt.

Ausführung:

• Rotierendes und kippbares Reaktionsgefäß um Reststoffe mittels Sauerstoffbrenner auf über 1300°C zu erhitzen und darin enthaltenen Wertstoffe (Zink, Blei, Kupfer, ...) zu separieren und rückzugewinnen

Diese Anlage dient dem Institut für Nichteisenmetallurgie an der Montanuniversität Leoben und dem angeschlossenen Christian-Doppler-Labor als Versuchseinrichtung zur Evaluierung der metallurgischen Prozesse beim Recycling komplexer Reststoffe.

Ziel dieses Customized Engineering Projekts war es, eine Stahloberfläche durch Bedampfung mit Mg und Zn korossionsbeständig zu machen.

Dass Magnesium in der Stahlindustrie eine große Bedeutung einnimmt, ist bekannt, dient es doch als wichtiges Entschwefelungsmittel bei der Stahlherstellung. Vordergründig weniger bekannt ist aber, dass Reinmagnesium auch einen hervorragenden Korrosionsschutz darstellt, wenn es - ähnlich wie beim Verzinken - Stahloberflächen bedeckt. Eine extrem dünne Mg - Zn - Schicht bildet einen dichten Schutzfilm, der die Stahloberfläche vor Korrosion bewahrt.

Folgende Problemstellung war zu lösen:

• kontinuierliche Bereitstellung einer sauberen Mg-Schmelze
• kontinuierliche Überführung dieser Schmelze aus dem Schmelzofen in einen unter Hochvakuum stehenden Verdampfer
• geregelte Überführung des Magnesium-Dampfes aus dem Verdampfer über Dampfleitungen samt Regel- und Absperrventilen zu einem kontinuierlich vorbeiziehenden Stahlband, um den Dampf darin an beiden Seiten in einer dichten Schicht von wenigen Mikrometer Dicke zu resublimieren, ebenfalls unter Hochvakuum

Die Realisierung erfolgte in zwei Schritten:

1. Schaffung einer Versuchsanlage im Labormaßstab. Dabei konnten Erfahrungen hinsichtlich der zu verwendenden Materialien, insbesondere bei Ventilen für den Magnesiumdampf und -Dichtungen gewonnen werden, da diese bei Temperaturen um 700°C und Hochvakuum ihre Funktionalität beibehalten mussten.
2. Schaffung einer Pilotanlage im industriellen Maßstab. Als weitere Herausforderungen kamen nun die beträchtlichen Längen der Schmelze- und Dampfleitungen hinzu. Die mechanischen Belastungen der Behälter, Leitungen und Armaturen durch das Evakuieren und Temperieren erforderten umfangreiche Berechnungen und gezielte Maßnahmen (Kompensatoren, schwimmende Lagerungen, Vorspannungen, etc.) um die über 700°C ausgesetzten Materialien auch bei Vakuum im Inneren nicht zu überfordern.

Die Anlage wurde zeitgerecht in Betrieb genommen und zur vollsten Zufriedenheit des Kunden schlüsselfertig übergeben.

Mit der industriellen Anwendung des Magnesiums und dessen Legierungen assoziiert man meist - und nicht zu Unrecht - Leichtbau im automotiven Bereich. Allerdings gibt es auch zukunftsträchtige Mg-Anwendungen auf zahlreichen anderen Gebieten.

Eine solche Anwendung ist das effiziente Speichern von Wasserstoff in Form von Metallhydrid und zwar in zweierlei Hinsicht:

• Einerseits stellen gewisse Magnesium-Legierungen in Form feinsten Pulvers selbst das Medium für die Wasserstoffspeicherung dar, andererseits benötigen solche Speicher eine Temperatur von etwa 340°C um Wasserstoff mit der erforderlichen Dynamik und bei geeigneten Drücken aufnehmen und abgeben zu können. Um diese Temperatur optimal einzuhalten, wird das eigentliche Speichermedium in einem Latentspeicher eingebettet: Dieser Latentspeicher besteht ebenfalls aus einer Mg-Legierung. Er erlaubt, die im Zuge der Beladung des Speichers auftretende thermische Energie zwischen zu speichern und im Zuge der Wasserstoffentnahme wieder bereit zu stellen. Die hohe bei der Phasenumwandlung des Latentspeichers umgesetzte Energiedichte erlaubt eine sehr kompakte Bauweise.

Die Firma RAUCH wurde mit der Aufgabe betraut, eine Schmelz- und Dosieranlage für eine solche Latentspeicher-Legierung zu errichten. RAUCH konnte bei der Entwicklung dieses Schmelz- und Dosieraggregates auf seine langjährige Erfahrung bei der Entwicklung und Herstellung von Magnesium- und Zinkschmelzöfen zurückgreifen.

Herausforderung:

• bestand darin die Schmelze derart in den Hohlraum um den bereits mit Wasserstoff gesättigten Metallhydrid-Speicher zu füllen, dass sich dieser nicht unzulässig erwärmt und dadurch der Druck des Wasserstoffs im Speicher innerhalb eines vorgegebenen Bereiches bleibt.

Ausführung:

• mittels unterschiedlich beheizter Zonen und einer besonderen Ausführung eines Rührwerkes kann die Temperatur der Schmelze im Schmelzofen auf wenige Zehntelgrade genau eingehalten werden
• beim Befüllen des Latentspeicherbehälters mittels einer präzise ansteuerbaren Zentrifugalpumpe kann der Schmelzenstrom der eutektischen Legierung in Abhängigkeit vom Druck des Wasserstoffs im Wasserstoffspeicher gesteuert werden
• die Befüllung ist beendet, sobald der Behälter das erforderliche Gewicht erreicht hat; ein zusätzlicher Kontaktsensor dient als redundante Abschaltvorrichtung, sodass ein vollautomatischer Füllbetrieb sichergestellt ist.

Um eine sehr gute, konstante Qualität des zu fertigenden Produktes zu erzielen, ist es nötig, den Prozess vom Anfang bis zum Ende zu kontrollieren. Um eine lückenlose Kontrolle zu ermöglichen, benötigt man ein übergeordnetes Visualisierungssystem, welches die Prozessdaten aufzeichnet und Grenzdatenüberschreitungen protokolliert.

Vorteile des RAUCH Visualisierungssystems:

• ein zentrales System, das in einem Kontrollraum zusammengeführt wird, welches alle Daten sammelt und speichert
• Möglichkeit der Überwachung der Betriebszustände an zentralen Leitständen
• Erstellung von Batch-Reporten, Betriebs- und Funktionsstörungsanalysen, Berichte über Abfallprodukte, etc.
• im Zuge einer durch RAUCH implementierten Visualisierung werden die bestehenden Prozesse analysiert und optimiert
• des Weiteren können auch externe Geräte, wie Spektrometer, in die Prozessaufzeichnung eingebunden werden