M e t a l l R u b R i k 234 6 2015 69 Jahrgang METALL M a g a z i n nik und Kosten durch sicherheitsbedingte Stillstände mit Stickstoff Notspülung Die für den Anlagenbetreiber vorteilhafte Flexibilität einer Ofenanlage bleibt außer dem nur dann voll erhalten wenn der Auslegungspunkt der Ofenanlage sich auf die nicht wasserstoffhaltige Atmosphäre bezieht Andernfalls muss der Betreiber sich für einige Legierungsklassen zwischen optimaler Glühatmosphäre und optima lem Anlagendurchsatz entscheiden So dampfen aus Messing oder Neusilber unter Schutzgasatmosphäre erhebliche Antei le Zink aus welche sich dann an anderen Stellen niederschlagen Diese Verschmut zung hat zusätzlichen Wartungsaufwand sowie Qualitätsprobleme zur Folge welche so erheblich sein können dass ein Betrieb bei höheren Temperaturen nicht mehr wirtschaftlich möglich ist Dies zeigt eine Veröffentlichung zu diesem Thema 3 Werden diese Legierungen hingegen unter oxidierender bis leicht oxidierender Atmo sphäre geglüht so bildet sich eine Oxid schicht welche das Ausdampfen von Zink erheblich verringert Diese Option hat der Betreiber allerdings nur wenn der Ausle gungspunkt korrekt gewählt wurde sowie wenn eine Beizeinrichtung vorhanden ist Ähnliches gilt für die E Cu Legierungen und hohe Wasserstoffgehalte wobei hier die Ursache in der Wasserstoffversprödung begründet ist Da aus der Verwendung von Schutzgasen mit höherem Wasserstoffanteil keine Qua litätsvorteile resultieren und der HExAR Ofen auch ohne diese bereits hohe Durch sätze erzielt wird der Einsatz eines erhöhten Wasserstoffgehalts im Schutzgas wenigen Sonderfällen vorbehalten bleiben Effiziente Wartung Die Wartungs und Inspektionsarbeiten des HExAR Ofens lassen sich genau so effizient wie beim Bandschwebeofen durchführen da alle Zonen von innen begehbar sind Im Vergleich zu einem Vertikalofen ist auch ein geringeres Risiko von Bandrissen hervorzuheben die bei dünnen Bändern hohen Temperaturen und eventuellen Bandstillständen nie ganz ausgeschlossen werden können Der HExAR Ofen ist hier aufgrund geringer Übertemperaturen geringerem Bandzug und seiner guten Zugänglichkeit im Vorteil Gestaltfestigkeitsoptimierung mit FEM Es ist offensichtlich dass die Bauteile der Strömungsführung wie die Spiralgehäuse der Ventilatoren das Düsenplenum und das Düsensystem einer gestaltfesten Kon struktion bedürfen Bei hohen Tempera turen werden selbst untergeordnete Teile wie beispielsweise Verkleidungsbleche der Deckenisolierung zur Herausforderung Aus diesem Grund wurden selbst für sol che Bauteile FEM Analysen durchgeführt um die Spannungen zu reduzieren siehe Beispiel in Bild 4 Trotzdem verbessert WSP die Geometrien insbesondere immer wieder aufgrund der Erfahrungen aus der Praxis was zu erheblichen Verbesserun gen von Standzeiten trotz immer höherer Belastungen geführt hat Strömungsoptimierung mit CFD Wichtige Teilaspekte des HExAR Ofens wurden mittels CFD untersucht und opti miert dies betraf W Homogenität des Düsensystems in Längs und Querrichtung W Abströmungssituation und Zirkulation um die Strahlheizrohre um die Über temperaturen der metallischen Einbau ten noch weiter zu reduzieren Ein konkretes Beispiel ist in Bild 5 a dar gestellt Die unter dem Düsenblech ange brachten Versteifungen verschlechtern die Austrittsgeschwindigkeiten sowie auch die Austrittswinkel der Freistrahlen insb am rechten Freistrahl zu erkennen Die Ursa che ist dass das im Düsenkasten von rechts nach links strömende Fluid sich ablöst und nun in entgegengesetzter Orientierung von links nach rechts aus der Lochdüse austritt dies ist in Bild 5 b zu erkennen Zur Optimierung wurde der Abstand zwi schen Stabilisierungsblech und Lochdüse vergrößert siehe Bild 5 c Dies verbesserte den Austrittswinkel sowie die Austritts geschwindigkeit Der Wärmeübergangs koeffizient am Band wurde durch diese Maßnahme um knapp 5 gesteigert Die Ergebnisse der CFD Berechnungen sollten ausgiebig geprüft und verifiziert werden Im konkreten Fall wurden alle Simulationsergebnisse verifiziert mit guten Übereinstimmungen Beheizung und Wärmerückgewinnung Weitere bewährte Entwicklungen welche in den letzten Jahren zum Stand der Tech nik bei den Bandschwebeöfen wurden konnten für den HExAR Ofen übernom men werden So erfolgt eine indirekte Wärmeeinbrin gung mittels langen geraden Strahlheiz rohren mit großem Durchmesser Diese einfache und formstabile Ausführung der Strahlheizrohre erhöht deren Lebensdauer und wurde von WSP bereits vor etwa 15 Jahren für Bandschwebeöfen eingeführt Bei den hohen Ofentemperaturen werden zudem Brenner mit flammloser Oxidation verwendet wodurch die Ausbildung einer heißen Flamme vermieden wird Somit bleiben die NO x Werte auch bei Ofentem peraturen von 850 bis 1 000 C deutlich unter den Grenzwerten Ebenso schont der Betrieb mit flammloser Oxidation wegen der Vermeidung von Temperaturspitzen das Beheizungssystem Wie bei den Bandschwebeöfen kann beim HExAR Durchhangofen mit der Abwärme der Kühlzone Heißwasser für die Behei zung der Oberflächenbehandlung inner halb der Glühlinie erzeugt werden so dass die beheizten Behälter bei laufendem Band keine zusätzliche Beheizung benötigen und sogar Wärme für ein kundenseitiges Warmwassernetz zur Verfügung gestellt wird Kunden von WSP beheizen mit sol chen Systemen zusätzlich Gebäude oder andere Produktionsanlagen im Werk Georderter HExAR Ofen Unter anderem die genannten Vorteile des HExAR Ofens konnten im letzten Jahr den Kunden Ningbo Powerway überzeu gen Dieser betreibt seit 2012 einen WSP Bandschwebeofen Der Kunde wird seine Jahrestonnage mit dem neuen Ofen deut lich steigern Ob diese Tonnagesteigerung dann zum Großteil mit Standardlegie rungen im normalen Temperaturbereich oder mit HP Legierungen im hohen Tem peraturbereich erfolgt wird die Zukunft zeigen Die Investition in den HExAR Bild 4 Spanungsverteilung einer Verkleidungs schindel der Isolierung

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